Хранение и транспортирование охлажденных продуктов

Хранение и транспортирование охлажденных продуктов

Р. Д. Хип, Cambridge Refrigeration Technology

Введение

Охлажденные продукты — это продукты, которые охлаждены до температуры более высокой, чем их точка замерзания и поэтому во избежание потери качества должны храниться при этой температуре. Почти всегда такие продукты при замораживании теряют свою ценность, а в некоторых случаях процессом замораживания могут быть полностью испорчены. Однако с точки зрения замораживания ассортимент охлажден­ных продуктов, который может быть подвергнут этой процедуре, достаточно широк. В данной главе мы рассмотрим свежие фрукты и овощи (как тропические, так и растущие в средних широтах), все виды мяса, рыбу и молочные продукты, а также готовые блюда [6].

Совершенно ясно, что холодильная обработка — важная часть производства, хране­ния и поставки охлажденных продуктов, однако следует учесть, что для заморажива­ния продуктов требуется большое количество разнообразного холодильного оборудо­вания. Рассмотрим для примера работу предприятия по поставке предварительно приготовленных и охлажденных полуфабрикатов. Сырье, поступающее из разных стран, охлаждается в холодильных камерах и перевозится во все концы света с исполь­зованием высокотехнологичных рефрижераторных транспортных систем. Далее они поступают в портовые склады-холодильники и затем на автомобилях-рефрижерато­рах перевозятся на оптовые склады, откуда уже либо непосредственно, либо через по­средников отправляются к потребителю. Этот процесс отражен на схеме, приведенной на рис. 4.1.

Как мы видим, перед использованием продукта его качество обеспечивается в скла­дах-холодильниках. Некоторые исходные продукты могут быть заморожены более глу­боко, чем охлажденные продукты, и поэтому для дефростации они требуют специаль­ного оборудования. Если рассмотреть процедуру охлаждения, то продукты сначала охлаждаются воздушным способом (либо, в отдельных случаях, контактным спосо­бом) и затем перед продажей их хранят в холодильной камере, либо в рефрижератор­ном транспорте, после чего содержат в холодильных камерах хранения или холодиль­ных витринах. Отходы, полученные при переработке основного сырья, также могут быть заморожены. Главное требование в холодильной промышленности - это надеж­ность холодильного оборудования и соблюдение технологического цикла. Охлажде­ние продуктов - это фактически всегда забываемая потребителем часть технологиче­ской цепочки приготовления охлажденной продукции, однако именно она дает гаран­тии качества и свежести продукта.

Сам процесс охлаждения продуктов далеко не нов. Уже тысячелетия в этих целях используются природный лед и охлаждение испарением, но лишь сравнительно недав­но для хранения пищевых продуктов при низких температурах стало использоваться механическое охлаждение. Фактически хранение яблок в низкотемпературных храни­лищах в США ведет свое начало с 1870 г. [15]. Рефрижераторный транспорт с охлаж­денным (не замороженным) мясом связал США и Великобританию около 1875 г., а начало транспортных трансокеанских перевозок охлажденных продуктов между Ав­стралией, странами Азии и Европой датируется 1895 г. [9]. К1901 г. Англия импорти­ровала более 160 ООО тонн охлажденной говядины ежегодно.

Принципы работы холодильного оборудования

Основные принципы охлаждения с помощью компрессии водяного пара были открыты в XIX веке, и этот принцип охлаждения почти без изменений дошел до наших дней. Он очень прост, так как холодильная система имеет всего четыре связанных между собой элемента (рис. 4.2). Хладагент в парообразном состоянии сжимается до большого дав­ления и, следовательно, до высокой температуры. Перегретый пар охлаждается и сжи­жается в конденсаторе, поступая далее через дроссель в зону низкого давления, где конденсируется в жидкость, которая может использоваться для отвода тепла из камер хранения или охлаждаемой зоны, а это тепло в испарителе способствует испарениюОсновной контур системы охлаждения с компрессией пара

Рис. 4.2. Основной контур системы охлаждения с компрессией пара

охлажденной жидкости при низком давлении. Для завершения цикла охлажденный пар подается в компрессор.

Итак, компрессор, конденсатор, дроссель и испаритель — это основные элементы холодильного агрегата компрессионного типа. Теплота, отводимая в процессе испаре­ния, как и теплота, отводимая из зоны охлаждения, плюс тепловой эквивалент энер­гии, затраченной на сжатие хладагента, должны быть компенсированы в конденсаторе. Это означает, что любое холодильное оборудование должно компенсировать некую часть теплоты, которая тем больше, чем большее количество теплоты забирается из продукта или охлаждаемого помещения. Энергия, потребляемая холодильным обору­дованием компрессионного типа, зависит прежде всего от конструкции оборудования, но в общем случае она зависит от разницы температур между конденсатором и испари­телем. Чем больше эта разница, тем больше энергии требуется компрессору для выпол­нения своей задачи, и чем больше эта разница температур, тем меньше холодопроизводительность холодильной установки.

