(495) 984-74-92
(495) 226-51-87
info@xiron.ru
WhatsApp
Главная
Техническая информация
Камеры шоковой заморозки
Криогенный метод

Криогенный метод


В настоящее время в промышленном масштабе для замораживания пищевых продуктов используются следующие криогенные агенты: жидкий азот, диоксид углерода и хладон. Основными преимуществами криогенного метода являются: малая продолжительность процесса, сохранение качества продукта, минимальные потери его массы за счет усушки без применения специальных упаковочных материалов. Наибольшее распространение для замораживания штучных продуктов получил жидкий азот, обладающий относительной инертностью, низкой температурой и высокими термодинамическими свойствами. Замораживание пищевых продуктов жидким азотом в настоящее время осуществляется способами погружения и орошения.

Способ погружения продукта в жидкий азот применяется в основном для замораживания продуктов, имеющих сферическую форму, или для продуктов других форм, предназначенных для дальнейшего дробления: это объясняется возникновением внутреннего напряжения в продукте, что приводит к образованию трещин. Отрицательным моментом данного метода является возможность накопления жидкого кислорода в ванне с жидким азотом, что может привести к самовозгоранию по мере испарения последнего.

С целью уменьшения расхода жидкого азота для замораживания используют метод орошения азота на продукт, который оказался более экономичным по сравнению с погружением. Для этой цели используются различного вида форсунки с большим конусом факела, которые могут производить распыление жидкого азота в мелкодисперсное состояние. Способ орошения предусматривает использование паров азота для предварительного охлаждения продукта и выравнивания температуры по объему. В этом случае холодопроизводительность 1 кг азота состоит из количества теплоты, отводимой жидким азотом от продукта при переходе его в газообразное состояние, и дополнительного количества теплоты, образующейся при нагревании паров азота до температуры, с которой азот выходит из морозильного аппарата

Криогенный метод

Так, например, при температуре отходящих паров минус 50°С 1 кг азота поглощает 83,5 кДж теплоты. Расход азота зависит главным образом от теплосодержания замораживаемого продукта, степени использования холодильного потенциала паров азота, величины постоянных потерь за счет теплопритоков извне, расхода азота на охлаждение аппарата в начале работы. На величину расхода азота большое влияние оказывает коэффициент полезного действия скороморозильного аппарата и вид замораживаемого продукта. Продукты больших размеров обеспечивают более высокий КПД аппарата, т. к. при этом возможна более высокая производительность и сумма постоянных потерь распределяется на большее количество замороженного продукта.

Коэффициент полезного действия азотных скороморозильных аппаратов, использующих способ орошения продукта азотом, находится на уровне 0,7… 0,85, при этом наряду с потерями внутри аппарата учитываются потери в резервуаре для хранения жидкого азота в магистральных трубопроводах. Рассматривается себестоимость замораживания штучных пищевых продуктов различными методами: воздушным (периодическое в туннеле и непрерывное на конвейере), контактным (в горизонтальных многоплиточных аппаратах) и криогенным (с помощью жидкого азота). Сопоставление различных систем замораживания (табл. 1.1.) производится для холодильных установок производительностью 500… 1000 кг/ч при температуре загрузки плодов и овощей 20°С, готовых блюд 50°С и конечной температуре минус 20°С. Продолжительность работы установки в смену 7 ч.

Криогенный метод

Анализ показывает, что стоимость замораживания азотным методом зависит только от расхода азота. Одним из преимуществ использования азота для замораживания пищевых продуктов является снижение потерь за счет усушки. Процент потери массы продукта при промышленном замораживании составляет примерно:

  • в воздушных аппаратах туннельного типа (продукт без упаковки) 3…6%
  • плиточных аппаратах (продукт в упаковке) 0,5%
  • в азотных аппаратах (продукт без упаковки) 1,0%

Замораживание жидким азотом позволяет получить продукт высокого качества. Данные отечественных и зарубежных специалистов по замораживанию штучных пищевых продуктов, таких как готовые блюда, мясные натуральные и рубленые полуфабрикаты, изделия из теста, рыба, птица, овощи, ягоды и т. д. свидетельствуют о преимуществе азотного по сравнению с другими методами замораживания как в отношении микрокристаллической структуры, что связано с меньшими потерями сока при размораживании, так и в отношении сохранения вкусовых качеств, гигиеничности, товарного вида продукта.

В России метод замораживания с помощью жидкого азота пока не нашел широкого промышленного применения, однако научные разработки и экспериментальные установки оказали большое влияние на выявление закономерностей процесса теплообмена при замораживании продукта криогенным методом. Применение жидкого азота для замораживания пищевых продуктов сдерживается в первую очередь высокой его ценой и тем фактом, что это хладагент одноразового использования. В этом плане имеет преимущество перед азотом другая криогенная жидкость, используемая для замораживания пищевых продуктов, хладон-12. Благодаря регенерации паров расход хладона снижается до 0,025 кг на 1 кг продукта.

Интенсификация процесса замораживания с использованием хладона-12 достигается не за счет высокого температурного потенциала, как в случае замораживания в азоте, а эффективным теплообменом за счет кипения хладагента на поверхности продукта при атмосферном давлении. На основании выполненных отечественными специалистами исследований доказана целесообразность использования хладона-12 для замораживания мяса птицы, разработаны условия и режимные параметры процесса. Определен уровень сорбции хладона-12 продуктом и извлечения из него жира при контактном замораживании мяса бройлеров. Установлено, что при холодильном хранении, в холодильной камере, и размораживании мяса птицы происходит десорбция хладона-12, который полностью удаляется из продукта при тепловой обработке: применение пленочной упаковки, в силу низких коэффициентов газопроницаемости, исключает возможность сорбции хладона-12 продуктом, что позволило разработать технологию замораживания в хладоне-12 мяса бройлеров и получить продукт высокого качества.

