2
I fumi inoltre contribuiscono all�emissione di particolato fine e di sostanze
organiche volatili, gi� presenti in quantit� elevate nell�ambiente urbano. Tali
sostanze sono ritenute cancerogene da alcuni studi condotti, anche se ci� non �
stato inequivocabilmente confermato [2].
Uno studio � stato realizzato nel 1999 dal EPD
1
con l�obiettivo di trovare le cause
dell� aumento dei reclami. I risultati hanno indicato che la maggior parte dei
ristoranti (91,5%) come misura preventiva ha installato sistemi di abbattimento
degli odori, di cui la quasi totalit� (84,1%) sono a bassa efficienza come filtri per
grassi, macchine lavaggio aria e diluitori d�aria.
2
A ci� si devono sommare
capacit� inadeguate installate e una scarsa o del tutto assente manutenzione,
presupposti per un� inefficiente controllo delle emissioni.
Da una stima di massima si � visto che i fumi generati dalle cucine sono
significativi e dello stesso ordine di grandezza di altre emissioni da combustione
(tabella 1).
Totali
tonnellate/anno
PM
3
10
tonnellate/anno
PM 2,5
tonnellate/anno
Emissioni totali di
fumi dai camini delle
cucine
1500
1170
850
Tabella 1
Tali fumi comprendono un ampio campo di sostanze, quali oli, grassi, idrocarburi
alifatici e poli-aromatici, ammine aromatiche e aldeidi.
Il tipo e la quantit� degli inquinanti emessi dipende principalmente dai prodotti
cucinati, dalle modalit� di cottura e dal combustibile utilizzato per la cottura.
Il sistema di filtraggio deve essere quindi progettato, realizzato e mantenuto
efficiente per assicurare ottime prestazioni tenendo in considerazione le singole
esigenze. Il lay-out dell�impianto deve essere frutto di un precedente studio delle
1
EPD: Enviropmental Protection department of Hong Kong
2
Dati forniti dall�Epd of Hong kong
3
PM: Particelle in sospensione nell�aria di diametro inferiore al valore indicato
3
condizioni di carico dell�impianto: un�elevata presenza di fumi ed odori, provocati
da frittura o cottura alla griglia, necessita di un sistema di filtraggio pi� spinto
rispetto ad altre cotture.
L�installazione di tali impianti sicuramente riduce l�impatto ambientale, ma non
garantisce una completa e totale risoluzione del problema che, in generale, non �
tecnicamente possibile.
L�attenzione va dunque posta sulla scelta della zona dove immettere i fumi in
atmosfera. Per ridurre l�impatto risultante � consigliabile portare i fumi attraverso
un� apposito condotto sul tetto dell�edificio, garantendo che il camino sporga
rispetto al pi� alto punto dell�edificio di almeno tre metri, cosa non sempre
possibile in particolar modo nei centri urbani. Inoltre bisognerebbe garantire
un�opportuna distanza tra l�area di emissione dei fumi e gli insediamenti abitativi,
riducendo cos� molti dei potenziali problemi. La distanza minima tra zona di
scarico e le abitazioni residenziali consigliata in base al tipo di ristorante � stata
stimata attraverso un�indagine statistica del EDP e i risultati sono riportati
sinteticamente in tabella 2:
Tipo di ristorante Distanza minima tra zona emissione
odori e abitazioni residenziali (m)
Ristorante senza friggitrici, griglie o
macchine simili o ristorante con
meno di 2 fry top
5
Ristorante con friggitrici, griglie o
macchine simili o ristorante con 2 o
pi� fry top
Ristorante con meno di 5 fry top o
potenza fornita per la cottura minore di
13 kW/h
10
Ristorante con pi� di 5 fry top per o
potenza totale fornita maggiore di 13
kW/h
20
Tabella 2
4
CAPITOLO 1: FONTI DI GENERAZIONE DEGLI ODORI
1.1 IL PROCESSO DI COTTURA
La cottura � un processo che genera cambiamenti chimici e fisici nel cibo
attraverso la trasmissione di calore ad alimenti crudi o precotti.
