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Felice Bonomi
Bonomi System S.r.l. - Buccinasco (Mi)
Pierluigi Mattè
Fruit Control S.r.l. - Buccinasco (Mi)
Un eccellente risultato di conservazione della frutta in
atmosfera controllata, adottando ad esempio le condizioni
ULO (atmosfere a basso ossigeno), si ottiene non esclusivamente
con ottime attrezzature tecnologiche di AC, ma con una combinazione
di fattori che ovviamente devono essere tutti positivi. In
questa relazione non saranno presi in esame i problemi inerenti
la costruzione delle celle frigorifere in atmosfera controllata,
ma è doveroso ed importante ricordare i tre fattori
più importanti per realizzare celle ad atmosfera controllata
(A.C.) di elevata efficienza:
- tenuta delle celle ai gas;
- modalità di erogazione del freddo nelle celle;
- impianto di atmosfera controllata.
Tenuta delle celle ai gas
La perfetta tenuta delle celle ai gas è la prima condizione
per la realizzazione di un'atmosfera modificata o controllata.
In particolare, le caratteristiche strutturali delle pareti
delle celle, i pavimenti e le porte sono essenziali per ottenere
una opportuna tenuta al gas.
Negli ultimi decenni si è passati da sistemi empirici
di impermeabilizzazione mediante incollatura sulla faccia
fredda di fogli di alluminio, a metodi più costosi,
ma sicuramente validi tipo lamiere saldate in continuo (a
guscio totale cella) su faccia calda, fino alle applicazioni
più recenti di formulati vari a base di resine poliesteri
ed epossidiche applicate sulla faccia fredda. Quanto sopra
sia per celle realizzate in struttura tradizionale (muratura
+ isolamento termico), che in pennellature prefabbricate tipo
"sandwich" (in questo caso si realizzano le "fasciature"
dei giunti, con copertura finale totale di tutte la superficie
dei pannelli).
Per poter dare una valutazione della tenuta di una cella in
AC veniva frequentemente adottato il "test di Marcellin",
grazie alla sua rapidità e semplicità di esecuzione.
Il test oggi proponibile e accettabile prende in considerazione
le nuove formule di AC e quindi è molto più
rigoroso per le formule ad es. ULO. Il test consiste nel mettere
in pressione una cella vuota a temperatura dell'ambiente esterno,
dal quale si preleva l'aria, tramite un ventilatore per portare
la pressione della cella ad un valore più o meno elevato,
in funzione anche della struttura della cella stessa. L'interpolazione
tra il valore del rapporto della pressione finale con quella
iniziale ed il tempo considerato permette di stabilire quale
tipo di atmosfera controllata si può realizzare.
Il test da noi elaborato è restrittivo al massimo,
per poter garantire l'ottenimento delle varie formule indicate,
tenendo conto della tipica flessibilità dei pannelli
"sandwich" adottati e che normalmente prevedono
spessori minimi di 100-120 mm.
Modalità di erogazione del freddo nelle celle
Le caratteristiche degli evaporatori sono estremamente importanti
nelle celle di AC, in particolar modo quando si devono realizzare
formule ULO.
Quando si realizzano celle AC con un movimento frigorifero
molto elevato (20 - 30% giornaliero), si ottiene un vantaggio
nell'ambito del tempo di refrigerazione del prodotto, ma anche
un eccesso di frigorie durante il successivo periodo di mantenimento.
Associando a questo eccesso di potenza l'elevato numero di
ricircolazioni d'aria che a volte arrivano a 30-50/ora, si
determina una rapida variazione di pressione in cella dovuta
alla riduzione volumetrica dell'aria per effetto termico.
Il risultato in termini pratici è rappresentato dal
tasso di ossigeno piuttosto elevato che si ottiene in cella.
Il problema delle depressioni in cella è ormai ben
noto a tutti, anche se a pochi è chiaro il meccanismo
per cui avendo una cella a tenuta di gas non si raggiunga
un tasso di ossigeno richiesto a volte vicino all'1,5-2%.
Il meccanismo che si innesta con la depressione è quello
di un risucchio in cella di aria esterna contenente il 21%
di ossigeno per compensare la depressione; in realtà,
quest'aria risulta in eccesso rispetto al volume della cella
in "quiete termica", per cui verrà prima
o poi scaricata all'esterno, ma con un tasso di ossigeno inferiore
all'ambiente in quanto l'aria risucchiata si era nel frattempo
miscelata con quella in cella dove l'ossigeno, ad esempio,
si era già stabilizzato al 3%. La frequenza dei "risucchi",
associata alla durata degli stessi, determina la condizione
più o meno negativa di ossigeno in cella.
