Macchine e Layout ciclo frigorifero energia cleanig in place

ENERCIA TERMICA

ENERGIA NUCLEARE

En meccanica e termica sono in grado di trasformarsi l'una nell'altra.

ENERGIA= JOULE = KG x M

CALORE = CALORIA = CIRCA 4 JOULE

POTENZA (WATT) = VARIAZIONE DI ENERGIA / INTERVALLO DI TEMPO

Le macchine che forniscono energia si chiamano Generatori di potenza.

FONTI ENERGETICHE NON RINNOVABILI= combustibili fossili (petrolio, gas naturale e carbone), minerali

nucleari e En. termica delle rocce.

FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI = EN IDRAULICA (corsi d'acqua naturali o artificiali), EN EOLICA (vento), EN

SOLARE e GEOTERMICA e Rifiuti e Biomasse (sostanze organiche,acqua e minerali)

il loro valore energetico è circa il 40% di quello del gasolio. I processi a più alto rendimento sono

BIOMASSA =

quelli che prevedono le trasformazioni semplici di biomasse in energia. L'utilizzo di biomassa è conveniente

solo se a "km0".

MOTORI TERMICI = a combustione esterna (endo o isotermica) ; il calore prodotto da un combustibile viene

trasformato in EN MECCANICA.

Per la produzione di EN TERMICA vengono usate CALDAIE (acqua calda o vapore).

Si ottiene dalla fermentazione alcolita da parte del lievito Saccharomyces di mosti di varia

BIOETANOLO =

natura (prodotti zuccherini, a base di amidi o cellulosici come residui di legno che hanno però bisogno di una

prima idrolisi) con successiva distillazione dell'etanolo. Una produzione di 60 L di etanolo da 100 kg di zuccheri

è soddisfacente; i sottoprodotti della distillazione possono trovare destinazioni energetiche, alimentari o

industriali.

ENERGIA TERMICA E USO DEL VAPORE

Un impianto con turbina a vapore è composto da una pompa necessaria a portare l'acqua in caldaia alla

pressione di vaporizzazione. : l'acqua viene riscaldata e quindi evapora. Il viene trasferito ad

CALDAIA vapore

una turbina, nella quale avviene la sua espansione. Questo fluido esce dalla turbina sottoforma di che

liquido

viene convogliato nel dove viene raffreddato cedendo all'esterno il calore di condensazione.

condensatore

GENERATORE DI VAPORE: impianto in cui arrivano acqua e combustibile(mescolato con aria) e dal quale escono

fumi e vapore.

IMPIANTI A COMBUSTIONE ESTERNA:

-riscaldamento del liquido

-vaporizzazione

-surriscaldamento

macchine che convertono l'energia meccanica fornita da un motore in energia idraulica utile al fluido

POMPE:

per superare un dislivello.

Si scelgono in base a: portata della pompa e viscosità del prodotto.

Costituite da un tubo di aspirazione, un corpo collegato al motore ed un tubo di

ASPIRANTI - PREMENTI:

mandata. il liquido viene intrappolato in camere isolate dal sistema il cui volume si chiama

POMPE VOLUMETRICHE:

cilindrata; le azioni solo lente; vi è un ciclo di lavoro. Sono precise nella portata, forniscono alte prevalenze,

imprimono alte pressioni.

 POMPE A MOVIMENTO ALTERNATO: a stantuffo; a membrana.

 (PIU EFFICENTI)

POMPE ROTANTI: a lobi; ad ingranaggi; a setti; peristaltica.

macchine a canali aperti nel quale il liquido scorre in regime permanente senza compiere ciclo;

TURBOPOMPE:

velocità elevata.

 pompe assiali

 pompe centrifughe monostadio

 pompe centrifughe pluristadio

(LE CENTRIFUGHE NON SI USANO PER LIQUIDI TROPPO VISCOSI)

macchine cicliche che comprimono un fluido per effetto di lavoro esterno. Usati per la

COMPRESSORI:

preparazione dell'aria compressa.

