Stalam offre un’alternativa avanzata: lo scongelamento a radiofrequenza (RF), una tecnologia progettata per superare queste sfide e ottimizzare i processi industriali.

Metodi tradizionali di scongelamento

Scongelamento in celle frigorifere

Scongelamento in acqua fredda

Scongelamento tramite rotazione meccanica

Scongelamento all’aria aperta

Scongelamento a radiofrequenza: il vantaggio Stalam

Lo scongelamento a radiofrequenza funziona generando onde elettromagnetiche che penetrano in profondità all’interno del prodotto e interagiscono direttamente con le molecole d’acqua presenti nella matrice alimentare. Poiché le molecole d’acqua sono dipoli, cercano continuamente di allinearsi al campo elettrico alternato prodotto dal generatore a radiofrequenza. Con il campo che cambia direzione milioni di volte al secondo, le molecole oscillano rapidamente, creando attrito interno. È proprio questo attrito a generare calore in modo uniforme in tutto il prodotto.

Vantaggi principali:

• Velocità: grandi blocchi di alimenti surgelati possono essere scongelati in pochi minuti, anziché ore o giorni.
• Uniformità: l’energia elettromagnetica garantisce una distribuzione uniforme della temperatura in tutto il prodotto.
• Qualità: perdite di liquido minime, con mantenimento di consistenza, colore e proprietà nutritive.
• Sicurezza: lo scongelamento rapido riduce il tempo in cui gli alimenti rimangono nella fascia di temperatura favorevole alla crescita batterica.
• Flessibilità: i sistemi RF sono adatti a una vasta gamma di prodotti, dalla carne e frutti di mare a verdure e pasti pronti.

Con le soluzioni di scongelamento a radiofrequenza di Stalam, inclusa la serie COLDWAVE+, le industrie di trasformazione alimentare possono aumentare la produttività, ridurre i consumi energetici e mantenere la massima qualità del prodotto, il tutto nel rispetto dei rigorosi standard di sicurezza alimentare.

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Temperaggio e Scongelamento

Scongela in pochi minuti, evita le perdite di liquido, migliora il rendimento

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Catalogo Scongelamento

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Le aflatossine sono uno dei gruppi più potenti e pericolosi di micotossine e sono prodotte da alcune muffe come l’Aspergillus Flavus e l’Aspergillus Parasiticus che crescono e si diffondono in prodotti di origine agricola come noci, arachidi, riso, mais, sorgo, grano, miglio, semi di sesamo, semi di girasole, semi di cotone, peperoncino, spezie etc. Le aflatossine sono il prodotto dell’azione fungina durante la produzione, raccolta, conservazione e lavorazione di queste derrate alimentari.

Quando l’umidità del nucleo è intorno o superiore al 15%, le muffe iniziano a contaminare la materia, generando sulla superficie del prodotto delle spore grigio-verdi di consistenza simile a polvere. Temperature ambientali elevate, siccità e danni causati dagli insetti possono contribuire ad aggravare la contaminazione.

Le aflatossine sono state associate ad una maggiore incidenza di cancro del fegato in interazione con il virus dell’epatite B cronica (HBV) ed possono interagire anche con altre infezioni virali come quelle causate dal virus di Epstein-Barr. Inoltre, le aflatossine causano l’aflatossicosi che nei bambini possono provocare ritardi nello sviluppo e deficienza immunitaria.

Le soluzioni sul mercato

La prevenzione è l’approccio migliore per evitare il problema poiché, una volta contaminata la materia prima, non esiste un metodo efficace per rimuoverla. Prima dell’immagazzinamento dunque le merci devono essere adeguatamente essiccate e sanificate per prevenire la diffusione di muffe.

Il trattamento chimico si è dimostrato un metodo efficace per prevenire l’infestazione da funghi. Nonostante ciò, i costi elevati del processo e l’alterazione delle proprietà sensoriali causate dalle sostanze utilizzate in questo processo non lo rende la soluzione ideale. Inoltre, questo tipo di trattamento non è consentito nel campo dell’agricoltura biologica, in cui l’intero ciclo di produzione deve essere condotto senza l’utilizzo di sostanze chimiche, esponendo le merci ad un maggior rischio di contaminazione.

Qualora non sia stata effettuata una sanificazione a monte dello stoccaggio, è possibile utilizzare lo screening ottico per rimuovere i grani contaminati, però con conseguenti ingenti perdite finanziarie e di prodotto.

La tecnologia a radiofrequenza (RF) si è dimostrata molto efficace nella sanificazione preventiva delle materie prime agricole. Può essere utilizzata con un duplice scopo: come metodo di riduzione dell’umidità (essiccazione), ma anche per disinfestare (eliminazione dei parassiti) e sanificare (riduzione del carico microbico) una vasta gamma di substrati (cereali, cereali, legumi, noci, erbe, spezie, ecc.). Il processo è da 3 a 10 volte più veloce rispetto ai trattamenti convenzionali e, oltre a ridurre e stabilizzare il contenuto di umidità nel prodotto a seconda delle necessità, è anche in grado di garantire il 100% di abbattimento anche delle specie di parassiti più resistenti al calore in tutte le loro fasi di sviluppo o di ottenere da 2 a 3 log di riduzione di TBC all’interno della merce, compresi ovviamente muffe e lieviti.

La radiofrequenza ha dimostrato di essere di gran lunga superiore rispetto ai convenzionali metodi di sanificazione allo scopo specifico di prevenire la formazione di aflatossine in diversi substrati agricoli, dimostrando risultati eccellenti sia in termini di efficienza che di qualità del prodotto.

Maggiori informazioni sulle aflatossine:

https://www.efsa.europa.eu/it/topics/topic/aflatoxins-food

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Disinfestazione e sanificazione “SANICROP+”

Impianti a radiofrequenza per la disinfestazione e la sanificazione di prodotti agricoli

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STORIE DI SUCCESSO

Mulino Marello

Installazione di un impianto Stalam per l’essiccazione e la disinfestazione dei cereali

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In agricoltura le muffe sono un problema persistente e rilevante, in quanto causa di pericolose micotossine, come le aflatossine; di solito crescono in materie prime come noci, arachidi, riso, mais, sorgo, grano, miglio, semi di sesamo, semi di girasole, semi di cotone, peperoncino e in molte varietà di spezie.

