20410087-2 - APPLICAZIONI DI MATEMATICA IN ENOGASTRONOMIA

L'obiettivo principale del corso sarà la comprensione e conoscenza di alcuni concetti della fisica, utilizzando esempi presi nel campo delle applicazioni enogastronomiche. In particolare, verranno acquisite competenze basilari di matematica e statistica finalizzate alla comprensione dei processi fisici quali: energia, temperatura e trasmissione del calore; fasi della materia; elasticità; diffusione; viscosità e polimeri; emulsioni e schiume.
Un parte del corso sarà dedicata all'acquisizione di competenze pratiche relative all'utilizzo di fogli di calcolo e traduzione di dati numerici in forma grafica (grafici, istogrammi).

BRUNI FABIO

scheda docente | materiale didattico

Programma

Introduzione ai processi fisici nelle Scienze EnoGastronomiche

Syllabus

I riferimenti ai libri di testo corrispondono a
Science and Cooking: A Companion to the Harvard Course, M. Brenner, P. Sorensen, and D. Weitz (2015) - (e-book disponibile in formato Kindle o iBook)
On Food and Cooking, Harold McGee, Scribner, 2nd edition (2004)
La Scienza in Cucina, Peter Barham
Principi di Fisica, Hugh D. Young, Roger A. Freedman, A. Lewis Ford. vol. 1. Pearson (2015)


1. Molecole, Moli, e pH
Leggere: (A) Chapter 1
(B) pag. 1-7, pag. 792-809.
(C) Capitolo 1
(D) Capitolo 1, Paragrafi 1.1 - 1.6; Capitolo 12, Paragrafo 12.1; Appendice D, Appendice E.

Esperimenti in cucina:
Misura della densità della farina e del sale. Inserite i vostri dati qui:
https://docs.google.com/forms/d/1lorHI2P9NXJ2C9mzmo21-jCCnchncQPB2UPA_CSOIAI/viewform?usp=send_form
2. Calibrazione della manopola della temperatura del forno. Trovate un protocollo (un po' diverso da quello descritto in classe) qui:
http://www.food.com/recipe/how-to-test-your-oven-temperature-without-a-thermometer-450973

2. Energia, Temperatura e Calore
Leggere: (A) Chapter 2
(D) Capitolo 17, Paragrafi 17.5 - 17.6.

Esperimenti in cucina:
Cuocere un uovo in un bagno termico a T=60 oC, 63 oC, e 66 oC. Per curiosità, guardate questo video: https://youtu.be/GpvbNG1Dzhk
Preparare un tè freddo. In una tazza versare 355 ml di acqua riscaldata in un bollitore. Misurare la temperatura e aggiungere 5 cubetti di ghiaccio. Non appena tutto il ghiaccio è sciolto, misurare di nuovo la temperatura. Quale dovrebbe essere stata la temperatura finale secondo l’equazione della settimana? Confronta con quella misurata.

3. Transizioni di Fase
Leggere: (A) Chapter 3
(B) Appendix, pag. 811-818.
(C) Capitolo 3, pag. 56-58.
(D) Capitolo 18, Paragrafi 18.2, 18.6.
Definizione di equilibrio stabile e metastabile. Energia di interazione in funzione della distanza intermolecolare. Relazione tra Forza ed Energia. Innalzamento ebullioscopico e abbassamento crioscopico (Appunti delle lezioni).

Esperimenti in cucina:
Effetto del sale sulle transizioni di fase dell’acqua.
Preparare un gelato alla vaniglia.

4. Elasticità
Leggere: (A) Chapter 4, Par. 4.1-4.4
(D) Capitolo 11, Paragrafi 11.4, 11.5.

Esperimenti in cucina:
Misura del modulo elastico di un cibo.

5. Diffusione, Gelificazione, e Sferificazione
Leggere: (A) Chapter 5
Random walk in 1, 2 e 3 dimensioni (Appunti delle lezioni)

Esperimenti in cucina:
Ceviche

6. Trasferimento di Calore
Leggere: (A) Chapter 6
(B) Pag. 151-154, 208-212.
(C) Capitolo 5, Par. 5.4.

Esperimenti in cucina:
Imparare ad usare l’applicazione “Cook My Meat”
https://groups.csail.mit.edu/uid/science-of-cooking/home-screen.html
2. Tortino al cioccolato

7. Viscosità e Polimeri
Leggere: (A) Chapter 7
(B) Chapter 11, p. 580-644.

Esperimenti in cucina:
Salsa al formaggio

8. Emulsioni, Schiume, Colloidi
Leggere: (A) Chapter 8
Stabilizzante di Pickering. Variazione dell’energia e angolo di contatto (Appunti delle lezioni)

Esperimenti in cucina:
Maionese
Schiuma di bianco d’uovo

9. Formazione di bolle nel processo di cottura
Leggere: (A) Chapter 9.10 - 9.11

10. Enzimi & Energia di attivazione
Leggere: (A) Chapter 10.1
Processi attivati, Eq. di Arrhenius (Appunti delle lezioni)

11. Crescita esponenziale
Leggere: (A) Chapter 10.3, 10.7-10.8


12. Meccanismi di Trasferimento di Calore
Leggere: (C) Capitolo 3, pag. 57-67.
(D) Paragrafo 17.7.
Trasferimento di calore per conduzione, convezione, e irraggiamento. Conducibilità termica dei materiali. Costante di Stefan-Boltzmann (Appunti delle lezioni)


Esercitazioni di Analisi Dati
Variabili indipendenti e dipendenti
Istogrammi, valore medio e dispersione di una grandezza
Grafici lineari e non-lineari. Intercetta e pendenza. Procedura di fit.


Testi Adottati

Testo di Riferimento:
Science and Cooking: A Companion to the Harvard Course, M. Brenner, P. Sorensen, and D. Weitz (2015) - (e-book disponibile in formato Kindle o iBook)

Testi per approfondimento:
On Food and Cooking, Harold McGee, Scribner, 2nd edition (2004)
La Scienza in Cucina, Peter Barham
Principi di Fisica, Hugh D. Young, Roger A. Freedman, A. Lewis Ford. vol. 1. Pearson (2015)