riscaldamento ohmico, alte pressioni, campi elettrici pulsati
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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.