Quando le muffe iniziano a contaminare la merce, possono svilupparsi spore polverulente sulla superficie del prodotto. La contaminazione trova il suo ambiente ideale in temperature ambiente elevate, stress da siccità e lesioni da insetti.

Quindi, l’approccio migliore per mitigare il problema delle muffe è la prevenzione poiché, una volta che la merce ne è pesantemente infestata, non esiste una soluzione praticabile per rimuoverle. Prima dello stoccaggio, le colture devono essere adeguatamente asciugate e igienizzate per prevenire lo sviluppo di muffe.

La tecnologia a radiofrequenza si è dimostrata molto efficace quando utilizzata per la sanificazione pre-stoccaggio di prodotti agricoli. Può essere utilizzato semplicemente come metodo di riduzione dell’umidità (essiccazione) ma anche per disinfestare (eliminazione dei parassiti) e igienizzare (riduzione del carico microbico) un’ampia gamma di substrati (cereali, cereali, legumi, noci, erbe aromatiche, spezie, ecc.).

Vantaggi della tecnologia a Radio Frequenza:

• Da 3 a 10 volte più veloce rispetto ai trattamenti convenzionali
• Completamente privo di sostanze chimiche
• Garantisce il 100% di mortalità, anche delle specie di parassiti più resistenti al calore
• Raggiunge da 2 a 3 log di riduzione del t.b.c. all’interno del prodotto
• Nessun deterioramento delle caratteristiche chimiche e fisiche
• Tecnologia a basso consumo energetico

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Sono certamente noti al lettore i problemi tecnologici legati all’essiccazione dopo tintura (o altro trattamento ad  umido) delle  fibre tessili, problemi legati cioè al passaggio del materiale dallo stato umido allo stato asciutto, con tutte le difficoltà che si frappongono all’ottenimento di un prodotto ben stabilizzato all’interno del quale l’umidità di equilibrio sia perfettamente ripartita nell’intera massa.

Sono peraltro note al lettore anche le difficoltà che intervengono nel tentativo di mantenere una buona mano al prodotto asciutto e di ridurre le tensioni che si verificano, specialmente nel filato avvolto, durante i trattamenti a caldo.

Premesso quanto sopra, si chiarisce subito cosa si intende con l’espressione “essiccazione a peso condizionato”. Si intende che il materiale, una volta asciutto dopo tintura, si presenti con lo stesso peso che aveva prima di essere tinto; si intende cioè che il prodotto sia ricondotto al peso iniziale senza però risultare impoverito dei liquidi di nutrizione, ed inoltre che questi ultimi si trovino in rapporti corretti e ben ripartiti nell’intera massa.

In definitiva, si intende che il materiale dopo l’essiccazione si presenti con lo stesso peso e nelle stesse condizioni di equilibrio che aveva, al suo interno e rispetto all’ambiente esterno, prima di essere tinto.

Una certa quantità di liquido imbibente al termine del processo di tintura, in percentuali diverse a seconda della differente natura delle fibre, può essere allontanata con costi modesti mediante operazioni di idroestrazione meccanica come ad esempio l’aspirazione, la spremitura o la centrifugazione.

Queste operazioni comportano una certa disuniformità nella distribuzione del liquido rimanente in seno al materiale, con un contenuto di umidità superiore in corrispondenza delle fibre più prossime alla superficie libera di espulsione.

Inoltre non è ovviamente possibile estrarre per via meccanica tutta l’acqua in eccesso rispetto al peso condizionato; l’ultima parte può essere eliminata solamente provocandone un mutamento di stato, ossia trasformandola in vapore.

A tale scopo, è necessario fornire ad essa l’energia entalpica richiesta dal mutamento di stato.

Poiché l’acqua, come detto in precedenza, è distribuita nella massa in maniera disuniforme per via delle sollecitazioni meccaniche relative alle operazioni di prima estrazione, è parimenti necessario che questa energia entalpica venga somministrata in quantità proporzionali al contenuto specifico di acqua nelle singole porzioni di massa.

Sarebbe inoltre auspicabile che il fenomeno di evaporazione avvenisse in maniera tale da non comportare tensioni sulle fibre, ma anzi esercitando una benefica azione di “vaporizzo” sul prodotto e di conseguenza un rigonfiamento delle fibre, un’esaltazione dell’effetto “colore” ed un miglioramento generale della mano.

Il riscaldamento mediante RF risponde a queste esigenze

Come è noto, l’utilizzo di campi elettromagnetici in RF consente il riscaldamento endogeno di moltissimi prodotti grazie a fenomeni di dissipazione dell’energia elettromagnetica.

È anche noto che, fissate le caratteristiche del campo oscillante, l’entità del riscaldamento endogeno dipende essenzialmente da una grandezza caratteristica dei materiali (dielettrici) chiamata “fattore di perdita”.

L’acqua, in particolar modo quando in essa sono disciolte anche piccole quantità di elettroliti, presenta un elevato fattore di perdita; cosicché sottoponendo un prodotto umido all’azione di un campo elettromagnetico in RF si ottiene un rapido riscaldamento della stessa e di conseguenza il suo allontanamento dal prodotto sotto forma di vapore acqueo.

L’essiccazione delle fibre tessili mediante RF presenta, rispetto alle soluzioni classiche, tutta una serie di vantaggi specifici che, unitamente a quelli noti e già evidenziati relativi ai trattamenti RF in generale, conferiscono a questo tipo di processo una assoluta superiorità sia in termini qualitativi sia in termini economici.

Spieghiamo brevemente in cosa consistono tali vantaggi.

La dissipazione dell’energia del campo elettromagnetico in RF avviene quasi esclusivamente ad opera del liquido di imbibizione; il substrato tessile resta pressoché estraneo al fenomeno.