Теоретический анализ холодильных циклов и полное описание деталей моно найти в многочисленных руководствах по холодильным установкам [1,7,11] и выхо­дит за рамки данной книги. Тем не менее, мы дадим общий обзор принципов холо­дильных систем, который может быть полезен для всех, кто использует холодильное оборудование.

Вопросы безопасности и качества продукции

Понятие безопасности пищевых продуктов непосредственно связано с деятельно­стью патогенных организмов и токсинов. Пища, разумеется, не должна наносить вред потребителю, вызывая заболевания или отравляя его. Качество пищевого продукта — это его пищевая ценность и вкусовые ощущения, характер текстуры и внешний вид безопасного пищевого продукта. В идеале вопрос безопасности продуктов питания — это предмет законодательства, где качество продукции — категория, определяемая рынком.

Для охлажденных пищевых продуктов вопросы безопасности и качества могут пересекаться, а могут и не пересекаться. Для свежих овощей и фруктов наличие мик­роорганизмов и грязи может привести к тому, что продукты станут не только невкус­ными, но могут привести к возникновению риска для здоровья. Для многих видов готовой продукции (включая мясные полуфабрикаты) рост количества патогенных микроорганизмов, продуцирующих токсины, в большой степени зависит от темпера­туры и времени. Это приводит к порче продукта, который на вид и вкус может вы­глядеть удовлетворительно. Для некоторых молочных продуктов развитие патоген­ных микроорганизмов может влиять как на вкусовые качества, так и на вид продукта. В любом случае качество и безопасность продукта питания основывается на хране­нии продукта при как можно более низкой температуре, чтобы исключить возмож­ность роста микроорганизмов, потенциально могущих привести к порче продукта. Этот принцип проходит через всю технологическую цепочку приготовления охлаж­денных пищевых продуктов (см. рис. 4.1).

Хладагенты и окружающая среда

До начала 1990-х гг. вопрос выбора хладагента для холодильных установок мало забо­тил потребителя. К сожалению, как выяснилось в настоящее время, химические соеди­нения, используемые в качестве хладагента в холодильных установках, при их выпуске в атмосферу оказались способными привести к нежелательным и непредсказуемым эффектам.

Сокращение озонового слоя и глобальное потепление — вот две различных эколо­гических проблемы, с которыми человечество столкнулось сегодня. Озоновый слой, который защищает поверхность нашей планеты от чрезмерных доз ультрафиолетовой радиации, может быть поврежден устойчивыми соединениями хлора и брома. Эти соединения — CFC (chlorofluorocarbon — хлор-фтор-углерод) и HCFC (hydrochloro­fluorocarbon — водород-хлор-фтор-углерод) — содержатся в хладагентах, в связи с чем последние способствуют разрушению озона в стратосфере и глобальному потеплению климата.

Глобальное потепление — это естественный феномен, вызванный в основном от­ражением солнечных лучей от содержащихся в атмосфере углекислого газа и водя­ных паров. Страхи в связи с чрезмерным глобальным изменением климата ассоции­руются в основном с большим выпуском в атмосферу углекислоты. Причину этому усматривают в больших выбросах дыма в атмосферу, что в основном происходит при работе электростанций на твердом топливе и по ряду других причин. Имеются и более вредные для экологии газы, но, к счастью, их концентрация много меньше. Это в первую очередь газы класса HFC (водород-фтор-углерод), вызывающие «парнико­вый эффект».

Благодаря Монреальскому Протоколу [2] производители всего мира с 1990 г. пре­кратили выпуск озоноразрушающих соединений на основе CFC-соединений и замени­ли их на менее экологически вредные HСFС-соединения. Последние, по всей видимо­сти, будут основными хладагентами и в 2010-2020 гг., так как для большинства случаев пока не найдено более подходящих соединений. В Европе применение обо­рудования, в котором используется хлор-фтор-углерод, будет остановлено, а постав­ки нового оборудования на основе водород-хлор-фтор-углеродов будут запрещены (тем не менее во время подготовки настоящей книги эти ограничения пока не всту­пили в силу). Эти вещества наносят два удара по производителям и потребителям холодильных установок. Во-первых, любое изменение технологии стоит денег и мо­жет привести как к росту эксплуатационных затрат, так и стоимости переоборудова­ния. Во-вторых, замена в будущем экологически грязных хлор-фтор-углеродов на более безопасные в экологическом отношении аммиак и пропан в глобальных масш­табах приведет к удорожанию оборудования и затратам на переподготовку обслужи­вающего персонала. В качестве альтернативы разработаны водород-фтор-углероды, которые не наносят вреда озоновому слою, но, как выяснили некоторые экологи, они могут способствовать усилению «парникового эффекта», в связи с чем они попали в список веществ, запрещенных по Киотскому Протоколу.

