Ricerche di mercato e studio delle bevande con pezzature presenti
L’analisi scientifica ha preso in esame l’effetto della forma delle particelle, della concentrazione delle particelle, della tipologia di particella, della viscosità, della temperatura.
Dopo aver studiato ed approfondito le tipologie di strumentazioni tecnologiche utilizzate in letteratura per la caratterizzazione di prodotti alimentari con pezzatura simili a quelli da trattare e confezionare, si è proceduto al dimensionamento di un sistema di misurazione ad hoc per i prodotti da testare.
Dopo il dimensionamento si è proceduto alla stesura di un layout definitivo del sistema ed alla sua realizzazione fisica. Infine si è provveduto alla sua installazione e messa in funzione.
I test effettuati hanno avuto la finalità di definire le caratteristiche reologiche dei prodotti analizzati (viscosità apparente a diversi gradienti di velocità) e la tendenza alla stratificazione sul basso, oppure alla flottazione dei pezzi sotto a determinate velocità di transizione, nonché l’effetto di danneggiamento sui pezzi.
Oltre a questo, grazie ad una deviazione in uscita dalla pompa si è potuto valutare l’effetto di un trattamento termico su pezzi e succo a percentuali prefissate.
Il protocollo di test realizzato ha previsto 3 procedure distinte, due delle quali sono state svolte in simultaneo su un determinato lotto di prodotto con pezzi e fibre, mentre la terza fase necessita l’inserimento dell’impianto di sterilizzazione in alternativa al passaggio nello scambiatore di calore tubolare componente l’impianto iniziale.
Validato il protocollo per la fase di test sperimentali, si è proceduto a reperire prodotti con pezzi presso aziende della filiera di riferimento. I test sono stati eseguiti su 2 tipologie di prodotti:
1. Succo e pezzi di pesca 10*10*10mm (al 80-90% di pezzi in fusti asettici da 220 litri).
2. Succo e celle di arancia (congelati in fusti da 200 litri con cellule al 70-80%).
Sono state analizzate inoltre le differenti modalità tecnologiche esistenti sul mercato per il trasferimento del prodotto con pezzi e fibre, dopo le fasi di trattamento e prima del riempimento, che sono state studiate successivamente in dettaglio nel progetto.
A tale scopo è stato studiato un impianto pilota che simulasse il comportamento dei pezzi attraverso pompe, scambiatori di calore e piping di impianto, di cui si riporta il layout di massima.
L’impianto in figura ha previsto gli elementi descritti in tabella seguente:
Tabella elementi dell’impianto
Successivamente, si sono valutati gli aspetti economici legati alle soluzioni proposte (trattamento termico tradizionale, ohmico, soluzioni ibride), dal punto di vista dei costi di esercizio e di quelli legati all’impianto.
Le attività progettuali sono continuate con la realizzazione della fase successiva (Step2), ovvero la ricerca della tecnologia di preparazione e trattamento prodotto, il cui principale obiettivo è stato quello di raccogliere le informazioni di base sia sul prodotto da preparare che sul principio di funzionamento delle varie parti dell’impianto di processo e studio delle nuove soluzione tecnologiche per poter poi passare alla progettazione delle stesse.
In questo modo, il risultato delle attività dello Step2 è consistito nella conoscenza in merito al processo di preparazione, miscelazione e trattamento di bevande contenenti pezzi e fibre di dimensioni variabili.
Tali conoscenze hanno consentito di affrontare lo studio e di individuare le tecnologie ed i sistemi di preparazione, miscelazione e trattamento più idonei per i prodotti con pezzi e fibre.
In funzione del tipo di prodotto e delle modalità di conferimento si è proceduto allo studio della tecnologia di miscelazione; in particolare sono state condotte le seguenti attività:
Studio delle caratteristiche degli attuali miscelatori: geometriche, meccaniche, di regolazione e le leve operative di controllo del funzionamento della macchina.
Definizione di opportune metriche (KPI Key Performance Indicator), tra cui efficacia di miscelazione, grado di danneggiamento per unità di volume trattato e omogeneità di miscelazione.
Misurazione delle performance di funzionamento in base ai KPI precedentemente definiti.
Definizione di un modello numerico di miscelazione avvalendosi di strumenti disponibili di simulazione come il metodo CFD con la possibilità di inserire i vari parametri in gioco.
Utilizzo degli strumenti di analisi sviluppati per l’ottimizzazione e il dimensionamento del processo precedentemente descritto (geometria, tipo di pala, velocità di rotazione ecc.).