Infatti, l’acqua imbibente ha un fattore di perdita estremamente più elevato rispetto alle sostanze di cui sono costituiti tutti i tipi di fibre, siano esse di origine naturale, artificiale o sintetica. Così, le fibre sono interessate solo marginalmente dal fenomeno di riscaldamento di tipo endogeno, con ovvii vantaggi sia in termini di qualità del prodotto, sia in termini di efficienza energetica del processo: le fibre non vengono sottoposte a dannosi quanto inutili surriscaldamenti, e l’energia del campo in RF viene utilizzata selettivamente per l’evaporazione dell’acqua imbibente.

L’elevato rendimento energetico si traduce in immediati vantaggi economici, che risultano ancor più evidenti proprio nelle situazioni in cui le tecniche di essiccazione convenzionali appaiono scarsamente efficienti, e cioè quando si tratta di eliminare l’acqua da materiali a bassissimo contenuto di umidità. La carta vincente della RF è proprio la sua capacità di agire selettivamente sull’umidità residua senza inutili sprechi nell’ambiente circostante.

La dissipazione di energia del campo elettromagnetico per unità di volume di materiale trattato è maggiore laddove è più elevato il contenuto di liquido imbibente.

Infatti nei punti del prodotto in cui è più elevata la quantità di acqua, è corrispondentemente maggiore il fattore di perdita locale e quindi la capacità di dissipare l’energia elettromagnetica sotto forma di calore.

Ciò comporta che, se si sottopone a trattamento in RF una certa quantità di prodotto (ad esempio filato in rocche, matasse o altro) con disuniforme contenuto di umidità tra pezzo e pezzo oppure in seno ai pezzi stessi, le zone a maggior contenuto di umidità divengono sede di una più elevata generazione di calore endogeno e quindi di evaporazione di liquido, cosicché il trattamento produce un effetto di livellamento dell’umidità residua.

Al termine dell’operazione, avendo somministrato in maniera selettiva la corretta quantità di energia alle varie parti del materiale, l’eccesso di liquido presente sarà eliminato lasciando il materiale stesso in uno stato perfettamente condizionato.

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La proliferazione di microorganismi patogeni nei funghi, in particolare muffe e lieviti, costituisce una problematica molto diffusa, sebbene si cerchi di limitarne la diffusione mediante coltivazione e conservazione in ambienti e condizioni attentamente controllati. Questa tipologia di patogeni è veicolo di diffusione di malattie batteriche e possono causare ingenti perdite di prodotto. Stalam ha unito la sua esperienza nella pastorizzazione di prodotti alimentari freschi confezionati e nella disinfestazione di prodotti agricoli secchi per sviluppare la prima unità di radiofrequenza (RF) specificamente progettata per la pastorizzazione di funghi secchi sfusi.

Il trattamento combina sinergicamente gli effetti di destabilizzazione termica e di elettroporazione delle membrane cellulari. Questa duplice azione del campo RF è letale per le specie contaminanti il substrato, fornendo così un efficace metodo di sanificazione ed estensione della vita propria del prodotto. Una riduzione significativa delle specie contaminanti può quindi essere ottenuta senza usare sostanze chimiche o applicando trattamenti termici drastici che avrebbero effetti negativi sulle caratteristiche fisiche, funzionali e, soprattutto, organolettiche del prodotto.

Il trattamento consiste in una rapida esposizione di funghi a un campo elettromagnetico generato tra una serie di elettrodi che invertono la loro polarità alla frequenza di 27,12 MHz, all’interno di una camera di processo a temperatura controllata. La temperatura della camera, la tensione in radiofrequenza tra gli elettrodi e il tempo di trattamento sono i parametri di processo da impostare in base alle specie contaminanti e al livello di inattivazione richiesto.

Il trattamento garantisce un rapido ed uniforme raggiungimento della temperatura di riferimento, generalmente sufficientemente bassa per evitare alterazioni delle caratteristiche fisiche, chimiche e sensoriali del prodotto. L’intero processo dura solo pochi minuti.

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Stalam ha sviluppato un’asciugatrice a radiofrequenza che permette di ottimizzare il ciclo continuo di lavaggio-asciugatura dei materassi in lattice naturale o poliuretano dopo lavaggio e l’idroestrazione meccanica. L’attrezzatura è principalmente dedicata alle lavanderie industriali che forniscono servizi di lavaggio e sanificazione alle comunità (ospedali, caserme, case di riposo, hotel ecc..). Il processo è veloce e uniforme (fino a 10 materassi l’ora), velocizzando i tempi di consegna ai clienti e garantendo un rapido periodo di ammortamento.

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Il processo Dunlop: come migliorare l’efficienza e la qualità nella produzione di schiuma di lattice?

Il lattice naturale è un composto liquido raccolto dall’albero della gomma (Hevea Brasiliensis) le cui principali coltivazioni si trovano nel sud-est asiatico. Una volta raccolto dall’albero, il liquido viene miscelato con ammoniaca e TMTD / ZnO per preservarne al meglio le proprietà. Questo lattice di gomma naturale a basso contenuto di ammoniaca viene utilizzato come materia prima per produrre palloncini, guanti, articoli sanitari, ecc. ma anche prodotti in schiuma di lattice come cuscini e anime di materassi.

Processo DUNLOP: le origini

Nel 1887, John Boyd Dunlop (1840-1921), di origini scozzesi, inventò il primo pneumatico gonfiabile per il triciclo di suo figlio basato sulla vulcanizzazione termica della gomma naturale e poi lo brevettò il 7 dicembre dell’anno successivo. Due anni dopo, tuttavia, il suo brevetto fu ufficialmente invalidato perché un altro inventore scozzese, Robert William Thomson (1822-1873), aveva già brevettato la stessa tecnologia in Gran Bretagna, Francia (1846) e negli Stati Uniti (1847). Tuttavia, il processo prese il nome da Dunlop e divenne il sistema principale per la vulcanizzazione di prodotti in gomma e schiuma di lattice.

Le tecnologie diventano standard industriali: metodi DUNLOP e TALALAY

Attualmente esistono due metodi standard per la produzione di articoli in schiuma di lattice: i processi DUNLOP e TALALAY.

