z4 zamraŻalnictwo

Współczesne techniki zamrażaniacd...

Współczesne techniki zamrażania

Aparaty spiralno-tacoweAparaty spiralno-tacowe

Aparaty taśmowe spiralne, podobnie jak zamrażarki Aparaty taśmowe spiralne, podobnie jak zamrażarki fluidyzacyjne, zostały po raz pierwszy zastosowane w fluidyzacyjne, zostały po raz pierwszy zastosowane w suszarnictwie. Obecnie są powszechnie stosowane w suszarnictwie. Obecnie są powszechnie stosowane w technice zamrażalniczej.technice zamrażalniczej.

Aparaty te zostały skonstruowane specjalnie do Aparaty te zostały skonstruowane specjalnie do hartowania lodhartowania lodóów, ale można też w, ale można też ichich używać do używać do zamrażania dań gotowych, hamburgerzamrażania dań gotowych, hamburgeroow, paluszkw, paluszkóów w rybnych itp. w liniach o niewielkiej wydajności. rybnych itp. w liniach o niewielkiej wydajności.

W ich budowie specjalizują się producenci linii W ich budowie specjalizują się producenci linii produkcji lodprodukcji lodóów, taki aparat stanowi ostatni człon linii w, taki aparat stanowi ostatni człon linii technologicznej. technologicznej.

Współczesne techniki zamrażania1 2 3

4

transporter oplata pionowe bębny z szeregiem kół łańcuchowych, z których jeden bęben jest napędowy, pozostałe luźne. W efekcie transporter wychodzi z tunelu na poziomie wejścia i przechodzi do stanowiska odbioru produktu. Tace z produktem ślizgają się po torach stalowych, wyłożonych specjalnie profilowanymi nakładkami z poliamidu; tory te są zamontowane równolegle do biegu łańcucha. Obroty bębna ciągnącego są regulowane bezstopniowo i w ten sposób określa czas zamrażania porcji. Z boku spiralnego transportera są zamontowane parowniki (4) i wentylatory (3), które wytwarzają intensywny ruch powietrza w kierunku poprzecznym do biegu transportera.

W izolowanej obudowie zainstalowany jest spiralny transporter łańcuchowy (1) bez końca, do którego przymocowane są tace z blachy kwasoodpornej (2). Przenośnik ten jest wyprowadzony na zewnątrz obudowy aparatu i tu jest stacja odbioru zamrożonych porcji i załadunku świeżych.


Istnieje wiele różnych systemów obiegu powietrza w aparatach taśmowo-spiralnych. W praktyce stosuje się trzy podstawowe obiegi:

• przepływ równoległy do powierzchni taśmy• prostopadły, a w nim strumień powietrza może biec z

góry na dół (przeciwprądowo w stosunku do produktu) lub z dołu do góry (współprądowo z produktem)

• Mieszany


obieg powietrza równoległy

obieg powietrza prostopadły

obieg powietrza równoległy

obieg powietrza prostopadły


Każdy z tych systemKażdy z tych systemóów ma wady i zalety, zależnie od w ma wady i zalety, zależnie od rodzaju zamrażanego produktu. rodzaju zamrażanego produktu.

Dla Dla produktproduktóów drobnychw drobnych zamrażanych luzem zamrażanych luzem najkorzystniejszy jest przepływ pionowy - z gnajkorzystniejszy jest przepływ pionowy - z góóry na ry na ddóół.ł.

Przeciwprądowy bieg produktu i strumienia zmniejsza do minimum różnice temperatur i wilgotności między powierzchnią produktu i powietrzem.

Dzięki temu ubytki masy są bardzo małe - 0,6-0,8%, (w przepływie równoległym 1,0-1,2%).

Przy produktach pakowanych problem ubytków masy jest mniej istotny, natomiast decydujące są warunki wymiany ciepła.

Znacznie korzystniejszy jest wówczas przepływ z dołu do góry lub równoległy.


Zamrażanie kontaktoweZamrażanie kontaktowe Zamrażanie kontaktowe należy do Zamrażanie kontaktowe należy do

najstarszych technik zamrażania, stosowano je najstarszych technik zamrażania, stosowano je rróównolegle z zamrażaniem powietrznym od wnolegle z zamrażaniem powietrznym od początkpoczątkóów produkcji mrożonej żywności. w produkcji mrożonej żywności.

Daje ono możliwość znacznej intensyfikacji Daje ono możliwość znacznej intensyfikacji procesu przy procesu przy bezpośrednim styku produktu z bezpośrednim styku produktu z powierzchnią chłodzoną czynnikiempowierzchnią chłodzoną czynnikiem

Współczesne techniki zamrażaniaCzynnik chłodniczy

Produkt


Nie ma tu charakterystycznego dla zamrażania Nie ma tu charakterystycznego dla zamrażania w powietrzu w powietrzu pośredniegopośredniego przepływu ciepła przepływu ciepła czynnik-powietrze-produkt, realizowanego przy czynnik-powietrze-produkt, realizowanego przy stosunkowo małych wspstosunkowo małych wspóółczynnikach wnikania łczynnikach wnikania ciepła, zwykle 10-40 W/(mciepła, zwykle 10-40 W/(m22**K) (K) (pozapoza techni technikąką fluidyzacyjnfluidyzacyjnąą 130-180 W/(m 130-180 W/(m22**K)). K)).

