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FLASH PANORAMICO SUGLI IMPIANTI FRIGORIFERI
PER LA CATENA DEL FREDDO
G. Panno - Facoltà di Ingegneria - Università di Palermo
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FLASH PANORAMICO SUGLI IMPIANTI FRIGORIFERI
PER LA CATENA DEL FREDDO
G. Panno - Facoltà di Ingegneria - Università di Palermo
INTRODUZIONE
La produzione di freddo artificiale ha arrecato notevoli miglioramenti alla qualità dell’alimentazione umana, grazie alla possibilità di conservare, in condizioni di temperatura adeguate, prodotti altamente deperibili quali carne, pesce, frutta.
L’abbassamento della temperatura delle derrate alimentari comporta un rallentamento delle attività biologiche e la creazione di una barriera alle aggressioni batteriche esterne con un conseguente allungamento nel tempo delle qualità alimentari. La congelazione rapida determina poi un ulteriore allungamento della vita utile del prodotto. Oggi, grazie al freddo artificiale, è possibile rifornire di derrate alimentari fresche i grandi agglomerati urbani, spesso collocati in posti molto lontani dai centri di produzione.
Il trasporto a grande distanza consente la formazione di scorte, il consumo differito di prodotti stagionali deperibili quali frutta, verdura, ortaggi, evitando gravi carenze alimentari, tanto frequenti nei secoli passati. Negli ultimi decenni, poi, l’evoluzione degli stili di vita ha portato ad una crescente richiesta di alimenti preconfezionati pronti per il consumo, conservati a bassa temperatura, con caratteristiche analoghe a quelle del prodotto appena preparato.
Svariati sono stati i fattori che nel mondo occidentale hanno portato ad un notevole incremento di questo mercato: il sempre minor tempo disponibile per la preparazione dei pasti quotidiani, la crescente ricerca di comodità da parte del consumatore, l’aumento del numero di donne impegnate in attività lavorative fuori casa.
Altri elementi di crescita di questo mercato sono da ricercare nei cambiamenti sociali ed in particolare nell’aumento dei nuclei familiari composti da una o due persone, poco propense a destinare parte del loro tempo alle operazioni di preparazione dei pasti. Tutti questi fattori hanno determinato una crescente richiesta di alimenti già preparati, in porzioni singole, pronte per il consumo. Questi alimenti vengono prodotti e confezionati in imballaggi sigillati e successivamente portati a bassa temperatura per preservarli dalla contaminazione di agenti patogeni. In questi ultimi anni è aumentata enormemente l’offerta di alimenti pronti che l’industria alimentare è in grado di offrire al consumatore.
Essi possono esser classificati in due categorie:
- piatti pronti surgelati che richiedono una breve preparazione prima del consumo quali: primi piatti, minestroni, pizze, insalate, prodotti da forno, etc.
- alimenti freschi a base di carne, pesce, latticini, anch’essi richiedenti breve tempo di preparazione per il loro consumo.
Il trasferimento di derrate deperibili dai luoghi di produzione al consumo richiede appropriate condizioni igieniche e termoigrometriche, che è necessario rispettare mediante procedure standardizzate in grado di garantire la qualità dei prodotti alimentari che raggiungono le tavole dei consumatori. In questa memoria verranno descritte le tecniche e le modalità oggi adottate per trasferire dalla produzione al consumo i prodotti deperibili in condizioni di assoluta sicurezza dal punto di vista alimentare.
LA CATENA DEL FREDDO
Secondo il Dizionario Internazionale del Freddo edito dall’IIF, il termine “catena del freddo” indica “la continuità di mezzi impiegati in sequenza per assicurare la conservazione a bassa temperatura di derrate deperibili dalla fase di produzione al consumo finale”.
L’uso del termine “cold chain” pare che risalga al 1908 quando A. Barrier lo adoperò per la prima volta. La catena del freddo indica pertanto il percorso obbligato che determinate tipologie di prodotti alimentari devono compiere affinché possano giungere al consumo finale mantenendo lo standard qualitativo iniziale. Essa è formata dai seguenti anelli, riportati in Fig. 1:
- la prima conservazione del prodotto appena raccolto, se si tratta di un vegetale, con l’eventuale abbattimento rapido della sua temperatura (prerefrigerazione);
- la lavorazione del prodotto sia di origine animale che vegetale in ambiente refrigerato;
- lo stoccaggio in magazzini frigoriferi di conservazione presso il produttore;
- il trasporto dai centri di produzione ai magazzini frigoriferi di deposito;
- lo stoccaggio presso i magazzini frigoriferi di deposito;
- la distribuzione ai centri di distribuzione e vendita;
- la conservazione presso i punti di vendita in appositi banconi e armadi refrigerati;
- il trasporto dai punti di vendita al luogo di consumo;
- la conservazione presso il consumatore all’interno di frigoriferi domestici, frigoriferi di centri di ristoro, comunità etc.
La successione di questi anelli consente di mantenere le derrate deperibili al valore di temperatura adeguato per consentirne la produzione, la conservazione e la commercializzazione.
Il consumatore ne trae indubbi vantaggi in quanto ha la disponibilità, durante tutto l’anno di alimenti pronti per il consumo con le caratteristiche originarie del prodotto appena raccolto, pescato, macellato, preparato. La catena del freddo consente di mantenere le derrate deperibili nelle condizioni ottimali di conservazione fino a quando esse vengono utilizzate per il consumo alimentare. Ne consegue che gli anelli statici della catena del freddo (magazzini, celle, banconi, frigoriferi domestici) devono essere collegati mediante vettori, i quali consentono il trasferimento delle derrate senza che queste subiscano apprezzabili variazioni di temperatura durante il trasporto.
