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CENTRO STUDI GALILEO

 

 La refrigerazione "istantanea":
una speranza o una realta'?

S.J.James
Centro di ricerca per la refrigerazione degli alimenti e le tecniche di processo (FRPERC)
Universita' di Bristol (Gran Bretagna)

Sommario

Sentiamo la necessita' di impianti per la refrigerazione "istantanea"? Quali risultati sono ottenibili, al giorno d’oggi? Quali impianti risultano utilizzabili per il futuro? A tali domande cerca di rispondere il presente articolo.

Introduzione

Molte materie prime vengono raffreddate dopo la macellazione od il raccolto. La loro quantita' e' in rapida crescita. Gli impianti per la refrigerazione per il pesce e la carne risultano operativi gia' da oltre 100 anni. Anche la refrigerazione delle verdure e della frutta, subito dopo la loro raccolta, sta aumentando sempre pi.

Risulta altresi' sempre piu' assodato che qualsiasi operazione di manipolazione provoca un aumento della temperatura delle materie prime e dei prodotti finiti. A seguito di ci risulta necessario un secondo processo di refrigerazione per riportare la temperatura al valore desiderato.

Risulta quindi stabilita la necessita' di una refrigerazione primaria e secondaria. Nei Paesi moderni la carne fresca non lavorata od il pesce vengono immagazzinati, trasportati e venduti al minuto osservando una ben definita catena del freddo. La maggior parte dei prodotti dei caseifici ed una sempre maggior quantita' di insalata ed altri tipi di frutta e verdura viene conservata all’interno di una catena del freddo e venduta in dispositivi refrigerati. Il mercato delle farine, dei suoi derivati come la pasta, i cibi precotti, le salse e le merende fredde sta crescendo di piu' del 20% all’anno in molte nazioni.

Sussiste la necessita' di impianti di refrigerazione molto veloci? Molti degli impianti di refrigerazione attualmente in funzione utilizzano l’aria come refrigerante secondario. Molti impianti trattano sia grosse entita' singole come le carcasse di animali che quantita' di ridotto volume, come ad esempio silos di cereali o ceste di lattuga. La rapidita' di raffreddamento di questi impianti e' limitata o esigua. Sussiste la necessita' di impianti che raffreddino in maniera piu' veloce? Quali risultati e' possibile ottenere in tal senso? Quali impianti possono avere uno sviluppo futuro? A tali domande speriamo di poter dare risposta mediante questo articolo.

 La refrigerazione "istantanea" e' una necessita'?

Mediante la refrigerazione istantanea e' possibile ottenere cospicui vantaggi sia in termini di qualita' che di processo (vedi tabella 1)

Tabella 1Alcuni vantaggi ottenibili dal raffreddamento rapido degli alimenti

Vantaggi sulla qualita'

Vantaggi in termine di processo

Minore perdita di peso

Miglior efficienza

Miglior consistenza

Minor costo capitale

Miglior impatto visivo

Risparmi energetici

Migliori caratteristiche al tatto

Tempi di lavorazione/trattamento inferiori

Maggiori qualita' nutritive

Richiesta di spazi inferiori

Ridotta carica batterica

Minor variabilita'

Minore deperibilita'

Lavorazioni senza soluzione di continuita'

Miglior distribuzione della temperatura nel prodotto

Aumento dell’automazione

 

Maggior flessibilita'

Alcuni dei vantaggi di processo elencati, come ad esempio l’accorciamento dei tempi di processo e gli inferiori ingombri richiesti, sono manifestamente evidenti. Comunque, l’industria alimentare puo' avvalersi pienamente di tali vantaggi solo se e' in grado di utilizzare in maniera continua il raffreddamento o se vi e' una concordanza di tempi con i cambiamenti di moduli di lavoro dei cicli produttivi. La refrigerazione rapida della carne cruda mediante l’utilizzo di aria a basse temperature ed elevata velocita' e' in grado di ridurre le perdite di peso durante le operazioni di raffreddamento. Comunque, se il ciclo produttivo comporta che le carni vengano lasciate per parecchie ore nel frigorifero dopo che il processo di raffreddamento e' stato completato, allora la perdita complessiva di peso puo' risultare maggiore dei tradizionali sistemi.