W dobrze eksploatowanych zamrażarkach W dobrze eksploatowanych zamrażarkach kontaktowych wartość tego wspkontaktowych wartość tego wspóółczynnika łczynnika wynosi 500‑600 W/(mwynosi 500‑600 W/(m22**K). Umożliwia to K). Umożliwia to znaczną redukcję czasu zamrażania. znaczną redukcję czasu zamrażania.


Pomimo Pomimo wymienionych wymienionych zalet zamrażarki kontaktowe mają zalet zamrażarki kontaktowe mają rróównież wady:wnież wady:

mogą zamrażać tylko produkty o regularnych mogą zamrażać tylko produkty o regularnych jednolitych wymiarach (zwłaszcza grubości); jednolitych wymiarach (zwłaszcza grubości);

niewielkie różnice w grubości opakowań lub bloków powodują znaczny spadek wydajności zamrażania,

ich obsługa jest uciążliwa i pracochłonna, mechanizacja ich obsługa jest uciążliwa i pracochłonna, mechanizacja załadunku i wyładunku klasycznego aparatu o płytach załadunku i wyładunku klasycznego aparatu o płytach poziomych dotychczas nie jest rozwiązana,poziomych dotychczas nie jest rozwiązana,

w aparacie istnieje kilkadziesiąt elastycznych połączeń w aparacie istnieje kilkadziesiąt elastycznych połączeń płyt z instalacją chłodniczą; pomimo stałego postępu w płyt z instalacją chłodniczą; pomimo stałego postępu w ich produkcji połączenia te stwarzają nadal wiele ich produkcji połączenia te stwarzają nadal wiele problemproblemóów.w.


W ostatnich latach pojawiło się wiele nowych W ostatnich latach pojawiło się wiele nowych konstrukcji, w ktkonstrukcji, w któórych, wykorzystując zalety rych, wykorzystując zalety zamrażania kontaktowego, starano się wyeliminować zamrażania kontaktowego, starano się wyeliminować opisane wady. Są to:opisane wady. Są to:

aparaty kontaktowe płytowe poziome, aparaty kontaktowe płytowe poziome, automatyczne,automatyczne,

aparaty kontaktowe płytowe pionowe,aparaty kontaktowe płytowe pionowe, aparaty kontaktowe taśmowe do produktaparaty kontaktowe taśmowe do produktóów stałych,w stałych, aparaty kontaktowe taśmowe do produktów aparaty kontaktowe taśmowe do produktów

płynnych i plastycznych,płynnych i plastycznych, aparaty kontaktowe bębnowe do produktaparaty kontaktowe bębnowe do produktóów stałych w stałych

i płynnych. i płynnych.


W zamrażarkach poziomych obsługiwanych W zamrażarkach poziomych obsługiwanych ręcznieręcznie wydajność maksymalną osiąga się wydajność maksymalną osiąga się przy grubości przy grubości produktu ok. 40 mmproduktu ok. 40 mm i to zarówno dla produktów i to zarówno dla produktów mrożonych w opakowaniu, jak i luzem.mrożonych w opakowaniu, jak i luzem.

W zamrażarkach płytowych automatycznych W zamrażarkach płytowych automatycznych wydajność spada wraz ze wzrostem grubości wydajność spada wraz ze wzrostem grubości produktu. produktu. Aparaty pracują najbardziej efektywnie Aparaty pracują najbardziej efektywnie przy zamrażaniu produktów o grubości 15-30 mm.przy zamrażaniu produktów o grubości 15-30 mm.


Zamrażarki kontaktowe Zamrażarki kontaktowe nie nadają sięnie nadają się do zamrażania do zamrażania produktów o nieforemnych kształtach (drób, duże ryby, produktów o nieforemnych kształtach (drób, duże ryby, nieregularne elementy mięsne), produktów sypkich (groszek, nieregularne elementy mięsne), produktów sypkich (groszek, fasolka, jagody), tzn. takich, przy których powierzchnia fasolka, jagody), tzn. takich, przy których powierzchnia styku produktu z płytami jest zredukowana lub gdy styku produktu z płytami jest zredukowana lub gdy współczynnik przewodzenia ciepła przez blok jest mały współczynnik przewodzenia ciepła przez blok jest mały (produkty sypkie).(produkty sypkie).

W celu polepszenia styku produktu z płytami i tym samym W celu polepszenia styku produktu z płytami i tym samym polepszenia współczynnika wnikania ciepła stosuje się polepszenia współczynnika wnikania ciepła stosuje się hydrauliczny docisk płythydrauliczny docisk płyt. .

Do szybkiego obliczania czasu zamrażania danego Do szybkiego obliczania czasu zamrażania danego produktu produktu opracowano specjalne nomogramyopracowano specjalne nomogramy. Dają one . Dają one wyniki dość dokładne, błąd nie przekracza zwykle 10%.wyniki dość dokładne, błąd nie przekracza zwykle 10%.


Aparaty kontaktowe taśmoweAparaty kontaktowe taśmowe

TTaśmowe aparaty kontaktowe aśmowe aparaty kontaktowe stosowane są dostosowane są do zamrażania zamrażania cienkich płaskich produktówcienkich płaskich produktów

Taśma ze stali kwasoodpornej biegnie nad zbiornikiem Taśma ze stali kwasoodpornej biegnie nad zbiornikiem wypełnionym roztworem. wypełnionym roztworem.