Все эти соображения должен учитывать потенциальный покупатель холодильного оборудования. Незнание этих вещей может привести к тому, что приобретенное за немалые деньги оборудование придется серьезно модернизировать еще задолго до того, как истечет его реальный ресурс. Также незнание подобных фактов может привести к финансовым потерям, равно как и потерям времени и оборудования. Сокращение при­менения СТС- и HСFС -соединений как герметизирующих пен в холодильных шкафах и хранилищах подробно описано в литературе, но пока что не нашло широкого распро­странения.

С учетом глобального потепления, сокращения энергопотребления и его эффектив­ностью можно сделать следующий вывод. Новые хладагенты могут иметь более низ­кую эффективность, и, как следствие, требовать повышенного расхода энергии, но вполне вероятно, что грядущие экологические ограничения могут коснуться и сокра­щения энергопотребления. Потенциальный потребитель холодильного оборудования уже в ближайшее время окажется перед дилеммой нелегкого выбора — столкнуться с ужесточением требований к утечкам хладагента, с требованиями обеспечить эффек­тивное использование оборудования и требованиями использовать только соответ­ствующим образом подготовленный персонал. Более подробно об этом см. [14].

Охлажденные продукты и замораживание

Главная выгода от хранения продуктов в охлажденном состоянии состоит в увеличе­нии сроков хранения путем уменьшения возможности порчи продукта микроорганиз­мами. Охлаждение, и это должно быть подчеркнуто, не может улучшить качество дефектного продукта, не может остановить процесс порчи — оно лишь замедляет его (см. главы 7,9,10).

Для международных транспортных наземных перевозок охлажденных продуктов в Торговом соглашении по международным перевозкам скоропортящихся продуктов и по специальному оборудованию, используемому в этих перевозках {\JNECE) [15] пе­речислены многие требования. Пищевые продукты должным образом классифициро­ваны, и для них в Соглашении оговорена максимальная температура хранения:

  • потроха —+3 °С;
  • масло — +6 °С;
  • дичь — +4 °С;
  • молоко для непосредственного употребления — +4 °С;
  • молоко для дальнейшей переработки — +6 °С;
  • йогурты, кефиры, сливки, свежий сыр — +4 °С;
  • рыба, моллюски, ракообразные — 0 °С (в ледяной крошке);
  • нестабилизированные мясопродукты — +6 °С;
  • мясо (не потроха) — +7 °С;
  • птица, кролики — +4 °С.

В этот список не включены приготовленные растительные блюда с соусами или без них, а также свежие фрукты и овощи.

Существует два совершенно различных холодильных метода для охлажденных про­дуктов — процесс охлаждения сам по себе, при котором пищевые продукты охлажда­ются (от температуры окружающей среды, например, 30 °С, или от температуры приго­товления — свыше 70 °С), или хранение в охлажденном виде при жестко контролиру­емой температуре (от -1,5 °С до +15 °С) в зависимости от вида продуктов. Система охлаждения или холодильные камеры могут сильно отличаться друг от друга как по конструкции, так и по характеристикам. Следует заметить, что хотя некоторое обору­дование для охлаждения может использоваться в качестве холодильника, сами холо­дильные камеры предназначены не для охлаждения продуктов, а только для поддержа­ния требуемой температуры. Транспортные рефрижераторы — это особый случай хранения продуктов, так как холодильное оборудование этих рефрижераторов, как правило, не рассчитано на быстрое охлаждение продукта.

 Охлаждение

Скорость, с которой будет охлажден продукт, зависит от многих факторов. Размер и форма контейнеров может иметь значение для интенсивности теплообмена с охлажда­ющим воздухом (или в некоторых случаях — с водой). Температура и скорость возду­ха также влияют на процесс охлаждения. Масса факторов: упаковка, масса, плот­ность, содержание воды, теплоемкость, теплопроводность, скрытое содержание тепла, начальная температура — все это и вместе, и по отдельности влияет на скорость ох­лаждения.

В случае с неупакованной продукцией факторы, способствующие быстрому охлаж­дению, ведут и к быстрой потере влажности, так что может показаться, что лучший способ — это медленное охлаждение. На самом деле это не так. Увеличение времени на охлаждение увеличивает и время, в ходе которого продукт теряет влагу. Более быст­рое охлаждение возможно в случае тонкой упаковки, большой скорости охлаждающе­го потока воздуха и с наиболее низкой температурой воздуха, однако это все ведет к увеличению эксплуатационных затрат, и поэтому оборудование разрабатывается как некий компромисс для получения наиболее приемлемой общей технологической сис­темы. Это означает, что для разных технологических операций имеется различное обо­рудование, и в зависимости от планируемой операции можно выбрать наиболее соот­ветствующее ей оборудование.