Nella Tab. 1 vengono riportate le condizioni di conservazione ottimali e la relativa durata per alcuni prodotti ortofrutticoli.
Possiamo distinguere tre livelli di temperatura che caratterizzano le diverse applicazioni della refrigerazione nel settore della produzione e della commercializzazione dei prodotti alimentari.
Il primo livello prossimo a 0 °C riguarda la lavorazione e la conservazione di prodotti alimentari “freschi”; il secondo livello con temperature comprese fra -18 e -30 °C riguarda la conservazione di prodotti surgelati e creme gelate; il terzo livello con temperature comprese fra -30 e -40 °C riguarda i processi di produzione di prodotti surgelati.
Esistono pertanto due catene del freddo: quella per la conservazione dei prodotti freschi e quella per la produzione e la conservazione dei prodotti surgelati.
GLI ELEMENTI STATICI DELLA CATENA DEL FREDDO
Magazzini e celle frigorifere
I magazzini frigoriferi assicurano la conservazione di derrate alimentari nelle condizioni di temperatura e, se necessario, di umidità relativa ottimali ai fini del mantenimento della loro qualità. Il valore della temperatura (e dell’umidità relativa) viene programmato e controllato in modo continuo indipendentemente dalle dimensioni e dal volume refrigerato.
Di norma si indica come magazzino frigorifero una struttura refrigerata prefabbricata costituita da uno o più locali con un volume complessivo non inferiore a 500 m
3. Le celle frigorifere hanno volumetria inferiore a tale valore e differiscono dai magazzini frigoriferi sia per le caratteristiche strutturali sia per le finalità di impiego. I magazzini frigoriferi possono essere classificati secondo la loro destinazione, secondo la loro struttura e secondo la loro temperatura di esercizio.In base alla loro destinazione si distinguono:
- i magazzini annessi ai centri di produzione;
- i magazzini di deposito;
- i magazzini annessi ai centri di distribuzione.
In base alla loro struttura si distinguono:
- magazzini su uno o più livelli;
- magazzini composti da un solo ambiente;
- magazzini composti da più ambienti.
In base alla temperatura si distinguono:
- magazzini per la conservazione di prodotti freschi;
- magazzini per la conservazione di prodotti surgelati, congelati e creme gelate;
- magazzini per la maturazione e la stagionatura di formaggi ed insaccati.
I magazzini annessi ai centri di produzione ricevono le merci prodotte durante i periodi produttivi e devono assicurare la loro conservazione per un periodo variabile di tempo (da pochi giorni a qualche mese) in modo da conciliare i flussi produttivi con quelli di spedizione dello stabilimento.
A seconda del processo produttivo, questi magazzini assumono tipologie e caratteristiche diverse; ad esempio, il magazzino frigorifero di un mattatoio sarà organizzato in una serie di celle adibite alla prerefrigerazione ed alla conservazione della carne fresca.
Altre celle saranno adibite all’eventuale congelamento e quindi alla conservazione del prodotto congelato. Una fabbrica di surgelati disporrà invece di un magazzino costituito da un unico locale dotato di strutture automatizzate composte da scaffalature mobili informatizzate per la conservazione del prodotto finito.
Diverse sono le esigenze di un magazzino annesso ad una centrale ortofrutticola ove vanno rispettate le condizioni di temperatura, di umidità relativa ed eventualmente anche di composizione dell’aria opportunamente modificata per accelerare o rallentare il processo di maturazione dei prodotti (atmosfere controllate).
I magazzini di deposito assolvono la funzione di stoccaggio per lunghi periodi di tempo (mesi). Questi magazzini svolgono, di norma, un servizio conto terzi per produttori, grossisti, distributori ed assumono diverse configurazioni in funzione della temperatura da mantenere, della loro dislocazione geografica ed del servizio che devono espletare.
Se un magazzino è destinato a conservare diverse tipologie di prodotti, sarà suddiviso in celle più piccole nelle quali sarà possibile conservare prodotti freschi di origine vegetale, prodotti freschi di origine animale, prodotti surgelati.
In genere queste strutture servono delle aree commerciali molto vaste e quindi hanno delle dimensioni ragguardevoli e commisurate alle aree da servire. Vige, in questo settore, una elevata specializzazione con celle destinate alla conservazione dello stesso prodotto al fine di evitare lunghe operazioni di pulizia e sanizzazione dovute al cambio di derrate da immagazzinare.
I magazzini annessi ai centri di distribuzione hanno delle dimensioni più contenute rispetto ai precedenti e hanno la funzione di accogliere le derrate destinate alla commercializzazione al dettaglio.
In questa categoria ricadono i magazzini frigoriferi della grande distribuzione (ipermercati) dei supermercati, dei grossisti, destinati a ricevere tipologie di derrate molto varie che vanno dagli ortofrutticoli, alle carni, al pesce, ai salumi, ai latticini, ai surgelati.
Anche in questo caso i diversi livelli di temperatura, le condizioni igieniche da rispettare, il divieto di promiscuità delle derrate, impongono la suddivisione del magazzino in celle aventi tipologie adeguate alla esigenza dei prodotti da conservare.
Passando alla classificazione dei magazzini frigoriferi in base alla loro struttura, si può affermare che oggi, sostanzialmente, si realizzano magazzini frigoriferi ad un solo livello.
Magazzini sistemati su più livelli non sono ritenuti oggi proponibili per i maggiori costi delle strutture, per i maggiori spazi occupati al piano più basso dalle strutture, per i maggiori costi e per la maggiore lentezza della movimentazione delle derrate.