Schłodzony roztwór jest pompowany do kolektora z Schłodzony roztwór jest pompowany do kolektora z dyszami zamontowanego w wannie dyszami zamontowanego w wannie pod taśmąpod taśmą. .

Strumienie z dysz powodują silny ruch roztworu, który Strumienie z dysz powodują silny ruch roztworu, który wypływa przez krawędzie wanny tak, że taśma "płynie" wypływa przez krawędzie wanny tak, że taśma "płynie" po powierzchni cieczy. po powierzchni cieczy.


Roztwór zbiera się w zbiorniku, skąd zasysa go pompa i przez Roztwór zbiera się w zbiorniku, skąd zasysa go pompa i przez chłodnicę płaszczowo-rurową kieruje z powrotem do dysz. chłodnicę płaszczowo-rurową kieruje z powrotem do dysz.

Produkt jest układany ręcznie lub mechanicznie na Produkt jest układany ręcznie lub mechanicznie na powierzchni taśmy. powierzchni taśmy.

Gdy taśma zagina się na bębnie wylotowym, specjalny nóż Gdy taśma zagina się na bębnie wylotowym, specjalny nóż nylonowy zdejmuje z niej zamrożony produkt. nylonowy zdejmuje z niej zamrożony produkt.

Powrotne pasmo taśmy biegnie pod wanną, gdzie taśma Powrotne pasmo taśmy biegnie pod wanną, gdzie taśma zostaje odmrożona i myta w myjce o działaniu ciągłym.zostaje odmrożona i myta w myjce o działaniu ciągłym.

Aparat jest bardzo prosty w konstrukcji i działaniu, ale jego Aparat jest bardzo prosty w konstrukcji i działaniu, ale jego wskaźniki techniczne są wskaźniki techniczne są mało korzystnemało korzystne. Aparat o długości 18 . Aparat o długości 18 m i szerokości taśmy 1,2 m ma wydajność zaledwie 500 kg/h.m i szerokości taśmy 1,2 m ma wydajność zaledwie 500 kg/h.


Innego typu aparaty kontaktowe taśmowe stosuje się Innego typu aparaty kontaktowe taśmowe stosuje się do zamrażania produktów do zamrażania produktów płynnych i plastycznychpłynnych i plastycznych. .

Konstrukcję takiego aparatu wyjaśniono na Konstrukcję takiego aparatu wyjaśniono na przykładzie zamrażarki Pello-Freeze firmy przykładzie zamrażarki Pello-Freeze firmy Frigoscandia:Frigoscandia:

Na konstrukcji stalowej są zamontowane dwa Na konstrukcji stalowej są zamontowane dwa przenośniki taśmowe, jeden nad drugim. przenośniki taśmowe, jeden nad drugim.

Taśma przenośnika górnego jest wykonana z blachy Taśma przenośnika górnego jest wykonana z blachy stalowej gładkiej, a dolnego z karbowanej. stalowej gładkiej, a dolnego z karbowanej.

Przestrzeń między taśmami wypełnia produkt. Przestrzeń między taśmami wypełnia produkt.


W czasie przejścia przez strefę zamrażania zewnętrzną W czasie przejścia przez strefę zamrażania zewnętrzną powierzchnię obydwu taśm natryskuje się oziębionym powierzchnię obydwu taśm natryskuje się oziębionym glikolem. glikolem.

Wiele uwagi poświęcono problemowi zabezpieczenia Wiele uwagi poświęcono problemowi zabezpieczenia produktu przed kontaktem z glikolem. produktu przed kontaktem z glikolem. Taśma górna jest o kilkanaście centymetrów szersza od Taśma górna jest o kilkanaście centymetrów szersza od

dolnej, dzięki czemu powstaje okap, po którym glikol dolnej, dzięki czemu powstaje okap, po którym glikol bezpiecznie spływa do dolnej wanny. bezpiecznie spływa do dolnej wanny.

Ponadto w obrzeża taśmy karbowanej są wtopione pasy Ponadto w obrzeża taśmy karbowanej są wtopione pasy specjalnej gumy, do której jest dociskana taśma górna, specjalnej gumy, do której jest dociskana taśma górna, tworząc szczelne zamknięcie przestrzeni użytkowej. tworząc szczelne zamknięcie przestrzeni użytkowej.


Zamrażanie w cieczach nie wrzących (zamrażanie Zamrażanie w cieczach nie wrzących (zamrażanie immersyjne)immersyjne)

Zamrażanie w nie wrzących cieczach o niskiej temperaturze Zamrażanie w nie wrzących cieczach o niskiej temperaturze jest jest najstarsząnajstarszą metodą zamrażania żywności. Zamrażanie metodą zamrażania żywności. Zamrażanie immersyjne ma wiele zalet, ale również wiele istotnych wad. immersyjne ma wiele zalet, ale również wiele istotnych wad.

Główną Główną zaletązaletą są duże współczynniki wnikania ciepła, a stąd są duże współczynniki wnikania ciepła, a stąd krótki czas zamrażania, krótki czas zamrażania, przy stosunkowo wysokiej temperaturze wrzenia czynnika (od przy stosunkowo wysokiej temperaturze wrzenia czynnika (od

-25 do -30°C). -25 do -30°C). Urządzenia mają małe wymiary, korzystny wskaźnik Urządzenia mają małe wymiary, korzystny wskaźnik

wykorzystania mocy i są bardzo proste.wykorzystania mocy i są bardzo proste.