La composizione dei prodotti emessi dalla cottura � particolarmente complessa e
comprende gas incondensabili come il biossido di carbonio, il monossido di
carbonio e gli ossidi d�azoto mentre l� acqua e i grassi sono presenti nel vapore,
anche in forma liquida. Vi � anche del materiale solido, formato da grassi
combusti e proteine [3].
Per semplicit� si possono raggruppare i vari elementi in tre categorie:
1. gas non condensabili: presenti in forma gassosa a temperatura e
pressione standard;
2. gas condensabili e vapore: comprende grassi, vapore acqueo e
composti di idrocarburi condensabili. Parte di questi elementi possono
condensare e trovarsi allo stato liquido;
3. particolato: pu� trovarsi allo stato solido, liquido o in una
composizione dei due e contiene anche i gas disciolti.
Si sottolinea la distinzione tra vapori condensabili e particolato. Poich� i vapori
raffreddati hanno la possibilit� di formare particelle, si trovano spesso combinati
con il particolato. In ogni caso, i vapori sono assimilabili a dei gas e vanno trattati
come tali. Dal punto di vista fisico si considera come particolato quel materiale
che viene bloccato da un filtro con un valore minimo di 0,01 µm mentre le restanti
molecole verranno inglobate nel vapore.
5
1.2 PROVE SU CIBI ED ATTREZZATURE
Se si prova a testare la versione a gas e la corrispondenteversione elettrica delle
varie macchine per la cottura, � possibile determinare la differenza tra i due tipi, le
quali non presentano significative variazioni nel design e nella costruzione dell�
attrezzatura.
Per ogni macchina sottoposta a sperimentazione � stato cotto un singolo cibo
preso come campione, eccezione fatta per la piastra dove sono stati utilizzati sia
gli hamburger che i petti di pollo.
La scelta dei vari campioni di cibo � stata condotta focalizzando l�attenzione sulla
loro relativamente alta emissione di grassi e sulla probabilit� che i dati qui ottenuti
possano essere riprodotti ovunque.
I dati dell� esperimento sono riportati sinteticamente in tabella 1.1:
6
Tabella 1. 1
Attrezzatura Prodotto
cucinato
Descrizione
Piastra a gas : 23,5 kW/h
Area di cottura: 610 x 840 mm
Piastra elettrica: 10,7 kW/h
Area di cottura: 610 x 840 mm
Hamburger
Carne di manzo,perfettamente
macinata e congelata
Peso: 0,11 kg
Spessore: 9,5 mm
Diametro: 127 mm
Contenuto di grassi: 20 � 2 %
Contenuto d�acqua: 60 � 2 %
Friggitrice a gas: 23,5 kW/h, 22,7
kg
Friggitrice elettrica: 14 kW/h,
22,7 kg
Patatine
fritte
Patate precotte surgelate
Spessore: 6,4 mm
Contenuto di grassi: 2,2 %
Contenuto d� acqua: 70%
Griglia a gas: 30,8 kW/h
Area di cottuta: 580 x 760 mm
Griglia elettrica: 10,8 kW/h
Area di cottura: 508 x 844 mm
Petto di
pollo
Petto di pollo, senza ossa,
senza pelle
Peso: 0,11 kg
Spessore: 12,7 mm
Contenuto di grassi: 2,7 %
Contenuto d�acqua: 74,3 %
Griglia a gas: 30,8 kW/h
Area di cottuta: 580 x 760 mm
Griglia elettrica: 10,8 kW/h
Area di cottura: 508 x 844 mm
Hamburger
Carne di manzo, perfettamente
macinata,fresca
Peso: 0,15 kg
Spessore: 15,9 mm
Diametro: 127 mm
Contenuto di grassi: 20 � 2 %
Contenuto d� acqua: 60 � 2 %
Forno a gas: 16,1 kW/h
Dimensioni : 965 x 930 x 1556
mm
Forno elettrico: 11 kW/h
Dimensioni : 965 x 930 x 1556
mm
Pizza
viennese
Salsicce,pomodoro,mozzarella,
pasta
Dimensioni: 102 x 152 mm
Peso: 0,14 kg
Contenuto di grassi: 8,2 %
Contenuto d� acqua: 53,5 %
Fornello a gas: 6 fuochi, 5,9 kW
Fornello elettrico: 6 piastre, 2 kW
Spaghetti
Sugo
Salsicce
Spaghetti di grano duro
Lunghezza: 254 mm
Diametro: 1,6 mm
Sugo di
pomodoro
Contenuto di grasso: 2,4%
Salsicce
Carne di maiale
Lunghezza: 127 mm
Diametro: 25,4 mm
Contenuto di grassi: 30,7 %
Contenuto d� acqua: 51,2%
7
1.2.1 METODO DI MISURA
1.2.1.1 DESCRIZIONE CUCINA DI PROVA E SISTEMA DI
VENTILAZIONE
La cucina ha una superficie di 3,18 x 3,18 m ed è alta 2,75 m (figura 1.1 e 1.2).
