Appunti del corso di tecnologia delle applicazioni frigorifere

Appunti del

corso di

tecnologia delle

applicazioni

frigorifere

Appunti dell’anno accademico

2018-19

Massimo Cantù

TECNOLOGIE DELLE APPLICAZIONI FRIGORIFERE

REFRIGERAZIONE DEGLI ORTOFRUTTICOLI

FISIOLOGIA POST-RACCOLTA

Le attività metaboliche degli ortofrutticoli che vanno tenute sotto controllo sono:

- Traspirazione

Perdita d’acqua allo stato di vapore da parte dei tessuti vegetali

- Respirazione

processo di combustione nel quale i nutrienti vengono demoliti in molecole più semplici,

ottenendo energia

Comportano un insieme di modificazioni chimico fisiche che riguardano: colore, consistenza,

sapore e valore alimentare.

La vita degli ortofrutticoli può essere suddivisa in tre principali stati fisiologici:

- Crescita

Divisione e distensione delle cellule

- Maturazione

Diverse attività metaboliche

- Senescenza

inizio dei processi catabolici

Durante maturazione e senescenza si hanno respirazione e produzione di etilene.

I prodotti vegetai possono essere divisi in due gruppi in base

all’andamento della respirazione

- CLIMATERICI: albicocche, pesche, pere, mele, pomodori,

avocado, banane, meloni

- ACLIMATERICI: uva, ciliegie, fragole, fichi, ananas,

ortaggi, alcuni legumi, la maggior parte degli agrumi

PROSUZIONE DI ETILENE

I prodotti ortofrutticoli producono quantità piccolissime di

etilene, causa reale dei fenomeni che avvengono durante il

ripening.

- CLIMATERICI

La concentrazione di etilene varia notevolmente a

seconda dello stadio considerato; durante il ripening si verifica un sensibile aumento

della produzione di etilene; la presenza di etilene, anche in piccole concentrazioni,

affretta la maturazione.

- ACLIMATERICI

La concentrazione di etilene resta costante nei vari stadi fisiologici; la presenza di

etilene aumenta la respirazione.

EFFETTI DELLA TEMPERATURA

Tanto più è basso il livello termico, tanto più sono ridotti i processi vitali e pertanto minore è il

consumo di sostanze di riserva

La fase di senescenza è procrastinata e per questo la vita post-raccolta del prodotto può

risultare notevolmente allungata con evidenti benefici commerciali

L’attività metabolica risulta ridotta; è possibile mantenere un elevato valore alimentare dei

prodotti ortofrutticoli a causa della limitata perdita di vitamine e di altre sostanze nutritive e

delle altre ridotte trasformazioni indesiderate (ad es. ispessimenti cellulosici)

Diversi fattori pre- e post-raccolta possono influenzare notevolmente la risposta degli

ortofrutticoli alla conservazione.

Non esiste una temperatura di conservazione ideale per tutti gli ortofrutticoli

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ciascun prodotto reagisce in maniera differente alle basse temperature; bisogna inoltre tenere

in considerazione anche altri fattori, quali la possibile comparsa di muffe, i danni da freddo e la

durata della conservazione.

Non esiste un periodo di conservazione ideale per tutti gli Ortofrutticoli

in genere tra il tempo di conservazione in magazzino e l’attività respiratoria vi è una

correlazione inversa; inoltre bisogna considerare la diversa sensibilità agli attacchi fungini.

Il rallentamento dei processi metabolici e quindi della senescenza, per riduzione della

temperatura, si ha fino ad un limite inferiore invalicabile (punto di congelamento), oltre il quale

non si ha mantenimento dell’integrità dei tessuti.

Il punto di congelamento è strettamente correlato alla percentuale di soluti presenti nei succhi

cellulari e per questo varia da specie a specie, da cultivar a cultivar e in base ad altri fattori,

quali l’andamento climatico preraccolta, il grado di maturità, ecc.

Non tutte le specie e, nell’ambito delle specie, non tutte le cultivar possono essere mantenute

a temperature prossime a quelle del punto di congelamento, perché possono insorgere

alterazioni di origine fisiologica denominate FISIOPATIE DA RAFFREDDAMENTO o DANNI DA

FREDDO

DANNO DA FREDDO

L’insorgenza di danni da freddo è strettamente correlata con il tempo di esposizione dei

prodotti a temperature prossime alla soglia critica di danneggiamento.