WadyWady tej metody są następujące: tej metody są następujące: produkty mrożone luzem w roztworze soli absorbują produkty mrożone luzem w roztworze soli absorbują

sól i tracą barwę, sól i tracą barwę, sól silnie koroduje urządzenia,sól silnie koroduje urządzenia, roztwór ulega stałemu rozcieńczeniu na skutek roztwór ulega stałemu rozcieńczeniu na skutek

absorpcji wilgoci z powietrza,absorpcji wilgoci z powietrza, standard higieny jest trudny do utrzymania, następuje standard higieny jest trudny do utrzymania, następuje

wtórne zakażenie. wtórne zakażenie.


W W pierwowzorzepierwowzorze urządzenia zastosowano urządzenia zastosowano roztwór roztwór soli kuchennejsoli kuchennej. Punkt eutektyczny tego roztworu przy . Punkt eutektyczny tego roztworu przy stężeniu 22,4% wynosi -21,2°C. Urządzenia pracują stężeniu 22,4% wynosi -21,2°C. Urządzenia pracują zwykle przy temperaturze solanki od -16 do -18°C, zwykle przy temperaturze solanki od -16 do -18°C, aby nie dopuścić do wytrącania soli w chłodnicy. Jest aby nie dopuścić do wytrącania soli w chłodnicy. Jest to nieco powyżej temperatury optymalnej, która to nieco powyżej temperatury optymalnej, która powinna wynosić ok. -20°C [26].powinna wynosić ok. -20°C [26].


Aby umożliwić pracę przy niższych temperaturach i zmniejszyć Aby umożliwić pracę przy niższych temperaturach i zmniejszyć korozję urządzeń, stosuje się inne roztwory wodne: korozję urządzeń, stosuje się inne roztwory wodne:

chlorku wapnia, chlorku wapnia, glicerolu, glicerolu, etanolu i etanolu i glikolu etylenowego. glikolu etylenowego. Dokonywano też prób zamrażania owoców w roztworze cukru. Dokonywano też prób zamrażania owoców w roztworze cukru.

Do bezpośredniego styku z produktami spożywczymi są Do bezpośredniego styku z produktami spożywczymi są dopuszczane tylko roztwory soli kuchennej i cukru. Inne dopuszczane tylko roztwory soli kuchennej i cukru. Inne roztwory są stosowane do produktów pakowanych.roztwory są stosowane do produktów pakowanych.


Zamrażanie immersyjne nigdy nie było powszechnie Zamrażanie immersyjne nigdy nie było powszechnie stosowane i w zasadzie wyszło z użycia z końcem lat stosowane i w zasadzie wyszło z użycia z końcem lat 50. wraz z rozwojem nowych metod zamrażania i 50. wraz z rozwojem nowych metod zamrażania i techniki chłodniczej w ogóle. techniki chłodniczej w ogóle.

Ostatnio jednak przeżywa swego rodzaju renesans w Ostatnio jednak przeżywa swego rodzaju renesans w związku z postępem w technice pakowania i związku z postępem w technice pakowania i wprowadzeniem wielu nowych tworzyw. wprowadzeniem wielu nowych tworzyw. Przy Przy zastosowaniu próżniowego pakowania w cienką folię, zastosowaniu próżniowego pakowania w cienką folię, przylegającą ściśle do produktu, warunki wnikania przylegającą ściśle do produktu, warunki wnikania ciepła są prawie takie same, jak przy mrożeniu luzem, ciepła są prawie takie same, jak przy mrożeniu luzem, a istnieje duża swoboda w doborze medium i można a istnieje duża swoboda w doborze medium i można zachować odpowiedni standard higieny. zachować odpowiedni standard higieny.

Współczesne techniki zamrażania Zamrażarki immersyjne są konstrukcyjnie bardzo Zamrażarki immersyjne są konstrukcyjnie bardzo

proste:proste: Jest to izolowana wanna o długości ok. 10 m i Jest to izolowana wanna o długości ok. 10 m i

szerokości 1,0 m. szerokości 1,0 m. Wanna jest przykryta izolowanymi elementami, z tym Wanna jest przykryta izolowanymi elementami, z tym

że na jej obydwu końcach są pozostawione wolne że na jej obydwu końcach są pozostawione wolne otwory - wlotowy i wylotowy. otwory - wlotowy i wylotowy.

Pod pokrywą i nad dnem wanny są zamontowane Pod pokrywą i nad dnem wanny są zamontowane dysze. dysze.

Współczesne techniki zamrażania Specjalna pompa zasysa roztwór z wanny, tłoczy go Specjalna pompa zasysa roztwór z wanny, tłoczy go

przez parownik płaszczowo-rurowyprzez parownik płaszczowo-rurowy i oziębiony i oziębiony roztwór podaje do obydwu rzędów dysz. Poziom roztwór podaje do obydwu rzędów dysz. Poziom roztworu w wannie sięga połowy jej wysokości.roztworu w wannie sięga połowy jej wysokości.

