Luigi Palmieri
Parma, 28 ottobre 2009
NUOVE TECNOLOGIE
Nuove tecnologie termiche
Nuove tecnologie non termiche
Microonde
Radiofrequenza
Riscaldamento ohmico
Riscaldamento induttivo
Alte pressioni
Campi elettrici pulsati
Ultrasuoni
Ultravioletti
Luce pulsata
Ozono
Plasma freddo
Irradiazioni
Anidride carbonica in fase densa
VANTAGGI DELLE TECNOLOGIE DI CONSERVAZIONE
ALTERNATIVE
DEGLI ALIMENTI
-VERSO I CLIENTI:
miglioramento degli standard
di preservazione delle proprietà
nutrizionali e sensoriali del prodotto
-VERSO LE IMPRESE: limitati consumi energetici che
migliorano l’efficienza produttiva
e quindi la competitività
-VERSO L’AMBIENTE: minor impatto ambientale sia
per il consumo degli input energetici
che per gli output di processo
QUALITA’
ALIMENTO
FUNZIONALE
ATTRIBUTI DEGLI
ALIMENTI
2005
CONFENZIONE
SERVIZIO
CLIENTI
TECNOLOGIE INNOVATIVE
Industrializzazione
Nuove Tecnologie
Economia
Legislazione
PARADOSSO
Nelle PMI
Nelle grandi aziende
Nuove tecnologie
SI’
Rischio del titolare
NO
La dirigenza non rischia di cambiare
una tecnologia convalidata con una
innovativa
Elettrodo
ΔV
Prodotto da
trattare
Elettrodo
RISCALDAMENTO OHMICO
RISCALDAMENTO OHMICO
Risultati di esperimenti condotti su Derivati di Pomodoro trattati con
un impianto ohmico
campione
Colore
a/b
Pomodoro fresco
Hot Break succo
raffinato (lett.)
1.802.12
Hot Break succo
raffinato (1)
2.2
Hot Break triturato 1.832.20
(lett.)
Hot break triturato
2.2
PME
UPME
IMF
mg/kg
Licopene
mg/kg
< 1000
0
30-200
0.0-3.3
assente assente
14-25
91.3
0.0-2.9
assente assente
Bostwick
(cm/30”)
13.5
12.5-16.0
90.4
n.d.
HIGH PRESSURE PILOT PLANT
HPTP: high pressure thermal processing
HPTS: high pressure thermal sterilization
PATS: pressure assisted thermal sterilization
60-90 °C + 4.5 °C/100 MPa
TECNOLOGIA DELLA POTENZA PULSATA
Tecnologia della potenza pulsata
Bassa Potenza Pulsata
Alta Potenza Pulsata
Sistemi di comunicazione,
elettronica, diagnostica
Fisica dei plasmi,
lancio dei proiettili,
raggi gamma, formatura,
industria alimentare
VALORI DEI PARAMETRI ELETTRICI
Joules Watt
Energia
Potenza
Tensione
Corrente
Ampiezza
impulso
Volt
Ampere Secondo
10-107
106-1014
103-107
103-107
10-10-10-3
Cellule tratttate e no di S. cerevisiae
Prima del trattamento
Dopo il trattamento
Per una valutazione preliminare delle grandezze coinvolte nel dimensionamento di un generatore d’impulsi, l’esempio dei due elettrodi piani è ritenuto molto esemplificativo
(fig. 5): la tensione V applicata al materiale compresso fra i due elettrodi a distanza d produce un campo elettrico pari a :
E = V/d (1)
Per un materiale da trattare con una resistività elettrica ρ (Ω cm) e una superficie A (cm2) degli elettrodi, la corrente che passa nel mezzo è:
I = EA/ ρ (2)
La potenza necessaria W per un dato volume (v = A d) del mezzo fra gli elettrodi è:
W=VI
(3)
Sostituendo la (1) e la (2) nella (3), si ottiene:
W = E2 v/ ρ (4)
Da un bilancio d’energia (termica-elettrica) su una massa m di prodotto avente calore specifico cp:
W = m cp ΔT (5)
