Simulazione e dimensionamento di processi dell'industria alimentare = Simulation and sizing of food industry processes

L'obiettivo principale della tesi consiste nella progettazione di un impianto finalizzato all'ottimizzazione dell'utilizzo degli scarti della filiera di produzione del caffè. La valorizzazione dei sottoprodotti del caffè è fondamentale per affrontare la problematica dello smaltimento dei rifiuti e per ridurre il loro impatto ambientale, e passare da un’economia lineare ad una circolare. In questa tesi viene descritto il procedimento di dimensionamento di un processo di pirolisi lenta finalizzato alla produzione di bio-char, conforme ai requisiti stabiliti dalla normativa (UE) 2021/2088 (per l'impiego come ammendante in Europa) a partire da un sottoprodotto generato durante la tostatura del caffè, il coffee silverskin (CSS), il quale consiste in uno strato sottile che avvolge il chicco di caffè. Si è mirato ad una completa valorizzazione del CSS, essendo la pirolisi un processo energivoro, sono state analizzate e progettate delle possibili configurazioni di impianto che permettessero l’autosostentamento del processo utilizzando come vettore energetico gli altri due prodotti ottenuti: la frazione liquida, nota come bio-olio, e il gas, denominato pyro-gas. L’impianto industriale progettato ha una capacità di trattamento pari a 2168 ton/anno di CSS (95% secco). Sulla base del feedstock in ingresso e delle rese sperimentali, l’impianto permette di produrre circa 590 ton/y di bio-char. Inizialmente, sono stati eseguiti bilanci di massa ed energia su ciascuna delle apparecchiature coinvolte nel processo. Successivamente, utilizzando i risultati derivati da questi bilanci e da analisi di sensitività, si è proceduto con il dimensionamento delle stesse apparecchiature. Infine, è stata realizzata un'analisi economica preliminare dell'impianto al fine di determinare la sua fattibilità. In conclusione, si può affermare che sono stati ottenuti risultati che supportano l’utilizzo del pyro-gas e/o pyro-olio come vettore energetico al fine di sostentare il processo di pirolisi richiedendo una ridotta quantità di combustibile ausiliario.