Processo di cottura del pane: modelli CFD e MBP

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La cottura del pane costituisce un processo complesso che coinvolge fenomeni di trasporto di calore e di materia. Tale processo viene condotto in forni molto differenti tra di loro come quelli a fuoco indiretto o quelli a fuoco diretto. I primi sono i sistemi tradizionalmente utilizzati per questo tipo di prodotto, ma la diffusione dei secondi è in continua crescita poiché sono in grado di garantire livelli di efficienza termica decisamente elevati. In uno studio recente, effettuato da un gruppo di ricercatori inglesi (Khatir et al., 2012), viene sviluppato un modello matematico, basato sull’utilizzo della fluidodinamica computazionale (CFD), in grado di descrivere il processo di cottura del pane in forni industriali a convezione forzata. In particolare, per la sperimentazione è stato utilizzato un sistema con le seguenti dimensioni: lunghezza pari a 9 m, larghezza pari ad 1 m ed altezza pari a 1.5 m. All’interno del forno, attraverso appositi ugelli, getti di aria calda vengono inviati, ad alta velocità, direttamente al di sopra ed al di sotto del prodotto. Il sistema è composto da tre zone, ognuna delle quali è dotata di un bruciatore. I dati necessari per lo sviluppo del modello CFD sono stati ottenuti effettuando una serie di test durante i quali sono stati misurati i profili di temperatura e di velocità dell’aria. Durante la modellizzazione, gli autori tengono conto del fatto che il flusso d’aria all’interno del forno è turbolento e, di conseguenza, il suo comportamento può essere descritto utilizzando la forma di Reynolds dell’equazione di Navier-Stokes (RANS). La validazione del modello dimostra che lo strumento proposto fornisce importanti informazioni sulla distribuzione della temperatura all’interno del forno. Tale modello evidenzia, inoltre, che le dinamiche di ricircolo dell’aria sono piuttosto complesse e variano da zona a zona. Concludendo, gli autori sostengono che ulteriori studi siano ancora necessari per migliorare il modello CFD, trasformandolo in uno strumento di ottimizzazione completo. In particolare, devono ancora essere tenuti in considerazione aspetti come l’efficienza energetica ed i vari vincoli di produzione.

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