Urządzenia typu LIN do kriogenicznego zamrażania wybranych

Urządzenia typu LIN do kriogenicznego zamrażania wybranych

Politechnika Gdańska
Współczesne Techniki Zamrażania
Urządzenia typu LIN do kriogenicznego
zamrażania wybranych produktów
żywnościowych
wykonał :Maciej Jaskułka
specjalność: SUCHiK
Wstęp
Zamrażanie - jedna z najkorzystniejszych pod względem biologicznym form
utrwalania żywności. Pozwala w maksymalnym stopniu zachować odżywcze,
dietetyczne i organoleptyczne walory świeżych produktów. Proces ten polega na
szybkim doprowadzeniu produktu do temperatury ok - 30°C, po czym następuje
przechowywanie w komorach chłodniczych, w temp. ok. -20°C. Zamrażaniu poddaje
się mięso, ryby, jaja, masło, owoce i warzywa (mrożonki).
zamrażanie kriogeniczne - Technologia ta jest związana z wykorzystaniem
ciepła parowania oraz ciepła przegrzania pary czynników kriogenicznych. Ogólnie,
zamrażanie w cieczach wrzących charakteryzuje się bardzo dużymi współczynnikami
wnikania ciepła, znacznymi wartościami czynnej różnicy temperatur i i w
konsekwencji bardzo krótkimi czasami zamrażania.
Określenie kriogeniczne wg MICH uważane są temperatury poniżej 123 K.
Z dużej ilości dostępnych na rynku kriocieczy, które można by używać do
zamrażania żywności, praktyczne zastosowanie znalazły tylko dwie:
ciekły azot i dwutlenek węgla.
Porównanie parametrów pracy
Porównanie współczynników przejmowania ciepła dla
wybranych procesów zamrażania
Porównanie normalnych temperatur wrzenia czynników
chłodniczych i kriogenicznych
Zestawienie danych technicznych różnych typów zamrażarek
Właściwości czynników kriogenicznych
Zestawienie właściwości czynników kriogenicznych
Podsumowując :
•
• bardzo duże wsp. wnikania ciepła,
• znacznymi wartościami czynnej różnicy temperatur,
• bardzo krótkimi czasami zamrażania,
• szybka dezaktywacja enzymów negatywnie oddziaływujących na jakość
produktu,
• równomierna krystalizacja wody na zewnątrz i wewnątrz komórki – kryształy
lodu nie naruszają struktury tkankowej,
• Produkt zachowuje naturalny wygląd po rozmrożeniu – ograniczenie
wycieków i zmian konsystencji
• zamrażając szokowo znacznie zmniejsza się efekt ususzki podczas samego
procesu(ubytki masy wahają się w granicach 0.43 – 0.7% )
• para z czynnika wrzącego nie jest zawracana – brak maszynowni,
• niskie koszty inwestycyjne,
• brak negatywnego oddziaływania chemicznego czynnika na produkt,
Zastosowanie :
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Zamrażanie preparatów farmaceutycznych,
Utrwalanie aktywnych substancji, biologicznych(produkcja serów i jogurtów)
Przemysł piekarniczy i cukierniczy,
delikatnych i drobnych produktów, gdzie koszty produkcji są
rekompensowane efektami końcowymi (np. grzyby, truskawki, maliny, wiśnie
itp.),
w zamrażania płynnej żywności (masa jajowa, sosy),
zaletą stosowania LIN jest możliwość mrożenia koncentratów soków w
postaci kulek lub proszkowanie tłuszczów jadalnych,
sporym zainteresowaniem kriociecze cieszą się w przetwórstwie mięsnym,
Restauracje i kantyny,
Jako urządzenia rezerwowe lub wspomagające w produkcji
wielkoprzemysłowej(w kombinacji z metodami tradycyjnymi – tzw. Mrożenie
kriomechaniczne, lub podczas szczytowych dostaw surowca),
Do celów specjalnych.
Przyczyny stosowania na małą skalę :
•
•
•
•
•
duże koszty utrzymania – uzupełnianie czynnika(1,5kg/kg produktu),
specjalnie izolowane cysterny do transportu czynnika,
wymóg specjalnego izolowania poszczególnych części całego systemu,
optymalnego rozmieszczenia w przestrzeni przez np. maksymalne skrócenie
przewodów,
• dodatkowe zużycie gazów- mają na to wpływ zyski cieplne obudowy
urządzenia, przewodów, zbiornika cieczy oraz energia wychładzania po
przestoju
•
Średnie zużycie ciekłego azotu na 1 kg produktu, w zależności od czasu
użytkowania aparatu
• niekorzystny proces z punktu widzenia termodynamiki(sprawność dla procesu
LIN jest ok. 10 razy niższa od sprawności amoniakalnej instalacji chłodniczej),
Sprawność cyklu Carnota dla zamrażania LIN - w ciekłym azocie,
LIC - w ciekłym C02 , maszynowego T{) = -40 i -25°C
Zamrażanie w ciekłym azocie(LIN)
Urządzenia stosowane do procesu zamrażania LIN :
zamrażanie tunelowe,
zamrażanie spiralne,
zamrażanie komorowe,
zamrażanie immersyjne(zanurzeniowe),
zamrażanie bębnowo-śrubowe,
specjalne przystawki.
Produkty spożywcze – zużycie ciekłego azotu
Zużycie ciekłego azotu do zamrażania różnych produktów spożywczych w aparatach LIN
Produkty spożywcze – parametry mięsa
Parametry mięsa wołowego dla zamrażanie kriogenicznego.
