Una ricerca ENEA-Università di Salerno mostra come integrare la tecnologia PEF e il recupero di calore possa ridurre consumi, costi ed emissioni nella produzione industriale di succhi di frutta
Tecnologia a campi elettrici pulsanti per ridurre i consumi elettrici
La tecnologia a campi elettrici pulsanti può consentire all’industria dei succhi di frutta di ridurre fino al 20% i consumi elettrici e fino al 60% quelli termici, se integrata con sistemi di recupero del calore dalla pastorizzazione.
È quanto emerge da una ricerca condotta da ENEA, in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Salerno, e pubblicata sulla rivista scientifica Foods.
Lo studio analizza in modo comparativo l’impiego dei campi elettrici pulsanti (PEF) rispetto alla pastorizzazione tradizionale HTST (High Temperature Short Time), valutando consumi energetici, sostenibilità economica e impatti ambientali.
L’analisi è stata condotta su un impianto industriale di medie dimensioni, che tratta 16,5 milioni di litri di succo d’arancia all’anno, assumendo diverse configurazioni operative e livelli di recupero del calore.
La riduzione dei consumi termici
Lo studio ENEA-Università di Salerno ha valutato tre diverse temperature di preriscaldamento del succo prima del trattamento PEF – 35 °C, 45 °C e 55 °C – e diversi livelli di efficienza del recupero di calore dalla fase di pastorizzazione.
La configurazione più efficiente, dal punto di vista energetico e ambientale, è quella che prevede il recupero del 35% del calore di scarto dal succo già trattato, utilizzato per preriscaldare nuovo succo fresco fino a 55 °C. In questo scenario, i consumi termici si riducono fino al 60% rispetto al processo HTST tradizionale, mentre quelli elettrici diminuiscono fino al 20%.
Secondo i ricercatori, l’integrazione tra tecnologia a campi elettrici pulsanti e recupero di calore consente di ridurre in modo significativo il fabbisogno energetico complessivo del processo, intervenendo proprio sulle fasi più energivore della produzione.
Come funziona la tecnologia a campi elettrici pulsanti nel trattamento dei succhi
Nel trattamento PEF, il succo di frutta viene esposto a impulsi elettrici di brevissima durata e ad elevata intensità, che danneggiano le membrane cellulari di lieviti e batteri patogeni, riducendo in modo significativo la carica microbica.
A differenza dei trattamenti termici tradizionali, la tecnologia a campi elettrici pulsanti è classificata come non termica o a riscaldamento moderato, e può essere integrata facilmente nelle linee produttive esistenti. Secondo quanto riportato nello studio, il PEF consente di preservare la qualità del prodotto, mantenendo valore nutrizionale, sapore e colore del succo fino a tre settimane.
Questi aspetti risultano particolarmente rilevanti per l’industria dei succhi, dove la qualità sensoriale del prodotto finale rappresenta un elemento competitivo chiave.
Il processo termico tradizionale
Uno dei principali ostacoli alla diffusione industriale della tecnologia a campi elettrici pulsanti è rappresentato dall’investimento iniziale. Secondo le stime riportate nello studio, l’adozione del PEF richiede un investimento di circa 680 mila euro, contro i 200 mila euro necessari per un impianto di pastorizzazione tradizionale.
Tuttavia, l’analisi dei costi unitari di processo mostra un quadro differente. Il costo di pastorizzazione con tecnologia PEF è stimato in 3,5 centesimi di euro al litro, rispetto ai 4,2 centesimi al litro del processo termico convenzionale.
“L’adozione industriale del processo PEF, soprattutto se combinato a un riscaldamento moderato, rappresenta un sistema chiave per il risparmio energetico, in alternativa ai metodi termici ad alto consumo di energia”, spiega Giovanni Landi, ricercatore del Laboratorio ENEA Soluzioni integrate per l’efficienza energetica e coautore dello studio insieme ai colleghi Miriam Benedetti e Matteo Sforzini e ai ricercatori Gianpiero Pataro ed Elham Eslami dell’Università di Salerno.
Industria alimentare, settore chiave per l’efficienza energetica
Lo studio inquadra l’adozione della tecnologia a campi elettrici pulsanti all’interno di un contesto più ampio. L’industria alimentare e delle bevande sostiene elevati costi operativi legati all’impiego di processi termici energivori, come pastorizzazione, sterilizzazione, essiccazione e cottura.
Secondo i dati riportati nella ricerca, questi processi rappresentano tra il 20% e il 50% dei consumi energetici del comparto, con un contributo alle emissioni globali di CO₂ pari al 3,6% e un’impronta idrica del 4,4% a livello mondiale. In questo quadro, l’introduzione di tecnologie più efficienti assume un ruolo strategico anche per ridurre la dipendenza dal gas dell’industria alimentare.
Quali ostacoli restano per la diffusione del PEF?
Oltre agli aspetti tecnologici ed economici, la ricerca evidenzia alcune criticità regolatorie. L’adozione della tecnologia PEF nella trasformazione alimentare deve confrontarsi con normative e standard differenti in materia di sicurezza alimentare e valutazione del rischio.
Secondo lo studio, anche i requisiti di etichettatura influenzano l’adozione della tecnologia. Nei principali mercati, come Unione europea e Stati Uniti, non esistono obblighi specifici di etichettatura per gli alimenti trattati con campi elettrici pulsanti. Questo aspetto, da un lato, facilita l’integrazione industriale; dall’altro, richiede un ulteriore lavoro di armonizzazione normativa per favorire una diffusione su larga scala.
