Principio di funzionamento di un frigorifero

  • Il frigorifero funziona in base a un principio fisico in grado di trasferire calore da un ambiente a bassa temperatura ad uno a temperatura superiore.
  • In pratica una sostanza che passa dallo stato liquido allo stato gassoso (evapora) assorbe calore (raffredda), una sostanza allo stato gassoso che viene compressa e in seguito raffreddata, ritorna allo stato liquido e cede calore (scalda).
  • Tutte le sostanze liquide evaporano in modo più o meno veloce in base alla temperatura che le circonda. Il tempo di evaporazione di un liquido identifica la resa frigorifera dello stesso. In minor tempo evapora maggiore è la capacità di produrre freddo.
  • Esistono diversi tipi di cicli frigoriferi: ciclo di Stirling, ciclo ad assorbimento e ciclo di Kelvin detto a compressione che e’ il più diffuso e normalmente usato nei frigoriferi domestici e professionali.
  • Il refrigerante (che di solito è Freon o ammoniaca), inizialmente allo stato gassoso, viene compresso per mezzo di un compressore e di conseguenza si ha un aumento di pressione e di temperatura del refrigerante.
  • Il refrigerante viene raffreddato grazie alla serpentina di raffreddamento presente nella parte posteriore del frigorifero, che lo porta allo stato liquido, il raffreddamento avviene in maniera spontanea in quanto il fluido refrigerante all’uscita dal compressore ha una temperatura maggiore della temperatura ambiente.
  • Grazie ad un organo di laminazione (valvola termostatica, regolatrice manuale, o espansione per capillare nel caso di frigoriferi domestici), viene abbassata la pressione e la temperatura del refrigerante, che passa dallo stato liquido ad una miscela bifase (liquido-gas).
  • Il refrigerante viene posto in contatto termico con il vano interno del frigorifero mediante un evaporatore; in quest’ultimo il refrigerante assorbe il calore dei prodotti stivati all’interno del vano frigorifero e ritorna allo stato gassoso.
  • Ricomincia il ciclo di raffreddamento, il refrigerante allo stato gassoso viene quindi riportato al compressore per iniziare un nuovo ciclo.
  • Il ciclo si ripete più volte e viene interrotto al raggiungimento della temperatura interna del frigorifero controllata da un termostato (che provvederà a spegnere il compressore).
  • Il termostato può essere di tipo elettromeccanico (si trova generalmente sui frigoriferi a basso costo o di vecchia generazione) o elettronico.

I Gas Refrigeranti

Nel ciclo frigorifero è necessaria la presenza di un fluido intermedio, che ciclicamente evapora e poi condensa; questo fluido va quindi scelto in modo da conciliare la temperatura del corpo freddo con quella della sorgente calda. Una delle prime soluzioni è stato l’uso dell’ammoniaca, che ha il vantaggio di avere un calore latente particolarmente alto, ma lo svantaggio di essere corrosiva e tossica per l’uomo. In generale, se la pressione esercitata sulla superficie di un corpo liquido viene ridotta, questo passerà allo stato gassoso più facilmente, richiedendo in questo caso una minore quantità di calore per evaporare. Perciò uno dei primi passi compiuti nello sviluppo dei sistemi di refrigerazione è stato quello di trovare fluidi il cui punto di evaporazione fosse più basso di quello dell’acqua. Questa caratteristica è stata riscontrata in quelli che sono stati definiti come “liquidi refrigeranti”. A seconda della presenza o meno di cloro, questi (regolati dagli standard americani Ashrae) vengono così suddivisi:

  • CFC (clorofluorocarburi). Idrocarburi che non contengono alcun atomo di idrogeno, e che non vengono più utilizzati a causa della loro dannosità (dovuta esclusivamente al Cloro). Il gas CFC-12 (R12) era uno dei più diffusi fino a quando ne è stato vietato l’uso a causa dell’elevato potere distruttivo dell’ozono atmosferico, che ha la funzione di intercettare la maggior parte delle radiazioni ultraviolette. I CFC (completamente clorurati o fluorurati) sono in generale gas incolori, inodore o con debole odore di etere, infiammabili chimicamente stabili, con bassa azione tossica. Il gas CFC 114, è utilizzato nei compressori centrifughi negli impianti di climatizzazione, il CFC 502 invece è una di quelle miscele che non cambiano né la loro composizione volumetrica né la loro temperatura di saturazione durante l’evaporazione, ed evaporando a temperature inferiori rispetto agli altri gas, sono impiegati nei compressori ermetici.
  • HCFC (idroclorofluorocarburi). Idrocarburi contenenti idrogeno e quindi meno cloro, e per questo meno pericolosi per lo strato di ozono. Il gas HCFC-22 (R22) riesce a combinare ottime caratteristiche chimiche e fisiche ad un’elevata resa volumetrica, tale da essere usato negli impianti di climatizzazione per basse e medie potenzialità. Anche questo gas comunque è sotto osservazione per considerazioni sull’ambiente.
  • HFC (idrofluorocarburi). Idrocarburi totalmente privi di cloro che quindi non rappresentano un problema per quanto riguarda l’ozono. I fluidi che contengono carbonio però contribuiscono all’effetto serra.

La nocività dei CFC e HCFC è stata provata in ambito internazionale al punto che con il protocollo di Montreal del 1992 si è deciso di limitarne e successivamente interromperne la produzione.