 (per elevate pressioni

VOLUMETRICI: a stantuffo o alternativo

TERMODINAMICA

= comportamento complessivo delle particelle del sistema.

Sistema termodinamico

= volume, pressione e temperatura.

Gas

PRIMO PRINCIPIO = LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA.

(CALORE E LAVORO SONO DUE FORME DIVERSE DELLA STESSA ENERGIA)

SECONDO PRINCIPIO = ALCUNI PROCESSI AVVENGONO SOLO IN UN VERSO E NON IN QUELLO OPPOSTO.

(IL CALORE SI TRASFERISCE DALL'OGGETTO PIU CALDO A QUELLO PIU FREDDO)

DIAGRAMMA DI MOLLIER

ENTALPIA= somma dell'energia interna del prodotto e della pressione per il volume del sistema considerato.

(En+P)xV

ENTROPIA= sommando le quantità di calore scambiate dal sistema in una qualsiasi trasformazione

reversibile che vada da A a B, divise rispettivamente per le temperature assolute delle sorgenti con

cui si scambia calore, si trova la differenza di entropia del sistema.

Consideriamo per esempio il diagramma di Mollier relativo all'acqua:

 A basse temperature abbiamo il solido e attraverso le relazioni precedenti possiamo ricavare

entalpia e entropia, che assumeranno valori piuttosto bassi a causa di un calore specifico piccolo.

 Fornendo ulteriore calore al sistema avremo un aumento di temperatura fino al punto di fusione.

Durante il passaggio di stato l'isobara sarà una retta che avrà come coefficiente angolare la

temperatura di fusione del sistema.

 La variazione di entalpia del passaggio di stato è rappresentata da un deltaH di transizione e la

variazione di entropia è deltaS=deltaH trans/ T trans

Durante un passaggio di stato è possibile determinare la composizione relativa delle due fasi mediante

la regola della leva.

 Al termine della transizione di fase avremo acqua liquida. Continuando a fornire calore la

temperatura sale e valgono le stesse considerazioni del solido: è quindi possibile calcolare la

variazione di entalpia e entropia dalle relazioni precedenti inserendo il cp del liquido.

La temperatura sale fino al punto di ebollizione, in cui l'isobara torna ad essere una retta.

Nel diagramma di Mollier sono rappresentate anche delle isoterme, che durante i passaggi di stato

coincidono con le isobare.

DIFFERENZA TRA CALORE SPECIFICO E CALORE LATENTE

= calore necessario per aumentare di 1°C l’unità di massa di un corpo

CALORE SPECIFICO

Oppure = calore da trasferire ad 1 kg di sostanza per ottenere una variazione di T° di 1°K.

= quantità di calore necessaria allo svolgimento di un passaggio di stato.

CALORE LATENTE = quantità di calore necessario per fondere 1 kg di sostanza che si trovi alla T° di

CALORE LATENTE DI FUSIONE

fusione.

EFFETTI DEL SALTO TERMICO DELL'EVAPORATORE SULL'UR DELL'ARIA DI CONSERVAZIONE E DEI PRODOTTI

ORTOFRUTTICOLI:

Differenze dell'umidità relativa e di temperatura tra i prodotti ortofrutticoli e l'ambiente di conservazione,

provocano ls disidratazione del frutto con conseguente avvizzimento e perdita di peso del prodotto (dovuto

all'aumento della pressione di vapore) nonchè possibile formazione di muffe. Ciò avviene perchè l'acqua

all'interno del frutto viene "richiamata" dall'ambiente: nella prima fase della refrigerazione il Deficit di

Pressione di Vapore è molto alto poichè siamo nella fase in cui viene utilizzato l'evaporatore.

