La refrigerazione è il processo per creare condizioni di raffreddamento rimuovendo il calore. Viene utilizzato principalmente per conservare il cibo e altri oggetti deperibili, prevenendo le malattie di origine alimentare. Funziona perché la crescita dei batteri è rallentata a temperature più basse.
I metodi per conservare il cibo mediante raffreddamento esistono da migliaia di anni, ma il frigorifero moderno è uninvenzione recente. Secondo un articolo del 2015 sullInternational Journal of Refrigeration, la domanda di refrigerazione e aria condizionata rappresenta quasi il 20% del consumo energetico mondiale.
Storia
Il taglio e la conservazione cinesi ghiaccio intorno al 1000 a.C., e 500 anni dopo, gli egiziani e gli indiani impararono a lasciare le pentole di terracotta fuori durante le notti fredde per fare il ghiaccio, secondo Keep It Cool, unazienda di riscaldamento e raffreddamento con sede a Lake Park, in Florida. Altre civiltà, come i Greci, i Romani e gli Ebrei, immagazzinavano la neve nelle fosse e le coprivano con vari materiali isolanti, secondo la rivista History. In vari luoghi in Europa durante il XVII secolo, è stato trovato il salnitro disciolto in acqua per creare condizioni di raffreddamento ed è stato utilizzato per creare ghiaccio. Nel XVIII secolo, gli europei raccoglievano il ghiaccio in inverno, lo salavano, lo avvolgevano nella flanella e lo conservavano sottoterra dove veniva conservato per mesi. Secondo un articolo del 2004 pubblicato sulla rivista dellAmerican Society of Heating, Refrigeration, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), il ghiaccio è stato persino spedito in altre località del mondo.
Quando il ghiaccio non cera disponibile o pratico, le persone usavano cantine fresche o mettevano le merci sottacqua, secondo la rivista History. Altri costruivano i propri contenitori per il ghiaccio, secondo Keep It Cool. Le scatole di legno erano rivestite con stagno o zinco e un materiale isolante come sughero, segatura o alghe e riempito di neve o ghiaccio.
Raffreddamento evaporativo
Il concetto di refrigerazione meccanica iniziò quando William Cullen, un medico scozzese, osservò che levaporazione aveva un effetto di raffreddamento negli anni 1720. Egli ha dimostrato le sue idee nel 1748 evaporando etere etilico nel vuoto, secondo Peak Mechanical Partnership, una società di impianti idraulici e di riscaldamento con sede a Saskatoon, Saskatchewan.
Oliver Evans, un inventore americano , ha progettato ma non costruito una macchina frigorifera t Hat usò il vapore invece del liquido nel 1805. Nel 1820, lo scienziato inglese Michael Faraday utilizzò lammoniaca liquefatta per provocare il raffreddamento.
Jacob Perkins, che ha lavorato con Evans, ha ricevuto un brevetto per un ciclo di compressione del vapore utilizzando ammoniaca liquida nel 1835, secondo History of Refrigeration. Per questo, a volte viene chiamato il “padre del frigorifero”.
Anche John Gorrie, un medico americano, costruì una macchina simile al design di Evans “nel 1842. Gorrie usò il suo frigorifero, che creava ghiaccio, per raffreddare i pazienti con febbre gialla in un ospedale della Florida. Gorrie ha ricevuto il primo brevetto statunitense per il suo metodo di creazione artificiale del ghiaccio nel 1851.
Altro inventori di tutto il mondo hanno continuato a sviluppare nuove e migliorare le tecniche esistenti per la refrigerazione, secondo Peak Mechanical, tra cui:
- Ferdinand Carré, un ingegnere francese, ha sviluppato un frigorifero che utilizzava una miscela contenente ammoniaca e acqua nel 1859.
- Carl von Linde, uno scienziato tedesco, inventò una macchina di refrigerazione portatile con compressore utilizzando etere metilico nel 1873 e nel 1876 passò allammoniaca. Nel 1894, Linde sviluppò anche nuovi metodi per liquefare grandi quantità di aria.
- Albert T. Marshall, un inventore americano, brevettò il primo refrattario meccanico igerator nel 1899.
- Il famoso fisico Albert Einstein brevettò un frigorifero nel 1930 con lidea di creare un frigorifero ecologico senza parti mobili e non si basava sullelettricità.
La popolarità della refrigerazione commerciale crebbe verso la fine del XIX secolo grazie ai birrifici, secondo Peak Mechanical, dove il primo frigorifero fu installato in un birrificio a Brooklyn, New York, nel 1870 . Verso la fine del secolo, quasi tutti i birrifici avevano un frigorifero.
Lindustria del confezionamento della carne seguì con il primo frigorifero introdotto a Chicago nel 1900, secondo la rivista History, e quasi 15 anni dopo, quasi tutto il confezionamento della carne piante utilizzavano frigoriferi.