I magazzini disposti su un unico livello realizzati su ampie superfici con altezza variabile da 8 a 12 metri consentono di fruire di elevati volumi refrigerati con elevati coefficienti di riempimento, con indubbi vantaggi gestionali e commerciali.
I moderni magazzini frigoriferi vengono realizzati mediante strutture metalliche di elevata rigidità in grado di sopportare le elevate sollecitazioni termiche e dinamiche alle quali sono sottoposte.
Le pareti e la copertura sono costituiti da pannelli prefabbricati composti da uno strato di materiale altamente coibente racchiuso fra due fogli metallici esterni che svolgono anche la funzione di barriera al vapore.
Le derrate poggiano direttamente sul pavimento mediante pallets o sono sistemate in scaffalature le quali scaricano il loro peso sul pavimento. Esso assolve una funzione portante e deve essere realizzato mediante una solida struttura in calcestruzzo armato sulla quale viene steso uno strato di isolante di adeguata rigidezza ed un piano di calpestio, anch’esso in calcestruzzo armato rifinito superficialmente con materiali resistenti alla continua abrasione causata dai carrelli addetti alla movimentazione. Cordoli in calcestruzzo di adeguata altezza proteggono la parte bassa delle pareti prefabbricate da possibili urti dovuti ai mezzi di movimentazione.
Passando alla classificazione in base ai livelli di temperatura mantenuti dentro i magazzini distinguiamo i magazzini destinati alla conservazione di prodotti freschi, quelli destinati ai prodotti congelati e quelli destinati alla maturazione ed alla stagionatura di insaccati e formaggi. Le caratteristiche di impianto e di isolamento variano in funzione del regime di temperatura da rispettare all’interno del magazzino; è ovvio che la conservazione di prodotti surgelati impone spessori di isolanti superiori, temperature di evaporazione notevolmente più basse e tipologie di impianto comprendenti tubazioni, sistemi di sbrinamento, impianti elettrici, porte, apparecchiature di regolazione e comando notevolmente differenti.
Un’altra differenziazione riguarda la necessità di riscaldamento della parte sottostante il pavimento del magazzino al fine di evitare fenomeni di congelamento del terreno. I magazzini per la conservazione di prodotti freschi dispongono di un impianto frigorifero progettato e dimensionato per mantenere temperature prossime a 0 °C e condizioni di umidità appropriate per i prodotti da conservare.
Nel dimensionamento dell’impianto si deve tener conto dei transitori termici in fase di avviamento. Pertanto superfici di scambio termico (evaporatori, condensatori) e potenza dei compressori devono essere adeguatamente calcolati, prevedendo un certo sovradimensionamento per far fronte ai periodi di messa a regime durante i quali si ha un carico termico più elevato.
I magazzini frigoriferi per la conservazione di prodotti surgelati o congelati devono assicurare temperature comprese tra -25 e -30 °C. È ovvio che questi livelli termici richiedono magazzini con caratteristiche profondamente diverse di quelli precedenti: sono necessari spessori di isolamento termico maggiori, efficienti barriere al vapore, notevole cura per evitare ponti termici ed impianti frigoriferi bistadio in grado di raggiungere temperature di evaporazione adeguate.
Il fluido di lavoro più indicato è l’ammoniaca, sia per le sue eccellenti proprietà termofluidodinamiche, sia per l’assoluta assenza di azioni nocive nei confronti dell’ambiente. Gli spessori di isolante termico delle pareti e del soffitto devono essere tali da evitare un flusso termico superiore a 8÷10W/m2.
In Fig. 2 viene mostrata la sezione trasversale di un magazzino frigorifero, provvisto di banchina isolata e porta di carico per i veicoli di trasporto. I magazzini destinati alla maturazione ed alla stagionatura devono essere progettati in funzione del particolare processo che viene a svolgersi all’interno di essi ed in funzione delle condizioni termoigrometriche dell’area in cui essi sono collocati.
È molto importante, ai fini della perfetta riuscita delle operazioni di maturazione, stagionatura dei vari prodotti (frutta, salumi, formaggi) che l’impianto sia in grado di rispettare con precisione le specifiche condizioni di temperatura ed umidità imposte per ogni tipologia produttiva.
Apparecchiature per l’esposizione alla vendita di prodotti freschi e surgelati
I prodotti freschi e surgelati vengono esposti nei punti vendita mediante appositi espositori. Essi, oltre a dover assicurare le condizioni di temperatura idonee, devono anche svolgere una funzione di attrazione per il cliente al fine di indurlo a comprare la merce esposta. Essa deve essere quindi chiaramente visibile e facile da raggiungere per tentare il potenziale cliente. Queste caratteristiche non facilitano, purtroppo, una conservazione ottimale, in quanto inducono fluttuazioni della temperatura del prodotto, con valori di esso superiori a -18°C. Ciò costituisce una delle principali cause di perdita di qualità e di sicurezza degli alimenti congelati.
Paradossalmente il miglior modo per proteggere il prodotto congelato dalle escursioni termiche è quello di conservarlo lontano da sorgenti di calore (aria esterna, sorgenti luminose, etc.) e quindi lontano dalla portata dei potenziali acquirenti. Oggi alle apparecchiature di esposizione si richiede di conciliare questi due aspetti contrastanti: conservazione ed esposizione.
Le caratteristiche più importanti di un buon apparecchio espositore per la vendita al dettaglio di prodotti conservati a bassa temperatura possono essere così sintetizzati:
- adeguato controllo della temperatura del prodotto, indipendentemente dalle condizioni ambientali;
- buona visibilità ed accessibilità dei prodotti per facilitarne la vendita;
- bassi costi di esercizio;
- facilità di accesso per limitare il tempo richiesto dalle operazioni di carico e scarico da parte del personale addetto.