 Холодильное оборудование

Системы охлаждения

Для большинства видов готовых пищевых продуктов используются холодильные ка­меры или тоннели с воздушным охлаждением. Для некоторых овощей применяется погружение в воду (гидроохлаждение), а для свежих, покрытых листьями продуктов может использоваться вакуумное охлаждение. Для некоторых продуктов с относи­тельно большими сроками хранения процесс охлаждения может быть проведен в холо­дильных камерах, однако зачастую процесс охлаждения ускоряется специальными мерами по обеспечению циркуляции воздуха. Любая из этих схем должна быть деталь­но продумана.

Холодильные камеры с воздушным охлаждением (с циркуляцией воздуха)

Холодильные камеры с циркуляцией воздуха основаны на охлаждении продукта хо­лодным воздухом, обдувающим продукт с большой скоростью. Для предприятий по поставкам полуфабрикатов и охлажденных продуктов и схожих с ними существуют специальные справочники (типа английских DHSS), где рекомендуется использовать оборудование, которое должно обеспечивать охлаждение продуктов толщиной до 50 мм с 70 0С до температуры в центре продукта в 3 °С или ниже не более чем за 90 мин. Это требует скорости движения воздуха около 4 м/с и температуры воздуха около -4 °С.

Имеются также небольшие холодильные шкафы, способные обрабатывать партии до 30 кг для создания резервных запасов продуктов, а также для обучения кадров и ведения исследований. Разработаны также крупные модели с емкостью до четверти тонны, предназначенные для использования тележек или лотков. Типичная тележка для такой системы имеет номинальную вместимость в 45 кг и обычно снабжена 20 лотками для продуктов. Испаритель и вентилятор находятся, как правило, у внутрен­ней стенки камеры, а компрессор и конденсатор могут быть расположены над камерой (на или вне ее) — в зависимости от того, допустим или нет в помещении соответству­ющий уровень шума от компрессора. Температурный контроль должен обеспечивать хранение продукта при температуре 0-3 °С или может использовать цикл охлаждения, базирующийся на необходимом контроле температуры охлаждающего воздуха, на температурном контроле проб продукта или на использовании обыкновенного тай­мера. В конце цикла охлаждения цикл оттаивания удаляет с испарителя образовав­шийся лед и иней. Мощность, потребляемая установкой для охлаждения 45 кг, со­ставляет около 7 кВт.

При двухчасовом цикле «загрузка-охлаждение-оттаивание» удобно использовать в смену четыре загрузки, где последняя загрузка охлаждаемого продукта остается в холодильнике на ночь. Иногда для контроля процесса используются термометры-са­мописцы. В крупных системах дверцы могут располагаться на каждой стороне так, что тележки с охлаждаемым продуктом прокатываются внутри охлаждаемого хранилища при температуре 0-3 °С. Существует возможность комбинировать холодильные каме­ры с холодильными шкафами, что позволяет заказчикам забирать охлажденные пище­вые продукты, готовить, фасовать их и в итоге — упаковывать уже приготовленные фасованные порции.

Другие виды холодильных камер с циркуляцией воздуха были разработаны для ох­лаждения свежезабитой птицы. В них для обеспечения процесса охлаждения использу­ется туннель с сухим льдом из углекислоты. Хотя в таких камерах и получают желаемый результат, существует риск поверхностного замерзания, что для многих пищевых про­дуктов недопустимо. Один из перспективных хладагентов для охладителей— жидкий азот, однако при температуре -196 °С и атмосферном давлении необходим жесткий контроль и строжайшее соблюдение техники безопасности. Альтернативой может слу­жить «синтетический сжиженный воздух» (SLA — synthetic liquid air) [15], который устраняет опасность удушения, свойственную другим криогенным веществам.

Все подобные системы зависят от возможностей сжатия и сжижения газов. Можно заметить, что общая энергоемкость таких систем (учитывая затраты энергии на сжижение газа) может оказаться много больше, чем у аналогичных холодильных систем, причем эксплуатационные расходы также могут быть много выше, но в отдельных слу­чаях для снижения общих капитальных затрат или ускорения процесса охлаждения подобные системы могут быть вполне приемлемы.

 Гидроохладители

Использование охлажденной воды, которая разбрызгивается в специальной камере или поступает в иммерсионный бак, обеспечивает очень быстрое охлаждение без рис­ка замораживания продукта, однако такой способ приемлем лишь для овощей и фрук­тов, которые могут выдержать погружение в воду. Этот способ едва ли применим к основному ряду охлаждаемых продуктов (кроме готовых блюд, упакованных в ваку­умную упаковку). Вода в подобных системах периодически обновляется, а во избежа­ние прогрессирующего загрязнения воды в нее добавляют противогрибковые сред­ства или другие добавки, которые могут быть необходимы для некоторых видов продуктов. Разумеется, возможно совмещение процесса гидроохлаждения с обыч­ными мерами по очистке продукта — такими, как очистка корнеплодов или корней растений.