Zamrażany produkt spada z linii technologicznej do Zamrażany produkt spada z linii technologicznej do otworu wlotowego wanny i dostaje się w strefę otworu wlotowego wanny i dostaje się w strefę działania dysz. Płynie swobodnie wraz z roztworem działania dysz. Płynie swobodnie wraz z roztworem w kierunku wylotu, gdzie w odpowiednio dobranym w kierunku wylotu, gdzie w odpowiednio dobranym tempie wybiera się go i wyrzuca na siatkę ociekową, a tempie wybiera się go i wyrzuca na siatkę ociekową, a następnie na sito pod natrysk wodny, który spłukuje następnie na sito pod natrysk wodny, który spłukuje resztki roztworu.resztki roztworu.


Zamrażanie w cieczach wrzących (Zamrażanie w cieczach wrzących (zamrażanie zamrażanie kriogenicznekriogeniczne))

Z dużej liczby cieczy wrzących, które teoretycznie Z dużej liczby cieczy wrzących, które teoretycznie można użyć do zamrażania żywności, można użyć do zamrażania żywności, praktyczne praktyczne zastosowanie znalazły tylko dwie: ciekły azot i zastosowanie znalazły tylko dwie: ciekły azot i dwutlenek węgladwutlenek węgla..

Inne ciecze nie są używane ze względu na cenę, Inne ciecze nie są używane ze względu na cenę, problemy bezpieczeństwa pracy lub też szkodliwe problemy bezpieczeństwa pracy lub też szkodliwe działanie na produkty. Także szybko rozwijające się działanie na produkty. Także szybko rozwijające się zamrażanie w ciekłym freonie R12 zostało całkowicie zamrażanie w ciekłym freonie R12 zostało całkowicie zabronione. zabronione.


ZZamrażanie w cieczach wrzących charakteryzuje się:amrażanie w cieczach wrzących charakteryzuje się: bardzo dużymi współczynnikami wnikania ciepła, bardzo dużymi współczynnikami wnikania ciepła, znacznymi wartościami czynnej różnicy temperatur znacznymi wartościami czynnej różnicy temperatur bardzo krótkimi czasami zamrażania. bardzo krótkimi czasami zamrażania. Para z wrzącego czynnika nie jest zawracana, lecz Para z wrzącego czynnika nie jest zawracana, lecz

ulatuje do atmosfery. ulatuje do atmosfery. koszty inwestycyjne w tej technice zamrażania są koszty inwestycyjne w tej technice zamrażania są

bardzo niskie, bo nie ma tu maszynowni. bardzo niskie, bo nie ma tu maszynowni.


Natomiast koszty utrzymania ruchu są wysokie, gdyż Natomiast koszty utrzymania ruchu są wysokie, gdyż czynnik musi być stale uzupełniany. Przeciętne czynnik musi być stale uzupełniany. Przeciętne zużycie czynnika wynosi 1,5 kg/kg produktu i jest to zużycie czynnika wynosi 1,5 kg/kg produktu i jest to główna pozycja w kosztach produkcji. główna pozycja w kosztach produkcji.

Skroplony gaz jest dostarczany z wytwórni w Skroplony gaz jest dostarczany z wytwórni w specjalnie izolowanych cysternach, co jest specjalnie izolowanych cysternach, co jest dodatkowym problemem w organizacji tej produkcji, dodatkowym problemem w organizacji tej produkcji, zwłaszcza na dużą skalę.zwłaszcza na dużą skalę.


Określenie "kriogeniczne" przyjęto umownie. Zgodnie z Określenie "kriogeniczne" przyjęto umownie. Zgodnie z nazewnictwem za kriogeniczne uważane są temperatury nazewnictwem za kriogeniczne uważane są temperatury poniżej -150°C ( 123 K). Zamrażanie ciekłym COponiżej -150°C ( 123 K). Zamrażanie ciekłym CO22 (LIC) o (LIC) o

temperaturze "wrzenia" (sublimacji) -78,5°C nie mieści się w temperaturze "wrzenia" (sublimacji) -78,5°C nie mieści się w tym zakresie, jednak zostało tutaj włączone z uwagi na tym zakresie, jednak zostało tutaj włączone z uwagi na zbliżony charakter procesu.zbliżony charakter procesu.

Z punktu widzenia Z punktu widzenia termodynamikitermodynamiki stosowanie skroplonych stosowanie skroplonych gazów (LNgazów (LN22, LCO, LCO22) jest bardzo niekorzystne. W porównaniu z ) jest bardzo niekorzystne. W porównaniu z

konwencjonalnymi instalacjami chłodniczymi operuje się tu konwencjonalnymi instalacjami chłodniczymi operuje się tu znacznie większymi różnicami temperatur użytkowania i znacznie większymi różnicami temperatur użytkowania i otoczenia (odpowiednio Notoczenia (odpowiednio N22 - 196/20°C, CO - 196/20°C, CO22 - 78,5/20°C, - 78,5/20°C,

instalacja konwencjonalna - 40/20°C). instalacja konwencjonalna - 40/20°C).


Aparaty te mogą spełniać bardzo ważną rolę w Aparaty te mogą spełniać bardzo ważną rolę w produkcji wielkoprzemysłowej jako urządzenia produkcji wielkoprzemysłowej jako urządzenia rezerwowe w okresie szczytów produkcyjnych. rezerwowe w okresie szczytów produkcyjnych. Ciekły azot i ciekły dwutlenek węgla są również Ciekły azot i ciekły dwutlenek węgla są również stosowane do usprawnienia pracy, np. tuneli stosowane do usprawnienia pracy, np. tuneli fluidyzacyjnych, co omówiono wcześniej.fluidyzacyjnych, co omówiono wcześniej.


