Analisi termodinamica e ottimizzazione dei cicli inversi a compressione di vapore: il caso del Super Frozen per la conservazione di prodotti ittici a -50°C

L’evoluzione delle tecnologie di conservazione criogenica ha reso possibile il “deep freezing” di alimenti a temperature estremamente basse, con significativi vantaggi in termini di shelf‑life e qualità nutrizionale. La presente tesi, dal titolo “Analisi e Ottimizzazione dei Cicli Frigoriferi Inversi: il caso del Deep Frozen per la Conservazione di Prodotti Ittici a –50 °C”, si propone di approfondire i principi termodinamici e le configurazioni più avanzate dei cicli frigoriferi inversi, nonché di sperimentarne l’applicazione in un contesto industriale concreto. Nel primo capitolo vengono introdotti i fondamenti del primo e del secondo principio della termodinamica applicati ai cicli frigoriferi, corredati da una panoramica sui principali schemi (ciclo a compressione meccanica, assorbimento e Stirling inverso) e sui criteri di selezione dei fluidi refrigeranti, con particolare attenzione alle implicazioni ambientali e normative. Il secondo capitolo illustra i parametri prestazionali – quali COP, exergetic efficiency e capacità frigorifera – e descrive gli strumenti di modellizzazione numerica (EES, MATLAB/Simulink, REFPROP) utili per valutare le performance in regime di progetto e off‑design. Il cuore dello studio è rappresentato dal caso reale dell’impianto “Super Frozen” di Fiorital, oggetto del terzo capitolo: qui si raccolgono dati operativi, si sviluppano bilanci energetici ed entalpici e si conducono simulazioni per il dimensionamento del sistema. Nel capitolo successivo, i risultati teorici e sperimentali vengono confrontati per identificare le inefficienze e proporre interventi di ottimizzazione – quali l’adozione di compressori a velocità variabile, sistemi di recupero termico e l’ottimizzazione dei parametri di evaporazione e condensazione – finalizzati a incrementare l’efficienza e a ridurre i consumi specifici. Le conclusioni sintetizzano i contributi principali, evidenziando come le strategie di ottimizzazione proposte possano essere estese ad altre applicazioni industriali, favorendo un impiego più sostenibile delle risorse energetiche e una maggiore competitività del comparto alimentare.