 Вакуумные холодильные установки

Вакуумные холодильные установки — это высокоспециализированный и чрезвычайно дорогостоящий вид оборудования, хорошо адаптированный для быстрого охлаждения упакованных растений с большим количеством листьев. Такие системы работают при низком давлении — зелень помещают в герметичную камеру, и происходит низкотем­пературное испарение влаги из продукта. Процесс идет порциями со временем охлаж­дения одной порции в 15-30 мин, причем типовое оборудование способно обработать за раз несколько тонн продукта, размещенного, как правило, на поддонах или тележках.

 Холодное хранение

Для большого количества «живой» продукции, особенно свежих фруктов и овощей, охлаждение может состоять в помещении упакованного в картон или ящики (корзи­ны) продукта в холодное хранилище и обеспечении там циркуляции воздуха с нужной температурой. Этот крайне медленный процесс, требующий для охлаждения продукта до нужной температуры нескольких дней, зависит от циркуляции воздуха в помещении и вариантов укладки продукта. Во многих хранилищах фруктов применяется сочетание вытяжной вентиляции, рулонов пленки и планирования размещения продукта (рис. 4.3). От штабелей картонных коробок одинаковой толщины воздух вытягивается, а к короб­кам, закрытым пленкой, он поступает уже другим. При необходимости низ паллет при­крывают от воздуха монтажной пеной или иным подходящим материалом.

 Общий обзор оборудования

Вышеупомянутое оборудование можно свести в следующие группы.

Холодильное хранение

Оборудование для холодильного хранения широко распространено и существенно ва­рьируется по размерам и мощности, которые зависят от конкретных вариантов приме­нения. Малогабаритное оборудование — это, как правило, холодильные шкафы с аб­сорбционными машинами на автоприцепах или морских судах. Существуют также более крупные домашние или промышленные холодильники, относительно малые холодильные камеры на складах и, в конце концов, большие холодильные камеры хране­ния с погрузчиками для перемещения поддонов или ящиков с продукцией, в некоторых из которых можно обрабатывать тысячи тонн пищевых продуктов. Многие холодильные склады для фруктов оснащены оборудованием для дополнительного контроля атмос­феры, которое для увеличения сроков хранения продукта поддерживает низкое содер­жание кислорода и высокое содержание углекислого газа. Подобная технология не нова, и в последнее время получила широкое применение в связи с возможностями улучшения качества продуктов [8]. Магазинные охлаждаемые витрины мы рассмот­рим ниже в отдельном разделе, а описание конструкции домашних и несколько более крупных промышленных холодильников выходит за рамки данной книги.

Для подготовки большинства охлажденных продуктов и краткосрочного их хране­ния наиболее предпочтительны небольшие холодильные камеры. Хотя их проектиру­ют и как часть общей конструкции здания, чаще всего применяется модульная конст­рукция, когда холодильные камеры располагают в уже имеющихся помещениях. Если речь идет о хранении полуфабрикатов, то их нельзя хранить вместе с другими пищевымиУстройство холодильного туннеля в хранилище

Рис. 4.3. Устройство холодильного туннеля в хранилище

продуктами, требующими холодильного хранения. В [3] предписываются следую­щие правила холодильного хранения полуфабрикатов:

  • сначала необходимо принять решение о типе используемой тары/упаковки и способах погрузо-разгрузочных работ — например, будут ли это одноразовые контейнеры, роликовые паллеты или что-либо иное;
  • необходимо определить частоту и объемы поступающих на хранение грузов для расчета времени хранения и требуемого для хранения места;
  • применяемая теплоизоляция должна соответствовать поддерживаемой темпе­ратуре в хранилище и удовлетворять эксплуатационным нормам (с учетом из­носа изоляции в ходе эксплуатации);
  • материалы, применяемые для отделки (интерьер и экстерьер), должны быть прочными и легко заменяемыми;
  • для обеспечения безопасности и надежности в случае аварийных ситуаций сле­дует использовать дублирование компрессорных систем;
  • для больших хранилищ, где планируются частые перемещения внутрь и нару­жу, следует предусмотреть воздушные завесы или дополнительные шлюзовые дверцы;
  • змеевики испарителя должны иметь достаточную производительность для обес­печения требуемых параметров даже в случае их замасливания или обмерзания;
  • система оттаивания должна быть эффективной и снабжена устройствами для удаления оттаявшей воды;
  • системы сигнализации и блокировки должны быть устроены так, чтобы исклю­чить возможность запирания в камере обслуживающего персонала;
  • должен обеспечиваться непрерывный мониторинг и/или регистрация темпера­туры с возможностью внешнего контроля в случае сбоя оборудования.