Svariati possono essere i criteri adottati per la classificazione degli apparecchi espositori.
Possiamo distinguere banchi espositori aperti o con copertura, scaffali aperti, armadi verticali a vetrina.
I banchi aperti sono equipaggiati con evaporatori a convezione forzata disposti nella parte più bassa (Fig. 3).
Banchi di piccole dimensioni possono essere dotati di evaporatori a convezione naturale, posti nella parte superiore delle pareti (Fig. 4), al di sopra del massimo livello di riempimento. In questo caso l’aria raffreddata e deumidificata nella parte superiore scende verso il basso riversandosi sui prodotti conservati.
Gli scaffali aperti sono degli espositori dotati di diversi ripiani sui quali viene sistemato il prodotto (Fig. 5). La refrigerazione è assicurata da evaporatori a convezione forzata posti nella parte bassa, lateralmente, e sulla parete verticale.
L’evaporatore posto sulla sommità dello scaffale consente la formazione di una lama di aria fredda che protegge i prodotti esposti da immissioni di calore proveniente dall’ambiente esterno. Gli armadi verticali a vetrina sono espositori dotati di scaffalature, chiusi anteriormente da porte vetrate ad uno o due battenti (Fig. 6). L’evaporatore è collocato nella parte più bassa ed un ventilatore provvede a far circolare l’aria fredda all’interno dell’espositore.
I banchi con copertura isolante sono provvisti di coperture apribili (come nei congelatori domestici) o scorrevoli, opachi o in vetro. Vengono usualmente utilizzati per la vendita di gelati. Nel caso in cui abbiano dimensioni modeste, vengono dotati di gruppi frigoriferi autonomi che ne consentono facilità di installazione e flessibilità di impiego.
Nei grossi supermercati e negli ipermercati, invece vengono installati espositori di maggiori dimensioni collegati ad una centrale frigorifera ove è possibile ai fini della razionalizzazione energetica, il recupero del calore di condensazione per la produzione di acqua calda. Gli espositori devono essere dotati di termometro posto in posizione ben visibile, in grado di rilevare la temperatura della zona interna. Per la buona conservazione dei prodotti, è necessario adottare degli opportuni accorgimenti al fine di assicurare un buon funzionamento dell’espositore ed evitare, il più possibile, immissioni termiche all’interno di questi apparecchi.
È ovvio che una corretta sistemazione dell’espositore impone che esso sia collocato lontano da fonti di calore (forni, piani di cottura, etc.), che non venga esposto alla radiazione solare diretta e che non sia investito da correnti d’aria di ventilazione dei locali che potrebbero introdurre in esso rilevanti quantità di aria calda ed umida.
Al fine di evitare un considerevole apporto di calore, per l’illuminazione degli espositori vengono utilizzate lampade fluorescenti.
La durata e la frequenza degli sbrinamenti vanno ridotti al minimo. Essi sono maggiori con gli espositori di tipo aperto (almeno due volte al giorno) a causa della maggiore quantità di ghiaccio o brina che in essi si forma. L’impiego di dispositivi di copertura isolante degli espositori durante le ore notturne, consente una migliore conservazione dei prodotti ed una minore richiesta di energia con fluttuazioni termiche meno marcate.
Refrigerazione domestica
In questi ultimi anni, la produzione, la conservazione e i sistemi di distribuzione dei prodotti alimentari a bassa temperatura è stato oggetto di maggiori attenzioni ed i controlli sulla temperatura nei vari anelli della catena del freddo sono diventati sempre più severi.
Tuttavia il prodotto, una volta nelle mani del consumatore non è più soggetto ad alcun controllo. Le condizioni di conservazione dei cibi, dopo l’acquisto, dipendono esclusivamente dalla diligenza e dalla sensibilità del consumatore verso le regole che è necessario rispettare per evitare il loro decadimento qualitativo. Mentre tutti i sistemi di refrigerazione utilizzati nel processo distributivo dei prodotti alimentari sono sottoposti a controlli e monitoraggi, i frigoriferi domestici operano senza alcun controllo.
Essi costituiscono pertanto una maglia potenzialmente debole nella catena di controllo della temperatura alla quale vengono conservati, prima del consumo, i prodotti alimentari. La loro conservazione ottimale richiede appropriati valori di temperatura ed un posizionamento corretto all’interno dell’armadio frigorifero.
L’inosservanza di queste norme, nonché quella relativa all’igiene dei vari scomparti frigoriferi, possono aumentare sensibilmente la probabilità di deterioramento dei prodotti conservati, creando condizioni favorevoli alla proliferazione di microrganismi e conseguente contaminazione degli alimenti. In questi ultimi anni gli apparecchi frigoriferi domestici hanno subito una notevole diversificazione venendo sempre più incontro alle esigenze ed alle richieste dei consumatori. In particolare nuove concezioni costruttive consentono di disporre oggi di apparecchi frigoriferi i quali oltre ad avere degli spazi separati per la conservazione di cibi refrigerati e di cibi surgelati, dispongono di una zona ove viene mantenuto il “fresco cantina”.
I frigoriferi domestici con un solo compressore dotati di due scomparti (+4°C; -18 °C) hanno un volume complessivo compreso tra i 250 ed i 350 litri, ma lo scomparto per la conservazione dei surgelati è piuttosto piccolo e non supera, in genere, il 25% del volume complessivo.
Questo è un limite dovuto alla concezione costruttiva di questi elettrodomestici nei quali il fluido frigorigeno attraversa prima l’evaporatore posto nella zona da mantenere a -18 °C e solo in seguito passa nell’evaporatore dello scomparto frigorifero.
