METODY ZAMRAŻANIA CZ.2

Transkrypt

1 METODY PRZECHOWYWANIA I UTRWALANIA BIOPRODUKTÓW METODY ZAMRAŻANIA CZ.2 Opracował: dr S. Wierzba Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej Uniwersytetu Opolskiego

2

3 Zamrażanie w powietrzu Prędkość zamrażania zależy od: temperatury powietrza zwykle C do C prędkości przepływu powietrza zwykle 3-8 m/s Metody owiewowe, tunelowe/specjalne, podział ze względu na: sposób załadowania (taśmowe, okresowe) charakter wymiany ciepła (konwekcja, promieniowanie) kierunek i prędkość przepływu rodzaj i położenie parowników Elementy konstrukcyjne zamrażarki: parowniki (wymienniki ciepła) wentylatory (cyrkulacja powietrza, prędkość przepływu) urządzenia do przesuwu taśmy dodatkowe wyposażenie (półki, regały, stojaki)

4 wzrost temperatury powietrza w czasie przepływu ( C) duże różnice prędkości przepływu powietrza (nierównomierne mrożenie)

5

6 ruch powietrza przeciwny do ruchu taśmy (większa sprawność, niewielka różnica temperatury między czynnikiem chłodzącym a produktem)

7 Fluidyzacja proces unoszenia się cząstek produktu, w wyniku przedmuchiwania powietrza z określona prędkością stan fluidalny ( wrzenie warstwy ) produktu Zamrażanie fluidyzacyjne (1962): O warstwa nieruchoma A warstwa spulchniona B początek fluidyzacji (minimum fluidyzacji/odblokowanie cząstek, spadek ciśnienia) C pełna fluidyzacja D fluidyzacja burzliwa Zalety: intensywna wymiana ciepła (znaczne rozwinięcie powierzchni czynnej produktu)

8 Pracujące złoże fluidyzacyjne METODY ZAMRAŻANIA

9 Tunele rynnowe: przedmuch powietrza o temperaturze C złoże wanna z perforowanym dnem tylko rozdrobnione produkty

10 Tunele taśmowe METODY ZAMRAŻANIA

11

12 Problemy zamrażania fluidyzacyjnego: uszkodzenia produktu wywołane: przywieraniem (przymarzaniem) do taśmy, działaniem silnego strumienia powietrza zbrylenie produktu i w efekcie jego niedomrożenie (produkt o dużej zawartości wody, zbyt mała prędkość strumienia powietrza) Przeciwdziałanie stratom i uszkodzeniom produktu: wstępne schładzanie produktu (0 0 C) wstępny przedmuch produktu przed właściwą fluidyzacją (oderwanie od taśmy)

13 Zamrażanie kontaktowe najstarsza technika zamrażania zamrażanie kontaktowe jednostronne układaniu produktów na płaskich przewodach z wewnętrznym przepływem czynnika chłodniczego (solanki, amoniak, freony)

14 zamrażanie kontaktowe dwustronne produkty układane w przestrzeniach międzypłytowych z wewnętrznym przepływem czynnika chłodniczego, po wzajemnym dociśnięciu płyt produkty zostają zamrożone

15

16 Zalety zamrażania kontaktowego: brak pośredniego czynnika chłodniczego (powietrze) umożliwia podwyższenie temperatury parowania czynnika chłodniczego od C do C, co stwarza: bardzo dobre warunki wymiany ciepła (docisk hydrauliczny) wysoka przejmowalność energii cieplnej ( W/m 2 K) bardzo krótki czas zamrażania ekonomiczne urządzenia o małych wymiarach Wady zamrażania kontaktowego: nie nadaje się do mrożenia produktów o nieregularnych kształtach duża pracochłonność, uciążliwa obsługa (okresowy charakter pracy)

17 Zamrażanie immersyjne poprzez zanurzenie w cieczach nie wrzących, o niskiej temperaturze (zanurzenie, obmywanie, zraszanie) Zalety: duże wartości współczynnika wnikania ciepła krótki czas zamrażania, przy stosunkowo wysokiej temperaturze czynnika chłodzącego (- 25/-30 0 C) małe wymiary urządzeń, ekonomiczne, proste w obsłudze i budowie

18 Wady: produkty mrożone w roztworach soli absorbują sól (utrata jakości: barwy, smaku itp.) sól silnie koroduje urządzenia roztwory ulegają ciągłemu rozcieńczaniu wskutek absorpcji wilgoci Jako ciecze chłodzące stosuje się: roztwory NaCl, MgCl 2, CaCl 2

19

20 Zamrażanie kriogeniczne poprzez zanurzenie w cieczach wrzących, o temperaturze poniżej 120K ( C) ciekły azot 77,3K (-195,8 0 C) ciekły freon (R12) 243,4K (-29,7 0 C) ciekły dwutlenek węgla 194K (-78,5 0 C) Ciekły CO 2 : mniejsze różnice temperatur ok. 2-krotnie mniejszy współczynnik wnikania ciepła dłuższy czas zamrażania Ciekły freon: lepszy niż w LN 2 współczynnik wnikania ciepła najkrótszy czas zamrażania wielokrotnie niższy koszt zamrażania w porównaniu z LN 2 (część freonu jest ponownie zawracana do obiegu)

21 Tunelowe produkt podawany na taśmie, natrysk azotu bezpośrednio na produkt Spiralne przenośnik taśmowy prowadzony spiralnie wokół bębna: podawanie azotu z góry podawanie azotu z góry i boków urządzenia

22 Zanurzeniowe produkty poddawane tak gwałtownemu ochłodzeniu pękają. Konieczność wstępnego ochłodzenia produktu Szafowe

23