Luigi Palmieri- Angri, 20/06/2014
SUDDIVISIONE DELLE NUOVE TECNOLOGIE EMERGENTI
Nuove tecnologie termiche:
Nuove tecnologie non termiche:
Microonde: 300 a 300.000 MHz
Radiofrequenza: fino a 300 Mhz
Riscaldamento Ohmico
Alte Pressioni
Campi elettrici pulsati e MEF
Ultrasuoni : 2-20 Mhz
Ultrasuoni ad alta potenza. 20-100 kHz
Ultravioletti
Luce pulsata
Ozono
Plasma freddo
Irradiazione
Anidride carbonica in fase solida: 7 e 34 MPa
VANTAGGI DELLE TECNOLOGIE ALTERNATIVE
DI CONSERVAZIONE DEGLI ALIMENTI
-VERSO I CLIENTI:
miglioramento degli standard
di conservazione 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
QUALITY
FUNCTIONAL
FOOD
FOOD ATTRIBUTES
2014
WINNING
PACKAGING
CUSTOMER
SERVICE
TECNOLOGIE INNOVATIVE
Industria
Nuove Tecnologie
Economia
Legislazione
ITALIAN PARADOX
IN TO LITTLE AND MEDIUM
ENTERPRISES
IN TO BIG ENTERPRISES
NEW TECHNOLOGIES FOR INDUSTRIAL INNOVATION
YES
BECAUSE THE OWNER RUNS A RISK
NO
BECAUSE THE GENERAL MANAGER
DOES NOT RUN A RISK TO
CHANGE A SETTLED TECHNOLOGY
WITH A NEW
Electrode
ΔV
Product to treat
Electrode
RISCALDAMENTO OHMICO
Risultati di prove effettuate su DERIVATI DEL POMODORO
campione
Colore
a/b
Pomodoro fresco
Hot Break succo
raffinato(lett.)
1.802.12
Hot Break succo
raffinato(1)
2.2
Hot Break triturato
(lett.)
1.832.20
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.v.
Produzioni pilota con impianto ohmico
Principali prodotti trattati
Puree di frutta (fragola, banana, mela, baby food)
Puree di verdura (zucca, piselli, con aggiunta di pezzi)
Semilavorati di vegetali (cubettato di carote, anelli di cipolla)
Semilavorati di frutta (cubettato di pesca con 85% solido)
Minestre di verdura con pezzi ( zuppe di legumi)
Produzioni pilota con impianto ohmico
per liquidi particolari
Sono stati condotti test in collaborazione con la ditta costruttrice
dell’impianto ohmico, sulla possibilità di trattare prodotti con
problematiche di coagulazione, o ad alto tenore proteico, che
davano problemi di “attaccamento proteico” agli elettrodi.
Principali prodotti trattati
Sangue bovino/suino ( destinato alla polverizzazione)
Misto d’uovo (semi-lavorato pastorizzato )
Creme a base latte con nocciola/pistacchio ( semilavorati per
gelato con ingredienti sensibili ai trattamenti termici
tradizionali)
Creme di formaggi ( destinate a riempimento asettico)
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
Vol t
Ampere Secondo
10-107
106-1014
103-107
103-107
10-10-10-3
LIN
E
Low-power low- voltage low AC continuous electric
current
ELECTRIC
ENERGY SUPPLY
(converter)
Low power high-voltage low DC continuous electric
current
ELECTRIC ENERGY
STORAGE
(capacitors)
Low power high-voltage high DC continuous electric
current
ELECTRIC
PULSE
FORMING
(switches)
High power high-voltage high DC pulsed electric
current
PULSED LIGHT
SOURCE
(inert-gas
flashlamps)
High power pulsed
light
TARGET
Incident radiation of energy E0
Transmitted energy E(x)
Absorbed energy Ed
Reflected radiation of energy rE0
x
d
TEORIA DELLA LUCE PULSATA
I = ( 1 – R ) I0 e-x
Ed = ( 1 – R ) I0 (1 - e-d)
Ec = A k t dT/dx
Capacitor Charging-Unit
0 - 20kV
(Transformer)
Capacitor
0.136 µF
+
Semiconductor
Switch
5V DC Supply
TTLTriggering
Exponential decay
Treatment
Chamber
1.06 mL
100 MHz
Digital
Storage
Oscilloscope
Fast HighCurrent Probe
High
Voltage
Probe
Computer Control and Analysis System (Data Exchange
by GPIB)
PILOT PEF EQUIPMENT
Untreated and electric field treated cells of S. cerevisiae
Before the PEF treatment
After the PEF treatement
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 = V I (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
ottiene:
ΔT = 1,81 °C/μs (9)
dalla (8) nella (7), si
RESISTIVITA’ DI ALCUNI PRODOTTI (Ωhm-m)
Succo di mela
4.5 - 5.7
Acqua (rubinetto – distillata)
8.7 – 9000
Uova liquide
1.7
Succo d’arancia
2.3 – 2.7
Birra
6.7
Latte
2 – 3.1
Yogurt
1.7
Maggiore resistività = Minore Potenza Richiesta
Some food resistivity (Ω m)
Apple juice
4.5 - 5.7
Water (tap – disitilled)
8.7 – 9000
Liquid eggs
Orange juice
1.7
2.3 – 2.7
Beer
6.7
Milk
2 – 3.1
Yogurt
1.7
P = E2 v/ρ
Higher resistivity
Lower power requirement
ORANGE JUICE
Prodotto confezionato in vetro e venduto refrigerato.
Ottenuto con un impianto della OSU, portata 200 L/hr
La shelf-life è di 4 settimane
IMPIANTI AD ALTE PRESSIONI NEL 2014
N. IMPIANTI: 190 OPERANTI IN USA ED EUROPA
30% Succhi e Bevande
27% Frutta e vegetali
20% Prodotti carnei
19% Molluschi e Crostacei
4% Varie specialità
Produzioni pilota con impianto HPP
Principali prodotti trattati
RTE( antipasti di mare, primi piatti)
Prodotti vegetali( misto per sofritto in olio ex. oliva)
Puree di frutta ( Kiwi, melograno, frutti rossi)
Salumi (mattonelle di Prosciutto crudo, cotto, salami)
Prodotti carnei ( Patè di fegato)
Produzioni pilota con impianto HPP
Oltre al trattamento con alte pressioni per aumentare la SL di
prodotti RTE , o eliminare microrganismi patogeni come Listeria
monocytogenes in salumi destinati all’esportazione, sono stati
condotti test, sulla possibilità di trattare anche prodotti
confezionati con MAP, superando le problematiche tecnologiche
che si verificavano danneggiando certi prodotti a bassa aW,
variando la composizione della miscela dei gas utilizzati durante
il confezionamento.
Tipo di prodotto
Derivati del latte
Frutta e vegetali
Succhi di frutta
Uova
Prodotti da forno
Alimenti complessi
Carni
Pesce
Processo attuale
Processo futuro
Termico
Lavaggio chimico
Termico/HPP/UV
Termico
MAP
MAP
Irradiazione /HPP
HPP/lavaggio chimico
HPP/PEF
Ozono/Irradiazione/PL
PEF/PL/CO2
Irradiazione/Ozono/PEF
Processi ad ostacoli
Processi ad ostacoli/Irradiazione
Onda d’urto
Irradiazione
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., Eppos in stampa.
“ Minimal processing nell’industria alimentare” Luigi Palmieri, Monografia