Dato che le caratteristiche degli alimenti dipendono dai tessuti degli animali o dei vegetali da cui provengono, e' plausibile supporre che diversi alimenti reagiranno in maniere diverse al medesimo processo di raffreddamento. Per quanto riguarda i tessuti animali, si ha un diverso effetto da specie a specie di animale, da razza a razza ed a seconda della muscolosita' dell’animale stesso. Per quanto riguarda la frutta e la verdura sussistono maggiori differenze tra specie e specie ed anche tra i diversi tipi di cultivar. Nel prossimo paragrafo vengono riportati alcuni esempi da cui e' possibile comprendere vantaggi e svantaggi potenziali dall’applicazione del raffreddamento veloce sia primario che secondario.

Refrigerazione primaria

La miglior qualita' della frutta, della verdura e delle erbe che e' possibile ottenere durante la loro vita espositiva e' attribuibile al raffreddamento rapido che viene effettuato subito dopo il raccolto. Il raffreddamento veloce del grano profumato permette di ottenere che il grano rimanga profumato. Il contenuto in vitamine della frutta e delle verdure permane elevato se esse vengono refrigerate rapidamente. Le perdite in peso per essiccamento dell’insalata e delle erbe vengono ridotte in modo talmente drastico che esse rimangono fresche ed invitanti, invece che flaccide ed appassite. I ritmi di traspirazione vengono ridotti dalle basse temperature in modo tale che la maturazione ed il deterioramento possono venire posti sotto controllo: in tal modo anche la vita espositiva dei prodotti viene allungata.

In generale si puo' affermare che la diminuzione della temperatura della frutta e della verdura appena al di sopra del valore di congelamento permette di massimizzare la qualita' del prodotto durante il periodo di immagazzinamento. Comunque, per alcuni particolari prodotti i cui esempi vengono illustrati in tabella 2, esistono temperature al di sotto delle quali il raffreddamento puo' portare a dei danni.

Tabella 2 – Temperature critiche al di sotto delle quali si possono avere dei danni agli alimenti conservati

Derrata

Temperatura critica

(C)

Derrata

Temperatura critica

(C)

Melanzane

8

Mandarini

4

Avocado

4-10

Mango

7-10

Banane

12-14

Meloni

3-10

Fagioli verdi

6-7

Arance

2-10

Cetrioli

7-12

Ananas

7-12

Pompelmi

10-12

Patate dolci

12-15

Limoni

10-12

Pomodori verdi

10-12

Il raffreddamento rapido delle carni rosse, effettuato immediatamente dopo la macellazione, riduce le perdite per essiccamento e gocciolamento, aiuta la carne a mantenere un aspetto invitante e previene analoghi fenomeni ai tessuti piu' interni. In linea teorica il raffreddamento rapido dovrebbe anche ridurre la proliferazione batterica rispetto al processo di refrigerazione lento. Comunque, la maggioranza degli studi sperimentali dimostra l’esistenza di ridotte differenze, quando ne esistono, di raffreddamento. Le carni rosse, specialmente manzo e agnello, possono andare incontro a dei problemi , conosciuti come "contrazioni fredde", qualora vengono raffreddati troppo rapidamente dopo la macellazione. Tali contrazioni producono un accorciamento irreversibile delle fibre muscolari ed un indurimento della carne dopo la cottura.

Raffreddamento secondario

La cottura raramente elimina tutti gli organismi tossici presenti negli alimenti. Un certo numero di essi puo' sopravvivere sottoforma di spore che puo' germinare e svilupparsi se gli alimenti vengono raffreddati lentamente. Inoltre, se i prodotti cotti non vengono raffreddati immediatamente dopo che e' stata raggiunta la voluta temperatura interna, possono scuocere. Questo priva il prodotto della sua appetibilita' e conduce ad una eccessiva perdita di peso.