L’introduzione di prodotti nella zona più fredda rappresenta un apporto di calore che causa il passaggio di fluido frigorigeno allo stato aeriforme senza alcuna possibilità di sottrarre ulteriore quantità di calore nell’evaporatore dello scomparto frigorifero. La ricerca oggi si è indirizzata verso nuovi tipi di apparecchi frigoriferi motocompressori dotati di valvola elettromagnetica che consente il funzionamento in parallelo dei due evaporatori.
L’apparecchio è dotato di due termostati: quello dello scomparto a bassa temperatura agisce sul compressore, mentre quello dello scomparto refrigerato aziona la valvola elettromagnetica; ne consegue una notevole facilità di regolazione ed un funzionamento indipendente, sicuro ed affidabile.
La grande diffusione dei prodotti surgelati che in questi ultimi anni si è registrata, sono la conseguenza di cambiamenti di abitudini alimentari e del modo di utilizzare il freddo. Vengono sempre più richiesti apparecchi frigoriferi in cui il volume destinato ai cibi surgelati (100÷150 litri) è ormai molto vicino a quello destinato ai prodotti freschi (150÷200 litri). Questi apparecchi vengono realizzati con due circuiti frigoriferi indipendenti, ognuno equipaggiato con un proprio compressore comandato da un termostato posto nel comparto servito. Ne risulta una migliore efficienza complessiva, una maggiore flessibilità di impiego con arresti indipendenti ed una manutenzione più semplice. L’inconveniente di questi apparecchi è quello di un maggior costo di fabbricazione.
Un cenno meritano anche i congelatori a banco e quelli ad armadio che in questi ultimi anni hanno trovato ampia diffusione presso i nuclei familiari per la congelazione e la conservazione di derrate alimentari. I nuovi tipi di queste apparecchiature sono più economici nel funzionamento, grazie ai notevoli miglioramenti apportati per il contenimento delle dispersioni termiche. È stato ottimizzato lo spessore dell’isolamento termico, è stata migliorata la sistemazione dei vari scomparti e si è fatto ricorso a compressori di elevate prestazioni.
LA CATENA DEL FREDDO ED I TRASPORTI FRIGORIFERI
Il trasferimento di derrate deperibili fresche o congelate dai luoghi di produzione a quelli di consumo richiede l’impiego di sistemi di trasporto adeguati ed in grado di mantenere la temperatura ottimale per ogni derrata. Questo trasferimento può essere eseguito mediante un’unica unità di trasporto senza alcuna sosta, oppure mediante fermate intermedie in magazzini, depositi di sosta ove il carico iniziale può essere suddiviso in unità più piccole. Il trasporto refrigerato è ormai diffuso in tutte le tipologie di trasporto: da quello navale a quello aereo, a quello terrestre. I trasporti di derrate deperibili per mare o per aria costituiscono oggi parti importanti della catena del freddo. Il trasporto via mare è adatto per grandi quantità di derrate non stagionali; quello aereo presenta il vantaggio della grande celerità di trasferimento ed è molto adatto per merci stagionali ad elevato valore aggiunto, molto deperibili. I trasporti frigoriferi terrestri, ferroviari e stradali sono i più importanti per le medie e brevi distanze. In particolare i trasporti su strada sono oggi diventati insostituibili, grazie alla elevata flessibilità del mezzo stradale ed alla sempre maggiore diffusione che esso ha avuto sia nel trasporto a media distanza che nella distribuzione a breve raggio. Passiamo ora ad illustrare brevemente le diverse tipologie di trasporti refrigerati.
Il trasporto frigorifero per mare
In questi ultimi anni il trasporto di prodotti refrigerati per mare ha subito un continuo aumento, grazie anche ai notevoli miglioramenti sia delle navi frigorifere che dei containers refrigerati. Tali miglioramenti si sono avuti nei sistemi di distribuzione dell’aria, nel controllo della temperatura e dell’umidità relativa, nell’efficienza e nell’affidabilità degli impianti frigoriferi, nelle tecniche di isolamento termico e nella tenuta all’aria delle stive e dei containers refrigerati. Vasta è la tipologia di merci deperibili trasportate per mare: agrumi, banane, carne, pesce. Le banane con una quota superiore al 25%costituiscono il prodotto più importante fra le merci refrigerate trasportate ed inoltre sono caratterizzate da un flusso costante nei vari periodi dell’anno. Gli agrumi risentono invece di una certa stagionalità del trasporto, con flussi molto elevati nei periodi di punta. Il trasporto di carne mediante navi ha subito negli ultimi anni un notevole e continuo incremento. Anche il trasporto di pesce ha subito un notevole incremento dovuto alla crescente richiesta di questo prodotto nei Paesi occidentali ed allo sfruttamento di zone di pesca sempre più lontane dai Paesi consumatori. Le moderne navi frigorifere vengono realizzate con stive adeguatamente isolate, adatte al trasporto di prodotti sistemati su pallets con temperature variabili da -30 °C a +15 °C in funzione della tipologia di prodotti da trasportare. Gli impianti frigoriferi di bordo devono essere capaci di preraffreddare un intero carico di prodotti ortofrutticoli (banane) in un intervallo di tempo ben definito (24÷36 h). Vengono impiegati impianti ad espansione indiretta con circolazione di fluido secondario. In tal modo l’impianto, preassemblato, viene confinato all’interno della centrale frigorifera con numerosi vantaggi quali il contenimento del fluido di lavoro in un circuito chiuso, ridotta carica di fluido, facilità di controllo e di rilevamento delle fughe. Oggi vengono utilizzati evaporatori e condensatori a piastre i quali offrono notevoli vantaggi per le dimensioni compatte, l’elevata efficienza e l’elevata resistenza alla corrosione dei materiali impiegati (titanio) (Fig. 1).