Inventato alla fine del 1940, il processo TALALAY richiede più tempo ed è più complesso del processo DUNLOP. Questo sistema è utilizzato solo da pochi produttori in tutto il mondo e ha solo una piccola quota di mercato.

Le materie prime di base in entrambi i sistemi sono lattice naturale (NL) o SBR-lattice (stirene-butadiene-gomma) o miscele di entrambi.

Il metodo DUNLOP

Se si utilizza il lattice naturale puro, il prodotto viene miscelato con i prodotti chimici richiesti. Una volta maturo, il composto viene schiumato con un miscelatore meccanico (il lattice SBR può essere schiumato anche senza attraversare il processo di maturazione) e inserito in appositi stampi di metallo. Un agente gelificante viene aggiunto alla miscela, per generare una reazione rapida che stabilizza la struttura della schiuma. Gli stampi vengono quindi posti in un forno a vapore o tunnel per vulcanizzare le anime. Poiché i prodotti espansi sono buoni isolanti termici, gli stampi sono dotati di un gran numero di perni per trasferire il calore nella schiuma stessa. Una volta vulcanizzato, il nucleo del cuscino o del materasso viene strippato, lavato, asciugato ed è finalmente pronto per la vendita.

Il metodo TALALAY

Nel processo TALALAY sono necessarie altre tre fasi prima della fase di vulcanizzazione:

• lo stampo viene riempito solo per il 40-60%. Quindi viene chiuso e viene pompata aria per espandere la schiuma fino a riempire l’intero volume dello stampo;
• la schiuma viene congelata a -20 ° C per stabilizzare la struttura;
• la CO2 viene iniettata attraverso una valvola nello stampo per gelificare la schiuma.

Il resto del processo segue le stesse fasi del processo DUNLOP, ovvero vulcanizzazione, strippaggio, lavaggio e asciugatura.

Nel tradizionale processo di vulcanizzazione Dunlop viene utilizzato il vapore come veicolo di riscaldamento per attivare le reazioni di reticolazione delle catene polimeriche. La schiuma però, essendo composta in grossa percentuale da bolle d’aria, è per sua stessa natura uno scarso conduttore termico. Ciò comporta una penetrazione del calore estremamente lenta e difficoltosa all’interno del manufatto (materasso o cuscino). Gli stampi in metallo, costosi e pesanti, sono equipaggiati con un gran numero di pin metallici al solo scopo di velocizzare il processo portando all’interno il calore per conduzione, ma nonostante questi stratagemmi il tempo e l’energia richiesti sono ancora molto elevati.

Nel corso dei decenni alcune sostanze chimiche sono state sostituite per migliorare il processo complessivo, ma il processo di base, ossia la reticolazione delle molecole di gomma con lo zolfo, non è cambiata fino ad oggi, insieme agli inconvenienti tipici dei metodi convenzionali di trasferimento del calore.

Processo lento, elevate perdite di energia. Esiste una soluzione? Certo che sì!

Il “nuovo processo Dunlop”

La tecnologia a radiofrequenze consente di risolvere brillantemente tutti questi inconvenienti poiché non si basa sulla trasmissione del calore da una fonte esterna e anche gli articoli spessi, sagomati e densi (blocchi da colata, materassi a compressione graduata, cuscini anatomici, ecc.) si asciugano rapidamente senza surriscaldamenti o ingiallimento della superficie. La radiofrequenza infatti è selettiva nei confronti dell’acqua e viene assorbita istantaneamente anche dall’umidità contenuta nel cuore del prodotto, la quale migra rapidamente verso la superficie senza lasciare punti di umidità (wet spots) nel prodotto. Inoltre, l’energia erogata al prodotto può essere regolata secondo necessità, permettendo così di controllare con precisione sia la velocità di evaporazione che il valore di umidità residua.

A parità di capacità produttiva, le apparecchiature di vulcanizzazione RF sono molto più corte rispetto ai “caroselli” convenzionali o ai tunnel a vapore, con una riduzione del consumo energetico del 50%.

Gli stampi per la vulcanizzazione RF sono realizzati in materiali compositi leggeri ed economici che permettono di ridurre il peso di oltre il 60% rispetto ai tradizionali stampi in metallo: anche la ridotta massa dello stampo contribuisce in modo significativo all’abbattimento del consumo energetico. I materiali per gli stampi sviluppati da Stalam in collaborazione con fornitori specializzati consentono un facile e rapido strippaggio del manufatto vulcanizzato. Inoltre, il design dello stampo è più flessibile, non essendo più legato al numero e alla disposizione dei pin.

Stalam offre altresì apparecchiature di vulcanizzazione ed essiccazione per lastre continue (LPC o “topper” ma anche vero e proprio materasso) con spessori da 5 a 12 cm e oltre, estremamente più corte ed efficienti di quelle tradizionali a solo vapore, che peraltro di norma non consentono di vulcanizzare in modo soddisfacente spessori di schiuma maggiori di qualche centimetro.

Che dire dell’essiccazione della schiuma di lattice dopo la vulcanizzazione, il lavaggio e la spremitura?

Le stesse ragioni tecniche che rendono la Radio Frequenza più efficiente ed economica rispetto ai tradizionali metodi di vulcanizzazione a vapore, possono essere applicate alla fase finale di essiccazione dei prodotti in schiuma di lattice dopo il lavaggio e la spremitura.

I vantaggi dell’utilizzo di essiccatoi a radiofrequenza al posto dei tradizionali essiccatoi a vapore sono di seguito riassunti:

• Asciugatura rapida e uniforme: sono sufficienti circa 20 minuti per asciugare anche materassi molto spessi e densi ad un valore di umidità residua inferiore all’1%, senza punti di umidità residua (wet spots); anche prodotti sagomati come cuscini e sedili anatomici si asciugano in modo perfettamente uniforme sia nelle parti più spesse che nelle zone più sottili
• La bassa temperatura utilizzata nel tunnel di essiccazione previene il rischio di ingiallimento della superficie del prodotto (la radiofrequenza riscalda il cuore del prodotto, non la sua superficie esterna)
• Il prodotto esce dall’essiccatoio perfettamente condizionato grazie al sistema di raffreddamento finale che consente un imballaggio immediato alla fine del processo evitando il rischio di ammuffimento durante il trasporto
• Riduzione significativa degli ingombri degli impianti di essiccazione
• Processo in linea ad alta efficienza energetica, riduzione dei costi di essiccazione e di movimentazione
• Ridotto impatto ambientale (tecnologia elettrotermica)

Si può quindi affermare che la tecnologia a Radiofrequenza rappresenta una vera e propria rivoluzione nel settore delle schiume di lattice, sia nella fase di vulcanizzazione che in quella di essiccazione, garantendo ai produttori enormi vantaggi in termini di efficienza produttiva, risparmio energetico e qualità del prodotto finito.