In Gran Bretagna il Manuale sulle norme di cottura/raffreddamento, pubblicato dal Dipartimento della Salute nel 1989, raccomanda di condurre i raffreddamenti con modalita' molto veloci e l’utilizzo di idonee apparecchiature per ridurre rapidamente le temperature dei prodotti dopo la cottura. Molte altre nazioni europee hanno pubblicato linee-guida o raccomandazioni simili per la refrigerazione dei prodotti cotti (vedi tabella 3).

 

Tabella 3- Indicazione dei tempi di raffreddamento per alimenti cotti in diverse nazioni

Nazione

Tempi di raffreddamento

Velocita' di raffreddamento (C/min)

Temperatura di conservazione (C)

Danimarca:

da 65 C a 10C

3 ore

0,31

< 5C

Francia:

da 70 C a 10 C

2 ore

0,5

0-3 C

Germania:

da 80 C a 15 C

2 ore

(da 15 C a 2 C in 24 ore)

0,54

2 C

Svezia:

da 80 C a 8 C

4 ore

0,30

3 C

Gran Bretagna:

da 70 C a 3 C

1,5 ore

0,74

3C

Sembra esservi poca probabilita' di effetti nocivi sui prodotti cotti causati da un raffreddamento veloce condotto fino a quando viene raggiunto il raffreddamento della parte superficiale. Sussiste qualche problema di qualita', di squamature e macchie bianche che compaiono sulla superficie dei prodotti di pasticceria durante il raffreddamento rapido secondario. Questo puo' essere attribuito a cambiamenti nella struttura cristallina del grasso all’interno della pasta. La refrigerazione sottovuoto di pezzi di carne cotta puo' anche produrre cambiamenti della qualita' del prodotto e delle sue caratteristiche di appetibilita'. Comunque, questi cambiamenti sono piu' probabilmente da attribuire alle elevate perdite di peso e allo sfibramento dei tessuti della carne, provocato dalla messa in vuoto, piuttosto che dall’entita' del raffreddamento in se'.

Quali risultati e' possibile ottenere in futuro?

La maggior parte degli impianti di refrigerazione per gli alimenti sono del tipo ad aria e parecchi di essi si avvalgono di un processo a singolo stadio che prevede semplicemente il collocamento degli alimenti in un luogo raffreddato. Le ventole, che di solito equipaggiano l’evaporatore, permettono la circolazione dell’aria all’interno della cella; aria che lambisce anche le superfici degli alimenti da raffreddare. Sistemi di ventilazione piu' sofisticati permettono di convogliare opportunamente l’aria mediante l’utilizzo di tunnel lineari o a spirale. Di recente introduzione e' il sistema a flusso direzionale d’aria. Esso si avvale di opportuni getti di aria diretti verso le superfici dei prodotti da refrigerare. Mediante tali sistemi e' possibile ottenere una grande turbolenza dell’aria ed un elevato trasferimento del calore.

La refrigerazione ad aria risulta essere relativamente lenta a causa delle ridotte superfici di trasferimento del calore che vengono interessate. Un maggior trasferimento del calore si puo' raggiungere mediante impianti a spruzzo, ad immersione, a contatto, in vuoto o criogenici. Il raffreddamento a spruzzo viene impiegato sempre di piu' per la refrigerazione dei prodotti cotti confezionati. Sistemi ad immersione in acqua gelata vengono spesso utilizzati sia nei processi di raffreddamento del pesce che delle verdure. Chillers criogenici vengono utilizzati per la refrigerazione dei piatti pronti. Il raffreddamento sottovuoto si presta molto bene per la refrigerazione delle insalate, delle salse, dei ripieni per la pasta e dei vassoi di pesce cotto.

Alcuni esempi di che cosa al giorno d’oggi e' possibile ottenere dagli impianti di refrigerazione primaria e secondaria viene presentato nei seguenti paragrafi.

