Processi integrati per l’intensificazione di processo: reazione di fotocatalisi accoppiata alla pervaporazione, la dialisi e all’ozonizzazione

L’accoppiamento di diverse operazioni unitarie può in certi casi portare ad una cosiddetta “intensificazione di processo”, cioè ad un aumento sostanziale delle rese, dell’efficienza e della sostenibilità. Nel presente lavoro sono state pertanto analizzate le potenzialità di accoppiamento della fotocatalisi, il più studiato tra i “processi di ossidazione avanzata”, sia con alcuni processi a membrana per la sintesi verde di aromi sia con l’ozonizzazione per la depurazione di acque. È stato dimostrato che in entrambi i casi l’ottenimento di una significativa intensificazione di processo dipende in gran parte dai parametri operativi, in particolare dal rapporto, delta, tra la velocità caratteristica di fotocatalisi e quella del processo accoppiato. Nel caso della sintesi di aromi, in cui la fotocatalisi viene accoppiata con la pervaporazione o con la dialisi ricircolando al reattore il retentato dalla cella con la membrana. Il parametro delta dipende dalla velocità di reazione, dalle proprietà di trasporto delle membrane e naturalmente dal volume del rettore e dall’area della membrana. La reazione fotocatalitica produce l’aroma, ad esempio vanillina da acido ferulico, per ossidazione parziale e grazie al recupero del prodotto se ne evita l’ulteriore ossidazione aumentandone pertanto la resa. L’operare in apparati separati offre diversi vantaggi come la possibilità di variare senza vincoli il rapporto tra area della membrana e volume del reattore, ma impone di considerare anche il grado effettivo di accoppiamento dei processi. In questo caso, come evidenziato dal modello matematico, un sufficientemente elevato rapporto di ricircolo consente comunque di integrare efficacemente i processi. Nell’ozonizzazione fotocatalitica si hanno due importanti vantaggi: l’aumento della velocità di degradazione grazie alla sinergia tra i processi e la capacità di controllare la formazione di prodotti pericolosi. La sinergia viene massimizzata ad un valore ottimale di delta, mentre la formazione dei prodotti indesiderati viene controllata operando secondo le procedure che sono state individuate.

Starch distribution in pear tree organs in relation to training systems, rootstocks and fruit quality

Starch is the main form in which plants store carbohydrates reserves, both in terms of amounts and distribution among different plant species. Carbohydrates are direct products of photosynthetic activity, and it is well know that yield efficiency and production are directly correlated to the amount of carbohydrates synthesized and how these are distributed among vegetative and reproductive organs. Nowadays, in pear trees, due to the modernization of orchards, through the introduction of new rootstocks and the development of new training systems, the understanding and the development of new approaches regarding the distribution and storage of carbohydrates, are required. The objective of this research work was to study the behavior of carbohydrate reserves, mainly starch, in different pear tree organs and tissues: i.e., fruits, leaves, woody organs, roots and flower buds, at different physiological stages during the season. Starch in fruit is accumulated at early stages, and reached a maximum concentration during the middle phase of fruit development; after that, its degradation begins with a rise in soluble carbohydrates. Moreover, relationships between fruit starch degradation and different fruit traits, soluble sugars and organic acids were established. In woody organs and roots, an interconversion between starch and soluble carbohydrates was observed during the dormancy period that confirms its main function in supporting the growth and development of new tissues during the following spring. Factors as training systems, rootstocks, types of bearing wood, and their position on the canopy, influenced the concentrations of starch and soluble carbohydrates at different sampling dates. Also, environmental conditions and cultural practices must be considered to better explain these results. Thus, a deeper understanding of the dynamics of carbohydrates reserves within the plant could provide relevant information to improve several management practices to increase crop yield efficiency.