Модульные холодильные камеры представляют собой небольшие замкнутые систе­мы объемом от 2 до 30 м3 и более. Блоки конденсатора холодильника могут распола­гаться сверху, сбоку или быть удалены от камеры в случае плохой вентиляции и отвода тепла. При необходимости можно выстроить последовательность многокамерных хра­нилищ, где будут храниться охлажденные, замороженные или свежие продукты. Один из вариантов модульной холодильной камеры для помещения с низким потолком при­веден на рис 4.4, хотя возможны самые разные варианты размещения в зависимости от местных условий.

Для более крупных хранилищ основным требованием является учет способов раз­мещения и перемещения продуктов и методов загрузки-выгрузки, которые опреде­ляют высоту хранилища, требуется или нет в помещении система стационарных стел­лажей для паллетировалного или «ящичного» хранения, а также общие размеры хранилища. В большинстве случаев промышленные холодильные камеры хранения проектируются под конкретное их применение с возможным изменением через не­сколько лет, так что по возможности следует предусматривать некоторую гибкость и многофункциональность для реконструкции без серьезных переделок.

Испарители холодильника, из которых холодный воздух начинает циркулировать в камере хранения, могут располагаться на задней стене камеры, на стене под потолком,Схема модульной холодильной камеры для помещения с низким потолком

Рис. 4.4. Схема модульной холодильной камеры для помещения с низким потолком

а также быть поднятыми в центр потолка. В любом случае размещение испарителя должно быть таким, чтобы обеспечивать доступ холодного воздуха во все места каме­ры, а вентилятор должен обладать достаточной мощностью для обеспечения циркуля­ции воздуха с требуемой температурой. Многие приведенные выше параметры для хранилища охлажденных грузов подходят и для более крупных камер.

Многие холодильные камеры были сконструированы со стальными конструкция­ми для крепления внутренних теплоизолирующих поверхностей, однако в настоящее время такая конструкция все больше заменяется конструкцией с использованием про­филей, в которых пересекающиеся поверхности крепятся друг к другу. В тех случаях, где применение таких технологий возможно, они позволяют существенно сократить затраты на строительство холодильника.

При проектировании любого крупного холодильника важным моментом является защита транспортных средств и грузов в процессе погрузо-разгрузочных работ. Осо­бенно важна защита от воздействия солнечных лучей и осадков, и для многих важных операций необходим температурный контроль зоны загрузки-выгрузки.

Рефрижераторный транспорт

Основные требования

Рефрижераторный транспорт для перевозки охлажденных продуктов является основ­ным средством, производящим перемещение охлажденных пищевых продуктов из од­ного хранилища в другое. Операции, из которых складывается транспортировка ох­лажденного груза, образуют собой своеобразную цепочку операций, из которых соб­ственно транспортировка груза в автомобиле-рефрижераторе, изотермическом кон­тейнере, железнодорожном вагоне, на судне или самолете — лишь часть этой цепочки. Поддержание температуры на протяжении всей этой цепочки крайне важно для успеш­ной транспортировки, но даже самое лучшее холодильное оборудование не сможет ком­пенсировать повреждения при погрузо-разгрузочных работах, ущерб от неправильной упаковки, штабелирования или неправильного режима охлаждения продукта [10]. Сам по себе термин «рефрижераторный транспорт» может ввести в заблуждение — уместнее говорить о «транспорте с контролем температуры». Например, транспортировка пище­вых продуктов в условиях холодной зимы может привести к замерзанию продукта, ко­торый не должен быть заморожен (это касается, в частности, многих тропических фрук­тов, которые могут быть необратимо повреждены даже при умеренной температуре). Так, всем известные бананы не должны охлаждаться ниже 13 °С, и в странах с холодной зимой вместо охлаждения требуется обогрев продукта. Понимание разницы между «хо­лодильником» (рефрижератором) и «температурным контролем» очень существенно для потребителя холодильного оборудования, который может не знать, что неправиль­ные параметры при установке температурных режимов на транспорте могут разогреть продукт, что неизбежно приведет к недостатку холода в стационарных хранилищах.

В общем случае транспортное оборудование разработано для поддержания необхо­димой температуры, а вовсе не для охлаждения продукта. В процессе транспортировки продукт, конечно, может быть подвержен некоторому охлаждению, но это очень мед­ленный и абсолютно нестандартный метод, который мы здесь даже не будем рассмат­ривать. Предварительно охлажденный продукт везде, где возможно, должен нахо­дится в условиях с контролируемой температурой. В некоторых случаях упаковка, разработанная для охлаждения продукта в камерах с горизонтальными воздушными потоками, может быть неприменима в транспорте, где в основном используются верти­кальные потоки.

