Silvana Cavella » 18.Trattamenti termici a bassa temperatura: Congelamento

Definizione, obiettivi e principi

• Il congelamento è una tecnica di conservazione dei prodotti alimentari, a temperature comprese tra –18 e –30°C.
• Il suo obiettivo è quello di prolungare la shelf life di alcuni mesi.
• Infatti, ridurre la temperatura rallenta la cinetica di crescita microbica e l’attività enzimatica.
• Inoltre, il passaggio di stato dell’acqua riduce la disponibilità di acqua liquida necessaria alla crescita microbica.

Proprietà fisiche dei prodotti congelati

• Molte sono le proprietà dell’acqua e, quindi dei prodotti congelati, che cambiano in seguito al suo passaggio di stato. In particolare, la densità, il calore specifico e l’entalpia diminuiscono mentre la conducibilità e la diffusività termica aumentano.
• E’ importante ricordare che l’acqua presente in un alimento presenta dei soluti disciolti in essa, che determinano un abbassamento del punto crioscopico.

Modellazione matematica del congelamento

Fattori che influenzano il tempo di congelamento

• Il congelamento è basato su un fenomeno di trasporto di calore con passaggio di fase di un componente, per la sua modellazione matematica bisogna scrivere un bilancio di energia in regime transitorio.
• I fattori che maggiormente influenzano il tempo di congelamento sono: conduttività termica del prodotto congelato, coefficiente di trasporto di calore convettivo tra la superficie del prodotto e il mezzo freddo, superficie di scambio termico, temperatura del mezzo freddo, spessore del prodotto.

Predizione del tempo di congelamento

Modelli matematici

• Il modello di Plank è uno dei modelli di predizione del tempo di congelamento più diffusi; consente di stimare il tempo necessario al passaggio di stato dell’acqua e può essere utilizzato solo per determinate geometrie.
• Il modello modificato di Plank è utilizzato per oggetti finiti di forma prismatica.
• Il modello di Nagaoka consente di calcolare il tempo di congelamento, comprendendo anche il tempo necessario a raffreddare il prodotto da congelare.

Considerazioni conclusive

Punti critici del congelamento

Svantaggi del congelamento

• Alcuni microrganismi possono crescere anche a basse temperature e alcune reazioni chimiche hanno una cinetica non trascurabile, con conseguente perdita di qualità.
• Condizioni di temperatura non adeguate provocano parziale scongelamento e ricristallizzazione con conseguenze negative sulle proprietà di texture.
• I costi energetici sono elevati.

Prossima lezione

Presentazione e risoluzione di problemi relativi al congelamento

• Risoluzione di alcuni problemi riguardanti la stima del tempo di congelamento per oggetti infiniti.
• Risoluzione di alcuni problemi riguardanti la stima del tempo di congelamento per oggetti finiti.