Zamrażanie w ciekZamrażanie w ciekłłym azocie (LIN)ym azocie (LIN) W pierwszych aparatach typu LIN W pierwszych aparatach typu LIN (Liquid Nitrogen Freezing) (Liquid Nitrogen Freezing)

stosowano zanurzanie produktów w ciekłym azocie. stosowano zanurzanie produktów w ciekłym azocie. Odpowiednio ukształtowany transporter przenosił produkt Odpowiednio ukształtowany transporter przenosił produkt przez wannę wypełnioną ciekłym azotem. przez wannę wypełnioną ciekłym azotem.

Metodę tę zarzucono z dwóch powodów: Metodę tę zarzucono z dwóch powodów: zanurzanie ciepłego produktu w cieczy wrzącej o temp. -zanurzanie ciepłego produktu w cieczy wrzącej o temp. -

196°C powodowało raptowne skurcze oziębianego ciała i 196°C powodowało raptowne skurcze oziębianego ciała i jego pękanie, jego pękanie,

proces był mało ekonomiczny, ponieważ było proces był mało ekonomiczny, ponieważ było wykorzystywane tylko ciepło parowania azotu ( 198,2 wykorzystywane tylko ciepło parowania azotu ( 198,2 kJ/kg).kJ/kg).

We współczesnych aparatach tunelowych proces We współczesnych aparatach tunelowych proces mrożenia jest podzielony na 4 fazy: mrożenia jest podzielony na 4 fazy: fazę wstępnego schładzania, fazę wstępnego schładzania, intensywnego zamrażania, intensywnego zamrażania, natrysków i natrysków i wyrównania temperatury. wyrównania temperatury.

W najnowszych rozwiązaniach strefa 4 jest bardzo W najnowszych rozwiązaniach strefa 4 jest bardzo skrócona, natrysk ciekłego azotu ma miejsce tuż przy skrócona, natrysk ciekłego azotu ma miejsce tuż przy wyjściu produktu z aparatu. Wyrównanie temperatury wyjściu produktu z aparatu. Wyrównanie temperatury w produkcie następuje częściowo poza zamrażarką.w produkcie następuje częściowo poza zamrażarką.


Tunele LIN umożliwiają bardzo szybkie zamrażanie Tunele LIN umożliwiają bardzo szybkie zamrażanie produktów. Cykl zamrażania z wynosi 3-10 min (przy produktów. Cykl zamrażania z wynosi 3-10 min (przy większych elementach do 20 min). większych elementach do 20 min).

W tunelach LIN nie powinno się zamrażać produktów w W tunelach LIN nie powinno się zamrażać produktów w opakowaniach sztywnych, kartonowych. Warstewka powietrza opakowaniach sztywnych, kartonowych. Warstewka powietrza między produktem i medium powoduje zbyt duże między produktem i medium powoduje zbyt duże zmniejszenie współczynnika przejmowania ciepła przy zmniejszenie współczynnika przejmowania ciepła przy natrysku. Zamrażanie przebiega wówczas w sposób zbliżony natrysku. Zamrażanie przebiega wówczas w sposób zbliżony do warunków tunelu owiewowego, przy odpowiednio dużej do warunków tunelu owiewowego, przy odpowiednio dużej różnicy temperatur. różnicy temperatur.

Natomiast bardzo dobrze zamrażają się produkty w Natomiast bardzo dobrze zamrażają się produkty w opakowaniu próżniowym z folii ściśle przylegającej do opakowaniu próżniowym z folii ściśle przylegającej do produktu. Materiały na opakowania powinny być odporne na produktu. Materiały na opakowania powinny być odporne na bardzo niskie temperatury.bardzo niskie temperatury.


Wielkość zamrażanych porcji znacznie wpływa na Wielkość zamrażanych porcji znacznie wpływa na pracę i wydajność urządzenia. pracę i wydajność urządzenia.

W miarę W miarę wzrostu grubościwzrostu grubości produktu produktu gwałtownie gwałtownie maleje szybkość zamrażaniamaleje szybkość zamrażania i rośnie czas cyklu, a i rośnie czas cyklu, a jednocześnie maleje wydajność tunelu. jednocześnie maleje wydajność tunelu.

Wydajność tunelu spada także prawie do polowy, gdy Wydajność tunelu spada także prawie do polowy, gdy ze względów technologicznych nie można stosować ze względów technologicznych nie można stosować bezpośredniego natrysku ciekłego czynnika na bezpośredniego natrysku ciekłego czynnika na produkt.produkt.

Obecnie są budowane dwa typu aparatów LIN: Obecnie są budowane dwa typu aparatów LIN: tunelowe i spiralne.tunelowe i spiralne.


ZamraZamrażżarki LIN tunelowearki LIN tunelowe Konstrukcja nowoczesnych tunelowych Konstrukcja nowoczesnych tunelowych

zazammrażalników LIN jest bardzo prosta. rażalników LIN jest bardzo prosta. W izolowanej obudowie jest zamontowany poziomy W izolowanej obudowie jest zamontowany poziomy

transporter siatkowy, który przy wlocie i przy wylocie transporter siatkowy, który przy wlocie i przy wylocie wybiega poza obudowę. wybiega poza obudowę.

