WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAśANIA (seminarium) Temat: Nowoczesne technologie stosowane w technologii zamraŝania produktów Ŝywnościowych. Prowadzący: dr inŝ. Zenon Bonca Wykonał: Roman Szczepański SiUChKl Semestr IX Rok 2005/2006
Zakres pracy: 1. Podział urządzeń zamraŝalniczych...3 2. Budowa i charakterystyka techniczna wybranych urządzeń zamraŝalniczych....5 3. Podsumowanie...16 4. Literatura...16 2
1. Podział urządzeń zamraŝalniczych. 1.1 Ogólny podział urządzeń zamraŝalniczych: I. Powietrzne: a) Owiewowe: Tunele okresowe, Taśmy tunelowe, Taśmowo-spiralne, Automatyczne do produktów w kartonach, b) Fluidyzacyjne: Rynnowe, Taśmowe, II. Kontaktowe: a) Płytowe, b) Taśmowe, c) Bębnowe, III. Immersyjne (w cieczach niewrzących) IV. W cieczach wrzących: a) Kriogeniczne: LNF (w ciekłym azocie), LCO 2 F (w ciekłym dwutlenku węgla), LAF (w ciekłym powietrzu). 1.2 Podział najczęściej spotykanych urządzeń zamraŝalniczych wraz z przeznaczeniem danego urządzenia. I. Fluidyzacyjne. Do zamraŝania owoców i warzyw. Są to tunele w których zamraŝanie produktu odbywa się w tzw. łoŝu fluidalnym. Obecnie na świecie spotyka się prawie wyłącznie tunele fluidyzacyjne 2-taśmowe: taśma pierwsza jest przeznaczona do wstępnego omraŝania produktu, taśma druga do domraŝania. II. Taśmowo-spiralne. Do zamraŝania wyrobów kulinarnych, garmaŝeryjnych i lodów. Są to tunele w których zamraŝanie produktu odbywa się na taśmie przebiegającej przez tunel w formie spirali (linii śrubowej), uformowanej wokół bębna transportowego. Spotykane są tunele z jednym lub dwoma bębnami. 3
III. Taśmowe linowe. Do zamraŝania wyrobów kulinarnych, garmaŝeryjnych i lodów. Są to tunele w których zamraŝanie produktów odbywa się na taśmie przebiegającej liniowo przez tunel. Spotyka się rozwiązania jednotaśmowe i wielotaśmowe. IV. Automatyczne stelaŝowe Do zamraŝania drobiu (względnie mięsa) w kartonach. Są to tunele o skomplikowanej konstrukcji pod względem mechanicznym, w których zamraŝa się produkty w opakowaniach zbiorczych, np. kartonach otwartych. Budowa tunelu umoŝliwia zautomatyzowany przebieg procesu zamraŝania. V. Aparaty kontaktowe. Do zamraŝania ryb. Są to tunele, w których produkt luzem jest zamroŝony pomiędzy płytami, w których cyrkuluje czynnik chłodniczy. Urządzenia te zwane są często zamraŝalkami płytowymi. VI. Urządzenia kriogeniczne. Do zamraŝania luźnych i delikatnych produktów łatwych do uszkodzenia. Są to głównie tunele taśmowe liniowe, taśmowo spiralne oraz jako szafy zamraŝalnicze. Obecnie na rynku krajowym zdecydowanie dominują tunele fluidyzacyjne. Pozostałe rodzaje stanowią bardzo małą część urządzeń do zamraŝania Ŝywności dlatego, Ŝe są droŝsze od tuneli fluidyzacyjnych. Tunele kriogeniczne są wykorzystywane głównie do zamraŝania luzem produktów bardzo delikatnych (które przy zamraŝaniu w tunelach fluidyzacyjnych ulegają duŝym uszkodzeniom) względnie produktów drogich, przy których kilkakrotnie wyŝsze koszty eksploatacyjne procesów zamraŝania w stosunku do tunelów tradycyjnych nie są znaczące w koszcie sprzedaŝy wyrobu gotowego. Są to głownie tunele taśmowe linowe i taśmowo-spiralne, a najczęściej uŝywanym w nich czynnikiem jest ciekły azot lub ciekły dwutlenek węgla. Przy małych ilościach produktów stosowane są takŝe kriogeniczne szafy zamraŝalnicze na ciekły azot. Stosowane coraz częściej są metody kombinowane, tzw. zamraŝanie kriomechaniczne, w których łączy się tradycyjne systemy zamraŝania mechanicznego z zamraŝaniem kriogenicznym. Polega to na tym, Ŝe wstępnie podmroŝony produkt, poprzez natrysk lub kąpiel w ciekłym azocie, przenoszony jest do tradycyjnego urządzenia zamraŝalniczego w celu dokończenia procesu głębokiego mroŝenia. 4
