Macchine e Layout ciclo frigorifero energia cleanig in place

Refrigerazione

Il processo di eliminazione del calore è fondamentale per distruggere i microrganismi. Il calore si distingue in due tipi:

Calore sensibile e latente

Calore sensibile: è il cambiamento di temperatura (T°) visibile sul termometro.

Calore latente: è necessario per un passaggio di stato, e non altera la T° di una sostanza mentre cambia stato. Esistono due tipi di calore latente:

• Calore latente di fusione: positivo quando il cambiamento è da solido a liquido; negativo da liquido a solido.
• Calore latente di evaporazione: positivo quando il cambiamento è da liquido a gas; negativo da gas a liquido.

Proprietà del calore

Il calore passa da un corpo più caldo a uno più freddo man mano, e cessa quando le due temperature sono le stesse. Un liquido per diventare gas assorbe calore da ciò che lo circonda. Se aumenta la pressione, aumenta la T° del punto di ebollizione di una sostanza. Mediante il controllo della pressione si controllano le temperature del refrigerante.

Trasferimento del calore nel frigorifero

Nel frigorifero ci sono tre modi in cui il calore arriva al refrigerante:

• Conduzione: attraverso la parete metallica della cella.
• Convezione: attraverso la corrente d'aria nella cella.
• Irraggiamento: attraverso il calore sprigionato dagli alimenti.

Refrigeranti

Ammoniaca (NH₃)

• Uno dei primi refrigeranti, siglato R717, con un calore latente di evaporazione molto elevato.
• Eccellenti proprietà di trasporto del calore, non ha alcun impatto sull'ambiente, ma è infiammabile e tossica per l'uomo.
• Non può essere usata nei frigoriferi in rame poiché corrosiva. In caso di fughe può contaminare alimenti per l'alta solubilità in acqua.
• Non si usa negli impianti ad espansione diretta, ma negli impianti industriali e in celle di grandi dimensioni.

Idrocarburi

Idrocarburi come metano, etano, propano sono composti da soli legami carbonio-idrogeno e non comportano problemi per l'ambiente ma sono altamente infiammabili.

Anidride carbonica (CO₂)

• Utilizzata a fine Ottocento come refrigerante sulle navi.
• Vantaggi: ridotto costo, trasporta bene il calore, non tossica, senza problemi ambientali, usata come fluido secondario negli impianti commerciali.
• Svantaggi: alte pressioni e basse temperature.

Refrigeranti chimici dal 1930

• CFC (Clorofluorocarburi): stabili, non tossici, non infiammabili, buon rendimento della cella, basso punto di ebollizione, costi contenuti, ma contribuiscono al buco nell'ozono.
• HCFC (Idrocolofluorocarburi): R22 il più diffuso, ma contribuisce al buco nell'ozono, cancro della pelle e cataratta, riduzione produzione di CO₂, risparmio energetico. Banditi gradualmente dal Regolamento EU 2037/00, definitivamente dal 01/01/2015.
• HFC (Idrofluorocarburi): nessun effetto sull'ozono, ma contribuiscono all'aumento dell'effetto serra, e hanno prestazioni minori rispetto ad altri.

Cleaning In Place (CIP)

La circolazione di fluidi per la pulizia avviene attraverso macchine ed altre parti dell'impianto. CIP significa che sono connesse a formare un circuito di lavaggio, e non richiede lo smontaggio dei pezzi.

Vantaggi del CIP

• Si evita di smantellare l’impianto.
• Lavaggi turbolenti o con getti.
• Elevati standard igienico-sanitari.
• Utilizzo di nuovi detergenti.
• Maggiore efficacia di pulizia e sanificazione.
• Evoluzione delle macchine: sezioni più lisce dei tubi.
• Meccanizzazione ed automazione della pulizia degli impianti.
• Tempi di pulizia minori.
• Possibilità di programmare la pulizia.
• Riproducibilità.
• Quattro livelli di pulizia: fisica, chimica, batteriologica e sterilizzazione (un livello non implica necessariamente gli altri).

Elementi necessari per la pulizia

• Acqua: potabile, dura, con alti livelli di calcio e ferro. È necessario un impianto per il trattamento dell’acqua e un addolcitore se troppo dura.
• Detergenti: alcalini forti, alcali, polifosfati, tensioattivi, agenti chelanti, acidi, conformi alle norme sullo smaltimento, non corrosivi per le attrezzature, non formano schiuma, staccano i residui dalle superfici, rompono i depositi in piccole particelle e le tengono separate, alto potere ammorbidente, capaci di dissolvere i sali di calcio, con alto effetto battericida.

Non esiste un solo detergente che abbia tutte le caratteristiche.

Detergenti commerciali

Acido nitrico o fosforico (0,5-1,5%): si usano perché non danneggiano l’acciaio inox. Sono molto stabili e concentrati, per cui vanno diluiti appositamente per il lavaggio. Sono pericolosi, vanno distribuiti con le macchine, usati il meno possibile e con precauzioni osservando le norme di sicurezza.

Fattori che influenzano i microrganismi nella pulizia

• Temperatura e UR: scarsa UR e aumento di T° abbattono la carica microbica.
• UR per residui di acqua: tra un risciacquo e l’altro bisogna rimuovere l’acqua tramite flussi d’aria ed aspirazioni per evitare che dei microrganismi sopravvivano nutrendosi di acqua.
• Tempo di contatto: aumentando il tempo aumenta l’efficacia della pulizia.
• Concentrazione detergente: se vi è troppo detergente, vi è troppa schiuma e diminuisce l’effetto detergente, oltre a incrementare i costi; se vi è poco detergente, si rischia di indurre resistenza microbica.
• Portata e forze applicate: dipende dalla superficie e dalle dimensioni dell’impianto; la pratica CIP facilita la disinfezione essendo automatica, e usando alte pressioni e velocità si aumenta l’effetto.

Fattori che influenzano l'efficacia del cleaning in place

Procedura in 4 fasi

Ridurre i reflui (perdite di prodotto):

• Raccolta del prodotto: per ridurre i costi di smaltimento dei rifiuti e per l’ambiente, utilizzando sistemi fissi o rotanti per i serbatoi.
• Pulizia dell’attrezzatura: prelavaggio con acqua calda per evitare depositi e incrostazioni, utilizzo di acqua e latte per evitare di usare il disinfettante, e detergente con concentrazione controllata, temperatura ottimale, turbolenza e durata a seconda degli intervalli tra i lavaggi.
• Risciacquo: con acqua pulita non dura per rimozione residui detergente o residui di sporco che si deposita quando l’acqua calda evapora.