Перспективы использования жидкого азота для быстрого замораживания пищевых продуктов

В мировой практике современный ассортимент продуктов, консервируемых быстрым замораживанием, чрезвычайно широк: плоды, ягоды, овощи, готовые первые и вторые блюда, пироги, булочно-кондитерские изделия; полуфабрикаты (мясные, рыбные и др.), десерты, соки и т.п.

Рис. 1. Принципиальная схема азотного скороморозильного аппарата (АСТА):
I – зона предварительного охлаждения парами азота;
II – зона орошения жидким азотом;
III – зона выравнивания температуры;
1 – система отсоса паров азота;
2 – теплоизолированный подъемный короб;
3 – осевые вентиляторы;
4 – жидкостной азотный коллектор с форсунками;
5 – гибкая шторка;
6 – сетчатый конвейер;
7 – привод конвейера;
8 – привод подъема теплоизолированного короба;
9 – уплотнение;
10 – опора с механизмом подъема короба;
11 – датчики температуры;
12 – теплоизолированная плита.

Рис. 2. Внешний вид:

а) аппарата АСТА – 30;

б) цистерны ЦТК – 5/0,25 с жидким азотом.

Производство быстрозамороженных продуктов в развитых странах ежегодно увеличивается на 5 – 7 %. Производство такой продукции организовано на поточных технологических линиях, включающих на завершающем этапе процесс быстрого поштучного замораживания.

В настоящее время производством быстрозамороженной продукции занимаются более 350 различных компаний мира. Ведущее место в производстве такой продукции занимают США, Венгрия, Польша, Голландия, Франция, Италия и др.

Развитие производства быстрозамороженных продуктов в России до настоящего времени не достигло желаемого уровня как по объему производства, так и по технологической оснащенности.

При создании новой отрасли пищевого комплекса – предприятий по выпуску быстрозамороженных продуктов – необходим строжайший контроль качества продукции. В этой связи перспективно использование экологически чистого криогенного метода замораживания пищевых продуктов на базе жидкого и газообразного азота.

Перспективность данного метода связана также с открытием в России больших запасов (340 млрд. м3 ) подземных высокоазотных газов; себестоимость полученного из них жидкого азота на порядок ниже, чем извлеченного из воздуха.

Оборудование, использующее криогенный метод, основано на проточной схеме организации процесса, которая предусматривает одноразовое использование рабочего тела.

Для быстрого замораживания пищевых продуктов эффективна трехзонная проточная система хладоснабжения, которая позволяет использовать пары криоагента после его испарения в зоне замораживания (I зона) для предварительного охлаждения (II зона) и выравнивания температуры по толщине продукта (III зона). В этом случае холодопроизводительность 1 кг азота складывается из скрытой теплоты, отводимой жидким азотом от продукта при переходе в газообразное состояние, и теплоемкости, реализуемой при нагревании холодных паров азота до температуры, с которой они выходят из морозильного аппарата.

Используя многозонный принцип, специалистами ООО "Темп-11" разработан ряд азотных скороморозильных туннельных аппаратов АСТА для замораживания пищевых продуктов широкого ассортимента и налажено их производство. Принципиальная схема аппарата представлена на рис. 1.

Аппарат АСТА состоит из следующих основных частей:

* несущей рамы с плоской теплоизолированной плитой 12;
* сетчатого ленточного конвейера 6 с цепной передачей 7 и механизмом привода;
* теплоизолированного короба 2 с циркуляционными вентиляторами 3 и системой отсоса отработанных паров 1;
* системы форсунок 4 и трубопровода для подачи жидкого азота в рабочую камеру аппарата;
* механизма подъема 8 теплоизолированного короба для доступа к сетчатому конвейеру и санитарной обработки;
* пульта управления и контрольно-измерительных приборов.

Чтобы ограничить перетечку паров азота из аппарата в производственное помещение, на входном и выходном отверстиях предусмотрены гибкие хладостойкие шторки 5.

Привод сетчатого конвейера от электродвигателя постоянного тока через редуктор и цепную передачу позволяет обеспечить широкий диапазон изменения скорости движения ленты конвейера.

Привод механизма подъема теплоизолированного короба электромеханический.

Замораживание продукта осуществляется за счет подачи жидкого криоагента через систему форсунок в рабочий объем второй зоны, после чего пары азота направляются в зону предварительного охлаждения с помощью циркуляционных осевых вентиляторов с разнонаправленным вращением.

Затем газообразный азот попадает в третью зону, где происходит выравнивание температуры по объему продукта. Отсос отработанных паров из аппарата осуществляется через систему вентиляционных коробов, установленных со стороны входа продукта. Питание скороморозильного аппарата жидким азотом осуществляется от специальной цистерны типа ЦТК. Управление и контроль за работой аппарата АСТА осуществляется с помощью специального пульта управления, который обеспечивает:

* пуск и остановку механизма привода ленточного конвейера, осевых вентиляторов и механизма подъема короба;
* контроль скорости движения конвейера и температуры в зоне распыления жидкого азота, а также на входе и выходе из теплоизолированного короба.