2. Budowa i charakterystyka techniczna wybranych urządzeń zamraŝalniczych. 2.1 Tunele fluidyzacyjne. ZamraŜarka fluidyzacyjno taśmowa typu SBL 4L8N firmy SAMIFI-BABCOCK ZamraŜarka pracuje w układzie kaskadowym, w systemie dwutaśmowym. Prędkości kaŝdej z taśm mogą być regulowane przez przekładnie bezstopniową i reduktor prędkości. Strumień powietrza transportowany jest za pomocą wentylatorów promieniowych. KaŜda taśma posiada własny zespół wentylatorów, taśma omraŝania dwa wentylatory promieniowe i taśma domraŝania cztery wentylatory promieniowe. Wentylatory mają moŝliwość regulacji obrotów co daje moŝliwość regulacji wydajności i spręŝu. Parowniki ze zróŝnicowaną podziałką lamel mają górne zasilanie czynnika chłodniczego i tworzą na podłodze ciągły blok na drodze przepływu powietrza. ZamraŜarka jest odszraniana na dwa sposoby: przez doprowadzenie do parowników gorącego czynnika chłodniczego oraz za pomocą tzw. Ŝywej pary wprowadzonej do tunelu. Taśma omraŝania jest ciągle odmraŝana za pomocą natrysku wodnego. ZamraŜarka posiada obudowę izolowaną z płyt typu sandwicz z rdzeniem poliuretanowym. 5
Dane techniczno eksploatacyjne: Wydajność chłodnicza 804,6 kw Moc zainstalowana 136,6 kw Wentylatory promieniowe: 6 sztuk Parowniki: 3 zestawy parowników o długości 3,8 m kaŝdy Taśma I (omraŝania): szerokość czynna 1,3 m, długość czynna 4,3 m Taśma II (domraŝania): szerokość czynna 1,3 m, długość czynna 8,25m Podajnik wibracyjny: silnik o mocy 0,75 kw Wymiary gabarytowe tunelu wraz z izolacją: Długość: 13,4 m Szerokość: 4,8 m Wysokość: 4,69 m 2.2 Tunele zamraŝalnicze fluidyzacyjne typu TZ firmy Grami Sp. z o.o. 6
7
8
9
2.3 Tunele taśmowo-spiralne. Tunele te pomimo ich uniwersalności (zamraŝają zdecydowanie najszerszy zakres asortymentowy spośród wszystkich rodzajów tuneli zamraŝalniczych), lecz nie cieszą się obecnie duŝym zainteresowaniem producentów. Cechą charakterystyczną wszystkich tuneli taśmowo-spiralnych są stosunkowo małe wymiary gabarytowe w odniesieniu do uzyskiwanej wydajności chłodniczej dla danego asortymentu. Ułatwia to zainstalowanie bezpośrednio w halach produkcyjnych. Ponadto bardzo elastycznie dostosowuje się do całej linii technologicznej, przy doborze zorganizowanej linii cały proces produkcyjny od uformowania wyrobu do jego zamroŝenia przebiega bezkolizyjnie i nie wymaga np. przekładania ręcznego z jednego elementu linii na drugi. Tunel taśmowo-spiralny firmy Unidex 10
Dane techniczne tuneli taśmowo-spiralnych firmy Unidex 11
Kierunki wejścia i wyjścia produktu z tunelu a) tunel z jedną spiralą b) tunel z dwoma spiralami MoŜliwości przepływu zimnego powietrza w tunelach taśmowo-spiralnych Tunel taśmowo-spiralny firmy FRIGOSCANDIA Wydajność zamraŝania do 16300 kg/h, Prędkość posuwu taśmy 46 m/min, Szerokość taśmy 1370 mm, Długość taśmy 1800 m w jednej spirali, Temperatura wrzenia czynnika -50 C, 12