Разработанная технология замораживания в хладоне-12 мяса птицы и рыбы разрешена для промышленного использования Минздравом РФ. За рубежом метод контактного замораживания в хладоне-12 нашел практическое применение для рыбы, креветок, клубники, кукурузных початков, лука, абрикосов и других штучных продуктов. При этом используют хладон-12, чистота которого должна составлять не менее 99,97%. Вместе с тем, последние годы были периодом осторожного отношения к использованию хладонов, в том числе хладона-12, возникшего вследствие публикации американских специалистов теории расщепления озона. Согласно этой теорий, молекулы хладонов, диффундируя в верхние слои атмосферы, подвергаются действию ультрафиолетовых излучений, вследствие чего они становятся источниками атомов хлора, который и разрушает озон.

Необходимо также учитывать, что из всего количества хладонов, попадающих в атмосферу, 66% выделяется из аэрозольных упаковок и только 27% — за счет утечки хладонов из охлаждающих и кондиционирующих систем. В литературе есть данные о других возможных причинах уменьшения озонового слоя, в частности связанных с ядерными взрывами и выбросами газов сверхзвуковыми самолетами и ракетамйГ Известно официальное заявление Международного института холода (МИХ), в котором отмечается проблематичность действия хладонов на озон. Поэтому МИХ рекомендует не вводить каких-либо ограничений по применению хладонов до тех пор, пока необходимость в этом не будет окончательно установлена.

В настоящее время дискуссии по данному поводу продолжаются и в этих обстоятельствах рациональна такая позиция, как воздержание от использования хладона-12 для замораживания продуктов питания, а применение для этого менее эффективных методов. Криогенный метод замораживания с применением диоксида углерода (С02) давно привлекает внимание специалистов. Процесс замораживания осуществляются путем воздействия на продукт холодной газовой и жидкой средой или создавая смесь из газа и диспергированной в ней твердой С02. С целью максимального использования теплоты сублимации продукт покрывают «снеговой шубой», получаемой после дросселирования жидкой СОг В ряде случаев твердую С02 используют в виде мелких гранул, которые укладывают внутрь продукта, например, в тушку птицы, или засыпают в коробки с продуктом.

Температура охлаждающей среды зависит от принципа организации процесса замораживания диоксидом углерода. При газовой среде она поддерживается в интервале от минус 20°С до минус 70°С, при охлаждении «снегом» и гранулами — минус 78,9°С. Теплота сублимации твердого С02 составляет 575 кДж/кг, тогда как теплота парообразования жидкого азота — 199,71 кДж/кг. Использование перепада температур между продуктом и хладагентом, а также отвод тепла при сублимации твердого CO2, позволяет получать высокие скорости замораживания без деформаций в структуре продукта. При этом продукты, замораживаемые с помощью С02, имеют высокую органолептичес-кую оценку, а потери массы за счет усушки составляют 0,3%.

Диоксид углерода можно применять для контактного замораживания практически любых штучных пищевых продуктов. При этом С02 обладает бактерицидными свойствами: является эффективным средством для подавления размножения анаэробных, а также аэробных бактерий на поверхности продукта и снижения окислительных процессов. В настоящее время в мировой практике наблюдается тенденция к расширению производства диоксида углерода, причем его доля в пищевой промышленности также возрастает.

Существуют различные коммерческие виды диоксида углерода. Заводы-изготовители выпускают жидкий С02, хранящийся в танках, хранилищах, баллонах. При дросселировании жидкого CO2, образуется в разных количествах, в зависимости от температуры хранения, снегообразный и газообразный С02. Выпускают твердый CO2, (сухой лед) в виде спрессованных крупных блоков, мелкофасованный гранулированный лед в виде таблеток, палочек или шариков, используя для этого жидкий низкотемпературный СО2. Для производства мелкофасованного сухого льда используют сухоледные грануляторы (таблетеры), разработанные фирмами США, Японии. Грануляторы представляют собой машины поршневого типа с ротационным элементом, производящие гранулы цилиндрической формы, длиной от 6 до 36 мм и диаметром 9,0; 10; 16; 19 мм.

Специалисты многих стран большое внимание уделяют разработке способов и устройств для получения снегообразного С02, максимально отделенного от газовой фазы, например, при воздействии центробежных сил; способов и устройств для бесперебойной подачи снегообразного С02 на охлаждаемый продукт, например, путем предотвращения скопления зарядов статистического электричества на снежинках С02; грануляторов для производства мелкофасованного сухого льда в виде таблеток (палочек) или шариков. Рядом зарубежных фирм разработаны устройства для получения и подачи снегообразного С02 непосредственно в продукт, конкретно во внутреннюю полость тушки птицы и на продукт, находящийся на транспортере.

Обобщая приведенную информацию по криогенному методу замораживания пищевых продуктов, необходимо отметить, что основным недостатком этого метода, который сдерживает использование его в широком масштабе за рубежом и особенно в нашей стране, является высокая стоимость криогенных хладагентов. В последние годы наметился возрастающий интерес отечественной перерабатывающей промышленности к криогенному методу холодильной обработки пищевых продуктов на базе газообразного, жидкого азота. Этот интерес связан с открытием в России больших запасов (340 млрд. м3) подземных высокоазотных газов, себестоимость такого сжиженного азота, по сравнению с существующим в промышленности методом разделения воздуха, почти на порядок ниже.

 

"Комментарии"  

 
+1 # ййййй 26.02.2012 11:12
Скажите пожалуйста с какого источника взята информация???
"Ответить" | "Ответить с цитатой" | "Цитировать"
 

"Добавить комментарий"

<< Классификация методов замораживания   Воздушный метод >>

 

Menu
.