VTD = forza con cui l'acqua esce dal frutto per liberarsi nell'atmosfera

Q= S x deltaT° x K e F/H= Portata evaporatore x deltaT°

Necessitiamo quindi di Evaporatori con elevate superfici poichè la superficie di essi è inversamente

proporzionale al deltaT°(differenza di temperatura tra prodotto e ambiente O salto termico dell'aria). Se

aumenta deltaT° si riduce l'UR (deumidificazione) e il prodotto perde più acqua e avvizisce! Basso deltaT°

implica alta UR ma Elevati volumi d'aria spostati! Questo consiste in un ulteriore problema: i movimenti d'aria

nella cella provocano a lungo andare una perdita di UR, per cui, dopo una prima refrigerazioni vanno limitati gli

spostamenti d'aria all'interno della cella!

Nonchè di una Pre-refrigerazione, che consenta una riduzione della perdita post-raccolta, riduzione di attacchi

parassitari e maggior qualità del prodotto e del suo tempo di commercializzazione. Questa tecnica permette di

raggiungere radualmente la temperatura di conservazione, ma necessario trovare il giusto equilibrio tra tempo

e temperatura!

La perdita in peso del prodotto non è solo un danno qualitativo ma anche economico!

Per evitare perdite di peso:

-evitare sbalzi di temperature

-mantenere la cella piena dal 50 al 100 per cento

-limitare la durata di stoccaggio (rotazione prodotti)

-stoccare alle minime T° possibili

-limitare la frequenza di apertura porte

-tener conto della Traspirazione = fenomeno biologico diverso da frutto a frutto

-controllare la perdita d'acqua attraverso l'imballaggio (eventualmente creare una barriera attorno al prodotto)

GESTIONE DELLE CELLE di igiene…

Conoscere: stoccaggio prodotti, manutenzione e funzionamento celle, regole di carico-scarico

Dimensione celle:

-volume netto= massimo volume di prodotto da inserire nello stesso momento

-volume lordo= volume netto + spazi di circolazione dell’aria e dei mezzi.

Solitamente è il doppio del netto.

Deve essere: 160 kg/m3 nelle celle positive e 300 kg/m3 nelle negative

Caratteristiche celle:

-vengono costruite ad un piano solo

-con carelli elevatori si può impilare fino a 8,5 m

-con carico manuale fino a 4 metri

-costruzioni in cemento armato ricoperto oppure pannelli prefabbricati autoportanti ed isolanti.(migliori per

qualità, rapidità di esecuzione, economicità e possibilità di ampliamenti e trasformazioni)

Caricamento e impilamento:

- Dipende da: resistenza confezione, carico manuale è pericoloso, Pallets fino a 8,5 m di altezza e spazio

di 5 m tra uno e l’altro, i prodotti surgelati possono essere impilati in modo compatto e senza spazi.

- FIFO= il primo prodotto ad entrare è anche il primo ad uscire dalla cella.

PALLETS= pedana, pancale o bancale; serve per appoggio e movimentazione di materiali immagazzinati.

BINS= cassoni in legno o plastica rigida usati per la conservazione e lo stoccaggio di frutta.

Piano di carico della cella: predisporre dei passaggi per accedere all’evaporatore e al termostato e predisporre

un’area vuota per il circolo dell’aria.

ISOLAMENTO TERMICO:

-pareti, pavimento e soffitto.

-materiali isolanti: non permettono lo scambio di calore tra due corpi

-naturali: pomice,tufo,sughero..

- artificiali: polistirolo espanso, poliuretani espansi…

USATI IN LASTRE O SCHIUME

-Importante SIGILLARE CORRETTAMENTE IL GIUNTO (barriera di vapore): la condensa provocherebbe

formazione di ghiaccio che a sua volta provocherebbe perdita di efficienza della cella.

-Attenzione ai PONTI TERMICI = parti dell’edificio progettati male, in cui si hanno forti scambi di calore con

l’esterno per via di discontinuità tra i materiali, d’isolamento o geometriche.

-PROTEZIONE DAL CONGELAMENTO DEL SUOLO con rete di tubi di plastica sotterranei in cui cirlcola glicole a

5-10°C oppure riscaldamento elettrico del cemento a basso voltaggio.

-INTERCAPEDINI D’ARIA statica verticali nel pluristrato riducono la tr