2.4 Tunele kriogeniczne. W asortymencie firm zachodnich produkujących zamraŝalnicze urządzenia kriogeniczne dominują tunele taśmowe liniowe (Ŝadna z firm krajowych nie oferuje tych urządzeń). Rzadziej spotykane są kriogeniczne tunele taśmowo-spiralne. Czynnikiem chłodniczym jest z reguły ciekły azot, rzadziej ciekły CO 2 z uwagi na znacznie wyŝsze temperatury i problemy z powstałym w skutek sublimacji CO 2 śniegiem. Kriogeniczne metody mroŝenia Ŝywności dają szczególnie korzystne rezultaty w przypadku produktów delikatnych, łatwo odkształcających się i sklejających się. Produkt w bezpośrednim kontakcie z czynnikiem kriogenicznym ulega szybkiemu zamroŝeniu, dzięki czemu minimalizuje się zjawisko ubytku surowca. Tunele te jednak cechują się stosunkowo wysokim kosztem eksploatacji w skutek zuŝywania się określonej ilości czynnika chłodniczego na kaŝdy kilogram zamraŝanego produktu. 13
Tunel taśmowo liniowy firmy C.E.S. na ciekły azot/ ciekły CO 2 Tunel tasmowo-spiralny firmy C.E.S. na ciekły azot. 14
2.5 ZamraŜanie kontaktowe. ZamraŜarki kontaktowe dają moŝliwość znacznej intensyfikacji procesu zamraŝania. Czynnikiem chłodniczym jest najczęściej NH 3 natomiast czynnikiem pośrednim glikol lub inne roztwory. Urządzenia te nie posiadają wentylatorów co zmniejsza zuŝycie energii. Wadą tego typu urządzeń jest to Ŝe mogą one zamraŝać jedynie produkty o regularnych kształtach, szczególnie grubości. WyróŜnić moŝna aparaty kontaktowe płytowe poziome i pionowe, aparaty kontaktowe taśmowe do produktów stałych, płynnych i plastycznych oraz aparaty kontaktowe bębnowe do produktów stałych i płynnych. ZamraŜarka kontaktowa taśmowa firmy FRIGOSCANDIA 15
3. Podsumowanie. Z uwagi na pewne ograniczenia ramowe oraz czasowe nie sposób przedstawić całego zakresu z dziedziny urządzeń do zamraŝania Ŝywności. Materiał ten ma na celu przedstawienie problematyki technologii zamraŝania produktów Ŝywnościowych. Hasło jednego z producentów urządzeń zamraŝalniczych brzmiące dla kaŝdego rodzaju produktu specjalistyczny tunel zamraŝalniczy jest coraz bardziej aktualne, poniewaŝ firmy produkujące urządzenia zamraŝalnicze oferują coraz większa gamę róŝnego rodzaju urządzeń. KaŜda z firm specjalizuje się w danej technologii zamraŝania lub w określonym zakresie produktów spoŝywczych przeznaczonych do zamraŝania. Nie sposób więc przedstawić nawet pokrótce całego zakresu urządzeń zamraŝalniczych. Z uwagi na ciągle rosnące wymogi stawiane produktom spoŝywczym, naleŝy ciągle polepszać warunki i czas zamraŝania Ŝywności a co za tym idzie naleŝy modernizować obecne urządzenia zamraŝalnicze oraz szukać nowym metod zamraŝania. Dlatego teŝ aparaty zamraŝalnicze ciągle będą się zmieniały oraz polepszały swoje własności techniczne. 4. Literatura: [1] Postolski J., Gruda Z.: ZamraŜanie Ŝywności. WNT, Warszawa 1985. [2] Steindel M., Kordylewski E.: Przegląd urządzeń zamraŝalniczych na rynku krajowym. Chłodnictwo & Klimatyzacja 2005, nr:10. [3] Kordylewski E.: Przegląd producentów specjalistycznych tuneli zamraŝalniczych na polskim rynku. Chłodnictwo 1998, nr: 4, 5, 7, 8 i 9. Chłodnictwo 1999, nr: 2. [4] Pałacha Z., Łaba R.: Ocena eksploatacyjna zamraŝarki fluidyzacyjno taśmowej typu SBL 4L8N firmy SAMIFI-BABCOCK. Chłodnictwo 2005, nr:10. [5] Strony internetowe: http://www.samifi.com http://www.cesgroup.com http://www.fmctechnologies.com http://www.linde-gas.com http://www.frigoscandia.com http://www.grami.pl http://www.advancedfreezer.com http://www.starfrost.co.uk http://www.boc.com http://www.unidex.debica.pl 16