Surgelazione criogenica: i diversi gas per la criogenia

Gli impianti (di norma tunnel e armadi criogenici) hanno bisogno di gas per il proprio funzionamento.
Air Liquide presenta i due gas utilizzati in criogenia per l'industria alimentare: l'azoto e il diossido di carbonio.

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Quali sono le caratteristiche dei gas?

I gas impiegati in criogenia per la surgelazione sono cosiddetti "alimentari". La qualità dei gas per criogenia di Air Liquide è garantita da certificazioni quali HACCP per la produzione, lo stoccaggio e la distribuzione. Air Liquide ha saputo adattarsi in modo particolare a questo ambito dell'industria alimentare per essere conforme alle leggi, direttive e norme vigenti in materia.

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Quale gas scegliere?

I gas alimentari utilizzati sono: azoto liquido o diossido di carbonio liquido.

L'azoto è un gas inerte presente nell'atmosfera al 78%. Attraverso la filtrazione dell'aria, con diversi processi di compressione-espansione, si ottiene un gas puro liquefatto.
Anche la CO₂ è presente nell'atmosfera, ma con concentrazioni molto basse. È pertanto preferibile utilizzare fonti concentrate di CO₂ (meno costose in termini energetici). In particolare è possibile recuperare in modo efficace la CO₂ da industrie chimiche, permettendone il riutilizzo (riciclo). Attraverso un processo di filtrazione e compressione-espansione analogo, si ottiene la CO₂ pura liquefatta.

Questi gas hanno proprietà fisico-chimiche diverse, ma la loro modalità di raffreddamento è simile. Questi gas criogenici vengono infatti stoccati in forma liquida e sotto pressione all'interno di un serbatoio predisposto da Air Liquide presso il sito del cliente. L’azoto liquido o il diossido di carbonio liquido vengono convogliati, nella stessa forma, fino all'impianto di utilizzo vero e proprio. Una volta iniettati nell'impianto e venuti a contatto diretto con gli alimenti (prodotti a base di carne, prodotti ittici, snack, frutta e verdura, prodotti lattiero-caseari…) questi gas liberano la propria energia refrigerante.

Poiché non esistono particolari differenze applicative, gli armadi e i tunnel possono essere equipaggiati indifferentemente con uno o con l'altro gas. In base al luogo, allo spazio disponibile, ai gas già presenti in loco; i nostri esperti sapranno indicarvi verso la tecnica di surgelazione più adatta.

Quali sono le caratteristiche tecniche dell'azoto e del diossido di carbonio?

L'azoto utilizzato in criogenia deve essere necessariamente in forma liquida. Viene stoccato tra 1 e 3 bar. L'azoto liquido viene poi iniettato nell'impianto, cedendo la propria energia ai prodotti alimentari, e si trasforma, passando dalla forma liquida alla forma gassosa. Al pari dell'azoto, anche il diossido di carbonio viene stoccato in forma liquida. Tuttavia, questo gas viene mantenuto a una pressione di circa 20 bar, che corrisponde a una temperatura di -20 °C. Una volta giunta alla pressione atmosferica all'interno dell'impianto, la CO₂ cambia stato: una parte del liquido si trasforma in gas e un'altra parte in neve carbonica. Questa neve così prodotta raggiunge una temperatura di -78 °C.

Quali sono le possibili modalità di trasferimento del freddo?

A seconda del gas utilizzato, possono essere impiegate diverse modalità di trasferimento dell'energia.

Azoto: contatto liquido/solido (nebulizzazione o immersione) e convezione

L'azoto liquido può raffreddare o surgelare grazie a un contatto diretto tra liquido e prodotto. Per ottenere questo effetto , il prodotto può essere messo in contatto con azoto liquido nebulizzato o immerso direttamente nell’azoto liquido a -196 °C. Una volta passato allo stato gassoso (sempre a -196 °C), l'azoto è ancora in grado di fornire freddo al prodotto. A questo punto, grazie all’azione di ventole di ricircolo, è possibile trasferire il freddo per convezione.

CO₂ : contatto solido-solido e convezione

La CO₂ scambia una determinata quantità di freddo (frigorie) principalmente mediante un contatto solido/prodotto. Il contatto con la CO₂ solida è reso possibile dal passaggio della CO₂ liquida, sotto pressione, a un impianto a pressione atmosferica (armadio, tunnel o altro). Il diossido di carbonio cambia stato e forma la neve carbonica. Se questa neve viene compressa, si parla di pellets o ghiaccio secco. A contatto diretto con gli alimenti, la neve trasferisce il proprio freddo e passa allo stato gassoso. Analogamente all'azoto, grazie alle ventole di ricircolo, è possibile recuperare le frigorie residue di questo gas freddo.

L'utilizzo di gas criogenici permette di ridurre nettamente il tempo necessario per la surgelazione. Se siete alla ricerca di un gas per i vostri armadi di raffreddamento e surgelazione rapidi, optate per un gas di qualità e rivolgetevi a un professionista.

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