W nakrywie jest zamontowany system natrysków W nakrywie jest zamontowany system natrysków oraz wentylatory osiowe, wywołujące intensywny oraz wentylatory osiowe, wywołujące intensywny ruch zimnego gazu wokół przesuwającego się na ruch zimnego gazu wokół przesuwającego się na taśmie produktu. Ciekły czynnik doprowadzony do taśmie produktu. Ciekły czynnik doprowadzony do dysz natrysków w zetknięciu z produktem zamienia dysz natrysków w zetknięciu z produktem zamienia się w paręsię w parę..


Proces zamrażania przebiega następująco:Proces zamrażania przebiega następująco: Surowiec jest wprowadzany na taśmie do Surowiec jest wprowadzany na taśmie do strefy Istrefy I, gdzie w , gdzie w

strumieniu par azotu o temperaturze od -20 do -100°C jest strumieniu par azotu o temperaturze od -20 do -100°C jest wstępnie schładzany do temperatury zamarzania. wstępnie schładzany do temperatury zamarzania.

W tym stanie przechodzi do W tym stanie przechodzi do strefy IIstrefy II, w której spotyka się z , w której spotyka się z bardzo intensywnym strumieniem par o temperaturze od -100 bardzo intensywnym strumieniem par o temperaturze od -100 do -190°C. W strefie tej produkt zostaje w połowie do -190°C. W strefie tej produkt zostaje w połowie zamrożony, ale temperatura jego środka jest nadal bliska 0°C. zamrożony, ale temperatura jego środka jest nadal bliska 0°C.

WW strefie IIIstrefie III bezpośredni natrysk ciekłego azotu powoduje bezpośredni natrysk ciekłego azotu powoduje całkowite zamrożenie produktu, z bardzo dużym całkowite zamrożenie produktu, z bardzo dużym zróżnicowaniem temperatury. Na powierzchni tempera tura zróżnicowaniem temperatury. Na powierzchni tempera tura spada do -100°C i niżej, a w środku wynosi od -5 do -10°C. spada do -100°C i niżej, a w środku wynosi od -5 do -10°C.

Wyrównanie temperatur do pożądanego poziomu -20°C Wyrównanie temperatur do pożądanego poziomu -20°C następuje w końcowej partii aparatu i w toku pakowania.następuje w końcowej partii aparatu i w toku pakowania.


Aparaty te są bardzo proste w konstrukcji i w obsłudze. Ciekły Aparaty te są bardzo proste w konstrukcji i w obsłudze. Ciekły czynnik jest dozowany wprost ze zbiornika w ilości czynnik jest dozowany wprost ze zbiornika w ilości zapewniającej jego pełne wyparowanie i pożądane zamrożenie zapewniającej jego pełne wyparowanie i pożądane zamrożenie produktu. produktu.

Pracą aparatu steruje mikroprocesor, który kontroluje Pracą aparatu steruje mikroprocesor, który kontroluje szybkość biegu taśmy, szybkość biegu taśmy, temperaturę gazu w przewodzie wylotowym wentylatora temperaturę gazu w przewodzie wylotowym wentylatora

wyciągo wego i wyciągo wego i dopływ ciekłego czynnika. dopływ ciekłego czynnika.

Zamrażarki tunelowe LIN są montowane na konstrukcji Zamrażarki tunelowe LIN są montowane na konstrukcji stalowej, stojącej bezpośrednio na podłodze hali produkcyjnej. stalowej, stojącej bezpośrednio na podłodze hali produkcyjnej. Nie wymagają fundamentów i można je łatwo przesuwać w Nie wymagają fundamentów i można je łatwo przesuwać w dowolne miejsce. dowolne miejsce.


ZamraZamrażżarki LIN spiralnearki LIN spiralne Pod względem mechanicznym zamrażarki spiralne dzialają na tej Pod względem mechanicznym zamrażarki spiralne dzialają na tej

samej zasadzie co aparaty taśmowo-spiralne owiewowe z tym, że samej zasadzie co aparaty taśmowo-spiralne owiewowe z tym, że zamiast parownika oziębiającego powietrze jest zastosowany zamiast parownika oziębiającego powietrze jest zastosowany natrysk LNnatrysk LN

22,, aaparaty te są też zwykle znacznie mniejsze. paraty te są też zwykle znacznie mniejsze. Świeży produkt jest wprowadzany do aparatu od dołu i Świeży produkt jest wprowadzany do aparatu od dołu i

przenoszony po spirali w górę aż do wylotu. przenoszony po spirali w górę aż do wylotu. W toku tej drogi jest on poddawany silnemu owiewowi atmosfery W toku tej drogi jest on poddawany silnemu owiewowi atmosfery

gazowego Ngazowego N22 o temperaturze od -50 do -ó0°C. o temperaturze od -50 do -ó0°C.

Następuje wstępne schłodzenie, a następnie powierzchniowe Następuje wstępne schłodzenie, a następnie powierzchniowe omrożenie produktu. omrożenie produktu.

W końcowej fazie procesu produkt przechodzi pod natryskami W końcowej fazie procesu produkt przechodzi pod natryskami LNLN

22, gdzie następuje jego głębokie przemrożenie, a w krótkiej , gdzie następuje jego głębokie przemrożenie, a w krótkiej strefie za dyszami wyrównanie temperatury. strefie za dyszami wyrównanie temperatury.