Refrigerazione primaria

Gli impianti di refrigerazione tradizionali per i suini mirano a ridurre la temperatura media dei pezzi a circa 4 C, una temperatura considerata adatta per il taglio. Molti addetti al settore procedono ad operare sulle carcasse il giorno dopo alla macellazione, attendendo dalle 14 alle 16 ore per l’operazione di raffreddamento.

La Comunita' Europea impone il raggiungimento di una temperatura all’interno della coscia di 7 C prima che la carne destinata all’esportazione possa essere trasportata o tagliata. La tabella 4 fornisce i dati relativi alle carcasse di suini piu' grosse che possono essere raffreddate ad una temperatura di 7 C all’interno della coscia, 16 ore dopo la morte. In una situazione sperimentale le carcasse sono state posizionate in una cella fredda 50 minuti dopo la morte degli animali. L’abbattimento di temperatura e' stato molto veloce (circa 30 minuti) mentre il flusso dell’aria e' stata mantenuto diretto verso tutte le superfici delle carcasse.

La maggior parte dei sistemi di raffreddamento rapido delle carcasse fa affidamento sulla tecnica che aumenta l’estrazione di calore dalla superficie della carcassa. Per esempio, nel raffreddamento rapido delle carcasse di maiale, e' stato condotto un processo di 4 ore, che utilizzava aria a –30 C e con una velocita' di 1 m/s, che ha permesso di ridurre la temperatura media a circa 1 C. Comunque, al termine del processo di refrigerazione la temperatura nei punti in profondita' era di 12 C mentre la superficie esterna era congelata. Il volume di carne che si trovava ad una temperatura superiore a 7 C, cosi' come stabilito dalla corrente legislazione, era molto esigua, ma sono state necessarie parecchie ore per permettere il raggiungimento delle condizioni che la norma impone per il trasporto o il taglio della carne. Ricercatori australiani hanno proposto l’inserimento di tubi di calore all’interno del punti piu' profondi per ridurre velocemente le temperature in queste zone.

Tabella 4 – Peso massimo delle carcasse di maiale che possono essere raffreddate fino a 7 C all’interno della coscia in 16 ore in rapporto a diverse combinazioni della temperatura e della velocita' dell’aria (*valori interpolati)

Aria della cella raffreddata

Carcassa di maggior peso raffreddata a 7 C all’interno della coscia in 16 ore

(kg)

Temperatura

(C)

Velocita'

(m/s)

0

0,5

100

1

 

105*

3

 

110*

4

0,5

60

1

 

80

3

 

95*

6

0,5

<40

1

 

40

3

 

60

I tubi di calore e i termosifoni sono degli espedienti molto efficienti per trasferire calore da o dentro gli oggetti. Di conseguenza, il loro inserimento all’interno degli alimenti e' in grado di permettere la rimozione del calore dall’interno del cibo. Inventato nel 1942, il tubo di calore e' un dispositivo per il trasferimento del calore in grande quantita' mediante l’evaporazione e la condensazione di un fluido di lavoro in uno spazio libero. L’energia viene prelevata all’evaporatore quando il liquido evapora; in seguito il vapore viene trasportato lungo la parte centrale del tubo di calore e condensa al termine, in corrispondenza della parte fredda, rigettando il suo calore latente. La modalita' con la quale il condensato ritorna verso la parte terminale calda per ri-evaporare determina il tipo di dispositivo per il trasferimento del calore. Nel termosifone viene semplicemente utilizzata la gravita' per il ritorno del condensato, mentre nel tubo di calore vengono utilizzate forze alternative, come ad esempio la capillarita'.

 Il flusso del vapore nel tubo puo' raggiungere valori considerevoli, fino alla velocita' del suono. Poiche' il calore che viene trasferito lungo il tubo e' il calore latente di vaporizzazione, che risulta molto maggiore del calore sensibile del fluido, il flusso di calore puo' giungere entita' molto elevate. Il tubo contiene solo il fluido di lavoro, sottoforma di miscela bifasica, e necessita di piccole differenze di temperatura tra le estremita' per poter far bollire e condensare il fluido stesso, permettendo il flusso di calore.

