Морозильное холодильное оборудование

Криогенные  морозильные аппараты

Криогенное замораживание  может осуществляться иммерсионным способом или в потоке газов в  морозильных аппаратах камерного  или туннельного типа. 
Криогенное холодильное оборудование предназначено для замораживания продуктов при непосредственном контакте с веществами, которые изменяют свое фазовое состояние (кипят, сублимируют) при криогенной температуре. 
Для криогенного замораживания применяют также спирально-ленточные холодильные установки. Регулирование процесса в них осуществляют путем изменения объема подачи жидкого хладагента и скорости движения конвейера. 
Наиболее широко распространенные криогенные вещества — это жидкие азот N₂ и диоксид углерода CO₂, которые безопасны при непосредственном контакте с пищевыми продуктами и инертны по отношению к материалам конструкции. 
Ранее для замораживания использовались хладагенты (например, R12, R22), очищенные от нежелательных примесей. Благодаря низкой температуре кипения криогенных веществ при атмосферном давлении минус 196°С для жидкого N₂ и минус 79 °С для жидкого CO₂, достигается большая разность температур и вследствие этого высокая интенсивность теплопередачи от поверхности продукта. 
Обычно в криогенных морозильных аппаратах замораживают продукты небольшой толщины, чтобы термическое сопротивление продукта меньше влияло на интенсивность его замораживания. Считается, что чем выше скорость замораживания, тем выше качество замороженного продукта, но следует иметь в виду, что последующее длительное хранение продукта сводит на нет это преимущество быстрого замораживания. 
Холодильное оборудование с азотным замораживанием (азотные аппараты) получило более широкое распространение. В современных азотных аппаратах продукт замораживают в две стадии: сначала посредством газообразного азота, а затем с помощью жидкого. Это сокращает расход жидкого азота на замораживание продукта. 
Аппараты, охлаждаемые CO₂, применяют для замораживания многих видов продукта (мясо, птица, рыба, овощи, готовые блюда). При подаче жидкого CO₂ в охлаждаемый объем образуются пар и твердая фаза в виде снега, которая осаждается и накапливается на поверхности продукта и внутренней поверхности конструкции. 
Плотный слой снегообразного CO₂ на поверхности продукта нежелателен, так как на границе контакта образуется газообразная прослойка, уменьшающая интенсивность теплопередачи. Поэтому в таких аппаратах продукт обычно замораживают при температурах выше минус 78 °С. 
Для эффективного использования криогенного вещества и получения более равномерного температурного поля в объеме продукта потоки продукта и криогенного вещества обычно движутся в противоток, а температура выпускаемого в атмосферу газа поддерживается относительно высокой (от минус 50 до 0 °С). 
Обычно жидкие N₂ и CO₂ транспортируют и хранят в сосудах при избыточном давлении. Чтобы сократить потерю хладагента при хранении, надо уменьшить теплоприток путем теплоизоляции и (или) охлаждения сосуда с криогенным веществом, с помощью холодильной установки. 
При хранении жидкого азота суточные потери могут составлять до 1% от общего объема. Поскольку жидкий CO₂ можно хранить при более высокой температуре, чем азот, то с помощью холодильной установки можно полностью исключить потерю CO₂. 
К основным достоинствам криогенных морозильных аппаратов можно отнести следующее: высокую скорость замораживания, достигаемую вследствие очень низких температур криогенных веществ; небольшую потерю массы и высокое качество замороженного продукта; простоту конструкции и эксплуатации; компактность; низкие капитальные затраты и энергопотребление; возможность быстрого монтажа и ввода в эксплуатацию. 
Главный недостаток такого холодильного оборудования - большие затраты на расходуемые криогенные вещества. Для сокращения потери криогенного вещества в процессе замораживания применяют комбинированное замораживание продукта - сначала криогенным веществом, затем охлажденным с помощью холодильной установки воздухом. 
Дело в том, что криогенным веществом в течение короткого промежутка времени можно заморозить поверхностный слой продукта, что обеспечивает минимальную потерю влаги и жесткость структуры замораживаемого продукта. Процесс замораживания завершается в аппарате с интенсивным движением воздуха. 
Такой комбинированный процесс замораживания обеспечивает на первом этапе высокое качество продукта при небольшом расходе криогенного вещества, на втором небольшие эксплуатационные затраты.