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Infestazioni da insetti e larve costituiscono una problematica di rilievo nello stoccaggio, lavorazione e commercializzazione delle materie prime di origine agricola come riso, mais, grano, sorgo, etc.

Fino ad oggi per il controllo di questi infestanti si sono impiegati fumiganti chimici (come il bromuro di metile), tuttavia restrizioni legislative, impatto ambientale e potenziali rischi per la salute ne hanno ridotto l’accettabilità da parte dei consumatori. Inoltre il crescente mercato delle produzioni biologiche hanno spinto l’industria ad implementare alternative non basate sulla chimica per i trattamenti, inclusi metodi termici. Tali metodi alternativi includono: radiazioni ionizzanti (efficaci ma che richiedono investimenti sostanziali per costruire impianti di trattamento e relativi sistemi di protezione; inoltre l’uso di radiazioni ionizzanti nella catena alimentare suscita parecchia preoccupazione da parte dei consumatori), trattamenti in atmosfera controllata (richiedono lunghi tempi di trattamento e non sono applicabili a tutti i prodotti), trattamenti a freddo (applicabili in alcuni casi ma lunghi e molto costosi) e trattamenti termici.

Sono state studiate varie tecniche di trattamento termico, separatamente o in combinazione con condizioni di stoccaggio controllate o a freddo.

I metodi di riscaldamento convenzionali utilizzano circolazione forzata di aria calda (a volte in combinazione con vapore) o acqua calda per innalzare la temperatura dei parassiti alla soglia di mortalità. Il riscaldamento convenzionale è semplice e facile da controllare, tuttavia è un processo intrinsecamente lento ed è noto che un riscaldamento prolungato può essere dannoso per la qualità dei prodotti alimentari. In realtà, in molti casi è stato riscontrato che un efficace processo di controllo dei parassiti mediante riscaldamento convenzionale è incompatibile con la qualità finale della merce in termini di caratteristiche fisiche, chimiche e nutrizionali.

Il riscaldamento diretto per mezzo di onde elettromagnetiche invece permette il rapido ed uniforme riscaldamento di innumerevoli tipi di substrati, cereali inclusi. A differenza delle tecniche convenzionali, in cui il calore viene trasferito al prodotto attraverso la sua superficie da una fonte di calore esterna per conduzione, convezione o irraggiamento, un campo a radiofrequenza genera calore direttamente all’interno dell’intera massa del prodotto. In questo modo, i parassiti subiscono un riscaldamento molto rapido (generalmente fino a 55-70 in 3-5 minuti), che assicura in pochi minuti il completo abbattimento degli insetti in forma adulta e larvale e, allo stesso tempo, una riduzione della carica batterica totale.  

La sanificazione a RF è biologica (priva di sostanze chimiche) e il costo del processo è molto contenuto, grazie alla rapidità del trattamento e al basso consumo energetico. 

Stalam ha introdotto nel mercato SANICROP+, un impianto a RF studiato appositamente per la disinfestazione su larga scala di materie prime di origine agricola. Leggi di più…

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Quando si deve decidere l’acquisto di un impianto tra diversi tipi che presentano le medesime funzionalità, i criteri più importanti da prendere in considerazione sono:

• la qualità (cioè il valore aggiunto) dei prodotti che si ottengono;
• i costi totali derivanti dall’utilizzo di ciascun tipo di impianto.

Se questi criteri sono importanti quando si confrontano impianti che effettuano la stessa operazione con tecnologie simili, lo sono ancora di più quando si confrontano impianti che impiegano tecnologie differenti.

Per esempio, quando si prende in considerazione l’essiccazione di fibre e filati dopo tintura o altro trattamento a umido, diverse tecnologie sono disponibili a tale scopo: metodi “convenzionali”, dove il prodotto tessile è riscaldato / essiccato da un flusso di aria calda o, in alternativa, si possono impiegare le “radiofrequenze”, dove il prodotto è riscaldato / essiccato in modo endogeno (volumetrico) grazie ad un campo elettromagnetico opportunamente generato.

Qui di seguito chiariremo le ragioni di questa affermazione, fornendo spiegazioni teoriche ed evidenze sperimentali.

Camere e cabine di essiccazione

Si tratta dei sistemi più semplici e più vecchi, che attualmente occupano un ruolo marginale negli stabilimenti tessili di tutto il mondo, a causa di alcuni grossi svantaggi:

• tempi di essiccazione estremamente lunghi e variabili;
• difficoltà nel controllare il contenuto di umidità residua nel prodotto;
• necessità di spazi ampi nello stabilimento a causa degli ingombri molto grandi degli impianti, soprattutto se rapportati al rendimento in produzione;
• efficienza energetica molto bassa.

Come logica conseguenza perciò, le camere e le cabine di essiccazione vengono usate molto raramente, principalmente per l’essiccazione di piccole partite di prodotto tinto o di materiali molto delicati che non possono sopportare gli stress termici e/o meccanici cui sarebbero sottoposti con l’uso di altri impianti di essiccazione.

Per i motivi esposti sopra, non prenderemo oltre in considerazione questo metodo di essiccazione.

Essiccatoi a camera e semi-rapidi

Questi essiccatoi hanno goduto e godono tuttora di una certa popolarità grazie all’investimento ragionevolmente basso che richiedono all’inizio e al livello di rendimento accettabile che presentano in termini di tempi di essiccazione, costi di esercizio e qualità dei prodotti essiccati.

