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Image shows a pizza in an oven

Cottura con Carburanti Solidi

Panoramica della Cottura con Carburanti Solidi

Il fumo della legna si manifesta in quanto la legna difficilmente brucia del tutto, soprattutto nelle condizioni esistenti in una stufa relativamente semplice. Una parte del problema è che non esiste un ‘legno standard’; un tipo di albero brucia in modo diverso da un altro, e il contenuto d’umidità e le dimensioni dei ceppi giocano anch’essi un proprio ruolo, per cui le stufe che bruciano legna devono essere progettate in modo che non ci si debba preoccupare troppo di ciò che le alimenta.

Tali fumi provengono sia dal carburante solido che viene impiegato sia dagli alimenti che vengono cotti.

Le pressioni per ridurre i fumi arrivano da due direzioni diverse:

  • La necessità di rendere la cucina un luogo di lavoro sicuro
  • I requisiti per conformarsi alle regole sulla qualità dell’aria nel contesto locale

La chimica dei fumi dalla cottura con carburanti solidi

Scopri i problemi e i pericoli determinati dalle emissioni da forni e grill a carburanti solidi.

The nature of emissions from wood and charcoal fired ovens

Vi sono due diverse fonti di emissioni dagli elettrodomestici per la cottura con carburanti solidi – la cottura dei cibi e la combustione del carburante.

La cottra rappresenta un processo complesso che include svariati, differenti tipi di reazioni, incluse l’ossidazione, la pirolisi e la reazione di Maillard associata alla rosolatura. La cottura determina anche cambiamenti di fase, in cui i solidi diventano liquidi e i liquidi diventano gas. I cambiamenti di fase sono diversi dalle reazioni in quanto sono reversibili – ad esempio, se il grasso animale passa dalla fase solida a quella liquida a causa di un aumento della temperatura, tornerà alla fase solida quando si sarà raffreddato. Il tipo di emissioni rilasciate durante la cottura dipende anche su che cosa venga cotto, laddove i grassi, le proteine e i carboidrati emettono diversi componenti chimici.

I fumi della combustione variano anche in base al tipo di carburante usato. Il legno o il pellet di legno è composto soprattutto da carbonio e idrogeno; quindi, possono in teoria essere bruciati per produrre solo ossido di carbonio e acqua. Tuttavia, in realtà producono anche sostanze tossiche, che sono il risultato di una combustione incompleta, come il monossido di carbonio e composti legno-catrame.

Il carbone differisce dal legno in quanto il legno-catrame è stato eliminato durante la lavorazione, pur rimanendo irrisolto ancora un significativo problema legato alle emissioni di monossido di carbonio.

Minimizzare le emissioni dagli elettrodomestici per cotture con carburanti solidi

Scopri come i convertitori catalitici riducono le emissioni dai forni a carbone e a legna.

Riduzione delle emissioni dalle cotture con carburanti solidi

I convertitori catalitici usati negli elettrodomestici per cotture con carburanti solidi funzionano mediante ossidazione di composti tossici, quali il monossido di carbonio, e di composti volatili organici in composti non dannosi come il biossido di carbonio e i vapori acquei. Il compito del convertitore catalitico è di facilitare la reazione ossidativa a una temperatura più bassa rispetto a qualla che altrimenti occorrerebbe. Per esempio, il monossido di carbonio ossida in biossido di carbonio a circa 800°C; tuttavia, con un convertitore catalitico, la medesima reazione può avvenire a 200°C. Dato che tale temperatura è di norma presente nei gas dei condotti degli elettrodomestici a carburante solido, è solitamente possibile installare il convertitore catalitico nel condotto.

Le reazioni ossidative promosse dal convertitore catalitico sono note come ‘esotermiche’, ossia che rilasciano calore. Ciò significa che la temperatura del gas nel condotto cresce di norma mentre attraversa il convertitore catalitico, spesso a più di 100°C. Un beneficio che ne deriva è che le reazioni tendono ad essere autosufficienti una volta avviate. Un altro beneficio è che le molecole più pesanti, quali la fuliggine e il catrame, possono essere bruciate dalla temperatura più

I convertitori catalitici possono solo ossidare sostanze tossiche se vi è ossigeno nel gas del condotto e, talvolta, questo è poco, soprattutto nel caso di forni a carbone nei quali l’obiettivo è spesso quello di limitare la fornitura d’aria in modo che il carbone non bruci troppo rapidamente. Se vi è una mancanza di ossigeno nel gas del condotto, il convertitore catalitico non funzionerà a dovere. Il modo migliore di risolvere questo problema è di usare ‘aria secondaria’, ossia introdurre aria nuova nel flusso in entrata del condotto del convertitore catalitico. Quest’aria secondaria può essere fornita da una pompa oppure immessa all’interno utilizzando un dispositivo quale il tubo di Venturi.

