Approccio combinato sperimentale-computazionale in forni per la cottura del pane

1954

Freshly baked traditional French bread
La cottura del pane a livello industriale viene effettuata utilizzando principalmente due tipologie di forni: forni a fiamma indiretta e forni a convezione forzata (a fiamma diretta). Il continuo aumento dei costi delle fonti energetiche ha favorito lo sviluppo di nuove tecnologie come quella basata sull’utilizzo di flussi d’aria ad alta velocità. In uno studio recente, effettuato da un gruppo di ricercatori inglesi (Khatir et al., 2013), viene proposto un approccio sperimentale in combinazione con l’applicazione della fluidodinamica computazionale (CFD) da utilizzare per il dimensionamento di questa tipologia di forno. Grazie alla parametrizzazione di un sistema tridimensionale generico, il modello può essere applicato a forni di diverse dimensioni e con condizioni di flusso variabili in modo da ottimizzare, caso per caso, l’uniformità della temperatura, l’efficienza energetica e la realizzazione del forno stesso. Per la sperimentazione è stato impiegato un sistema pilota con una larghezza di 3 m, una lunghezza di 4 m ed un’altezza di 2 m. Durante i test sono state determinate le caratteristiche di trasferimento di calore degli ugelli dei getti d’aria in 50 differenti condizioni operative. I risultati di tali test sono stati utilizzati per sviluppare il modello CFD. Quest’ultimo evidenzia che il coefficiente di trasferimento ottimale, in termini di efficienza energetica, è pari a 35 W/(m2 K). Gli autori sostengono che in queste condizioni è possibile risparmiare oltre il 5% del consumo energetico richiesto dal processo di cottura (valore medio pari a 800 kJ/kg). È stato, inoltre, osservato che la conducibilità termica del pane dipende fortemente dalla sua formulazione e, pertanto, è possibile migliorare l’efficienza energetica del processo modificando la ricetta del prodotto di partenza. Ulteriori approfondimenti sono necessari per determinare l’effetto del design degli ugelli dei getti d’aria sull’uniformità della temperatura all’interno dei forni e, quindi, sulla loro efficienza energetica.

Riferimenti bibliografici
Z. Khatir et al., Applied Energy, 112, 2013, 918-927