I trasporti per mare vengono eseguiti anche mediante l’impiego di containers marittimi. Essi possono essere realizzati in due versioni; nella prima il container è costituito da una cassa adeguatamente coibentata provvista di due aperture frontali, una per la mandata e l’altra per il ritorno dell’aria fredda prodotta da una centrale frigorifera esterna.
Nel secondo caso il container è dotato di un impianto frigorifero autonomo installato nella struttura ed in grado di mantenere le merci trasportate nelle condizioni richieste. Questi containers, più robusti e affidabili dei precedenti, trovano oggi sempre maggiore diffusione e vanno sostituendo quelli di vecchio tipo. Essi vengono equipaggiati con gruppi frigoriferi dotati di compressori semiermetici funzionanti con fluidi frigorigeni HFC quali l’R134a o l’R404A. Le navi portacontainers vengono oggi dotate di tutti gli accorgimenti necessari quali prese di corrente per alimentare i containers frigoriferi posti sopra e sotto il ponte, adeguati sistemi di ventilazione per l’espulsione del calore generato dalle macchine frigorifere dei containers posti nella stiva, impianti di adduzione acqua ai condensatori.
Il trasporto frigorifero aereo
Il trasporto frigorifero aereo di prodotti deperibili, in considerazione del suo elevato costo, viene utilizzato esclusivamente per merci ad elevato valore aggiunto, quali derrate alimentari molto pregiate, primizie, fiori recisi, etc. Esse vengono sistemate all’interno di speciali containers coibentati adatti al trasporto aereo con dimensioni e forme standard compatibili con gli spazi offerti dalle stive degli aerei (Fig. 2). In linea di massima un container coibentato può assicurare una buona conservazione entro un periodo di 24 ore.
Il mantenimento della temperatura stabilita, durante le operazioni di carico, scarico, sosta a terra viene assicurato da una carica di ghiaccio secco che viene aggiunta al prodotto. Al fine di garantire la qualità dei prodotti le operazioni di carico e scarico devono essere molto celeri.
Il trasporto frigorifero ferroviario
Il trasporto per ferrovia di prodotti deperibili viene eseguito mediante carri isotermici e carri refrigerati. Il carro isotermico viene realizzato con pareti adeguatamente coibentate ed il mantenimento della temperatura interna è assicurato dallo spessore di isolamento delle pareti in grado di attenuare efficacemente lo scambio termico con l’ambiente esterno. Lo spessore di isolante adoperato in questi carri determina un coefficiente globale di trasmissione del calore molto basso. Il carro refrigerato, oltre ad essere dotato di un involucro adeguatamente coibentato, è dotato di un sistema frigorifero in grado di mantenere all’interno di esso le condizioni di temperatura richieste durante il trasporto. Esistono due tipologie di carro refrigerato: il carro refrigerante ed il carro frigorifero.
Il primo dispone, per il raffreddamento, di due cassoni, sistemati alle due estremità, ove viene caricato, alla partenza, del ghiaccio, che sciogliendosi durante il viaggio, assorbirà il calore immesso dall’esterno o eventualmente prodotto dal carico (derrate ortofrutticole). Un adeguato sistema di circolazione dell’aria evita la sua stratificazione ed instaura dei moti convettivi interni che costringono l’aria a lambire il ghiaccio, raffreddandosi. Nel caso di trasporto di derrate congelate, il ghiaccio idrico viene sostituito con ghiaccio secco.
Il carro frigorifero è, invece, un carro isotermico munito di un impianto frigorifero a compressione di vapore, azionato elettricamente dalla rete ferroviaria, oppure da un motore a combustione interna che assicura il funzionamento dell’impianto anche durante i periodi di sosta negli scali ferroviari. Il sistema ferroviario è attrezzato anche per il trasporto intermodale. Esso infatti dispone di carri pianali i quali possono accogliere containers refrigerati che, in virtù delle loro caratteristiche sono adatti all’uso stradale e navale.
Il trasporto frigorifero stradale
Il trasporto frigorifero stradale ha subito, negli ultimi decenni, un notevole aumento dovuto principalmente alla grande flessibilità dei vettori stradali ed allo standard qualitativo che oggi esso è in grado di assicurare grazie anche alle norme in vigore in tutta Europa che regolano la realizzazione di furgonature isoterme per il trasporto di merci deperibili (norma ATP, Agreement on the international carriage of perishable foodstuffs and on the special equipment to be used for such carriage).
I veicoli addetti al trasporto sia di derrate fresche che congelate utilizzano sistemi di refrigerazione a compressione di vapore e vengono progettati e realizzati per assicurare, durante il viaggio, il mantenimento della temperatura posseduta dalla derrata all’atto del caricamento, in quanto il sistema di refrigerazione del veicolo non è in grado di portare la temperatura ad un valore più basso di quello di carico in un arco di tempo accettabile. Gli impianti frigoriferi in dotazione a questi mezzi sono in grado di fornire la potenza frigorifera necessaria per annullare i flussi termici entranti dall’esterno e l’eventuale calore prodotto dalle merci nel caso in cui vengano trasportati prodotti ortofrutticoli.
