Per evitare che la frutta si appanni durante il trasporto: gemelli digitali per i furgoni refrigerati
I ricercatori dell'Empa convalidano il gemello digitale per i furgoni refrigerati con un vero trasporto di arance
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Sebbene la frutta venga trasportata in camion refrigerati, la temperatura all’interno del carico varia spesso. Pallet non sufficientemente pre-raffreddati, imballaggi inadeguati o un impilamento non corretto favoriscono la formazione di sacche di calore. I ricercatori dell’Empa hanno sviluppato un gemello digitale di un camion refrigerato per ottimizzare i trasporti e valutare meglio la conservabilità degli alimenti.
Affinché la frutta rimanga fresca dopo la raccolta, deve essere raffreddata in modo uniforme anche durante il trasporto. Nella pratica, tuttavia, ciò non è affatto semplice, poiché un camion frigorifero a pieno carico è un sistema complesso: l’aria fredda deve circolare tra cartoni e pallet impilati fitti fitti. L’efficacia di questo processo dipende dalla velocità del flusso d’aria, dall’imballaggio e dalla disposizione dei pallet. Spesso, però, la temperatura viene monitorata solo con un unico sensore. Quest’ultimo registra sì una curva di temperatura per l’intero tragitto, ma effettua la misurazione solo nel punto in cui si trova. I ricercatori dell’Empa intendono quindi utilizzare un furgone refrigerato virtuale per rendere visibili i potenziali focolai di calore e la loro influenza sugli alimenti. «Il nostro gemello digitale simula la circolazione dell’aria e il trasferimento di calore nell’intero vano di carico. In questo modo possiamo stimare quali temperature prevalgono nei diversi punti del carico», spiega la ricercatrice dell’Empa Elisabeth Tobler.
Un furgone refrigerato virtuale
I ricercatori dell’Empa hanno ad esempio ricreato digitalmente un furgone refrigerato carico di arance e limoni. Il modello basato sulla fisica calcola come l’aria refrigerata fluisca attraverso i diversi imballaggi e come avvenga il trasferimento di calore tra l’aria e la frutta. Nel farlo, tiene conto anche delle temperature della frutta all’inizio del viaggio e della piccola quantità di calore che essa stessa genera attraverso la respirazione. Per testare il gemello digitale del furgone refrigerato, i ricercatori lo hanno alimentato con dati reali relativi al carico, alle temperature iniziali e all’aria refrigerata durante il viaggio. A tal fine è stato utilizzato un trasporto commerciale da Nauplia, in Grecia, a Pratteln, in Svizzera. I 31 pallet di arance e limoni sono stati pre-raffreddati per circa 24 ore e successivamente trasportati per quattro giorni a una temperatura compresa tra i quattro e i sei gradi.
Successivamente, i ricercatori hanno confrontato le temperature calcolate dal gemello digitale con i dati di misurazione reali. Durante l’imballaggio della frutta erano stati posizionati complessivamente 108 sensori in diversi punti del carico. 97 di essi rilevavano la temperatura dei frutti, mentre gli altri misuravano, tra l’altro, la temperatura dell’aria e quella dell’aria in entrata e in uscita dal gruppo frigorifero. «Per il gemello digitale si è trattato di un test impegnativo», afferma Tobler. «All’inizio i frutti non erano stati raffreddati in modo uniforme e arance e limoni si trovavano in imballaggi diversi. Ciononostante, il modello è riuscito a riprodurre bene le principali variazioni di temperatura nella maggior parte dei punti.»
I pallet caldi influenzano il carico
Le misurazioni hanno tuttavia evidenziato anche alcune anomalie. Durante il viaggio, le arance al centro del camion si sono riscaldate più di quanto previsto dal modello dell’Empa: la loro temperatura è salita da circa 7,7 a un massimo di 10,8 gradi, nonostante l’aria di raffreddamento fosse nettamente più fredda. «Abbiamo ipotizzato che, accanto ai pallet interessati e monitorati, vi fossero pallet non sufficientemente pre-raffreddati e non dotati di sensori», spiega Tobler.
In un secondo calcolo, i ricercatori hanno quindi aumentato la temperatura iniziale ipotizzata da circa 5,4 a 10 gradi. Di conseguenza, l’andamento della temperatura simulato corrispondeva molto meglio ai valori reali misurati. «Nella simulazione siamo riusciti a ricostruire come il calore venisse trasferito da un pallet all’altro e trasportato ulteriormente dal flusso d’aria. Il modello ha quindi confermato la nostra ipotesi», afferma la ricercatrice dell’Empa.
Inoltre, è emerso che l’impianto di refrigerazione di un camion ha una capacità limitata di raffreddare a posteriori la frutta già calda all’interno di un pallet caricato a pieno regime. I gruppi frigoriferi sono progettati principalmente per mantenere la temperatura delle merci pre-raffreddate. Se la frutta viene caricata a temperature troppo elevate, durante il trasporto influisce anche sui pallet adiacenti.
Anche l’imballaggio gioca un ruolo decisivo. Nel trasporto esaminato, le cassette di limoni presentavano aperture di ventilazione su più lati, mentre nei cartoni delle arance i lati corti erano chiusi. «In un imballaggio non conta solo l’aspetto o la stabilità», afferma Tobler. «Deve anche consentire all’aria fredda di raggiungere la merce. Altrettanto importante è che i pallet siano allineati in modo uniforme e che le aperture non siano ostruite dai cartoni adiacenti.»
Il carico completo sotto controllo
Il gemello digitale può essere inizialmente utilizzato come strumento di simulazione. Le aziende di logistica e i produttori potrebbero, ad esempio, utilizzarlo per esaminare in che modo un nuovo imballaggio, una diversa disposizione dei pallet o la circolazione dell’aria influiscano sulla distribuzione della temperatura. Secondo Elisabeth Tobler, ne trarrebbero particolare vantaggio le aziende con trasporti standardizzati che utilizzano regolarmente gli stessi camion, imballaggi e schemi di carico.
In futuro, il modello dovrebbe integrare anche i sistemi di monitoraggio. A tal fine, verrà collegato ai dati reali dei sensori provenienti da un trasporto in corso. Il sensore fornisce il riferimento alla realtà, mentre il modello ne ricava le condizioni nell’intero vano di carico. «Molti dei dati necessari vengono già raccolti. L’importante è riunirli e utilizzarli nel posto giusto e al momento giusto», afferma Tobler. In questo modo, gli importatori potrebbero individuare già prima dell’arrivo di una consegna quali pallet sono stati esposti a temperature più elevate e dovrebbero essere controllati con maggiore attenzione. Le merci con una durata di conservazione presumibilmente più breve potrebbero essere immesse in vendita in modo mirato prima del previsto. «A lungo termine, l’obiettivo è un monitoraggio della catena di approvvigionamento basato sui dati», aggiunge Thijs Defraeye, ricercatore dell’Empa. «Il gemello digitale non deve limitarsi a rappresentare le temperature, ma aiutare le aziende a gestire in modo più mirato i propri trasporti e la movimentazione delle merci in arrivo, riducendo così gli sprechi alimentari.»
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
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