D’altra parte però, la maggior parte degli utilizzatori riscontra degli svantaggi che rendono questi essiccatoi ben lontani dall’essere la soluzione ideale ai problemi dell’essiccazione di filati all’interno di una tintoria moderna.

Gli inconvenienti che si riscontrano più di frequente sono:

• tempi di essiccazione lunghi con corrispondenti alti consumi di energia nell’essiccazione di rocche dense (molto compatte o con filato avvolto molto stretto), di filati a titoli fini e di rocche di grande diametro;
• tempi lunghi anche per l’essiccazione senza ingiallimento di bianchi candeggiati e colori pastello, dovuti alla necessità di mantenere bassa la temperatura dell’aria;
• necessità di caricare accuratamente le rocche sui porta-materiale o sui carrelli per evitare che il flusso d’aria scelga delle vie preferenziali causando gravi diminuzioni nell’efficienza del trattamento e allungando i tempi di essiccazione;
• le condizioni ambientali esterne (temperatura dell’aria, umidità) influenzano pesantemente l’efficienza del trattamento, facendo variare in modo consistente i tempi di essiccazione tra le varie partite;
• poiché il tempo di essiccazione è condizionato pesantemente da troppe variabili che non possono essere controllate, è difficile prevedere e regolare di conseguenza la fine del ciclo di essiccazione per ogni partita, perciò sotto- o sovra-essiccazioni sono abbastanza frequenti;
• lo strato superficiale delle rocche si sporca (il fenomeno è molto evidente nei bianchi e nei colori pastello) a causa della grande quantità di aria esterna che passa attraverso il filato, nonostante una pulizia accurata e frequente dei sistemi di filtraggio;
• l’umidità residua si distribuisce in modo disuniforme in rocche della stessa partita, a seconda della loro posizione nel carrello;
• rocche di diametri differenti o con filato avvolto con densità diverse non vengono essiccate in modo uniforme;
• il contenuto di umidità residua all’interno di ciascuna rocca non è distribuito uniformemente;
• la sovraessiccazione dell’intera partita si rende necessaria per evitare la presenza di zone umide all’interno delle rocche;
• il filato richiede un lungo periodo di condizionamento dopo l’essiccazione;
• si possono verificare spostamenti ed evaporazioni degli ammorbidenti e di altri prodotti di finissaggio;
• non è possibile sfruttare completamente la potenza nominale dell’impianto quando si devono essiccare piccole partite diverse. Le difficoltà maggiori si verificano quando si hanno piccole partite diverse per colori e/o per dimensioni, per problemi di contaminazione del colore e/o per differenze nei tempi di essiccazione richiesti. Si comprende quindi facilmente come usare l’impianto caricato solo parzialmente porta ad un aumento dei costi per ogni kg di prodotto;
• le operazioni di carico e scarico dei carrelli / porta-materiale richiedono l’uso di molta manodopera, a meno che il sistema non sia completamente automatizzato (ma questa soluzione è molto costosa e poco flessibile);
• l’essiccatoio può essere usato solo ed esclusivamente per rocche, e questo è uno dei maggiori inconvenienti in tutte le tintorie dove si trattano diversi prodotti tessili in varie forme quali fiocco, matasse, tops, ecc.

Detto questo, possiamo affermare che gli essiccatoi a camera e semi-rapidi sono una soluzione praticabile ed economicamente conveniente solo nel caso di rocche piccole e regolari di filato soffice, specialmente sintetico o misto, in titoli grossi, tinto in partite di dimensioni medie; solo a queste condizioni infatti si raggiunge un compromesso accettabile tra qualità e costi.

Nel caso invece di: rocche molto grandi, con filato avvolto molto stretto o compresso, o dal peso non costante; filati in titoli fini o altamente idrofili o delicati; partite diverse per dimensioni e colori, specialmente se di filati bianchi o colori pastello, ecc.; in tutti questi casi gli essiccatoi a camera o semi-rapidi non rappresentano la soluzione consigliabile.

Essiccatoi rapidi – a pressione

Molti costruttori di macchinari per la tintura di filati tessili hanno incluso nella loro gamma di prodotti i cosiddetti essiccatoi rapidi o essiccatoi a pressione: vengono costruiti con gli armadi aventi le stesse dimensioni delle vasche di tintura, in modo che i carrelli con il materiale da asciugare possano essere inseriti direttamente negli armadi degli essiccatoi, dove avrà luogo sia l’idroestrazione che l’essiccazione. E’ questo il maggior vantaggio degli essiccatoi rapidi o a pressione, che richiedono quindi poca manodopera: nello stesso impianto e a seguito di un’unica, veloce operazione di carico, si estrae l’acqua non legata al filato e lo si essicca.

Un altro vantaggio, specialmente rispetto agli essiccatoi a camera e semi-rapidi, è il breve tempo richiesto per essiccare i vari prodotti, che normalmente non va oltre le due ore – almeno per quanto riguarda gli impianti più nuovi ed efficienti.

D’altra parte, però, gli essiccatoi rapidi / a pressione hanno diversi svantaggi tecnici ed economici: possiamo dire che questi impianti sono soggetti a tutti i problemi connessi ai metodi di essiccazione convenzionali per mezzo di aria calda, e talvolta li esasperano, a causa del forte flusso di aria passante e degli alti gradienti termici raggiunti all’interno delle rocche. Sono presenti quindi tutti i problemi descritti sopra per gli essiccatoi a camera e semi-rapidi, tranne quelli dovuti alle temperature esterne, all’umidità e allo sporco che si deposita sugli strati esterni delle rocche, dal momento che la circolazione dell’aria avviene in un circuito chiuso.