L’utilizzo di elementi come i tubi di calore permette la riduzione potenziale del tempo di raffreddamento delle carcasse e dei prodotti cotti fino al 30%.

Refrigerazione secondaria

La refrigerazione degli alimenti cotti si basa prevalentemente sui sistemi ad aria, idonei per la loro flessibilita' d’impiego. Con alimenti gia' cotti, come ad esempio piatti di maiale (figura 2), possono venire utilizzate velocita' dell’aria molto elevate. Per esser certi che tutta la parte superficiale rimanga al di sopra di –2 C viene utilizzata una temperatura dell’aria di –1,50,5 C che lambisce il prodotto non confezionato di circa 400 g (alto 70 mm e dal diametro di 95 mm). A tali temperature un leggero aumento della velocita' dell’aria da 0,5 a 1,0 m/s riduce il tempo per il raffreddamento di almeno il 30%. Anche per velocita' dell’aria piu' elevate (maggiori di 6,0 m/s) e' possibile ottenere significative riduzioni dei tempi di raffreddamento. In una linea di cottura (che tratta piu' di 1000 pezzi all’ora) l’aumento del 7% delle portate, che puo' essere ottenuto aumentando la velocita' dell’aria da 6 a 10 m/s (fatto che permette di ridurre il tempo di raffreddamento di 10 minuti), giustifica senz’altro il maggior costo capitale e di funzionamento di ventilatori di maggiori dimensioni.

Quali prospettive per il futuro?

Passiamo ora in rassegna la possibilita' di sviluppo di nuovi sistemi di raffreddamento veloce come, ad esempio, la refrigerazione arteriosa della carne, il sistema Peltier, a vortice, acustico, a gadolinio o idrogeno.

Sistemi di refrigerazione arteriosa

Negli esseri viventi la circolazione del sangue attraverso gli organi interni e' il principale modo con cui controllare il calore. Il sistema di irrorazione del sangue permette di raggiungere ogni singola parte del sistema muscolare e risulta l’unico modo non distruttivo disponibile per raggiungere velocemente anche i tessuti piu' interni.

Se immediatamente dopo la macellazione il cuore viene sostituito da un sistema di raffreddamento dotato di pompa, l’impianto circolatorio puo' essere utilizzato per la produzione di freddo controllato all’interno della carcassa. Tale processo permette di evitare qualsiasi problema causato dalla scarsa conduttivita' termica della carne. Questo sistema puo' venire utilizzato assieme ad un tradizionale sistema che prevede l’utilizzo di una cella frigorifera per il raffreddamento, ma potenzialmente puo' concretizzarsi in un sistema ad alta efficienza energetica che puo' sostituire completamente la refrigerazione tradizionale. Nella fase iniziale il sangue stesso puo' venire utilizzato per il raffreddamento come fluido termovettore. Si puo' supporre che man-mano che la temperatura del sangue diminuisce esso aumenti la propria viscosita', cosi' che risulta necessario impiegare additivi o fluidi sostitutivi per ridurre la resistenza al flusso del fluido. puo' risultare piu' economico recuperare il sangue subito dopo la macellazione e sostituirlo con un fluido che non presenta tali problemi, come ad esempio l’acqua. Questa soluzione permette di evitare immediatamente le problematiche relative all’asportazione del sangue e di raggiungere una migliore qualita' nella rimozione del sangue stesso dalla carcassa dell’animale.

Poiche' tale metodo di rimozione del calore non dipende dalla capacita' di scambio termico della superficie della carcassa, e' possibile stivare le carcasse stesse con una maggiore densita'. La funzione delle celle frigorifere si riduce al mantenimento della temperatura piuttosto che all’asportazione di calore. In pratica si puo' ritenere conveniente, da un punto di vista economico, disporre di un sistema di pre-raffreddamento per ridurre la temperatura superficiale prima dello stoccaggio delle carcasse.

