Il frigorifero

Il frigorifero è il protagonista della rubrica Kitchen-Tech di oggi.

Il XIX secolo fu teatro di grandi rivoluzioni. Solitamente si ricordano la Rivoluzione Industriale o i Moti Rivoluzionari del ’48, ma nel 1824 avvenne qualcosa di grandioso, almeno dal punto di vista di chi sta scrivendo: Sadi Carnot sviluppò il concetto base del Ciclo di Carnot, sviluppato poi da Clapeyron dieci anni dopo. Tutt’ora non si è ancora riusciti a trovare un differente ciclo termodinamico che abbia rendimento pari al Ciclo di Carnot, che per questo motivo viene preso come riferimento.

Carnot, Clapeyron (applicazione del Ciclo di Carnot), senza dimenticare Clausius e Rankine (inventore della macchina a vapore), vennero presi da esempio e si cominciarono a sviluppare macchine che sfruttavano il calore per produrre lavoro. Nel 1851 l’americano John Gorrie brevettò una macchina che funzionava in modo opposto: tramite lavoro, infatti, si estraeva calore, creando un ambiente più freddo dell’altro: questa è la cosiddetta “conquista del freddo”. Successivamente la macchina fu perfezionata e la ricerca  non è ancora giunta al capolinea; le nuove tecnologie “no-frost”, infatti, aumentano di molto l’efficienza dell’elettrodomestico.

Il Ciclo di Carnot è una ciclo termodinamico che vede interessate 4 trasformazioni reversibili: 1- espansione isoterma (cioè a temperatura costante), 2- espansione adiabatica (cioè senza scambi di calore con l’ambiente), 3- compressione isoterma e 4- compressione adiabatica. Durante la 1- e la 3- viene, rispettivamente, assorbito e ceduto calore al sistema. Il principio è semplice: se un gas viene compresso si scalda, se viene espanso si raffredda; per mantenere la temperatura costante, quindi, bisogna prima fornire calore durante l’espansione poi sottrarlo durante la compressione. La Macchina di Carnot lavora seguendo questo ciclo: si passa così dal calore, prima fornito poi ceduto, al lavoro.

Il frigorifero invece, come detto precedentemente, sfrutta il Ciclo di Carnot Inverso: si tratta sempre delle stesse 4 trasformazioni reversibili, ma “percorse” nel verso opposto. Le espansioni diventano quindi compressioni e viceversa, ribaltando anche il concetto di calore assorbito e ceduto. Il compressore comprime adiabaticamente il gas che, secondo la legge dei gas ideali, si scalda; questo gas passa in una serpentina, detta condensatore, dove prima si raffredda cedendo calore all’ambiente esterno e poi passa dallo stato gassoso allo stato liquido. Successivamente passa nella valvola di laminazione (o di espansione) dove viene diminuita la pressione con conseguente diminuzione della temperatura, infine passa nell’evaporatore dove ritorna completamente allo stato gassoso raffreddando la camera interna del frigorifero. Come il forno, anche il frigorifero è comandato da un sistema bang-bang, in modo da consumare meno energia possibile mantenendo il range di temperatura desiderato.

Il sistema bang-bang raffredda un po’ di più rispetto alla temperatura desiderata e, nei frigoriferi, può scendere sotto gli 0°C. Questo comporta che il vapore acqueo presente nell’aria all’interno della cella si congela, formando la brina, la cui formazione si arresterà nonappena il vapore acqueo si sarà esaurito. Alla successiva apertura dello sportello però ne verrà inevitabilmente immesso altro, senza contare che gli alimenti all’interno della cella rilasciano naturalmente H2O gassosa. Per evitare di dover sbrinare il frigo (e il freezer), gli ingegneri delle case produttrici di elettrodomestici hanno proposto al pubblico la tecnologia “no-frost”. Questo nuovo sistema di raffreddamento consiste nell’avere un filtro dell’aria fredda che circola nel frigo, in modo da eliminare umidità e depurare l’aria per limitare anche la formazione di muffe, oltre che una separazione (tramite una parete) della cella frigorifera dall’evaporatore. Lo svantaggio del “no-frost” è che tende a seccare gli alimenti, per questo conviene, se si ha questo tipo di frigorifero, avvolgere i cibi più delicati (per esempio l’insalata) con della pellicola o riporli in contenitori. Il vantaggio invece è più grande: la brina nel frigo crea uno “schermo” tra la sorgente fredda (l’evaporatore) e la cella, diminuendo l’efficienza dell’elettrodomestico; senza brina si hanno prestazioni costanti e, per mantenere la stessa temperatura, si consuma meno energia. Precedentemente si era cercata una soluzione proponendo la versione ventilata del frigorifero tradizionale: come nel forno, la ventola distribuiva, in questo caso, il freddo, rendendo più uniforme la temperatura in tutta la cella. Ultimamente, infine, è stata presentata anche la tecnologia “partial no-frost”: il freezer, più soggetto alla formazione di ghiaccio, viene proposto con tecnologia “no-frost”, mentre il frigorifero in maniera tradizionale ventilata così da non rovinare i cibi, prendendo, come dicono gli americani, “the best of both worlds” (il meglio dei due mondi). Con queste soluzioni non dovremo più preoccuparci di posizionare gli alimenti più delicati nel ripiano inferiore del frigorifero perché il freddo circola in maniera uniforme.

Prima dell’avvento del frigorifero i metodi di conservazione dei cibi erano molteplici: gli alimenti deperibili principalmente erano messi sotto sale o essiccati (baccalà e stoccafisso), ma anche la tecnica del sott’olio e del sottaceto erano utilizzate. Le prime due tecniche creano un ambiente inospitale ai batteri a causa della mancanza di umidità, mentre gli altri metodi si basano sulla mancanza di ossigeno o su pH ostili. I batteri che vivono a temperature basse sono pochi, quindi i cibi conservati in frigorifero vanno a male in tempi più lunghi rispetto agli stessi conservati a temperatura ambiente. Questo metodo dunque non ne altera il gusto, sia a causa dei batteri quando l’alimento va a male, sia a causa degli agenti conservanti (sale, olio, ecc.).

Il frigorifero, a mio onesto parere, può essere considerato l’elettrodomestico che ha cambiato nel modo più radicale l’alimentazione, e di conseguenza la vita, degli esseri umani.

Andrea Gianni Conti

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