Криогенные технологии в пищевой промышленности

В современной пищевой индустрии, где ключевыми факторами являются сохранение качества, вкуса и безопасности продукции, технологии заморозки вышли на новый уровень. На смену традиционным механическим методам пришли высокоскоростные криогенные технологии, позволяющие достичь беспрецедентной скорости заморозки. Этот процесс, известный как шоковая заморозка, стал золотым стандартом для широкого спектра продуктов.

Что такое криогенная шоковая заморозка?

Криогенная заморозка — это процесс охлаждения продуктов до температуры -18°C и ниже с помощью сжиженных газов, имеющих чрезвычайно низкую температуру кипения. В отличие от традиционной заморозки, которая может длиться часами, криогенная заморозка занимает от нескольких минут до 20-30 минут.

Принцип работы основан на прямом контакте продукта с хладагентом или средой, охлажденной этим хладагентом. При этом происходит интенсивный отвод тепла за счет двух физических процессов:

1. Интенсивная теплоотдача при контакте с холодной средой.

2. Отвод скрытой теплоты парообразования при кипении хладагента.

Ключевые хладагенты

В пищевой промышленности используются два основных криоагента:

1. Жидкий азот (LIN, Liquid Nitrogen): Температура кипения -196°C. Инертный, нетоксичный газ, который вытесняет кислород, дополнительно подавляя рост микроорганизмов. Наиболее распространенный хладагент.

2. Диоксид углерода (CO?, Carbon Dioxide): Используется в двух формах: в виде снегообразной углекислоты («сухой лед», температура -78,5°C) и в виде жидкой углекислоты, которая при дросселировании превращается в смесь газа и мелкодисперсного снега (температура до -78,5°C).

Оборудование для криогенной шоковой заморозки: типы и принципы действия

Конструкция оборудования зависит от способа подачи хладагента и типа обрабатываемого продукта.

1. Криогенные тоннельные (спрейные) морозильные аппараты

Это самый распространенный тип оборудования для заморозки продуктов на конвейерной ленте.

• Принцип работы: Продукт на конвейерной ленте перемещается через изолированный тоннель. Внутри тоннеля установлены форсунки, которые распыляют жидкий азот или диоксид углерода непосредственно на продукт. Образующийся при этом холодный газ движется навстречу продукту (принцип противотока), обеспечивая предварительное охлаждение и максимальную эффективность.

• Конструкция:

  • Изолированный тоннель с конвейерной лентой (сетчатой, пластиковой).

  • Система распылительных форсунок, равномерно распределяющих хладагент.

  • Вентиляторы для создания принудительной циркуляции холодного газа и увеличения коэффициента теплоотдачи.

  • Система управления для точного контроля температуры, скорости конвейера и расхода хладагента.

• Преимущества: Высокая скорость заморозки, универсальность (подходит для большинства продуктов: пельмени, бургеры, ягоды, морепродукты), компактность, простота встройки в существующую линию.

2. Криогенные спиральные морозильные аппараты

Аналог механических спиральных freezer, но с криогенным охлаждением.

• Принцип работы: Продукт перемещается по спиралевидной ленте вверх или вниз через камеру, где на него подается хладагент. Длинный путь конвейера позволяет увеличить время заморозки без увеличения занимаемой площади.

• Применение: Идеальны для продуктов с длительным циклом заморозки или для больших объемов продукции, требующих компактного решения.

3. Криогенные immersion-морозильные аппараты (замораживание погружением)

• Принцип работы: Продукт напрямую погружается в резервуар с жидким азотом на несколько секунд. Это самый быстрый из существующих методов заморозки.

• Применение: Чаще используется для небольших, деликатных продуктов с высокой добавленной стоимостью, таких как морепродукты (креветки), фарш для премиальных бургеров или некоторые виды фруктов и трав. Помимо заморозки, образует на продукте тонкую защитную корочку.

4. Криогенные шкафы и камеры (Cabinet Freezers)

• Принцип работы: Продукты загружаются в изолированную камеру на тележках или стеллажах. Хладагент подается внутрь, заполняя объем. Часто используются для штучной продукции, полуфабрикатов или в исследовательских целях.

Критерии выбора оборудования

Выбор типа freezer зависит от нескольких факторов:

• Тип продукта: Его размер, форма, толщина, начальная температура и чувствительность.

• Требуемая производительность: Объем продукции в час/смену.

• Экономическая эффективность: Стоимость хладагента, капитальные затраты на оборудование, занимаемая площадь.

• Требования к качеству: Насколько критично сохранение клеточной структуры, влаги и первоначального вида.

Преимущества и недостатки криогенной заморозки

Преимущества:

1. Беспрецедентное качество продукции: Высокая скорость заморозки приводит к образованию мельчайших кристаллов льда, которые не разрушают клеточную структуру продукта. В результате после разморозки продукт сохраняет свою текстуру, сочность, вкус и питательную ценность.

2. Минимальная потеря веса: Быстрая заморозка предотвращает испарение влаги, что напрямую увеличивает выход готовой продукции.

3. Гибкость и мобильность: Оборудование компактно, быстро выходит на режим и легко встраивается в линию. Позволяет быстро переключаться между разными продуктами.

4. Гигиеничность: Низкие температуры и инертная среда (особенно в случае с азотом) подавляют рост микробов.

5. Отсутствие капитальных затрат на хладагент: В отличие от фреоновых систем, не требуются большие компрессорные установки.

Недостатки:

1. Высокая стоимость хладагента: Это основная статья эксплуатационных расходов. Экономическая целесообразность зависит от доступности и цены на жидкий азот или CO? в регионе.

2. Риск растрескивания: Для некоторых продуктов с высоким содержанием влаги экстремально быстрое охлаждение может привести к термическому шоку и образованию трещин.

3. Требования к вентиляции: При работе с азотом, который вытесняет кислород, необходимо обеспечить хорошую вентиляцию помещения для безопасности персонала.

Заключение

Криогенная шоковая заморозка перестала быть экзотической технологией и стала мощным инструментом для производителей, стремящихся предложить рынку продукцию высочайшего качества. Оборудование для криогенной заморозки, будь то тоннельные, спиральные или immersion-аппараты, обеспечивает скорость, гибкость и эффективность, недостижимые для традиционных методов. Несмотря на высокие эксплуатационные затраты на хладагенты, для многих сегментов пищевой промышленности — от производства полуфабрикатов до переработки морепродуктов и ягод — это инвестиция, которая напрямую окупается за счет премиального качества продукта и увеличения его рыночной стоимости.

По всем вопросам звоните нам по номеру +7 (383) 305-43-15