I frigoriferi erano considerati essenziali nelle case negli anni 20, secondo la rivista History, e oltre il 90% delle case americane aveva un frigorifero.
Oggi, quasi tutte le case negli Stati Uniti – il 99% – hanno almeno un frigorifero e circa il 26% delle case degli Stati Uniti ne ha più di uno, secondo un rapporto del 2009 del Dipartimento degli Stati Uniti Energia.
Come funziona un frigorifero?
I frigoriferi oggi funzionano in modo molto simile ai frigoriferi più di cento anni fa: evaporando i liquidi, secondo SciTech.I refrigeranti, le sostanze chimiche liquide utilizzate per raffreddare, evaporano a basse temperature.
I liquidi vengono spinti attraverso il frigorifero attraverso tubi e iniziano a vaporizzare. Quando i liquidi evaporano, portano via il calore mentre i gas viaggiano verso una serpentina allesterno del frigorifero, dove viene rilasciato il calore. I gas vengono restituiti a un compressore, dove ridiventano liquidi e il ciclo si ripete.
Sicurezza del frigorifero
Presto i frigoriferi utilizzavano liquidi e gas che erano infiammabili, tossici, altamente reattivi o una combinazione, secondo lEPA (Environmental Protection Agency) statunitense. Thomas Midgley, un ingegnere e chimico americano, ha ricercato opzioni più sicure nel 1926 e ha scoperto che i composti contenenti fluoruri sembravano essere molto più sicuri. I clorofluorocarburi (CFC), commercializzati da DuPont come Freon, crebbero in popolarità, fino a quando i composti non si rivelarono dannosi per lo strato di ozono nellatmosfera quasi 50 anni dopo.
La maggior parte dei frigoriferi prodotti oggi utilizza idrofluorocarburi (HFC), secondo la California Energy Commission, che sono più sicuri dei CFC e di molte altre opzioni, ma non sono ancora le più ideali. LEPA mantiene un elenco aggiornato dei materiali accettabili che possono essere utilizzati nei frigoriferi come refrigerante.
I frigoriferi mantengono il cibo al sicuro, ma solo se funzionano a temperature adeguate, secondo la Food and Drug Administration degli Stati Uniti. Quando i frigoriferi non sono sufficientemente freddi, i batteri nocivi allinterno degli alimenti deperibili crescono rapidamente e possono contaminare il cibo, provocando lievi irritazioni o gravi intossicazioni alimentari se vengono mangiati. La FDA raccomanda di impostare la temperatura del frigorifero a un massimo di 40 gradi Fahrenheit (4,4 gradi Celsius); inoltre, il frigorifero non deve essere eccessivamente imballato e le fuoriuscite devono essere prontamente pulite.
Frigoriferi del futuro
Le nuove tecnologie di refrigerazione includono frigoriferi a stato solido e frigoriferi che utilizzano magneti .
Tradizionalmente, i frigoriferi hanno fatto affidamento su compressori di grandi dimensioni, che generano molto calore e possono riscaldare facilmente una stanza, ha affermato Tony Atti, CEO di Phononic, un produttore di elettronica con sede a Durham, North Carolina. Lazienda prende il nome dalla teoria dei fononi, particelle quantistiche che trasportano calore.
I frigoriferi a stato solido utilizzano lintera superficie del frigorifero per dissipare il calore molto lentamente e deliberatamente in modo che un aumento della temperatura della stanza sia praticamente inesistente e la superficie del frigorifero sia fresca al tatto, Atti ha detto a WordsSideKick.com. Questi frigoriferi hanno anche il vantaggio di essere privi di materiali nocivi e operazioni rumorose, oltre ad essere controllati in modo più accurato.
Un altro nuovo tipo di frigorifero utilizza magneti per fornire un frigorifero privo di vibrazioni, silenzioso ed ecologico. Costruito da Haier in collaborazione con BASF e Astronautics, il frigorifero magnetico utilizza un concetto basato sulleffetto magnetocalorico, scoperto nel 1917 da Pierre Weiss e Auguste Piccard, fisici rispettivamente francesi e svizzeri, secondo un articolo di Andrej Kitanovski, et al., un gruppo di scienziati provenienti da Slovenia e Danimarca, nel 2015 e pubblicato da Springer International Publishing.
Secondo un comunicato stampa su PR Newswire, una corretta conservazione del vino rosso ha esigenze molto specifiche al fine di mantenere il gusto e la qualità . Il frigorifero Haier utilizza una pompa di calore magnetocalorica (utilizzando un materiale che si riscalda in un campo magnetico e si raffredda quando non lo è) con un refrigerante a base dacqua, secondo un comunicato stampa di BASF, che fa affidamento su materie prime abbondanti e convenienti. Inoltre, il frigorifero magnetico utilizza fino al 35% di energia in meno rispetto ai frigoriferi tradizionali.