Si cerca a volte di limitare le depressioni mediante l'installazione
fuori cella di particolari polmoni di compensazione. Si tratta
di "sacchi" a tenuta di gas, realizzati in materiale
plastico, sospesi in posizione rigonfia sopra la cella ed
a questa collegati' mediante un tubo in PVC. Il volume dei
sacchi dovrebbe raggiungere almeno il 2-3% di quello della
cella, cosicché la soluzione può essere adottata
quando le variazioni di pressione in cella non superano i
10-15 mm di colonna d'acqua o comunque per compensare 10-15
mm di pressione, altrimenti il dimensionamento degli stessi
supererebbe gli spazi normalmente esigui disponibili per il
loro posizionamento.
L'impianto frigorifero ideale per celle ad AC, per celle cioè
che rimangono ermeticamente chiuse per tempi variabili da
3 a 8 mesi, deve rispondere ai seguenti requisiti:
- movimentazione blanda dell'aria da parte degli elettroventilatori
dell'aerorefrigerante (max 15-20 ricicli/ora);
- delta T molto contenuto (2°), in modo da limitare, in
combinazione con il punto precedente, l'effetto "vacuum"
provocato dalle variazioni di pressione dei volumi d'aria
a di versa temperatura.
AI delta T è poi indirettamente collegato un altro
aspetto relativo al successo della conservazione: il problema
dell'umidità relativa. È inutile fare AC del
tipo voluto, che dovrebbe assicurare i migliori risultati
qualitativi, se non sussistono le condizioni termoigrometriche
tali da evitare cali peso a volte del 5-7%, con conseguente
perdita qualitativa del prodotto conservato.
Impianto di atmosfera controllata
a) Assorbitori di gas CO2
In origine è bene ricordare che l'atmosfera controllata
si attuò attraverso gli studi di Kidd e West con un'atmosfera
confinata nell'ambiente in cui si conservavano i frutti. Con
questo sistema si accetta già come molto vantaggiosa
ai fini dei risultati l'azione di un'atmosfera costituita
per circa 1'80% di azoto e con presenza del 10-11% di anidride
carbonica e del 10-11% di ossigeno in volume; queste atmosfere
si formano naturalmente in seguito alla respirazione della
frutta in un ambiente ermetico agli scambi gassosi o con modesti
scambi gassosi con l'ambiente esterno.
L'impiego dell'atmosfera confinata aveva messo in evidenza
che la presenza di concentrazioni massicce di C02 portava
a squilibri fisiologici irreversibili con risultati, in qualche
caso, disastrosi per molte varietà. Studi approfonditi
dimostrarono che - senza trascurare l'azione positiva dell'anidride
carbonica ai fini del rallentamento respiratorio soprattutto
la carenza di ossigeno era determinante ai fini del risultato,
orientando così la ricerca sul modo per ridurre, ed
in alcuni casi eliminare, l'anidride carbonica che è
continuamente emessa dai frutti in conservazione, anche se
in condizioni di vita latente.
Si pose così il problema della riduzione del gas C02,
attuato dapprima attraverso l'assorbimento chimico, con l'impiego
di idrato di calcio a contatto con l'atmosfera circostante
i frutti, ed in seguito attraverso l'impiego di altri composti
chimici assorbenti il gas C02 semirigenerabili (carbonato
potassico) e totalmente rigenerabili (trietanolamina-dietanolamina,
ecc.), realizzando apparecchiature di assorbimento più
o meno valide e più o meno costose.
Verso la fine degli anni '60, dato il diffondersi dell'atmosfera
controllata, ci si è trovati nella necessità
di semplificare il problema, ricorrendo all'assorbimento fisico
del gas C02 con materiali speciali, fra i quali è stato
scelto un particolare tipo di carbone attivato che ha la particolarità
di fissare la molecola della C02 e di liberare la stessa quando
è investito da aria atmosferica, anche a temperatura
ambiente.
La caratteristica fondamentale, positiva di questi assorbitori
di gas C02 è la loro semplicità costruttiva
e di funzionamento, oltre che il basso consumo di energia
elettrica. Gli assorbitori di questo tipo hanno tutti un funzionamento
completamente automatico, nel senso che le fasi di assorbimento
e di rigenerazione dei carboni attivi si susseguono automaticamente.
Seguendo i criteri già adottati nei depuratori ad assorbimento
chimico, date le grandi capacità delle macchine ad
assorbimento fisico poste sul mercato, si è continuato
a percorrere la strada della centralizzazione dell'impianto.