Cappa
Porta
Apparecchiatura
VISTA LATERALE
318cm
2
7
5
c
m
51cm
8
1
c
m
53cm
30cm 91cm 87cm 80cm 30cm
9
0
c
m
1
0
8
c
m
6
6
c
m
1
1
c
m
2
1
1
c
m
16cm
Figura 1.1
8
Cappa
Apparecchiatura
27cm 78cm 108cm 75cm 30cm
159cm
VISTA DALL' ALTO
19cm
19cm
Figura 1.2
Nella cucina è stata collocata una cappa a parete e sottostante è stata posta la
macchina di prova.
La cappa è di tipo a parete di prima classe. La cappa è connessa al condotto di
evacuazione dei fumi avente un diametro di ø 406 mm. Il condotto è costituito da
una curva a 90° con un raggio medio di 356 mm e un condotto orizzontale di 3 m.
Il condotto termina con un ventilatore centrifugo,la cui velocità può essere
controllata direttamente con un interruttore posto all’interno della cucina. Inoltre
vi è un punto d’ispezione lungo il condotto ad una distanza di 2,13 m dalla curva.
9
La superficie di captazione dei fumi viene modificata a seconda del
funzionamento della macchina, elettrica o a gas, per conformarsi alle specifiche
della norma ASTM F 1695-96, come si vede dai disegni sovrastanti di figura 1.1 e
1.2.
1.2.1.2 PROCEDURA DI COTTURA
Le procedure di cottura sono state realizzate seguendo le indicazioni date dalle
norme ASTM.
Dopo aver posizionato la macchina, si � proceduto alla sua taratura in particolar
modo misurando la temperatura di esercizio raggiunta da questa.
Si � poi proceduto all�analisi dei fumi, supponendo di far lavorare la macchina a
pieno carico.
La macchina e l�impianto di aspirazione sono stati fatti funzionare per pi� di un�
ora per stabilizzare le condizioni di funzionamento e dopo si � proceduto alla
cottura dei cibi ed al rilevamento dei dati.
1.2.1.3 MISURA DELLA VELOCIT�
A causa delle difficolt� associate alla misura delle basse velocit� in un flusso
d�aria contenente particelle di grasso, si � misurata la distribuzione della velocit�
con un anemometro a filo caldo in condizioni di funzionamento a vuoto.
L�ingresso della cappa di ventilazione (sezione orizzontale al di sotto dal bordo
della cappa) � stata suddivisa in 28 aree di controllo. (maglia 4 X 7 ).
La misura � stata realizzata ponendo l�anemometro al centro di ogni area.
A causa della variazione a cui � soggetto l�impianto, la misura � stata effettuata
per due - tre minuti, monitorando la velocit� ad intervalli regolari.
Dai dati ricavati si evince che si ha un comportamento simmetrico della velocit�
tra la zona destra e sinistra, con un progressivo aumento, spostandosi verso la
parte posteriore, cos� come ci si � mossi sopra l�apparecchiatura.
10
1.2.1.4 MISURA DELLA TEMPERATURA
E� stata costruita una griglia 8 x 4, composta da 48 termocoppie. Inoltre � stata
posta una termocoppia nel condotto di scarico e una all�interno della cucina di
prova. Le termocoppie sono state poste al centro di ogni maglia della griglia.
La griglia � stata posizionata in tre posizioni diverse: a 305, 610 e 914 mm dal
piano di cottura e le rilevazioni sono iniziate un minuto prima dell� inizio della
cottura dell� alimento e terminate un minuto dopo aver concluso l� attivit�.