Celle di Peltier

Come dimostrato nel 1821 dal fisico tedesco Seebeck, quando in un circuito si esegue una giunzione tra due diversi metalli conduttori a diversa temperatura, circola una corrente. Tale fenomeno sta alla base del funzionamento delle termocoppie. Nel 1834 Peltier dimostro' l’effetto inverso, cioe' che facendo fluire una corrente all’interno del circuito si provoca un raffreddamento in una giunzione mentre l’altra vedro' aumentare la sua temperatura. Quattro anni piu' tardi, nel 1838, Lenz dimostro' che tale effetto puo' essere utilizzato per congelare una goccia di acqua.

Attorno al 1950 lo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori permise di accrescere l’interesse nei riguardi dell’utilizzo del raffreddamento mediante celle di Peltier, grazie al fatto che i semiconduttori si prestano ad essere utilizzati in misura migliore rispetto ai metalli in tale applicazione. Nell’ex Unione Sovietica nel 1949 sono stati progettati dei frigoriferi domestici sfruttando tale fenomeno. Negli Stati Uniti sono stati prodotti diversi frigoriferi, refrigeratori d’acqua e condizionatori con tale tecnologia. Inoltre sono stati costruiti sistemi di condizionamento e magazzini refrigerati della capacita' di 6 tonnellate per alcuni sottomarini ad energia nucleare. Comunque, gli sviluppi a partire del 1960 sono stati limitati e le applicazioni circoscritte

Sistemi a vortice o a turbina

L’effetto vortice e' stato scoperto da Georges Ranque nel 1931. L’iniezione tangenziale di aria in un tubo cilindrico provoca "un’espansione rotatoria con la contemporanea produzione di un flusso di aria calda ed un flusso di aria fredda’. Tale sistema offre enormi vantaggi in termini di semplicita' meccanica e di istantaneita' dell’effetto, anche se risulta penalizzato da efficienze molto ridotte. Solo poche applicazioni sono state realizzate, alcune delle quali per il raffreddamento degli alimenti, con eccezione per il cioccolato.

Refrigerazione acustica e raffreddamento implementato acusticamente

I refrigeratori azionati dal suono sono stati collaudati in passato, anche se i costi hanno limitato le loro possibilita' di utilizzo. Recentemente si e' appurato che i costi dei refrigeratori acustici domestici si e' significativamente ridotto.

Il sistema di refrigerazione consiste in un tubo cilindrico cavo che viene riempito da una miscela di gas elio e xeno. Un altoparlante funzionante a 300 Hz dirige il suono verso un estremo del tubo dove un circuito di risonanza Helmholtz riflette indietro il suono. Le onde sonore causano onde di pressione e depressione che interessano la miscela di gas. Durante la compressione il gas si riscalda e si diffonde attraverso i pori di una struttura a nido d’ape dove rigetta il calore. Durante la decompressione il gas si raffredda assorbendo parte del calore dalla struttura suddetta. Mediante la sintonizzazione della struttura risulta possibile creare una differenza di temperatura tra le sue due superfici da 37 a –13 C. Uno scambiatore di calore collegato al lato freddo viene utilizzato per raffreddare una miscela di etilene e vapor d’acqua che viene mantenuta in circolo nel corpo del refrigeratore per raffreddarlo.

Tale sistema di refrigerazione risulta non dannoso per l’ambiente. Benche' il livello sonoro all’interno del sistema raggiunga 180 decibel, all’esterno il livello di rumorosita' e' paragonabile a quello di un sistema di raffreddamento convenzionale.

Refrigerazione con gadolinio

La maggior parte dei sistemi di refrigerazione si basa sul processo di evaporazione e condensazione del fluido che permette di assorbire e rigettare il calore. Il gadolinio, un elemento chimico piuttosto singolare, che si riscalda quando viene posto all’interno di un campo magnetico, rappresenta una possibile alternativa futura degli attuali refrigeranti.

