Descrizione delle diverse tecniche di surgelazione degli alimenti

Scopri le tecniche di surgelazione degli alimenti, dalla refrigerazione meccanica alla criogenia, e il loro impatto sulla qualità dei prodotti alimentari.

Lettura: 4 min

Tecniche di surgelazione criogenica Air Liquide

Il congelamento o la surgelazione sono una tecnica per la conservazione degli alimenti in quanto estende la loro durata preservandone le qualità nutrizionali e organolettiche. 
Esistono diverse tecniche di congelamento o surgelazione, ciascuna con i propri principi e applicazioni. Il freddo meccanico e il freddo criogenico sono i due principali metodi utilizzati nell'industria alimentare. 

Comprendere queste tecniche consente di apprezzare meglio le scelte tecnologiche fatte dai professionisti per garantire la qualità dei prodotti che consumiamo.
Questo articolo esplora i diversi metodi di produzione del freddo e le loro applicazioni specifiche.

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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 tre principi della produzione del freddo sono:

  1. 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”.
  2. Evaporazione di un liquido: ad esempio, l'azoto liquido evapora a -196°C a pressione atmosferica. Questo processo è comunemente utilizzato nella “surgelazione criogenica”.
  3. 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:

  1. Vaporizzazione in un evaporatore: la vaporizzazione del refrigerante genera l'effetto refrigerante, assorbendo le frigorie.
  2. Compressione del vapore: il vapore viene compresso per aumentare la sua temperatura e pressione.
  3. Condensazione del vapore: il vapore caldo viene raffreddato e condensato in liquido.
  4. 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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Soluzione Criogenia Alimentare

Freddo criogenico

Il freddo criogenico consiste nell'utilizzare le frigorie prodotte da un gas o da un liquido a pressione atmosferica. La vaporizzazione o sublimazione dei gas avviene in un “circuito aperto”. Per le applicazioni criogeniche a freddo, i 2 fluidi interessati sono il diossido di carbonio (CO2) e l'azoto (N2), immagazzinati in forma liquida.

I trasferimenti termici avvengono in tre modi:

  • Contatto diretto: Il fluido criogenico entra in contatto diretto con il prodotto.
  • Convezione in atmosfera gassosa: il fluido raffredda l'aria ambiente che a sua volta raffredda il prodotto.
  • Nebulizzazione: Il fluido viene spruzzato direttamente sul prodotto.

Il materiale di consumo in questo caso è il fluido criogenico.

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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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Soluzione Criogenia Alimentare

Congelamento meccanico

In questo processo, l'abbassamento della temperatura è molto più lento, parliamo dunque di congelamento. L'acqua si trasforma in ghiaccio sotto forma di grandi cristalli che possono danneggiare le cellule. 
Inoltre i prodotti rimangono più a lungo sotto l'effetto della ventilazione dell’apparecchiatura, il che può portare a un'essiccazione in superficie e a una perdita d'acqua.

 

Applicazioni delle diverse tecniche di surgelazione

La refrigerazione meccanica è adatta per una grande produzione, regolare con una previsione produttiva stabile e a lungo termine.
Il freddo criogenico è particolarmente interessante per la conservazione di prodotti fragili, sensibili alle perdite d'acqua e/o prodotti ad alto valore aggiunto. È destinato alle medie produzioni, per coloro che producono varie gamme di prodotti con la medesima linea, per lavorazioni irregolari o a nuovi lanci di prodotti oppure in caso di mancanza di previsione produttiva a lungo termine.

Conclusione
Le tecniche di surgelazione degli alimenti variano a seconda delle esigenze produttive e dei tipi di cibo da conservare.
Che si tratti di freddo meccanico o criogenico, di raffreddamento, congelamento o surgelazione, l'obiettivo è preservare la qualità nutrizionale e organolettica degli alimenti utilizzando al contempo processi tecnicamente validi ed economici. 
Comprendendo i vantaggi di ciascun metodo, è più facile scegliere la soluzione più appropriata, ottimizzare i propri processi produttivi e garantire prodotti di alta qualità ai consumatori.

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