В комплект поставки АСТА также входит система ручного и автоматического поддержания давления жидкого азота, подаваемого из цистерны к распылительным форсункам. Основные технические характеристики трех модификаций скороморозильных аппаратов АСТА представлены в таблице 1.

Внешний вид аппарат АСТА-250 показан на рис. 2.

Аппараты АСТА предназначены для быстрого поштучного замораживания широкого ассортимента пищевых продуктов растительного и животного происхождения. Продолжительность замораживания, например, пельменей составляет 8 минут. Такая продолжительность процесса обеспечивает практически полное сохранение вкусовых качеств, аромата, внешнего вида продукта (пельмени при этом отбеливаются за счет мелкой кристаллизации льда на поверхности продукта), а также позволяет включить процесс замораживания в поточную линию производства продукта.

К преимуществам скороморозильного аппарата АСТА по сравнению с воздушными скороморозильными аппаратами, использующими машинную систему хладоснабжения на базе экологически небезопасных хладагентов (аммиака, хладонов), следует отнести:

* универсальность, позволяющую без значительных изменений в конструкции аппарата замораживать широкий ассортимент пищевых продуктов различных геометрических размеров;
* незначительную стоимость основных фондов, затрат на техническое обслуживание и ремонт;
* высокую надежность;
* высокую скорость замораживания, обеспечивающую практически полное сохранение качества продукта и внешнего вида;
* минимальные потери массы продукта за счет усушки;
* экологическую безопасность (в атмосфере Земли содержится до 78% газообразного азота).

Основной недостаток проточных криогенных систем – одноразовое использование криоагента, высокая стоимость которого требует повышенного внимания к конструкции оборудования, позволяющей практически полностью использовать холодильный потенциал жидкого и образующегося при его испарении газообразного хладагента.

Проведена сравнительная технико-экономическая оценка двух скороморозильных аппаратов:

* воздушного с машинной системой хладоснабжения;
* азотного с проточной системой хладоснабжения.

Сравнивались воздушный аппарат Я10-ОАС-500, выпускаемый фирмой "НОРД-ИС" и НПО "Агрохолодпром" и аппарат азотный АСТА-250, разработанный ООО "Темп -11".
Таблица 2

Таблица 3

В табл. 2 и 3 приведены результаты экономической оценки для скороморозильных аппаратов, примерно одинаковой производительности для замораживания, например, пельменей: цена продукта принята 35 руб/кг.

Анализ полученных результатов показал:

* капитальные затраты для азотного скороморозильного аппарата значительно (практически в два раза) ниже по сравнению с воздушным аппаратом;
* по эксплуатационным затратам аппарат АСТА значительно уступает воздушному аппарату. Причем себестоимость замораживания продукта, в основном, зависит от цены азота.

На рис. 3 показана зависимость себестоимости (С/С) криогенного замораживания от Цаз. При Цаз = 0,5 руб./кг себестоимость азотной и воздушной систем хладоснабжения практически равна.

Следует отметить влияние цены продукта (Цпрод) при использовании криогенного замораживания (рис. 4).

Например, как принято в расчетах, при цене азота Цаз = 2 руб. и Цпрод = 35 руб. затраты на азот составляют порядка 7 % от стоимости продукта. При Цпрод = 50 руб. эта величина Цаз / Цпрод = 5 %, а при Цпрод = 80 руб. (например рыба) - Цаз / Цпрод = 3 %. С уменьшением цены на азот величинна Цаз / Цпрод значительно сокращается. Следовательно, варьируя ценой азота и продукта можно обеспечить такую же себестоимость холодильной обработки, что и в случае традиционного воздушного замораживания.

При этом необходимо отметить, что вариации стоимости жидкого азота возможны в случае, если объединены интересы производителей быстрозамороженной продукции и жидкого азота.

В заключение следует отметить, что учитывая непрерывный рост цен на электроэнергию, воду, производственные площади и, в целом на все, что связано с машинным способом производства холода, очевидны перспективы использования аппаратов АСТА для замораживания пищевых продуктов широкого ассортимента на базе жидкого и газообразного азота. Экологическая безопасность криоагента позволяет усилить позиции этого оборудования.

Рис. 3. Зависимость себестоимости (С/С) замораживания криогенным методом пельменя от цены жидкого азота (Цаз).

Рис. 4.
Источник: http://www.ptechnology.ru


Платные объявления


Неверное имя пользователя или пароль
Закрыть

Логин:

Пароль:

Регистрация Забыли пароль?