Aparaty spiralne są znacznie cięższe, droższe i Aparaty spiralne są znacznie cięższe, droższe i bardziej skomplikowane pod względem bardziej skomplikowane pod względem mechanicznym. Są zamontowane na stale, mechanicznym. Są zamontowane na stale, nieprzesuwne. nieprzesuwne.


ZamraZamrażżanie ciekłym COanie ciekłym CO22 (LIC) (LIC)

Metoda zamrażania ciekłym C0Metoda zamrażania ciekłym C022 jest określana w jest określana w

skrócie LIC skrócie LIC (Liquid Carbon -Dioxide-Freezing). (Liquid Carbon -Dioxide-Freezing). Przy Przy ciśnieniu atmosferycznym dwutlenek węgla może ciśnieniu atmosferycznym dwutlenek węgla może występować tylko w stanie stałym (suchy lód) lub występować tylko w stanie stałym (suchy lód) lub gazowym. Ciekły COgazowym. Ciekły CO

22 jest dostarczany w butlach lub jest dostarczany w butlach lub

cysternach pod ciśnieniem ok. 2,0 MPa (w temp. -cysternach pod ciśnieniem ok. 2,0 MPa (w temp. -20°C). 20°C).

Współczesne techniki zamrażania Proces zamrażania w zamrażarkach LIC jest w zasadzie taki sam, Proces zamrażania w zamrażarkach LIC jest w zasadzie taki sam,

jak w aparatach LIN z tym, że czynne różnice temperatur w jak w aparatach LIN z tym, że czynne różnice temperatur w poszczególnych strefach aparatu są znacznie mniejsze (temperatura poszczególnych strefach aparatu są znacznie mniejsze (temperatura sublimacji "śniegu" COsublimacji "śniegu" CO2 2 przy ciśnieniu atmosferycznym -78,5°C, przy ciśnieniu atmosferycznym -78,5°C, wrzenia ciekłego azotu -195,9°C). wrzenia ciekłego azotu -195,9°C).

Również warunki przepływu ciepła od proRównież warunki przepływu ciepła od prodduktu do stałego COuktu do stałego CO22 w w strefie najbardziej intensywnej wymiany są o wiele gorsze niż przy strefie najbardziej intensywnej wymiany są o wiele gorsze niż przy natrysku LNnatrysku LN22. W rezultacie średni współczynnik wnikania ciepła w . W rezultacie średni współczynnik wnikania ciepła w zamrażarkach LIC jest blisko 2-krotnie mniejszy niż w aparatach zamrażarkach LIC jest blisko 2-krotnie mniejszy niż w aparatach LIN. W związku z tym czasy zamrażania produktów w LIN. W związku z tym czasy zamrażania produktów w zamrażarkach LIC są znacznie dłuższe. zamrażarkach LIC są znacznie dłuższe.

Zamrażanie przy użyciu ciekłego COZamrażanie przy użyciu ciekłego CO22 jest natomiast stosunkowo jest natomiast stosunkowo korzystnekorzystne pod względem energetycznym i ekonomicznym. W pod względem energetycznym i ekonomicznym. W porównaniu z metodą LIN ogólny wydatek energii jest blisko 4-porównaniu z metodą LIN ogólny wydatek energii jest blisko 4-krotnie mniejszy, a cena czynnika ok. 3,5-krotnie niższa.krotnie mniejszy, a cena czynnika ok. 3,5-krotnie niższa.


ZamraZamrażżarki LICarki LIC Konstrukcja zamrażarek LIC jest w zasadzie taka sama, jak Konstrukcja zamrażarek LIC jest w zasadzie taka sama, jak

zamrażarek LIN. Różnią się tylko zamrażarek LIN. Różnią się tylko typem dysztypem dysz w systemach w systemach natrysku. Przestawienie urządzenia z ciekłego azotu na ciekły natrysku. Przestawienie urządzenia z ciekłego azotu na ciekły dwutlenek węgla wymaga dwutlenek węgla wymaga wymiany dyszwymiany dysz i odpowiedniego i odpowiedniego nastawienia nastawienia temperaturtemperatur i i szybkości posuwu taśmyszybkości posuwu taśmy. . Na rynku są Na rynku są dwa rodzaje zamrażarek LIC: tunelowe i taśmowo -spiralne.dwa rodzaje zamrażarek LIC: tunelowe i taśmowo -spiralne.

Zupełnie nowe rozwiązanie zamrażarki LIN (lub LIC) oferuje Zupełnie nowe rozwiązanie zamrażarki LIN (lub LIC) oferuje niemiecka firma Messer-Griesheim. Aparat jest zbudowany w niemiecka firma Messer-Griesheim. Aparat jest zbudowany w formie rury o długości 7,5 m i średnicy 0,5 m. Rura obraca się formie rury o długości 7,5 m i średnicy 0,5 m. Rura obraca się wolno, a wprowadzone do niej drobne owoce i warzywa są wolno, a wprowadzone do niej drobne owoce i warzywa są natryskiwane ciekłym dwutlenkiem węgla lub azotu. Według natryskiwane ciekłym dwutlenkiem węgla lub azotu. Według deklaracji producenta uzyskiwany produkt jest całkowicie sypki, deklaracji producenta uzyskiwany produkt jest całkowicie sypki, nawet przy zamrażaniu surowców skłonnych do zbrylania.nawet przy zamrażaniu surowców skłonnych do zbrylania.

z4 zamraŻalnictwo

Documents