Sintomi del danno da freddo

- LESIONI SUPERFICIALI (punteggiature, affossature): meloni, zucchine, cetrioli, peperoni,

melanzane, pomodori

- PRESENZA DI LIQUIDO SOTTO L’EPIDERMIDE (zone traslucide)

- IMBRUNIMENTO DELLA POLPA E NECROSI DEI SEMI: pomodori, peperoni

- DISFACIMENTO DEL TESSUTO

- MATURAZIONE NON COMPLETA: pomodori, banane

- ACCELERAZIONE DEL DISFACIMENTO FUNGINO: papaia, mango, pomodori

- IMBRUNIMENTO VASCOLARE

- MODIFICAZIONI SENSORIALI

- INCAPACITA’ NELLA CRESCITA (germogliamento): cavolini di Bruxelles

EFFETTI DELL’UMIDITA’

Contenuto idrico ortofrutticoli:

- 80-95% per la maggior parte (aw≈ 1)

- ≤ 10% aglio e frutta secca

- 40-60% fichi

Forte stress post raccolta

- cessa la fornitura di nutrienti essenziali e di acqua

- aumenta l’intensità di traspirazione

Il livello igrometrico ambientale, al pari della temperatura, esplica una spiccata azione sul

mantenimento delle caratteristiche qualitative degli ortofrutticoli freschi (avvizzimento).

l’entità della traspirazione è correlata strettamente ed inversamente con l’umidità relativa e

direttamente con la temperatura dell’ambiente.

La traspirazione porta a perdita di acqua e quindi di peso; se la perdita di peso supera certi

livelli, variabili da specie a specie e da cultivar a cultivar, è causa di avvizzimenti più o meno

vistosi, ma sempre pregiudizievoli ai fini della valutazione commerciale del prodotto.

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Per impedire che insorga il pur minimo accenno di appassimento l’umidità relativa nelle celle di

conservazione dovrebbe essere mantenuta a livelli molto elevati comparsa di alterazioni

fisiologiche o patologiche e mancata acquisizione di sapore.

Anche la velocità dell’aria nelle celle ha un’influenza: incrementandola si ha un effetto di

diminuzione della tensione di vapore dell’aria vicina al frutto, che porta ad un aumento della

traspirazione dei prodotti.

Leggere perdite di peso possono essere considerate vantaggiose in quanto fanno aumentare la

concentrazione zuccherina, riducono la possibilità degli attacchi fungini e le manifestazioni

fisiologiche dannose (riscaldo e disfacimenti).

l’umidità relativa ottimale è attorno all’85-90%, con piccole variazioni in funzione del prodotto e

anche del locale di conservazione (velocità dell’aria, tenuta della cella). Per alcuni prodotti

(cipolle, aglio, noci, zucche) è opportuno non superare il 75% per impedire lo sviluppo del

marciume e il germogliamento.

CONTROLLO AVVIZZIMENTO

Tre sono i metodi principali che consentono di controllare in modo efficace la traspirazione dei

prodotti:

- umidificare dell’aria

aumentare l’umidità relativa dell’aria delle celle per ridurre la differenza di pressione di

vapore tra prodotto e aria

- movimentazione dell’aria

compromesso: movimentare l’aria per togliere calore dal prodotto, cercando però di

minimizzare la perdita di acqua

- imballaggio

apporre una barriera fisica attorno al prodotto per ridurre il movimento dell’aria alla sua

superficie

REFRIGERAZIONE

Prolungare il mantenimento delle prestazioni sensoriali e nutrizionali di un prodotto mediante la

rimozione di calore la riduzione della temperatura degli ortofrutticoli va applicata anche prima

del trasporto e della conservazione

PREREFRIGERAZIONE

il tempo intercorso tra raccolta e raffreddamento influenza in modo determinante la

degradazione delle protopectine in pectine solubili (intenerimento della polpa), la senescenza e

la degradazione della clorofilla

SISTEMI DI PRE REFRIGERAZIONE ORTOFRUTTICOLI

Sistemi per rimuovere il calore di campo dei prodotti affinché le temperature si avvicinino a

quelle idonee per il trasporto e la conservazione.

- Aria

- Aria forzata

- Idro refrigerazione

Acqua refrigerata

o Acqua di rete

o

È una delle tecniche più utilizzate perché molto rapida. È un sistema molto utilizzato per

i prodotti globosi, pe i quali gli altri sistemi richiedono tempi molto più lunghi, avendo

rapporto superficie/volume sfavorevole.

Le vasche utilizzate per la refrigerazione svolgono un’azione di trasporto del prodotto in

maniera delicata, senza provocare danni da urti.

In questi trattamenti è assente il calo peso dovuto alla perdita di umidità per

traspirazione.