Существует большое количество видов разнообразного рефрижераторного транс­порта. Самые простые из них — это термосы, контейнеры с обычным льдом, а самые сложные — изотермические контейнеры со встроенным холодильным оборудованием. Подобное оборудование способно поддерживать требуемую температуру для охлаж­денной или замороженной продукции при изменении внешней температуры в преде­лах от -20 до +50 °С. Наиболее часто — это автомобиль, специально сконструирован­ный для доставки грузов или к локальным заказчикам, или на большие расстояния, или для оптовых поставок (рис. 4.5).

Температурный контроль охлажденной продукции на практике осуществить более трудно, чем для замороженного продукта. Как правило, для охлажденных продуктов и полуфабрикатов необходимо поддерживать температуру в пределах между 0 и 5 °С (для многих продуктов — лишь с небольшими отклонениями), тогда как для заморо­женного продукта верхняя граница температуры составляет -18 °С, а нижняя вообще не регламентируется. Для достижения температурной стабильности в транспортируе­мом охлажденном продукте крайне важна постоянная циркуляция воздуха, необхо­дим высокий уровень температурного контроля продукта, правильное и тщательное штабелирование внутри транспортного средства для достижения правильной цирку­ляции воздуха.
Автотранспорт

Рефрижераторный автотранспорт делится на две основные категории: во-первых, это большие полуприцепы с холодильным устройством, которое может работать незави­симо от тягача; во-вторых, это грузовые автомобили различной грузоподъемности с независимой системой охлаждения кузова или с системой охлаждения, работающей от двигателя или осей; хладагент также может применяться для охлаждения кузова. Полуприцепы используются для перевозки грузов на большие расстояния и для пере­возки сыпучих грузов, как правило, в один или несколько пунктов назначения. Время в пути может варьироваться от нескольких часов (при развозке товара по супермар­кетам) до нескольких дней. Типовое устройство такого полуприцепа приведено на рис. 4.6. Хотя в настоящее время в большинстве таких транспортных средств использу­ются дизельные двигатели с дополнительным электрооборудованием, для снижения капитальных затрат и уровня шума иногда применяют резервуары с хладагентом (жид­ким азотом либо углекислотой).

В большинстве развитых стран рефрижераторные полуприцепы разработаны для использования при температуре окружающего воздуха выше 30 °С. Теплоизоляция рассчитана на 0,7 Вт/м2К и выше. Для перевозки замороженных продуктов использу­ется транспорт с теплоизоляцией на 0,4 Вт/м2К. Все в большей степени производятся и используются многокамерные многоцелевые машины, способные перевозить в раз­дельных камерах одновременно замороженные, охлажденные и свежие продукты.Схема устройства рефрижераторных полуприцепов

Рис 4.6. Схема устройства рефрижераторных полуприцепов

Грузовые автомобили-рефрижераторы бывают самыми разными — от огромных рефрижераторов, схожих с полуприцепами, до небольших грузовичков для доставки грузов в магазины. Их холодильные установки могут приводиться в действие дизель­ным или электрическим двигателем, гидравлическим приводом от шасси и в них мо­жет использоваться как обычная, так и эвтектическая системы охлаждения. Послед­няя система чаще применяется для перевозки замороженных продуктов, так как в них достаточно сложно контролировать температурный диапазон для охлажденных про­дуктов — ведь в процессе доставки приходится брать продукты с разных полок и до­вольно часто открывать двери холодильного отделения. Нормативные акты Вели­кобритании относительно безопасности пищевых продуктов [4] обеспечивают разра­ботчиков транспортного рефрижераторного оборудования данными по все более жес­тким температурным требованиям.

Потребности клиентов заставили разработчиков все больше внимания уделять раз­работке многокамерных рефрижераторов с раздельным температурным режимом в каждой камере. Подобные транспортные средства могут доставлять в торговую сеть и замороженную, и охлажденную, и свежую продукцию одновременно. В таких транс­портных средствах в каждой камере может быть свой отдельный змеевик испарителя; кроме того, для перемещения некоторого количества холодного воздуха из наиболее холодных камер в более теплые может применяться вентилятор. Как правило, в рефри­жераторах на колесах осуществляется контроль за температурой поступающего в холо­дильную камеру воздуха, а также за температурой воздуха, возвращаемого из холодиль­ника — с помощью либо внешних термометров, либо дисплеев, либо (чаще) дисплея, установленного непосредственно в кабине. В старых моделях рефрижераторов, предназ­наченных, как правило, для перевозки замороженных продуктов, контроль осуществ­лялся только за воздухом, возвращаемым в холодильную камеру, — с риском замора­живания охлажденных продуктов, которые были загружены слишком теплыми.