Frigoriferi statici o ventilati

  • Statico: i frigoriferi statici professionali si differenziano da quelli ventilati per la mancanza di una ventola che forzi un giro dell’aria al suo interno, si caratterizzano per una umidità interna più elevata rispetto ai frigoriferi ventilati e per la formazione di brina sulle pareti della cella. Sono frigoriferi economici di bassa gamma. Tecnicamente l’evapore è formato da una serpentina applicata alle pareti della cella frigo. Nei frigoriferi domestici invece l’evaporatore è inserito all’interno dello stesso dietro il pannello interno della schiena, l’unità condensatrice invece si trova dietro il frigorifero.
  • Ventilato: I frigoriferi ventilati sono dotati di una ventola la cui azione garantisce una temperatura uniforme in ogni parte del vano frigorifero, preservando il giusto grado di umidità e consentendo di collocare gli alimenti su qualsiasi ripiano.Inoltre assicura un più rapido ripristino della temperatura interna ad ogni apertura della porta, a salvaguardia della freschezza dei cibi e a vantaggio dei tempi di conservazione.

L’unità condensatrice, l’evaporatore e il compressore sono generalmente montati in alto sul cielo del frigorifero, la ventola che forza il giro d’aria è anche’essa montata sul cielo e può essere posizionata in qualsiasi posizione, ogni produttore sceglie il modo in cui far girare l’aria all’interno del frigorifero. La ventola provvede ad aspirare l’aria calda e direzionarla verso l’evapora che la raffredda e di seguito viene indirizzata verso il basso del frigorifero.
A seconda di quanto è costante la ventilazione possiamo distinguere due tipologie di ventilazione:

  • Ventilazione continua (tranne quando il frigorifero è aperto e la ventola farebbe uscire più velocemente l’aria fredda) o detta anche a bassa umidità permette di avere una minore umidità all’interno della cella, è adatta per quasi tutti i prodotti da conservare con l’accortezza di coprirli.
  • Ventilazione alternata la ventola entra in funzione ad intervalli di tempo decisi dal produttore, in questo modo si riesce ad avere una maggiore interna e può essere adatta per conservare verdure affettati che altrimenti si seccherebbero troppo.

L’unità condensatrice e il compressore che equipaggiano il frigorifero possono anche non essere inserite all’interno del frigo ma essere remotizzate ossia portate all’esterno dell’ambiente di lavoro in modo da diminuire il rumore e il calore prodotto dall’impianto frigorifero e aumentare lo spazio a disposizione del vano.

Classe climatica dei frigoriferi

Il luogo in cui vengono posizionati i frigoriferi ha la sua importanza per il corretto funzionamento, la temperatura esterna dell’ambiente che lo circonda è l’elemento fondamentale per suddividere i frigo per classe climatica come riportato nella tabella sottostante

CLASSI DEI FRIGORIFERI
Classe climatica Temperatura
SN (sub normal) da 10°C a 32°C
N (normal) da 16°C a 32°C
ST (sub tropical) da 18°C a 38°C
T (tropical) da 18°C a 43°C

Più è alta la temperatura esterna maggiore dovrà essere la potenza frigorifera e l’isolamento dell’apparecchio, i più performanti sono i frigoriferi tropicalizzati (classe T) che garantiscono di poter refrigerare correttamente gli alimenti conservati al loro interno anche in condizione di calore esterno elevato, ovviamente maggiore è la classe climatica più è costoso il frigorifero.

Temperatura dei frigoriferi

I frigoriferi professionali si distinguono tra due tipologie di temperature:

  • Positiva: alcuni produttori utilizzano la anche la dicitura TN (Temperatura Normale), si intende una temperatura al di sopra degli 0°C e fino agli 8°C / 10 °C. Esistono anche diverse varianti che possono avere temperature leggermente inferiori a 0° C fino ad arrivare ai frigo specifici per il pesce che generalmente arrivano fino a -6°C.
  • Negativa: viene anche chiamata BT (Bassa Temperatura) o congelatori, la temperatura interna si attesta in un range compreso tra i -15°C e i -22°C. I frigoriferi BT oltre ad avere una maggiore potenza refrigerante hanno la cornice della porta leggermente riscaldata in modo da evitare che la guarnizione si congeli e fessurandosi non sia a tenuta.

Dimensioni e composizioni degli armadi frigo professionali

I frigoriferi professionali hanno una capienza interna per singolo armadio di circa 700 Lt. si possono ulteriormente suddividere in base alla dimensione e al numero di porte:

  • 700 Litri: possono avere una o due porte che possono essere in acciaio o di vetro.
  • 1400 Litri: Può avere 2, 3 o 4 porte
  • Tavoli refrigerati: si misurano sulla profondità del tavolo che può essere da 60 o 70 cm., possono avere da 2 a 4 vani refrigerati.
  • Syde By Syde: hanno una capienza di 1400 Lt. si differenziano dagli armadi frigo da 1400 Litri ante per avere un doppio impianto di refrigerazione, il vano interno è diviso

Frigoriferi professionali per tipologia di prodotto da conservare

  • Pasticceria: sono più profondi di quelli per gastronomia in quanto devono ospitare le teglie da forno pasticceria la cui misura è 40 x 60 cm.
  • Gastronomia: hanno il volume interno da 600 o 700 Lt. Per modulo, si trovano sia TN che BT in diverse configurazioni
  • Ittico: l’allestimento interno è a vaschetta per contenere il pesce fresco, la temperatura interna è sempre negativa -6°C.