In termini di risparmio energetico i tempi brevi portano ad importanti vantaggi.

Lo spazio necessario per l’impianto è ridotto poiché non c’è necessità di spazi “vuoti” tra

i vari prodotti. 3

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Limiti Bisogna usare acqua sanitizzata

o Se i prodotti vengono inseriti per aspersione con contenitori essi devono essere

o idrorepellenti

Non è applicabile in prodotti cavi poiché si genererebbe accumulo di acqua con

o insorgenza di idropatie

Favorisce idropatie e alterazioni fungine, limitabile con l’asciugatura del prodotto

o

Aspetti tecnici importanti

Isolamento

o Il calore entra dall’esterno

 Il recipiente non deve avere perdite



Modalità di refrigerazione dell’acqua

o Gruppo frigorifero

 Lastre di ghiaccio (soprattutto per esigenze stagionali)



Approvvigionamento acqua

o Utilizzare costantemente acqua nuova, non riciclata per mantenere

 l’efficienza e l’igiene.

Nel caso sia necessario riciclare l’acqua è indispensabile filtrarla



Favorire il contatto tra acqua e prodotto

o Più sarà elevata la superficie di contatto maggiore sarà lo scambio

 termico.

Per immersione

Il prodotto e l’acqua sono inseriti in delle vasche e movimentate con delle coclee.

La temperatura dell’acqua deve essere più vicina possibile a 0,5 gradi.

Per aspersione

Ci sono dei tunnel in cui vengono inseriti i prodotti contenuti in cassette di materiale

idrorepellenti. Nel tunnel i prodotti vengono investiti da una doccia di acqua. Permette

un risparmio d’acqua.

Sistemi misti

Spesso si utilizza l’aspersione come metodo di pre refrigerazione e l’immersione per

completare il trattamento e allo stesso tempo trasporta il prodotto.

- Sotto vuoto

È una delle tecniche più recenti ma non viene utilizzato sia per il costo dell’impianto sia

per la manodopera specializzata.

Il raffreddamento avviene in autoclavi, faccio evaporare l’acqua dagli strati superficiali

del prodotto. Il vuoto è necessario per evitare il danno termico.

Se non operato correttamente il vuoto può danneggiare il prodotto.

Fattori importanti

Alto rapporto superficie/massa

o I prodotti devono essere turgidi e compatti per resistere al vuoto

o

Vantaggi

È uno dei processi più rapidi che si può attuare, difficilmente superano i 40 min.

o Il processo è compatibile con i prodotti confezionati

o Si ottiene un prodotto con la superficie asciutta

o 4

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Può essere utilizzato per fumigazioni di conservanti

o

Limiti Costo di impianto e di esercizio (mano d’opera) elevati con funzionamento

o discontinuo

Vi è un calo peso dovuto all’evaporazione consistente tra l’1 e il 4%

o Può essere contrato con l’aspersione del prodotto con acqua prima del

trattamento

- Con ghiaccio

Il ghiaccio può essere posizionato solo in superficie o inserito a strati.

Non è un metodo molto utilizzato perché richiede molta manodopera e si rischia di

danneggiare il prodotto se non è sufficientemente resistente.

Il ghiaccio che si fonde può stagnare e diventare substrato per i mo. Se il contenitore

permette la fuoriuscita dell’acqua abbiamo gocciolamento pericoloso per l’operatore.

Si ha un notevole incremento del peso lordo per il trasporto, il ghiaccio pesa e non ha

valore commerciale.

CONTROLLO DELL’UMIDITA’

Per favorire la conservazione delle caratteristiche bisogna garantire un’elevata umidità

ambientale, abbiamo comunque dei limiti da non superare per il rischio di muffe e funghi posti

circa al 90%.

Possiamo avere impianti che si basano su:

- Sistemi ad intercapedine

Si ha una cella in cui viene creata una controsoffittatura e delle contro pareti. Nelle

intercapedini circola aria fredda che raffredda l’aria interna alle camere. Non ho

movimentazione di aria attorno al prodotto, limitando le variazioni di umidità.

L’umidità dell’aria interna sarà in equilibro con l’umidità traspirata dal prodotto.

Ci sono dei lag time quando riempio la cella e ci sono dei momenti di fuoriuscita dell’aria

quando apro la cella, creo altri lag time.

- Con raffreddamento ad aria umida

È un sistema più complesso e prevede due metodi

Filacell system

o La saturazione di umidità avviene per passaggio in controcorrente su una

membrana di polipropilene aspersa di acqua

Wet air cooling

o l’aria viene umidificata per passaggio in controcorrente su acqua gelata

Se i periodi di conservazione sono molto lunghi l’impiego di imballaggi non è funzionale.

