LIOFILIZZAZIONE. Liofilizzazione Riduzione del contenuto di acqua per sublimazione

Transcript

1 Loflzzazone Ruzone el contenuto acqua per sublmazone Obettv tablzzazone Ruzone peso e volume trutturazone rncp Trasporto calore Trasporto matera

2 Vantagg Alle basse temperature eserczo aottate è preservata la qualtà nutrzonale e sensorale alment termo-labl. I proott loflzzat presentano una struttura molto porosa che consente una reratazone molto rapa. Mnore perta sostanze volatl responsabl el flavour.

3 vantagg Alt cost nvestmento nzale. Alt cost energetc. Temp sratazone pù lungh. roott fragl.

4

5 roott Caffè ucch frutta peze Colture mcrobche Dervat carne, pesce, vegetal ast per mltar

6 reparazone e/o pretrattament Lavaggo, cernta, pelatura, taglo Blanchng, sterlzzazone, concentrazone...

7 Fas ell operazone loflzzazone Rapo congelamento (molt crstall elevata porostà) Ruzone ella pressone (nferore a 610 a) ublmazone (senza fusone)

8 Essccamento prmaro ublmazone ell acqua congelata. Essccamento seconaro Evaporazone ell acqua non congelata.

9

10 Il raffreamento rapo oltre a garantre la crstallzzazone ell acqua congelable eve anche garantre la solfcazone egl altr component (crstallzzazone e/o transzone vetrosa). er ottenere la completa solfcazone s evono raggungere temperature pù basse ella temperatura eutettca o ella temperatura transzone vetrosa.

11

12 Durante la fase sublmazone bsogna: fornre l calore latente sublmazone; mantenere la temperatura el prootto a valor pù bass quella massma consentta (T c ot g ) per evtare scongelamento, rammollmento, collasso ella struttura.

13 Il calore latente sublmazone può essere trasferto per: Conuzone Irraggamento o generato all nterno el prootto almentare: Mcroone Raofrequenze

14 Durante la fase evaporazone fornre l calore sensble e calore latente evaporazone; mantenere la temperatura el prootto a valor pù bass quella massma consentta,specfca cascun almento. L umtà resua fnale ovrebbe essere nferore a 5%. Grafco a pag 5

15

16 A-40 C l volume specfco el vapor è 8376 m 3 /kg, qun, 1 g vapore corrspone a 8.4 m 3 Col trap : consente mantenere una bassa temperatura nella camera loflzzazone. La temperature ella col trap eve essere pù bassa quella ella camera almeno 20 C, n questo moo la pressone vcno alla col trap sarà pù alta quella al fronte sublmazone creano così la forza spngente per l trasporto matera.

17 e l acqua sublma a -40 C (p=12.9 a) e la col trap è a -60 C (p=1.08 a) l Δp=11.72a Il sstema a vuoto serve a elmnare gas nonconensabl (ara, CO2 ) e eventualmente pccole quanttà vapore non allontanate al col trap. Il rscalamento è generalmente ottenuto con pastre cale: l patto nferore cee calore per conuzone quello superore per rraggamento.

18 Flusso calore e matera

19 Flusso calore e matera Calore che s trasfersce attraverso lo strato essccato (b,) Il flusso calore che s trasfersce al fronte sublmazone pene allo spessore, alla conucbltà termca ello strato essccato (molto bassa). Con l proceere ella sratazone lo spessore aumenta, pertanto, l flusso calore mnusce. Rurre le menson el prootto. Calore che s trasfersce attraverso lo strato congelato (a) Il flusso calore è controllato allo spessore ello strato congelato e alla sua conucbltà. Con l proceere ella sratazone lo spessore mnusce, pertanto, l flusso calore aumenta.

20 Flusso calore e matera Con l proceere ella sratazone: l fronte sublmazone s sposta all nterno el prootto congelato; l vapore che s forma alla superfce sublmazone s trasfersce, attraverso lo strato sratato, al conensatore/ brnatore ove forma una brna. Il Δp pene alla pressone ella camera essccazone alla temperatura al conensatore e alla temperatura al fronte sublmazone.

21

22 Temperatura collasso

23 Irraggamento Calore trasferto nello strato essccato T T X f L/2 X

24 f T T X K X b G Q t X m m t W G X b t W G T T X K Q

25 Q [W/m 2 ] flusso termco K [W/m K] conucbltà ello strato essccato X [m] spessore ello strato sratato T, T [K] temperatura n superfce e al fronte sublmazone G [kg H2O /s m 2 ] flusso vapor acqua sublmata per untà superfce W [kg H2O /m 2 ] quanttà acqua totale per untà superfce t [s] tempo

26 b [kg H2O /m a s] permeabltà el vapor acqua nello strato sratato, [a] pressone parzale el vapor acqua al fronte sublmazone e n superfce [kg ss /m 3 ] enstà e sol m f, m [kg H2O /kg ss ] umtà ello strato congelato e sratato [J/kg H2O ] calore latente sublmazone

27 Tempo sublmazone f t f L f b m m L t t m m b X X X b t X m m

28 Calore trasferto per conuzone nello strato congelato G T, T, Q T l

29 L X X T T X X b K G Q X b t W G T T X K Q f l f f l f f

30 Tempo sublmazone t f L f f t m m b X X X f X b t X m m t X m m t W G X b t W G 0 0 ) (

31 :Esempo Un prootto, spessore 0.5cm, è sottoposto a un operazone loflzzazone urante la quale l umtà è portata a 4 a 0.08 kg H2O /kgss. La temperatura n superfce è 55 C e s può assumere che la pressone sul fronte sublmazone sa costante e par a 77.16a. Calcolare (a) l tempo essccamento, (b) l tempo essccamento nel caso n cu lo spessore fosse ncrementato fno a 0.9cm. =470kg/m 3 ; b= kg/m a s, K =0.03 W/m C.

32 :Esempo Dalla tabella el vapore saturo alla pressone a corrspone una T =-23 C e s= = kJ/kg k b T T a 55 23

33 :Esempo t t t 8b 2 L m s f m 42.83

34 t s