Il rispetto della catena del freddo coinvolge il costruttore e l’utilizzatore del mezzo di trasporto. Il primo è responsabile della corretta realizzazione della furgonatura e dell’impianto frigorifero, al secondo compete la verifica della corretta temperatura del prodotto all’atto del caricamento ed è responsabile della buona sistemazione della merce dentro la furgonatura, al fine di assicurare una corretta circolazione dell’aria fredda ed evitare ingiustificate aperture delle porte. Inoltre gli addetti ai trasporti hanno la responsabilità della manutenzione ordinaria e straordinaria sia della furgonatura isolante del veicolo, sia del sistema di refrigerazione.
Una classificazione dei mezzi di trasporto porta ad individuare i seguenti tipi di veicoli:
- veicoli per trasporti a lunga distanza;
- veicoli per trasporti a media distanza;
- veicoli per la distribuzione locale.
Il primo tipo è costituito prevalentemente da un veicolo composto da un trattore stradale e da un semirimorchio delle dimensioni in pianta di mm 13620 x mm 2600 in grado di accogliere 33 europallets (dimensioni mm 1200 x mm 800) (Fig. 3).
Nella parte anteriore del semirimorchio, attaccato alla parete frontale si trova il sistema di refrigerazione costituito da una macchina frigorifera a compressione di vapore con la sezione evaporante posta all’interno del semirimorchio, collegata attraverso un foro per il passaggio della tubazione del liquido con l’unità motocondensante posta all’esterno.
Un sistema di ventilazione forzata con dispositivi di convogliamento provvede a far circolare l’aria fredda sui prodotti trasportati. Il compressore viene azionato da un motore a combustione interna, abbinato ad un motore elettrico per il funzionamento nei luoghi di sosta ove si ha disponibilità di energia elettrica. I ventilatori dell’evaporatore e del condensatore sono azionati dal motore.
I sistemi di regolazione e registrazione della temperatura oggi in vigore, forniscono informazioni dettagliate sull’andamento della temperatura e sulle prestazioni dell’impianto durante tutto il viaggio. Esse, conservate su supporto informatico o cartaceo, costituiscono la prova delle condizioni in cui il prodotto è stato trasportato. I fluidi frigorigeni oggi adoperati appartengono alla categoria degli HFC privi di cloro quali l’R134a e l’R404A. Questi mezzi di trasporto devono essere realizzati in conformità alla normativa vigente in ambito UE e vengono collaudati per verificare tale conformità.
In ambito europeo vige l’accordo “ATP” che regola i trasporti di derrate deperibili e fornisce i requisiti ai quali devono essere conformi i mezzi di trasporto. Secondo le prescrizioni ATP i veicoli vengono classificati ed omologati in base ad apposite certificazioni attinenti il trasporto di tutti i prodotti alimentari in regime di freddo. Il coefficiente di conducibilità termica k della furgonatura deve essere inferiore a 0,4W/(m_ °C) per i mezzi adibiti al trasporto di surgelati.
Al fine di premunirsi nei confronti dell’invecchiamento dell’isolante ed al fine di contenere l’energia da spendere nel gruppo frigorifero, è opportuno, in sede di costruzione, adottare spessori di isolante tali da ottenere valori di k pari a 0,2 W/(m_ °C). Le prescrizioni ATP riguardano i veicoli stradali ed i carri ferroviari che movimentano merci fra i diversi Paesi europei.
Secondo la classe del veicolo, l’impianto frigorifero di cui esso è dotato deve essere in grado di abbassare la temperatura all’interno della furgonatura rispetto all’ambiente esterno ad un valore inferiore di -10 °C (classi B ed E) o di -20 °C (classi C ed F) e di mantenerla al di sotto di tali valori. Il trasporto a media distanza si svolge su veicoli strutturalmente simili a quelli per le lunghe distanze dai quali differiscono soltanto per la minore lunghezza.
Sia la larghezza di questi veicoli pari a 2600 mm che lo spessore delle pareti, pari a 60 mm sono uguali a quelli dei veicoli adibiti al trasporto a lunga distanza. Nel caso della distribuzione livello locale, si hanno tre diverse tipologie di veicoli:
- veicoli con caratteristiche costruttive analoghe a quelle delle categorie precedenti;
- veicoli coibentati;
- veicoli a piastre.
Il primo tipo di veicolo presenta caratteristiche costruttive simili ai veicoli adibiti ai trasporti a lunga e media distanza; differisce da essi per le dimensioni notevolmente più ridotte e per la minore potenza frigorifera dell’impianto di cui è dotato. Questi mezzi sono adatti per la distribuzione di prodotti lattiero caseari e sono dotati di piani di appoggio per le derrate, poste sulle pareti laterali. Di conseguenza la porta posteriore presenta dimensioni ridotte. I veicoli coibentati sono realizzati, installando uno strato isolante sulle pareti interne della furgonatura metallica originaria. Vengono realizzati mediante diversi sistemi, quali la schiumatura diretta o il montaggio sulla faccia interna di pannelli isolanti prefabbricati. A causa della disuniformità dello spessore isolante applicato sulla superficie interna del vano di carico, spesso di forma irregolare ed ai ponti termici dovuti agli spigoli metallici, a nervature metalliche, alle cerniere ed ai sistemi di chiusura delle porte, questi veicoli hanno coefficienti di conducibilità elevati e si deprezzano abbastanza rapidamente.
Presentano il vantaggio di costare poco, di essere molto leggeri, di offrire pianali di carico molto bassi. Nel caso in cui essi sono dotati di porte laterali scorrevoli risulta difficoltosa la coibentazione e si hanno elevate dispersioni termiche per l’impossibilità di isolare adeguatamente le zone di scorrimento delle porte. I veicoli a piastre eutettiche utilizzano la capacità di accumulo di freddo di alcune soluzioni a base di cloruro di sodio e di cloruro di calcio con temperature di solidificazione molto basse contenute all’interno di piastre molto sottili, dello spessore di 50 mm circa.
