Per alcuni prodotti, quali il mais, il processo di essiccazione è artificiale e non naturale in quanto la radiazione solare nel periodo di maturazione e di raccolta non è sufficiente a far evaporare l’eccesso d’acqua, come avviene invece generalmente per i cereali estivi. Tale effetto radiante si traduce infatti in un riscaldamento dell’aria ambiente e quindi in una riduzione della sua umidità relativa che equivale a un aumento del proprio potere evaporante, ovvero l’aria è in grado di asportare facilmente l’acqua contenuta nelle cariossidi umide trasformandola in vapore. Il grado di sfruttamento del potere evaporante poi è in relazione alle condizioni di umidità del prodotto, per cui esso è nullo quando vi è equilibrio igroscopico tra l’aria ambiente e la granella sulla pianta, e non si ha quindi passaggio di acqua sotto forma di vapore dal cereale all’aria. Di qui la necessità dell’essiccazione artificiale che è in grado di realizzare lo squilibrio di tale rapporto, rendendo cioè la tensione del vapore della cariosside in corrispondenza della sua superficie esterna maggiore della tensione del vapore contenuto nell’aria con conseguente passaggio di acqua dalla cariosside all’aria.
Alla base della tecnica dell’essiccazione sta lo sfruttamento degli equilibri igroscopici tra l’umidità relativa dell’aria fatta circolare forzatamente attraverso la granella e l’umidità del prodotto.
Nel sistema “prodotto-aria” si possono verificare due casi di equilibrio:
1) una piccola quantità di aria si trova in presenza di una grande massa di prodotto: è il caso dell’aria che occupa gli spazi vuoti o che attraversa lentamente una grande quantità di prodotto, essa assume una temperatura uguale a quella del prodotto e una umidità relativa in equilibrio con quella del prodotto stesso;
2) una piccola quantità di prodotto è in contatto con una grande massa di aria: è il caso della ventilazione forzata, essa assume una temperatura uguale a quella dell’aria e la sua umidità sarà in equilibrio con l’umidità relativa dell’aria.
In pratica, se indichiamo con Pm la tensione del vapore alla superficie del prodotto da essiccare e con Pa la tensione del vapore dell’aria, si ha evaporazione, cioè passaggio di vapore acqueo dal prodotto all’aria, quando:
Pm > Pa
Per i cereali si possono quindi stabilire delle curve di equilibrio igroscopico, il cui andamento dipende soprattutto dall’umidità relativa dell’aria e dalla quantità di acqua contenuta nel prodotto, ma anche dalla temperatura dell’aria stessa e dalla composizione chimica del cereale. Questi diagrammi, ricavati sperimentalmente, per i diversi cereali danno in funzione delle caratteristiche termodinamiche dell’aria (temperatura e umidità relativa) l’umidità di equilibrio della granella in modo da potere valutare la possibilità di essiccazione con o senza riscaldamento artificiale dell’aria. Ecco alcuni esempi di diagrammi igroscopici relativi al mais. Rappresentano le curve di equilibrio igroscopico aria-granella di mais al variare dell’umidità relativa e della temperatura dell’aria e dell’umidità della granella.
Figura 9B: Esempio di curva di equilibrio
Nel grafico di figura 9A, ad esempio, con aria a 20 °C ed umidità relativa del 65% (valore al di sotto del quale non si sviluppano microrganismi e viene bloccata l’attività degli enzimi) la granella di mais è in equilibrio igroscopico con il 13% di umidità: cioè con tale tipo di aria si sarebbe in grado con una semplice ventilazione della massa di arrivare alle condizioni di conservazione della suddetta granella.
Dalle stesse curve emerge poi che, a parità di umidità relativa dell’aria, l’umidità di equilibrio del mais aumenta al diminuire della temperatura; così con aria ambiente sempre al 65% di umidità, si può conservare il prodotto al 15,5% di umidità quando l’aria ha una temperatura di circa 0 °C. In altre p arole, con il raffreddamento si possono conservare cereali ad umidità elevata senza che si presentino fenomeni di degradazione della loro sostanza.
È d’altra parte evidente che, non essendo facilmente realizzabili le condizioni fisiche dell’aria del citato esempio nella stagione di raccolta del mais (settembre-ottobre), si deve necessariamente ricorrere ad un opportuno impianto di riscaldamento dell’aria, realizzando così la vera e propria essiccazione.
La ventilazione con aria ambiente potrebbe tutt’al più essere di ausilio per la conservazione della granella nelle fasi di stoccaggio in attesa dell’essiccazione.
In proposito si è visto che è possibile conservare senza fenomeni di fermentazione la granella di mais allo stato umido per 8-10 giorni mediante ventilazione con aria ambiente insufflando un volume specifico dell’aria dell’ordine di 50-60 m3/(h•m3) di granella. È chiaro, però, che in queste condizioni si ha un elevato calo di peso nel prodotto per esaltate attività di respirazione delle cariossidi. L’attività di respirazione, peraltro, continua anche dopo l’essiccazione per cui, nonostante ogni precauzione, il peso di un cereale immagazzinato si riduce del 3-5% all’anno.
Figura 10: Peso di anidride carbonica liberato ogni giorno da 100 g di materia secca, in funzione della temperatura e dell'umidità del cereale
Nel grafico di figura 10 si sono visualizzate le interconnessioni tra l’umidità del cereale a fine essiccazione, la temperatura della massa e la produzione di CO2, direttamente correlata quest’ultima con i processi di respirazione.
Nel grafico di figura 11 viene invece riportato l’andamento della “conservabilità” della granella in relazione alla sua umidità ed alla sua temperatura di stoccaggio. Da esso emergono chiaramente i limiti cui bisogna spingere l’essiccazione del cereale per ottenere una buona conservazione, a seconda delle temperature di stoccaggio: per le condizioni ambientali del Veneto la conservazione del mais a tempo illimitato può avvenire solo per granella essiccata ad una umidità dell’ordine del 14-15%.