Un prototipo di refrigeratore a gadolinio e' stato costruito sfruttando il lavoro di due letti cilindrici di piccole sfere di gadolinio che in rapida sequenza si muovono entrando ed uscendo da un campo magnetico. Come il letto entra all’interno del campo magnetico, si riscalda. Parte di tale calore viene dissipato in seguito nell’ambiente dopo che il letto e' stato rimosso dal campo. Privato dell’effetto magnetico esso si raffredda fino ad una temperatura inferiore alla sua temperatura iniziale. Il letto freddo viene utilizzato per raffreddare una miscela di acqua incongelabile. Mentre il primo letto raffredda la miscela incongelabile, il secondo si sta riscaldando all’interno del campo magnetico. La soluzione di acqua incongelabile viene in seguito utilizzata per raffreddare un tradizionale armadio frigorifero.

Il prototipo e' rimasto in funzione per 6 mesi senza incontrare alcun problema. Particolarmente interessante risulta dal punto di vista ambientale. Teoricamente la massima efficienza energetica di un frigorifero magnetico e' del 60%, in confronto al 40% di un frigorifero a funzionamento tradizionale. S’e'  appurato che il prototipo ha raggiunto una potenza frigorifera di 600 W con un COP maggiore di 5 e un’efficienza pari al 30-40% del ciclo di Carnot, con una differenza di temperatura di 28 K in un campo magnetico di 5 Tesla. Nel giugno del 1997 e' stato annunciato lo sviluppo di una lega di gadolinio, silicio   e germanio che permette di raddoppiare l’effetto frigorifero ottenibile con il solo gadolinio.

Refrigerazione ad idrogeno

Gli idrati metallici possono assorbire in larga quantita' idrogeno gassoso e causare un notevole raffreddamento quando il gas viene rimosso da essi. Al contrario, quando l’idrogeno viene aggiunto ad un idrato si libera calore.

Nel sistema "HyFrig" creato dal Dr. Feldman della Thermal Electric Devices viene utilizzato un compressore per pompare in uno dei due reattori alettati dell’idrogeno, mentre lo si toglie dall’altro. Come risultato si ottiene la produzione di un raffreddamento e di un riscaldamento. L’idrogeno e' uno dei piu' abbondanti elementi presenti nell’universo e non pone problematiche ambientali. Risulta assodato che tale sistema risulta piu' efficiente dal 15 al 50% in piu' rispetto ad un sistema convenzionale. Il costo totale di una pompa di calore per idrati viene stimato essere inferiore a 500 sterline per ton di raffreddamento. Feldman asserisce che il sistema si presta molto bene per i frigoriferi alimentati mediante l’illuminazione solare e per il condizionamento dei veicoli elettrici.

Ulteriori sviluppi

Sviluppi specifici come la refrigerazione arteriosa possono diventare piu' diffusi ma i cambiamenti economici ed il mercato orienteranno le scelte future.

I cambiamenti del mercato dell’industria alimentare nelle nazioni sviluppate sono in grado di influenzare lo sviluppo della refrigerazione alimentare. Nel 1990 piu' di 2900 prodotti surgelati e refrigerati sono stati lanciati sul mercato della Gran Bretagna. Durante il decennio scorso circa 5000 prodotti sono stati proposti ogni anno. Oggigiorno, per dirla con le parole di un produttore di una marca di insalate refrigerate di largo successo " Non apparteniamo piu' all’industria alimentare. Apparteniamo all’industria della moda. La vita espositiva veniva utilizzata per indicare il massimo periodo che puo' intercorrere tra la produzione e la vendita. Ora esso indica il tempo che un prodotto puo' durare dopo che il dettagliante lo ha abbellito". La crescente richiesta di un’offerta di prodotti alimentari refrigerati puo' offrire opportunita' e nuove sfide per l’industria della refrigerazione.

