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ANALISI DEI FENOMENI DI TRASPORTO NEL RISCALDAMENTO DI ALIMENTI CON MICROONDE E RADIO-FREQUENZE

Il programma di ricerca prevede lo studio teorico e sperimentale del riscaldamento di alimenti mediante microonde e radio-frequenze. Preliminarmente, sarà affrontato lo studio comparato sulla modellazione matematica del riscaldamento mediante microonde e radio-frequenze e la definizione delle equazioni di trasporto che descrivono i processi in esame, con particolare attenzione alle quantità di calore prodotte dal campo elettromagnetico o dal campo elettrico; in particolare sarà valutata la loro importanza in relazione al tipo di alimento considerato, al tipo di processo da caratterizzare, oltre che in relazione alla potenza totale emessa dal sistema adoperato. Il riscaldamento mediante microonde o radio-frequenze può essere trattato come un problema di trasporto termico in cui bisogna tenere in conto anche i flussi indotti dalla sorgente specifica. Tali flussi possono essere valutati o attraverso la conoscenza della distribuzione del campo elettromagnetico nel dominio di interesse,o attraverso funzioni empiriche (es. modello di Lambert nel caso del trattamento a microonde). In questi processi, tipicamente caratterizzati da condizioni al contorno miste di Dirichlet e di Neumann, la dipendenza dalla temperatura delle proprietà dielettriche del materiale considerato rendendono non lineari le equazioni differenziali alle derivate parziali che descrivono il problema. Ulteriori complicazioni derivano dalle irregolarità del dominio che potrebbe, fra l'altro, avere contorni non definiti o mobili, oltre ad essere costituito da diversi materiali. Successivamente, sarà affrontato lo studio sperimentale del riscaldamento mediante microonde e radio-frequenze, utilizzando da un lato una camera a microonde da laboratorio, acquistata di recente dal gruppo proponente, e dall'altra il forno a radio-frequenze che si intende acquistare nell'ambito del presente progetto di ricerca. Gli alimenti che verranno presi in considerazione sono prodotti tipici dell'industria alimentare.I materiali saranno trattati in contenitori di vetro. Campioni analoghi saranno trattati in impianti industriali tradizionali. Per ogni esperimento sarà misurata la temperatura del campione in diversi punti, e la potenza totale assorbita dal campione. I dati sperimentali saranno esaminati e discussi alla luce dei risultati ottenuti dall'analisi teorico-modellistica, mettendo in evidenza l'influenza della geometria del campione, delle condizioni al contorno e del tipo di riscaldamento. Allo studio del trasporto termico sarà accoppiato lo studio dell'evoluzione della carica batterica che può contaminare l'alimento, valutando il cosiddetto fattore di sterilità e i tempi di sterilizzazione, confrontandoli con quelli di trattamenti tradizionali, forniti dall'industria conserviera Alfonso Sellitto SpA. Inoltre, saranno valutati i consumi energetici, i tempi di processo e gli indici di qualità dei trattamenti a microonde e radio-frequenze ed, infine, confrontati con quelli dei processi industriali.