Ma oltre ai problemi già descritti, ulteriori gravi svantaggi sono specifici degli essiccatoio rapidi / a pressione:

• a causa dell’alta temperatura e dell’alta pressione, il filato subisce uno stress termico e meccanico che altera in modo negativo le sue proprietà fisiche e meccaniche quali la resistenza, l’elasticità, la morbidezza e la mano;
• per le stesse ragioni, hanno spesso luogo fenomeni di ingiallimento, scolorazione, migrazione del colore;
• il forte flusso d’aria rende peloso il filato, con conseguenti inconvenienti in fase di tessitura;
• i peli che si staccano dal filato si accumulano nell’impianto durante l’essiccazione, rendendo necessario eseguire frequentemente operazioni di pulizia / lavaggio degli armadi, specialmente nel caso si debbano asciugare filati in colori chiari dopo colori scuri (per evitare di dover pulire l’impianto dopo ogni ciclo di essiccazione, i costruttori raccomandano di programmare ogni giorno la sequenza colori partendo dalle tinte più chiare, ma questo non sempre risulta fattibile);
• l’impianto in funzione è molto rumoroso e rilascia molto calore nell’ambiente circostante.

Ma lo svantaggio maggiore degli essiccatoi rapidi / a pressione è il costo molto alto di tutti i  consumi energetici.

In particolare, i consumi di elettricità e vapore sono alti per due ragioni principali: l’operazione di idroestrazione meccanica, che è il modo più economico di eliminare la grande quantità di acqua non legata al filato che esce dalle vasche di tintura, non è eseguita in modo efficiente dal trattamento a vuoto / a pressione cui il prodotto viene sottoposto; di conseguenza, resta ancora da eliminare con l’evaporazione una grande quantità di acqua. Verso la fine del processo di essiccazione, quando cioè resta da eliminare l’acqua che è strettamente legata all’interno del filato, l’efficienza del processo di trasferimento del calore dall’aria all’umidità residua è molto bassa, ed è quindi necessario spendere molta energia meccanica e termica per far evaporare la piccola quantità di acqua rimasta.

La tecnologia di essiccazione a radiofrequenze

Come naturale conseguenza di quanto sopra esposto, negli ultimi vent’anni la maggior parte delle tintorie di fibre e filati tessili ha adottato la tecnologia dell’essiccazione in radio frequenza: questo metodo risolve brillantemente tutti i problemi direttamente o indirettamente collegati ai fenomeni di trasmissione del calore, ed è quindi una soluzione migliore rispetto ai sistemi di essiccazione convenzionale.

Menzioniamo qui di seguito i principali vantaggi della tecnologia RF applicata all’essiccazione di filato in rocche e, più in generale, di tutti i substrati tessili:

• tempi di essiccazione molto brevi e regolari (generalmente tra 15 e 50 minuti, a seconda del contenuto di umidità da far evaporare) per tutti i prodotti, indipendentemente dalla forma, dalla densità, dal titolo del filato, dal colore, ecc.;
• il processo di essiccazione è perfettamente controllabile e uniforme; rimane così un contenuto umidità di ricupero (regain) molto uniforme sia all’interno della singola rocca, sia tra le varie rocche di ciascuna partita e sia tra le varie partite asciugate; non è più richiesto perciò il lungo periodo di condizionamento del filato, altrimenti necessario dopo l’essiccazione.
• grande flessibilità dell’impianto, indipendentemente dal tipo di prodotto (rocche o matasse di filato, fibre in fiocco o tops, ecc.);
• partite di dimensioni diverse vengono asciugate sempre con la stessa efficienza, mantenendo invariato il costo per ogni unità di prodotto;
• l’efficienza energetica è altissima (circa il 65-70% del consumo totale di energia dell’impianto è impiegato nel processo stesso di essiccazione), senza alcuna dispersione di calore nell’ambiente circostante;
• le condizioni ambientali esterne (umidità, temperatura) non influenzano i tempi di essiccazione e la resa dell’impianto;
• l’impianto non richiede alcun pre-riscaldamento e il trattamento è simultaneo;
• nessun fenomeno di ingiallimento, di scolorazione, di contaminazione tra i diversi colori;
• non è necessario programmare la produzione della giornata tenendo conto della sequenza dei colori, né pulire di frequente l’essiccatoio;
• non si formano peli sul filato;
• gli strati superficiali delle rocche non vengono sporcati dall’aria passante;
• spostamenti ed evaporazione dei prodotti di finissaggio chimici sono pressoché inesistenti;
• le proprietà fisiche e meccaniche del filato risultano migliorate, grazie al tempo di essiccazione molto breve, alla temperatura molto bassa e all’assenza di stress meccanici;
• in molti casi non è necessario riavvolgere il filato dopo l’essiccazione.

A questo punto si può obiettare che, mentre l’essiccatoio rapido / a pressione richiede un’unica operazione molto semplice e veloce per essiccare una partita, l’essiccatoio RF implica due operazioni separate con la presenza di molta più manodopera: prima per il carico e lo scarico dell’idroestrattore centrifugo, poi per alimentare l’essiccatoio con le rocche.

Nonostante questo però, anche nel caso di paesi dove il costo della manodopera è molto alto (per esempio in Europa Occidentale e negli USA) l’esperienza pratica di molte tintorie ha dimostrato che i costi totali dell’essiccazione RF sono significativamente più bassi di quelli degli essiccatoi rapidi / a pressione.

Conclusioni

Il maggior vantaggio economico nell’uso dell’essiccatoio rapido / a pressione è dato dalla facilità e velocità di carico/scarico e dal conseguente basso costo della manodopera richiesta. Per contro, i costi totali dei consumi risultano essere i più alti tra tutti i metodi di essiccazione (anche utilizzando il ricupero totale del calore) e il risparmio ottenuto con la riduzione della manodopera non è sufficiente a compensarli, neppure considerando gli alti costi di quest’ultima nei paesi dell’Europa Occidentale o degli USA. Pertanto questo metodo risulta essere in conclusione il meno economico di tutti e in generale i prodotti trattati presentano una livello di qualità inferiore.

Da un punto di vista tecnologico, la differenza maggiore tra gli essiccatoi rapidi / a pressione e gli essiccatoi a camera / semi-rapidi sta nel fatto che in questi ultimi il flusso di aria calda viene spinto attraverso il prodotto ad una velocità / pressione molto più bassa, con tempi di essiccazione conseguentemente più lunghi ma con un buon risparmio di energia meccanica / elettrica.