ATMOSFERA CONTROLLATA

Abbinata alle normali tecnologie di refrigerazione permette di allungare i tempi di

conservazione.

Può essere applicata alle confezioni singoli o all’intera cella.

Solitamente l’atmosfera generata vede:

- Riduzione del livello di ossigeno 20% 2-10%



Sotto al 2% si ha il passaggio da respirazione a fermentazione

- Incremento del livello di anidride carbonica 0,3% 2-10%



Oltre il 10% ha effetti tossici. Per le mele il limite è 5%.

Oltre ad inibire gli aerobi in questo modo si va ad inibire la respirazione limitando la quantità di

calore durante i cicli di respirazione. 5

TECNOLOGIE DELLE APPLICAZIONI FRIGORIFERE

Questa quantità di calore va considerata nel dimensionamento della cella. L’impedimento della

respirazione va a rallentare i fenomeni alterativi.

Il periodo di conservazione può essere allungato del 50% (per i fiori fino a 7 volte).

Le perdite per malattie si riducono fino all’80%.

- Biologica

Viene raggiunta con la respirazione del prodotto che consuma ossigeno.

Devono essere usati dei decarbonicatori per evitare livelli troppo elevati di anidride

carbonica.

Il processo è lento e varia in base all’attività metabolica del prodotto.

Le pareti devono essere isolate dall’ossigeno.

La cella non può subire scarichi parziali.

- Abiologica

Si agisce indipendentemente dall’attività respiratoria inserendo aria a composizione

modificata.

Il processo è più veloce e non necessita di una cella totalmente impermeabile ai gas ma

necessita di impianti specifici.

Si ha la possibilità di uno scarico parziale delle celle.

PRODOTTI DI IV GAMMA E V GAMMA (numero in base all’ordine temporale di messa in

commercio)

La diffusione è dovuta alla riduzione del tempo disponibile per la preparazione del pasto.

Il consumatore richiede al prodotto:

- Sicurezza

- Freschezza

- Praticità

- Elevate sensazioni sensoriali

La IV gamma riduce i tempi di conservazione, sono necessarie quindi tecnologie conservative

di supporto.

La linea di produzione non deve incrociarsi, deve procedere solo “in avanti”.

Lo stabilimento deve prevedere dei punti di separazione fisica, segmentazione, con muri.

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FASI DI LAVORAZIONE

Le fasi di preparazione sono in comune con i prodotti surgelati.

- Ricevimento materia prima

Controlli da eseguire:

o Temperatura del mezzo di trasporto

 Documenti

 Peso

 Temperatura al cuore del prodotto

 Caratteristiche qualitative



Operazioni da effettuare

o Apposizione del foglio identificativo codificato

 Stoccaggio in cella



- Cernita

Operazione che serve ad asportare materiale estraneo o non idoneo alla trasformazione.

Generalmente per queste gamme i volumi di prodotto non sono troppo elevati e la

cernita può essere manuale.

CALIBRATURA

Operazione svolta al fine di ottenere un prodotto diviso in lotti omogenei per dimensioni.

- Calibratore a cilindro

Utilizzato per prodotti globosi.

- Calibratore a rulli

Si ha un nastro trasportatore costituito da rulli adiacenti. La distanza tra i rulli determina

la dimensione dei prodotti.

Il prodotto verrà raccolto da un nastro trasportatore e portato alle fasi successive di

lavorazione.

Questo calibratore è più adattabile sia perché può suddividere prodotti con forme tonde

o oblunghe sia perché si può variare il calibro.

LAVAGGIO

Può essere effettuato in unica fase o prevedere una fase di prelavaggio in caso di materia

prima molto sporca.

Esistono impianti con diversi meccanismi di contatto tra acqua e prodotto.

Spesso viene effettuato dopo le operazioni di taglio, perché in questa fase vengono rilasciati

succhi che possono influire sulla conservazione del prodotto.

In caso di prodotti sottoposti a pelatura il lavaggio viene effettuato dopo, per eliminare sporco o

tracce di buccia. Può però essere anche effettuato un prelavaggio per eliminare lo sporco

presente sulla buccia ed evitare contaminazioni.

Si possono variare:

- il tempo di permanenza in vasca

- la quantità di acqua

- la concentrazione dell’eventuale coadiuvante (principalmente ipoclorito di sodio)

i controlli in questa fase sono:

- temperatura dell’acqua

deve rimanere intorno