In effetti però la centralizzazione dell'impianto di
assorbimento del gas C02 comporta:
a) installazione delle tubazioni di collegamento delle celle
agli assorbitori;
b) centralizzati in sala macchine con relativa ermeticità
dei giunti per evitare scambi gassosi con l'esterno; inserimento
nel circuito di valvole di intercettazione per includere ed
escludere le diverse celle;
c) installazione di quadri di comando sempre più sofisticati.
Per questa ragione si è abbandonato questo tipo di
impiantistica con depuratori centralizzati per ritornare ad
una concezione semplice e funzionale dell'impianto, adottando
la soluzione di servire ogni cella con un assorbitore singolo
. A questo scopo si è arrivati a progettare e realizzare
negli ultimi dieci anni assorbitori di media potenza atti
a servire le celle di capacità unitaria massima di
500 t. l vantaggi rispetto all'impianto centralizzato sono
rappresentati dalla eliminazione di tutti gli aspetti negativi
dell'impianto centralizzato e cioè:
a) eliminazione di tutte le tubazioni di collegamento di più
celle agli assorbitori centralizzati;
b) eliminazione di tutte le elettrovalvole di qualunque tipo
poste sui collettori di distribuzione;
c) eliminazione di tutti i complicati circuiti elettrici di
comando.
Questo concetto di funziona mento di un assorbitore per ogni
nuove formule di conservazione denominate ULO ("Ultra
Low Oxigen"), raccomandate dai ricercatori ed impiegate
con successo dapprima nei Paesi anglosassoni e da qualche
anno anche in Italia.
Dobbiamo a questo punto indicare quali sono oggi le tre diverse
tipologie degli impianti di atmosfera controllata: AC tipo
I: AC tradizionale con il 3-4% di 02 e il 3-5% di C02; AC
tipo II: LO ("low oxigen") con il 2-2,5% di O e
l'1-3% di CO2; AC tipo III: ULO ("Ultra low oxigen")
con l'1-1,5% di 02 e lo 0-2% di C02. È inutile soffermarsi
sulle caratteristiche tecniche del primo tipo di AC, richiamando
invece l'attenzione sulle caratteristiche principali dei modelli
II e III, che sono:
a) elevatissima capacità di assorbimento del gas C02,
per mantenere nelle celle una concentrazione di detto gas
negli intorni del 2% (tipo II) e 1% (tipo III);
b) esclusione degli scambi gassosi con l'esterno (aria atmosferica)
durante la successione delle fasi di assorbimento e rigenerazione
per avere la possibilità di mantenere la concentrazione
dell'ossigeno al di sotto del 2%, tendente all'1% negli impianti
AC tipo III;
c) rigoroso controllo analitico mediante analizzatori continui,
precisi e sicuri che, attraverso appositi sistemi computerizzati,
intervengono su ogni macchina per regolarne il funzionamento,
per mantenere costante il livello dell'anidride carbonica
e dell'ossigeno delle celle secondo programmi memorizzati
e sistemi di allarme che entrano in funzione al minimo spostamento
dei valori prefissati;
d) limitatissime variazioni di pressione delle celle, per
evitare scambi gassosi (vedi capitolo precedente). Fermo restando
l'impiego degli assorbitori di gas C02 singoli, il compito
che spetta ai progettisti è rappresentato dalla ricerca
nel perfezionamento delle tecnologie già in uso.
In succinto:
1) scelta dei tipi di carboni attivati più idonei,
sia per granulometria, che per loro natura (vegetale e minerale),
capaci di rendimenti di assorbimento del gas C02 molto più
elevati di quello finora ottenuto;
2) ricerca di metodi e tecniche di rigenerazione dei carboni
attivati per liberarli totalmente di ogni residuo di gas C02
(tollerabile 0,050/0) per avere il massimo rendimento di assorbimento
con livelli di gas C02 in cella inferiori o uguali all'1%.
3) studi di sistemi di valvole o di altri accorgimenti meccanici
per evitare, o quanto meno ridurre a valori minimi, gli scambi
gassosi con l'aria atmosferica nel passaggio dalla fase di
rigenerazione alla fase di assorbimento e viceversa; ciò
allo scopo di consentire la riduzione ed il mantenimento del
tasso di ossigeno in cella a valori anche dell'1%;
4) studio di accorgimenti molto semplici con i quali, mediante
l'apertura graduale e controllata di una valvola, si possa
reintegrare il gas ossigeno nelle celle quando scende al di
sotto del livello programmato per effetto della respirazione
dei frutti.
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