D’altra parte però, un flusso d’aria debole non può dar luogo alla necessaria operazione di idroestrazione meccanica, che deve perciò avvenire prima dell’essiccazione, in un impianto diverso, esattamente come avviene nel caso dell’essiccazione con impianti RF. Questo significa che, anche se i costi dei consumi sono relativamente più bassi (non molto rispetto a quelli dell’essiccazione RF),  il vantaggio principale ottenuto usando gli essiccatoi rapidi / a pressione viene completamente perso quando si usano gli essiccatoi a camera / semi-rapidi. In più permangono i problemi relativi alla qualità scadente del prodotto e alla intrinseca mancanza di flessibilità dei metodi di essiccazione convenzionali per conduzione di calore.

L’essiccazione RF, al contrario, mentre assicura un risparmio globale dei costi rispetto a tutti i metodi di essiccazione convenzionale (compresi anche gli impianti a camera / semi-rapidi di nuova generazione), è la sola tecnologia che permette il raggiungimento di altissimi livelli di qualità del prodotto e di flessibilità operazionale, con conseguente aumento del profitto finale nell’attività della tintoria.

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La scelta, l’applicazione e il monitoraggio dei metodi di congelamento e scongelamento sono di fondamentale importanza per il controllo della qualità delle materie prime e dei prodotti alimentari trasformati. Tuttavia, il processo di scongelamento di forme di prodotto irregolari, con osso, e grasso, ecc. potrebbe essere un compito assai arduo per la maggior parte delle tecnologie, comprese quelle che utilizzano campi elettromagnetici.

Grazie ad una esperienza quarantennale nella tecnologia RF, Stalam ha sviluppato impianti di scongelamento specifici caratterizzati da alcuni accorgimenti progettuali e dispositivi ausiliari appositamente concepiti, che permettono di ottenere uno scongelo parziale di prodotti di forma irregolari, con osso e grasso, più uniforme possibile.

Come riesce la radiofrequenza a trasferire energia in maniera uniforme ai prodotti di forma irregolare?

L’energia dei campi a radiofrequenze e microonde viene assorbita dai substrati come conseguenza delle cosiddette “perdite dielettriche” che si verificano al loro interno. Ogni prodotto ha un proprio “fattore di perdita dielettrico” che dipende dalle sue caratteristiche chimiche, fisiche e morfologiche e che, in funzione di queste, ha valori diversi in relazione alla frequenza cui viene sottoposto.

Alle frequenze più elevate, tipiche delle microonde, le differenze tra i fattori di perdita dei vari prodotti (o delle diverse fasi / materiali che costituiscono il prodotto) risultano di norma essere molto più ridotte che non alle frequenze più basse tipiche delle onde RF. Ne consegue quindi che le radiofrequenze sono molto più selettive nel riscaldamento di prodotti di diversa natura chimico-fisicamorfologica (non so se sia corretto in italiano) e ciò facilita il controllo del trattamento termico su materiali diversi. In particolare, questa caratteristica risulta di estrema utilità nelle applicazioni di essiccazione e scongelamento: poiché il fattore di perdita dielettrico dell’acqua (soprattutto se contiene specie ioniche anche in misura minima) è molto più elevato di quello di tutti i possibili substrati solidi in cui si può venire a trovare (fibre tessili, materie prime e prodotti alimentari, legno ecc.) le radiofrequenze possono essere assorbite in modo molto selettivo consentendo quindi processi estremamente rapidi, efficienti e con risultati qualitativi insuperabili, tenuto conto che il substrato solido è interessato dal trattamento (trasferimento di energia) solo in modo marginale e sostanzialmente indiretto.

Tale selettività non sussiste nei trattamenti a microonde ed è per questo che la maggioranza dei produttori alimentari oggigiorno predilige l’utilizzo delle radiofrequenze nei processi di scongelamento delle proprie materie prime.

Gli scongelatori Stalam sono ampiamente utilizzati per lo scongelamento di: mezzene di maialini, pancetta, costolette di maiale, cosce di maiale e molti altri prodotti grassi, con ossa e cotenna.

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Nel processo di cottura in forno possono essere individuate tre fasi fondamentali: “sviluppo”, “cottura” e “colorazione / essiccazione”. Quest’ultima avviene nella fase finale del processo e occupa almeno un terzo della lunghezza complessiva del forno. 
In questa fase il prodotto, perdendo sempre più umidità, diminuisce la propria conducibilità termica, dovuta in particolare alla crosta superficiale che si ispessisce sempre più e che agisce come una vera e propria barriera isolante nei confronti del calore. 
Ne consegue che la rimozione dell’eccesso di umidità – rimasto al termine della fase di colorazione – fino al livello finale adeguato per quel determinato tipo di prodotto risulta essere un compito assai arduo, tenuto conto che si deve evitare di ottenere un prodotto imbrunito o comunque eccessivamente cotto, oltre le specifiche fissate. 
Una delle conseguenze delle cottura ad elevate temperature che avvengono durante questo processo è la formazione di acrilammide, una sostanza potenzialmente cancerogena che può svilupparsi nei cibi ad alto contenuto di carboidrati.
A luglio 2017 i rappresentanti degli Stati membri si sono espressi a favore della proposta della Commissione Europea di ridurre la presenza di acrilammide negli alimenti. La nuova normativa Europea 2017/2158 è entrata in vigore l’11 Aprile 2018.
Questa è la fase in cui la tecnologia di essiccazione RF può dare un contributo essenziale. 
Il campo elettromagnetico in radiofrequenza, grazie alla sua caratteristica di trasferire energia al prodotto direttamente al “cuore” ed in 
particolare proprio dove è più umido, consente di effettuare un processo di essiccazione selettivo che non è influenzato dalla presenza della crosta superficiale ma che, anzi, avviene senza modificarne il colore.
In pratica, combinando il forno tradizionale con un “post-forno” a radiofrequenze, è possibile gestire il processo di cottura in modo tale che il forno tradizionale svolga principalmente le fasi di sviluppo, cottura e colorazione del prodotto, mentre la fase di essiccazione finale viene delegata al tunnel a radiofrequenze, con indubbi vantaggi in termini di risparmio energetico, velocità di trattamento e qualità del prodotto finito.  

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