Ψηφιακή ανακατασκευή μήτρας πορώδους δομής τροφίμων και πρόβλεψη του συντελεστή διάχυσης υγρασίας - Καρύδη, Ευγενία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικών Βιομηχανικών Διατάξεων και Συστημάτων Αποφάσεων. Εργαστήριο Συστημάτων Αποφάσεων και Διοίκησης, 2014)
Η εντατικοποίηση του σύγχρονου δυτικού τρόπου ζωής έχει οδηγήσει στην αυξημένη κατανάλωση τυποποιημένων τροφίμων, τα οποία όμως ταυτόχρονα πρέπει να χαρακτηρίζονται από επιθυμητή εμφάνιση, αυξημένη διατηρησιμότητα, χαμηλό κόστος και υψηλή διατροφική αξία, περιέχοντας περιορισμένα λιπαρά και σάκχαρα, συμβάλλοντας έτσι στη βελτίωση της υγείας. Οι σύγχρονες βιομηχανίες τροφίμων αναπτύσσουν διαρκώς καινοτόμους τρόπους με σκοπό τη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων τους. Η δομή και οι ιδιότητες των συσκευασμένων τροφίμων είναι σημαντικοί παράγοντες που καθορίζουν την αποδοχή τους από τους καταναλωτές.Οι διεργασίες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αυτών των τροφίμων επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τις ιδιότητες αυτές. Πιο συγκεκριμένα, η παραγωγή τροφίμων με προκαθορισμένες ιδιότητες δομής αποτελεί σημαντικό πεδίο έρευνας, καθώς οι ιδιότητες αυτές χαρακτηρίζουν την ποιότητα των προϊόντων, καθορίζουν τη γεύση και την εμφάνισή τους και επηρεάζουν σημαντικά πλήθος άλλων ιδιοτήτων, όπως θερμικές ιδιότητες, μηχανικές ιδιότητες, διάχυση μάζας, καθώς και την ικανότητα αφομοίωσης των θρεπτικών τους συστατικών κατά τη λειτουργία της πέψης. Η ανάλυση της μικροδομής των τυποποιημένων τροφίμων και η σχέση της με την κινητικότητα της υγρασίας είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη αξιόπιστων και αποδεκτών προϊόντων. Αυτή μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε πειραματικά, με τη χρήση ποροσίμετρου υδραργύρου, είτε με τη χρήση σύγχρονων τεχνολογικών μεθόδων, οι οποίες περιλαμβάνουν οπτικά μέσα και επεξεργασία εικόνας. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής, αφού μελετήθηκαν διεξοδικά οι θεωρητικές έννοιες που αφορούν στα πορώδη υλικά και στη μικροδομή τους, σχεδιάστηκε, και αναπτύχθηκε ένα εργαλείο λογισμικού για τη μελέτη της πορώδους δομής και την αναπαράσταση αυτής με τελικό σκοπό τον υπολογισμό σημαντικών παραμέτρων, όπως είναι το πορώδες και ο συντελεστής διάχυσης υγρασίας. Πιο συγκεκριμένα, στο πρόγραμμα πραγματοποιείται η σύνθεση ενός πλήθους ήδη υπαρχουσών ψηφιακών φωτογραφιών, μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης – (Scanning Electron Microspoce – SEM), οι οποίες απεικονίζουν δισδιάστατες τομές του εκάστοτε τροφίμου. Η σύνθεση αυτή γίνεται μέσω μιας μεθοδολογίας ψηφιακής ανακατασκευής με τη χρήση του υπολογιστικού εργαλείου Matlab. Με τον τρόπο αυτό προκύπτει μία τρισδιάστατη και πιο εποπτική κατανομή πόρων μέσα στο τρόφιμο. Στη συνέχεια, με δεδομένη την πορώδη δομή του εκάστοτε τροφίμου, πραγματοποιείται μια προσομοίωση, μέσω μιας σειράς μαθηματικών εξισώσεων, οι οποίες υπολογίζουν το ρυθμό ροής των μορίων νερού ανά επιφάνεια και ανά μονάδα χρόνου στο τρόφιμο, με στόχο να μετρηθεί ο συντελεστής διάχυσης υγρασίας.