Dall�analisi dei valori raccolti si vede che i fumi caldi generati si muovono verso
la parte posteriore. Man mano che i vapori salgono, iniziano a raffreddarsi poich�
si mescolano con l�aria dell�ambiente.
Interessante � anche osservare come la temperatura vari in pochi secondi di 40�-
50�, semplicemente spostando o muovendo l�alimento che si sta cucinando.
1.2.1.5 MISURA DEL PARTICOLATO
Si � utilizzato un tubo campionatore di rame del diametro interno pari a 4,65 mm,
con una curva a 90� collegato ad un impattatore. Le particelle, raccolte all�interno
del tubo di rame, sono trattate con acetone in modo da eliminare i grassi presenti.
Le rimanenti, dopo l� evaporazione, vengono pesate. Sia i filtri che l�impattatore
vengono pesati prima e dopo l�essiccazione per determinare la massa di
particolato grasso campionata.
Le prove hanno dimostrato che per la maggior parte delle applicazioni, la massa
persa durante l�essiccazione � meno del 2%. Ci� indica che la maggior parte delle
particelle sono composte da grassi liquidi. Comunque, le pi� piccole particelle,
emesse dalla griglia mostrano un notevole aumento di quelle che appaiono come
solido particolato nero. Ci� � dovuto alla combustione di grassi, proteine o altre
sostanze carbonizzate emesse nei fumi. Dunque, vi possono essere presenti in tali
misure, seppure in minima parte anche altri tipi di molecole che non sono
propriamente i grassi.
La misura del particolato fine � realizzata con un impattatore elettronico a bassa
pressione.
11
1.2.1.6 MISURA DEI GRASSI PRESENTI IN SOSPENSIONE
I grassi e il vapore passano attraverso l�impattatore ed il filtro, e condensano in un
apposito contenitore. Questo � composto da tre campane di gorgogliamento e da
una torretta, tutte parzialmente immerse nel ghiaccio. La prima campana � vuota,
la seconda e la terza contengono 100 ml d�acqua con un dispositivo antighiaccio,
infine nel quarto elemento vi sono 200 g di gel di silice.
La miscela condensa nei primi tre contenitori, mentre nell� ultimo viene rimossa l�
eventuale umidit� residua. La restante aria secca fluisce attraverso una pompa ad
un contatore, dove ne viene misurato il volume. Tutto il percorso tra il filtro e la
torretta contenente il gel di silice � lavato con acetone,che viene raccolto in un
beaker di vetro. Dopo l�evaporazione del solvente e dell�acqua dai contenitori, la
massa restante � quella dovuta ai grassi.
1.2.1.7 MISURA DEL CO, CO
2
, NO
X
E DEGLI IDROCARBURI
La misura del CO e del CO
2
nei fumi della cucina � stata realizzata impiegando un
rilevatore portatile di gas, collegato ad una sonda campionatrice. Il gas secco
campionato � stato raccolto in un apposito contenitore in Tedlar e la
concentrazione degli NO
x
� stata determinata con un apposito analizzatore di NO
x
.
Gli idrocarburi sono stati raccolti in un apposito tubo e opportunamente analizzati.
1.3 ANALISI DEI DATI
1.3.1 EMISSIONI GENERATE DA COTTURA CIBI
Per comparare le emissioni da vari processi, si sono divise le emissioni dei cibi in
alcune categorie:
• grassi ( comprende ogni tipo di grassi sia sotto forma di particolato che di
vapore );
• particolato grasso (comprende ogni tipo di grasso sotto forma di
particolato ) e in particolare;
a. PM 10 (comprende tutte le particelle di grasso con � ≤ 10 µm)
b. PM 2,5 (comprende tutte le particelle di grasso con � ≤ 2,5 µm)
• vapore grasso (comprende tutte le particelle di grasso condensabili)
12
Nel grafico di figura 1.3 si vedono i risultati delle emissioni di grassi totali per
ogni alimento cotto con lo stesso modello di macchina, ma funzionante con
combustibili diversi. I valori sono stati normalizzati per 1000 kg di prodotto
cucinato.
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