Produkty spożywcze – temperatura w środku produktu oraz średni czas
zamrażania
Temperatura w środku produktu
Tc przy zamrażaniu w aparacie LIN A
i tunelu owiewowym B
Średni czas zamrażania filetów
rybnych w zamrażarce LIN, w funkcji
grubości produktu l
Urządzenia stosowane do procesu zamrażania LIN :
Zamrażarki tunelowe
Strefa I: wstępne schładzanie produktu w strumieniu par azotu o temperaturze
-20 ÷ - 100 şC = strumień par zasysany przez wentylator
Strefa II: schładzanie produktu w intensywnym strumieniu par azotu o temperaturze
-100 – -190 şC = wentylatory
Strefa III: zamrażanie produktu – bezpośredni natrysk azotu = dysze natryskujące
Strefa IV: wyrównanie temperatury = końcowa część aparatu.
Wykresy temperatur centrum Tc i powierzchni
produktu Ts oraz gazu Tf w toku procesu
w zamrażarce LIN. 4 strefy:
I - wstępnego schładzania,
II – intensywnego zamrażania,
III - natrysków LN2,
IV – wyrównania temperatury produktu
Aparaty spiralne
Przenośnik taśmowy jest poprowadzony spiralnie wokół bębna.
Rozwiązania techniczne:
ciekły azot podawany jest przez dysze zamontowane w górnej części urządzenia. Po
bokach montuje się wentylatory. Produkt wprowadzony w dolnej części urządzenia
jest wstępnie ochładzany w strumieniu par azotu. Wzdłuż bębna przenoszony jest do
górnej części, gdzie następuje natrysk ciekłym azotem.
dysze natryskujące LN2 montuje się nie tylko w górnej części, ale także na ścianach
bocznych. W tym przypadku produkt jest natryskiwany ciekłym azotem od razu po
wprowadzeniu do urządzenia.
Odparowany azot usuwany jest z urządzenia za pomocą wentylatora. Niewielki
strumień par
kierowany jest do wylotu urządzenia w celu uniemożliwienia przedostania się
powietrza.
1 - zbiornik ciekłego czynnika, 2 - wprowadzenie świeżego produktu, 3 - natrysk
ciekłego czynnika, 4 - wyciąg gazu, 3 - wylot zamrożonego produktu
Aparaty zanurzeniowe
Produkt transportowany jest przez wannę wypełnioną ciekłym azotem.
Są to najprostsze, najmniejsze i najtańsze urządzenia przeznaczone do zamrażania
szokowego. Niestety produkty poddane tak gwałtownemu ochłodzeniu pękały.
Aktualnie
stosuje się takie urządzenia w połączeniu z przystawkami. Są to niewielkie
urządzenia
zapewniające wstępne ochłodzenia produktu
Zamrażarki komorowe - szafowe
Zasada działania urządzenia szafowego jest bardzo prosta. Zamrażane produkty leżą
na półkach sitowych wagonika w szafie zamrażalni i zostają w niej zamrożone pod
wpływem
cyrkulującego czynnika chłodzącego. Nadmiar odparowanego czynnika usuwany jest
na
zewnątrz urządzenia za pomocą wentylatora
Zamrażarki bębnowo – śrubowe
Są one oparte na technologii indywidualnego szybkiego zamrażania IQF.
Rozwinięciem tej techniki jest możliwość mieszania różnych składników i obtaczania
poszczególnych cząstek sosami lub innym obłożeniem. Potrawy takie przygotowuje
się m.in.
z mięsa drobiowego, ryb, produktów morza, mieszanek warzywnych, wyrobów
piekarniczych
i ryżu.
Produkty te określa się mianem „żywności wygodnej”, ponieważ można je
wykorzystać jako gotowe potrawy, szybkie i łatwe w przygotowaniu.
Urządzenie składa się z dwóch podstawowych
segmentów:
- bębna izolowanego próżniowo
- systemu dozowania sosu/ciekłego azotu
Ilość dozowanego sosu może się zmieniać w relacji
5 - 300 % produktu bazowego. Całe urządzenie
wykonane jest ze stali kwasoodpornej. Jego
programator zawiera ok. 20 możliwych programów
pracy dla różnych produktów.
Specjalne przystawki LIN
Stosujemy je przy zamrażaniu miękkich i delikatnych produktów w zamrażarkach
konwencjonalnych lub kriogenicznych występują problemy, które można rozwiązać,
stosując specjalne przystawki azotowe (LIN).
Inny typ przystawek umożliwia indywidualne (IQF) zamrażanie produktów
plastycznych, a nawet płynnych.
Przystawki są montowane w zestawy z zamrażarkami fluidyzacyjnymi lub taśmowospiralnymi.
Przystawka LIN AGA Freeze F
Przystawka LIN Pello-Freeze 25, do
produktów płynnych i plastycznych
Przystawka kriogeniczna (LIN)
do wstępnego omrażania,
Crusto-Freeze
LITERATURA:
[1] „Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna” 2/2001; str. 61-65; „Urządzenia typu
LIN do kriogenicznego zamrażania produktów żywnościowych – część I”.
[2] „Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna” 3/2001; str. 100-104; „Urządzenia typu
LIN do kriogenicznego zamrażania produktów żywnościowych – część II”.
[3] Gruda Z., Postolski J.: Zamrażanie żywności. Wydawnictwo NaukowoTechniczne.
Warszawa 1999.
[4] Materiały i katalogi firmowe firmy LINDE
[5 ]Prof. Maciej Chorowski – Artykuł „Technologie kriogeniczne”