Mi attendo di vedere un maggiore utilizzo della refrigerazione immediatamente dopo la raccolta sia nei Paesi sviluppati che in quelli in via di sviluppo. Per parecchi tipi di frutta e di verdure le ricerche hanno gia' dimostrato la convenienza della refrigerazione rapida dopo il raccolto. Ci comporta, come conseguenza, un migliore aspetto, consistenza e ritenzione dei principi nutritivi, minor perdite di peso e possibilita' di avere maggiori tempi di stoccaggio. La conservazione della freschezza e' un’importante caratteristica per la vendita dei prodotti refrigerati e i dettaglianti richiedono il raffreddamento subito dopo la raccolta. La refrigerazione della frutta e della verdura nel vuoto e con idrogeno diventeranno pratiche diffuse nelle fattorie e all’interno dei centri di raccolta dei Paesi in via di sviluppo.

La domanda, proveniente dai Paesi sviluppati, di avere sul mercato una piu' ampia varieta' di frutta e verdura ha obbligato i Paesi in via di sviluppo ad utilizzare la refrigerazione subito dopo la fase di raccolta dei prodotti. Spesso in tali Paesi la temperatura ambientale e' molto elevata e la refrigerazione e' l’unica modalita' per mantenere la qualita' dei prodotti inalterata. Le potenze frigorifere eccedenti possono venire utilizzate per la refrigerazione degli alimenti consumati localmente. Tale fatto puo' significativamente ridurre lo spreco e la malnutrizione dei Paesi in via di sviluppo.

Auspico che nel prossimo futuro venga largamente adottata la prassi di disossare la carne da parte delle industrie alimentari. La rimozione immediata delle componenti di minor valore, come le ossa ed il grasso, e la riduzione delle carcasse ai suoi pezzi di maggior pregio permette una maggior velocita' del processo di refrigerazione. I sistemi di refrigerazione permanenti, che utilizzano preferibilmente modalita' ad immersione o a contatto, risultano essere piu' veloci e permettono un miglior controllo del processo. Questo permette un miglioramento della qualita' finale della carne e riduce la variabilita' delle sue caratteristiche. La richiesta dei consumatori di poter disporre di una sempre piu' vasta gamma di prodotti refrigerati portera' alla necessita' di poter disporre di impianti di refrigerazione sempre piu' flessibili ed intelligenti. Tali sistemi potranno riconoscere automaticamente i prodotti da raffreddare e calcolare il ciclo ottimale di raffreddamento e le specifiche necessita' per ogni singolo prodotto. Sistemi di gestione e movimentazione automatica dei prodotti permetteranno il loro posizionamento in zone refrigerate che soddisfano le condizioni ambientali predeterminate per il corretto tempo richiesto. Inoltre tali sistemi di controllo permetteranno di soddisfare le richieste di prodotti refrigerati provenienti dagli ordini.

Lo scarso controllo della temperatura di conservazione risulta essere la principale causa di avaria dei prodotti conservati nei frigoriferi domestici. I produttori di frigoriferi domestici hanno appurato che il controllo della temperatura degli alimenti conservati non e' un parametro che incide nella scelta e nell’acquisto degli apparecchi frigoriferi. Spero che una maggiore cultura alimentare e di conservazione degli alimenti possa portare ad un aumento della domanda di frigoriferi in grado di conservare correttamente gli alimenti alle temperature opportune. Spero altresi' che prima del 2020 la maggior parte delle cucine preveda opportuni dispositivi che permettano di raffreddare/congelare rapidamente gli alimenti prima di essere deposti per la conservazione.

Conclusioni

Credo di essere stato sufficientemente convincente, nella mia esposizione, sul fatto che i vantaggi in termini di sicurezza, qualita' ed economicita' della refrigerazione rapida risultano quantitativamente superiori agli svantaggi. Tale discorso e' proponibile per temperature al di sopra di 0 C. Al di sotto e' un’altra questione.

La maggior parte degli impianti di refrigerazione industriale sono a tutt’oggi obsoleti ma sostanziali miglioramenti possono essere apportati semplicemente ricorrendo alle tecnologie ed alle conoscenze tecniche oggi disponibili. A tal proposito e' possibile riferirsi a numerosi esempi in merito.

Sussistono anche molte nuove ed innovative tecniche che potrebbero condurre a significative risultati nel prossimo futuro.