All’interno di esse è installato un serpentino dentro il quale circola il fluido di lavoro di un piccolo gruppo frigorifero messo in esercizio durante i periodi di fermata notturna del veicolo. Esso congela la soluzione eutettica delle piastre poste all’interno del vano di carico e sistemate nella parete di fondo e nel soffitto del vano di carico. Durante il periodo di distribuzione delle merci, il raffreddamento del vano di carico viene ottenuto grazie al calore assorbito dalla soluzione eutettica che passa dallo stato solido allo stato liquido. Parecchi sono i vantaggi offerti da questo tipo di veicolo, quali: la rapidità di ripristino della temperatura di trasporto dopo l’innalzamento causato dall’apertura delle porte nelle fasi di distribuzione; l’elevata affidabilità del sistema di refrigerazione; la silenziosità, dovuta alla mancanza del gruppo frigorifero; la facilità di carico e scarico delle merci. Per contro questi veicoli hanno un’autonomia di esercizio limitata in quanto la riserva di freddo delle piastre eutettiche non consente autonomie superiori alle otto ore; un costo di esercizio più elevato a causa dei maggiori oneri normativi e dimensioni superiori a quelle dei veicoli coibentati.
I veicoli corredati di piastre eutettiche hanno avuto in questi ultimi anni una grossa diffusione divenendo i mezzi maggiormente adoperati per la distribuzione di gelati e surgelati anche nella vendita porta a porta.
LA CATENA DEL FREDDO E LA SICUREZZA IGIENICA DEI PRODOTTI ALIMENTARI
In ambito europeo la tutela dell’igiene dei prodotti alimentari, necessaria nelle varie fasi di preparazione, trasformazione, produzione, confezionamento, deposito, trasporto, distribuzione, manipolazione, vendita e fornitura al consumatore, ha assunto una importanza fondamentale ed è stata oggetto di specifiche norme valide in tutti i Paesi dell’Unione.
A tal fine le industrie alimentari devono individuare, nella propria attività ogni fase che potrebbe rivelarsi critica per la sicurezza degli alimenti e garantire l’individuazione, l’applicazione, il mantenimento e l’aggiornamento di adeguate procedure di sicurezza, avvalendosi dei principi su cui è fondato il sistema HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points) di cui all’art. 3 par. 2 della direttiva CEE 93/43 del 14 giugno 1993.
Il decreto legislativo n. 155 del 26 maggio 1997, recependo la direttiva CEE stabilisce, nel nostro Paese le norme generali di igiene dei prodotti alimentari e le modalità di verifica dell’osservanza di tali norme.
L’HACCP è un sistema di identificazione e di controllo di tutto il processo che va dalla produzione al consumo finale dei prodotti alimentari, basato sui seguenti principi:
- identificazione di tutte le possibili contaminazioni del prodotto durante il processo;
- analisi dei punti critici di controllo (CCP);
- individuazione delle cause di tali rischi e definizione dei sistemi atti a prevenirli;
- monitoraggio adeguato dei punti critici di controllo (CCP).
Tale sistema è alquanto flessibile ed efficace e va applicato ad ogni situazione in cui vengono trasformati, manipolati e distribuiti prodotti alimentari. La catena del freddo si avvale delle procedure previste dal sistema HACCP identificando i punti critici da controllare e monitorando l’attuazione delle procedure e delle misure necessarie per la verifica dell’effettivo controllo dei punti critici.
Nella catena del freddo assumono fondamentale importanza:
- il rispetto delle norme di pulizia e di igiene dei locali, delle attrezzature e dei sistemi di trasporto delle derrate.
Appositi piani di pulizia, caso per caso redatti dai responsabili del sistema HACCP forniscono le procedure e la tempistica da rispettare;
- il rispetto dei valori delle temperature adeguate alla conservazione dei diversi prodotti, nei vari passaggi della catena del freddo.
- Monitoraggio continuo della temperatura finalizzato alla verifica del rispetto dei limiti critici stabiliti.
Grazie all’introduzione della normativa HACCP, il livello di igiene dei magazzini frigoriferi è migliorato. Essa è particolarmente importante in tutti quei magazzini ove vengono conservati prodotti freschi non confezionati quali carne, frutta, ortaggi. L’applicazione di queste norme fornisce al consumatore una ulteriore garanzia di sicurezza alimentare e contribuisce ad accrescere la fiducia verso i prodotti alimentari conservati in regime di freddo.
CONCLUSIONI
In questa sintetica rassegna sono stati descritti ed analizzati gli elementi fondamentali della catena del freddo. Il consumo di prodotti refrigerati e congelati è in forte espansione. La loro conservazione ed il loro trasporto in condizioni igieniche e termoigrometriche ottimali è di fondamentale importanza per la sicurezza alimentare. L’attento controllo e monitoraggio della temperatura nelle varie fasi fornisce la garanzia del rispetto di un corretto trasferimento delle derrate dai centri di produzione a quelli di consumo. Purtroppo non sempre il consumatore è sufficientemente diligente nel rispetto della catena del freddo e non è raro il trasferimento di prodotti surgelati dai banchi di vendita al congelatore domestico senza i dovuti accorgimenti (impiego di borse isolanti, rapidità di trasferimento).
È determinante infine, la corretta gestione dell’ultimo anello della catena: il frigorifero domestico.
Accidentali innalzamenti della temperatura di conservazione possono danneggiare irreversibilmente i prodotti conservati e quindi vanificare l’impegno profuso da produttori ed operatori nel rispetto della catena del freddo.