In cui ΔT è l’aumento di temperatura del prodotto. Essendo m = ρv v, in cui ρv è la densità del prodotto è v il suo volume, sostituendo nella (5) si ottiene:
W = ρv v cp ΔT (6)
Sostituendo la (4) nella (6), si ottiene l’aumento di temperatura del prodotto:
ΔT = E2 t/ ρ ρv cp (7)
A titolo d’esempio, se applichiamo un campo elettrico di 40 kV/cm ad un mezzo (latte intero) con una resistività ρ pari a 220 Ω cm , la potenza per unità di volume risulta:
W = (4000 V/cm)2/(220 Ω cm) = 7,2 MW/cm3 (8)
Poiché il calore specifico del latte è cp = 0,92 cal/g°C e la densità ρv = 1,030 g/cm3, sostituendo questi dati insieme con il valore di W ottenuto dalla (8) nella (7), si
ottiene:
ΔT = 1,81 °C/μs (9)
CAMPI ELETTRICI PULSATI (PEF)
Resistività (Ω m)
Succo di mela
4.5 - 5.7
Acqua
8.7 – 9000
Uova liquide
Succo d’arancia
1.7
2.3 – 2.7
Birra
6.7
latte
2 – 3.1
Yogurt
Alta resistività
1.7
Minore potenza richiesta
CAMPI ELETTRICI
PULSATI(PEF)
SUCCO d’ ARANCIA
Prodotto confezionato in vetro e venduto refrigerato.
Ottenuto con un impianto della OSU, portata 200 L/hr
La shelf-life è di 4 settimane
LIN
Convertitore
Alternata-Continua
Energia
(condensatori)
Amplificatore
impulso
(interruttore)
Sorgente di
radiazioni
(lampade)
Alimento
Radiazione incidente E0
Radiazione riflessa di energia E0
Energia trasmessa E(x)
Energia assorbita Ed
x
d
TEORIA DELLA LUCE PULSATA
E(x) = ( 1 – R ) E0 e-αx
Ed = E(x) (1 – e-αd))
ΔT = Ed/(ρcpAd)
Ftot = n F
α=∞
α=0
BIBLIOGRAFIA
“Comparaison entre les technologies d’avant gard et traditionelles dans le
But de valoriser la qualite des conserves” Luigi Palmieri, Industries Alimentaires
& Agricoles, pp.27-31, Avril 2000.
“Le tecnologie emergenti nell’ industria alimentare (prima parte): I campi elettrici
pulsati ad elevata intensità. Una rassegna. Luigi Palmieri et al., Industria Conserve,
pp.419-425, 75, 2000.
“Le tecnologie emergenti nell’ industria alimentare (seconda parte): I campi elettrici
pulsati ad elevata intensità, luce pulsata, campi magnetici oscillanti, raggi X pulsati e
Ultrasuoni. Una rassegna. Luigi Palmieri et al., Industria Conserve, pp.51-57, 78,
2003.
“La ricompressione meccanica e termica del vapore nella concentrazione dei liquidi
alimentari per evaporazione”. Luigi Palmieri et al., Industria Conserve, pp.183-193,
78, 2003.
“Applicazione di compressione meccanica del vapore per la concentrazione di fluidi
alimentari” Luigi Palmieri et al., Industria Conserve, pp.451-457, 78, 2003.
“High Intensity Pulsed Light Technology” by Luigi Palmieri et al., in “ Emerging
Technologies for Food Processing”, Edited by Da-Wen Sun, Elsevier Academic Press,
pp.279-306, London, 2005.
“La tecnologia della luce pulsata e le sue applicazioni ai materiali di imballaggio”,
Luigi Palmieri et al.,n.:42 pp.9-17 Eppos, 2006
“High pressure processing combined with ozone in order to increase the shelf-life
of fish and sea-food” Luigi Palmieri et al., pp.42 in Innovative Applications of Non
Thermal Technologies in Food, Madrid, 19-22 November 2008.