Misurazione delle emisiioni da elettrodomestici di cottura a combustibile solido

Quantificazione delle emissioni da forni a legna e a carbone

Il fattore più importante da testare in un elettrodomestico di cottura a combustibile solido è probabilmente la quantità di monossido di carbonio emessa dall’utilizzo del carburante stesso. Ciò può essere fatto sul posto utilizzando un analizzatore di gas nel condotto; tuttavia, è necessario utilizzarne uno che funzioni ad alte concentrazioni. Noi utilizziamo un Testo 330 2LL, dotato di una gamma fino a 30.000 ppm (3%), adeguata il più delle volte.

Misurare le emissioni delle procedura di cottura è più complicato e meglio perseguibile utilizzando un rilevatore dell’ionizzazione delle fiamme (FID). Utilizzando il FID, si rende anche necessario quantificare il flusso della massa dei gas nel condotto e, quindi, è meglio fare questo tipo di test in una struttura all’uopo predisposta. Whitebeam possiede una tale struttura e può offrire un servizio di test ai propri clienti.

Emissioni regolamentate provenienti da elettrodomestici di cottura con carburanti solidi

Per saperne di più sulle regole che si applicano alle emission da forni alimentati a legna e a carbone.

Qualità dell’aria nelle cucine commerciali

Esistono due categorie di regolamentazioni che riguardano le emission da elettrodomestici di cottura a carburanti solidi: la prima tratta delle normative di tutela della salute e della sicurezza negli edifici mentre la seconda ha a che fare con l’impatto ambientale nella comunità.

Dal punto di vista della salute e della sicurezza, la principale preoccupazione è il monossido di carbonio. Questi può causare stanchezza, mal di testa e nausea se a basse concentrazioni, cui seguono inconscienza e decesso a concentrazioni più elevate. Dato che anche un leggero avvelenamento da monossido di carbonio può danneggiare la capacità di giudizio di una persona, la verosimiglianza di infortuni aumenta anche nelle cucine indaffarate – e si tratta di luoghi pericolosi dove lavorare. Concentrazioni di monossido di carbonio superiori a 30 parti per milione (ppm) sono potenzialmente pericolose in un luogo di lavoro; tuttavia, abbiamo misurato oltre 1.000 ppm in prossimità di un forno a carbone e oltre 30.000 ppm (3%) nel condotto stesso!

L’ente ‘Health and Safety Executive’ del Regno Unito ha di recente pubblicato un utile foglio informativo intitolato ‘Preventing exposure to carbon monoxide from use of solid fuel appliances in commercial kitchens’ che può essere scaricato dal seguente link:

Health & Safety Executive guide (PDF)

Le regolamentazioni che attenzionano l’impatto ambientale della combustione di carburanti solidi normalmente variano in base al tipo di vicinato dove tali combustioni avvengono. Nel Regno Unito, molte città sono denominate ‘Smoke Control Areas’ , il che significa che gli elettrodomestici alimentati con carburanti solidi devono conformarsi alle severe limitazioni relative alle loro emissioni di particolato. Gli elettrodomestici sono testati dalla DEFRA per stabilire se rispettano tali standard. Anche i ristoranti devono evitare di creare problemi, per esempio coi cattivi odori, e se falliscono in ciò, possono attirare lamentele dal vicinato, seguite da azioni di rispetto delle normative intraprese dal governo locale.

prodotti per ridurre le emissioni degli elettrodomestici di cottura alimentati da carburanti solidi

Soluzioni catalitiche per le emissioni nelle cucine commerciali

La scelta di un convertitore catalitico per applicazioni di cottura mediante carburanti solidi è guidata da due fattori: la concentrazione di monossido di carbonio e la temperatura del gas dei condotti.

I forni a carbone tendono a emettere livelli elevatissimi di monossido di carbonio e, pertanto, un convertitore catalitico con un’ampia area superficiale è indispensabile. Dato che tale convertitore normalmente deve essere posizionato all’interno del condotto, la compattezza anch’essa è importante, il che significa che i convertitori catalitici basati su nidi d’ape metallici rappresentano di solito la scelta migliore.

I forni per pizza a legna tendono a produrre concentrazioni molto più basse di monossido di carbonio e hanno anche temperature più basse dei gas nelle condotte. In questi casi, la priorità è normalmente di trovare un convertitore catalitico che possa immagazzinare in modo efficiente il calore così da potere funzionare temporaneamente se la temperatura del gas nel condotto dovesse scendere troppo. Ciò significa che i convertitori catalitici basati su nidi d’ape in ceramica sono più adatti.

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