È stata condotta un’analisi sperimentale in una cella frigorifera di 3,66 m × 6,096 m (12,0 ft × 20,0 ft), dotata di una batteria frigorifera ad ammoniaca, cinque ventilatori da 30 cm (12 in.) e cinque diffusori. Lo studio ha misurato i profili del flusso d’aria, le velocità di raffreddamento e l’efficienza dello scambio termico durante la conservazione della carne, sottoponendo a prova due configurazioni: una con diffusori e una senza. La carne era conservata su un totale di dodici scaffalature disposte su due file. I dati sulle prestazioni sono stati raccolti e analizzati per valutare l’impatto della distribuzione del flusso d’aria sull’efficienza di raffreddamento.
La Fig. 1 mostra le scaffalature caricate con il prodotto in una cella frigorifera dotata di diffusori
I profili della temperatura al cuore del prodotto rilevati nelle due prove:
- Prova 1, senza diffusori («Temperature della carne senza diffusori»)
- Prova 2, con diffusori («Temperatura del prodotto con diffusori»)
L’analisi si concentra sul ciclo di raffreddamento fino a 4 °C (39,2 °F), assunti come temperatura obiettivo per una conservazione sicura.
La Fig. 2 mostra i diffusori installati nella cella frigorifera
La Fig. 3 mostra la disposizione della cella frigorifera
In entrambe le prove, i quattro punti al cuore del prodotto (scaffalatura A/B, superiore e inferiore) partono da circa 68–72 °C (154,4–161,6 °F). Ciò indica che il carico termico iniziale è comparabile, pertanto le differenze nel comportamento durante il raffreddamento possono essere attribuite principalmente alla presenza o all’assenza dei diffusori e al conseguente profilo del flusso d’aria.
Senza diffusori, il raffreddamento è relativamente lento, con una differenza evidente tra le scaffalature e tra i punti al cuore superiori e inferiori. Per la maggior parte del ciclo, i punti al cuore superiori rimangono 2–4 °C (3,6–7,2 °F) più caldi rispetto ai corrispondenti punti inferiori, evidenziando una minore uniformità verticale della temperatura. Tra circa 300–600 min (5–10 h), le temperature del prodotto diminuiscono da ~30 °C (~86 °F) fino a circa 7–12 °C (44,6–53,6 °F). Intorno a 800–900 min (13 h 20 min–15 h), almeno alcuni punti al cuore rimangono al di sopra di 4 °C (39,2 °F) e la differenza tra le zone più calde e quelle più fredde è ancora evidente.
Con i diffusori, le curve di raffreddamento presentano una pendenza maggiore nello stesso intervallo di tempo, indicando un aumento della velocità di scambio termico. Le quattro curve dei punti al cuore sono più ravvicinate, generalmente entro ~1–2 °C (~1,8–3,6 °F) l’una dall’altra in qualsiasi momento, evidenziando una migliore uniformità tra le scaffalature e tra i punti al cuore superiori e inferiori. Tra 300–600 min (5–10 h), la temperatura del prodotto scende da ~30 °C (~86 °F) a ~5–10 °C (41–50 °F), risultando inferiore di diversi gradi rispetto al caso senza diffusori a parità di tempo trascorso. Le temperature dell’aria sono costantemente più basse e più stabili, mantenendo una maggiore differenza di temperatura motrice tra l’aria e il prodotto.
Poiché i grafici vengono letti sulla base dei punti tracciati e non dei dati grezzi, i tempi indicati di seguito sono approssimativi, ma sufficienti a quantificare l’effetto. Senza diffusori, i punti al cuore più freddi, situati nelle scaffalature inferiori, si avvicinano a 4 °C (39,2 °F) intorno a 810–840 min (13,5–14,0 h). I punti al cuore più caldi, situati nelle scaffalature superiori, raggiungono lo stesso livello più tardi, intorno a 840–900 min (14,0–15,0 h). Nel complesso, dal momento del caricamento sono necessarie circa 13,5–15 h affinché tutti i punti al cuore monitorati si raffreddino fino a circa 4 °C (39,2 °F).
Con i diffusori, il punto al cuore più freddo sembra scendere al di sotto di 4 °C (39,2 °F) intorno a 660–690 min (11,0–11,5 h). I restanti punti al cuore superiori raggiungono ~4 °C (39,2 °F) entro circa 705–735 min (11 h 45 min–12 h 15 min). Pertanto, tutti i punti al cuore raggiungono l’obiettivo di 4 °C (39,2 °F) in circa 11,0–12,25 h.
Senza diffusori, persiste uno scostamento di temperatura tra i punti al cuore superiori e inferiori, con quelli superiori più caldi, che potrebbe rendere difficile la conformità se l’accettazione si basa sul punto più caldo. Con i diffusori, tale scostamento si riduce a circa 1–2 °C (1,8–3,6 °F), indicando una distribuzione più uniforme del flusso d’aria e un rischio inferiore che un «punto caldo» rimanga al di sopra di 4 °C (39,2 °F) quando la temperatura media del prodotto appare conforme. Nel caso senza diffusori si osservano una maggiore variabilità e un lieve nuovo aumento delle temperature dell’aria verso la fine del ciclo, in concomitanza con un appiattimento delle curve del prodotto. Con i diffusori, invece, le temperature dell’aria hanno un andamento più regolare e sono più negative, favorendo un avvicinamento continuo a 4 °C (39,2 °F) senza interruzioni visibili.
Fig. 4 Diminuzione nel tempo della temperatura al cuore della carne e della temperatura del flusso d’aria senza diffusori
Fig. 5 Diminuzione nel tempo della temperatura al cuore della carne e della temperatura del flusso d’aria con diffusori
Pertanto, l’introduzione di diffusori per il flusso d’aria:
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Riduce di circa 2–3 h (120–180 min) il tempo di raffreddamento fino a 4 °C (39,2 °F), sia per i punti al cuore del prodotto che si raffreddano più rapidamente sia per quelli che si raffreddano più lentamente.
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Migliora l’uniformità della temperatura tra le scaffalature e tra i punti al cuore superiori e inferiori, riducendo la differenza tra le zone più calde e quelle più fredde nelle fasi finali del ciclo da ~3–4 °C (~5,4–7,2 °F) a ~1–2 °C (~1,8–3,6 °F).
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Mantiene temperature dell’aria più basse e più stabili, aumentando la differenza di temperatura motrice effettiva e sostenendo una maggiore velocità di raffreddamento.
Autore
Cargill Inc
Responsabile dell’ingegneria
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