Descrizione delle diverse tecniche di surgelazione degli alimenti

I diversi principi della produzione del freddo

Produrre freddo significa assorbire calore. Per raggiungere le basse temperature è necessario sfruttare fenomeni endotermici che permettono l'assorbimento del calore a temperature inferiori a quelle che deve raggiungere il corpo da raffreddare. Un sistema di refrigerazione preleva il calore a bassa temperatura e lo espelle a temperatura più alta. Questo trasferimento di calore, secondo i principi della termodinamica, richiede un apporto di energia.

I quattro principi della produzione del freddo sono:

• Espansione di un gas precedentemente compresso: l'espansione di un gas permette di ridurre la sua temperatura. Questo principio è utilizzato in vari sistemi di raffreddamento e congelamento di tipo “meccanico”.
• Evaporazione di un liquido: ad esempio, l'azoto liquido evapora a -196°C a pressione atmosferica. Questo processo è comunemente utilizzato nella “surgelazione criogenica”.
• Sublimazione di un solido: il ghiaccio secco (CO2) sublima a -78,9°C a pressione atmosferica. Questo principio è molto ricercato per il trasporto alimentare.

Freddo meccanico 

La refrigerazione meccanica si basa sull'utilizzo di un refrigerante che circola in un circuito chiuso, descrivendo un ciclo in quattro fasi:

• Vaporizzazione in un evaporatore: la vaporizzazione del refrigerante genera l'effetto refrigerante, assorbendo le frigorie.
• Compressione del vapore: il vapore viene compresso per aumentare la sua temperatura e pressione.
• Condensazione del vapore: il vapore caldo viene raffreddato e condensato in liquido.
• Espansione: il refrigerante viene espanso per ritornare al suo stato iniziale.

L'aria ambiente ventilata assorbe le frigorie garantendo così lo scambio termico con gli alimenti. 
Il materiale di consumo è quindi l'energia elettrica utilizzata da un lato per comprimere il refrigerante e dall'altro per garantire la ventilazione dell'aria.
La refrigerazione meccanica è comunemente utilizzata nei frigoriferi e nei congelatori domestici, nonché nelle applicazioni industriali.

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Impatto delle tecniche di surgelazione sulla qualità degli alimenti

• Surgelazione rapida
  La surgelazione è un processo veloce, grazie alle basse temperature del fluido criogenico adoperato. 
  La velocità di abbassamento della temperatura comporta la trasformazione dell'acqua contenuta nei prodotti in piccoli cristalli di ghiaccio che, non espandendosi, rispettano la struttura cellulare originaria del cibo.
  Questi microcristalli, associati a un tempo ridotto di esposizione alla ventilazione nell'apparecchiatura, sono in grado di influenzare direttamente la qualità della surgelazione, in particolare sul risultato della resistenza meccanica del prodotto allo scongelamento (presenza di essudato). Inoltre, la temperatura interna viene ridotta molto rapidamente, il che limita lo sviluppo di microrganismi.
  Questo metodo è ideale per numerosi prodotti come frutta, verdura, carne, pesce, etc..

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