 Изотермические грузовые контейнеры

Изотермические грузовые контейнеры (так называемые 150-контейнеры) со встроен­ным холодильным оборудованием широко применяются для перевозки свежих фрук­тов, овощей и охлажденного мяса на большие расстояния. Поскольку подобные рейсы могут длиться до шести недель, изотермические контейнеры снабжены весьма надеж­ными холодильными агрегатами и мощной системой температурного контроля, кото­рая способна сохранять неизменной температуру груза при больших колебаниях тем­пературы внешней среды. Такие контейнеры используются преимущественно для экспортно-импортных операций «от двери до двери» посредством морского транс­порта [5, 10, 13], хотя имеется и возможность использовать подобные контейнеры как временное хранилище для охлажденных продуктов. Стандартная длина подобных контейнеров составляет 20 или 40 футов с объемом от 28 до 60 м3, а их холодильные агрегаты, как правило, работают либо от сети трехфазного тока, либо от дизель-генера­тора. Главное отличие изотермических контейнеров от авторефрижераторов в том, что воздух подается через Т-образный настил (рис. 4.7).

 Краткое описание оборудования

Следует иметь в виду, что необходим температурный контроль с возможностью обо­грева.

Автомобильный транспорт: Большие полуприцепы для международных и между­городних перевозок, большие грузовики в основном для поставок в торговую сеть, небольшие грузовички для местных перевозок.

Контейнеры:      ISO-контейнеры с холодильной установкой для пере­возок на большие расстояния, в основном морским транспортом.Схема устройства изотермического контейнера

Рис. 4.7. Схема устройства изотермического контейнера

Холодильные витрины и прилавки

Холодильные витрины и прилавки в розничной торговле делятся на две основные группы. Большинство —это вертикальные шкафы с полками, служащие для выкладки и продажи упакованных охлажденных продуктов, свежего мяса и птицы методом са­мообслуживания. Примеры таких прилавков приведены на рис. 4.8. Кроме того, су­ществуют прилавки для нарезанных, но не упакованных продуктов. Многоярусные холодильные витрины оснащают расположенным в основании испарителем и либо автономным конденсатором, либо конденсатором, подсоединенным с помощью тру­бопроводов к центральной холодильной установке (на крупных торговых предприяти­ях). Змеевик испарителя монтируется либо в нижней части витрины, либо сзади, либо ниже площади выкладки, а вентилятор подает холодный воздух как за полками с про­дуктами, так и перед самым стеклом, создавая своего рода воздушную завесу перед дверцами. Теплый воздух удаляется через щели в основании шкафа.

Современные многоярусные холодильные витрины разработаны для поддержания температуры продукта в 5 °С и ниже, однако некоторые старые модели с трудом под­держивают температуру ниже 10 °С. Температура продукта в витрине зависит не толь­ко от конструкции самой витрины, но в большой степени и от раскладки. Так, плотная или беспорядочная раскладка продуктов может мешать циркуляции холодного возду­ха, к этому же может привести беспорядочное размещение ценников или рекламных материалов. Высокая температура в помещении или нагрев от ламп может привести к нагреванию продуктов в витрине. Передовой опыт работы с подобными холодильны­ми витринами свидетельствует, что хороших результатов можно добиться, накрывая холодильные витрины на ночь специальными чехлами. Следует иметь в виду, что хо­лодильные витрины и прилавки предназначены только для поддержания заданной тем­пературы — не стоит помещать в них горячие или теплые продукты или блюда. В неко­торых странах для достижения более продуктивного охлаждения продукта в любое время витрины с дверцами почти везде заменены на открытые спереди многоярусные витрины, однако они имеют некоторое неудобство для торговли из-за большого вре­мени загрузки и возможности краж. Некоторые открытые витрины имеют совмещен­ные полки для размещения на них неохлажденных и охлажденных продуктов.

В витринах самообслуживания продукты располагаются на основании, которое обдувается потоком холодного воздуха. Как правило, спереди они застеклены. Воздух от испарителя, расположенного с тыльной стороны, может подаваться вентилятором или без него, но учитывая, что большинство продуктов в данной витрине находятся в неупакованном виде, следует избегать больших скоростей воздушного потока из-за возможных потерь влаги и массы. По этим причинам продукты размещают на таких витринах только на рабочее время магазина, а на ночь убирают в холодильные камеры. Схема устройства такой витрины приведена на рис. 4.9. Варианты подобных прилав­ков для демонстрации охлажденных ингредиентов блюд используются также в неко­торых гастрономах и предприятиях общественного питания. В витринах подобного типа охлажденные продукты располагаются таким образом, что холодный воздух про­дувается снизу, сохраняя пищевой продукт холодным с помощью завесы холодного воздуха. Это лишь один из примеров конструкции оборудования такого типа, создава­емого исходя из конкретных требований заказчика.

При выборе холодильных витрин или прилавков в первую очередь следует иметь в виду требуемый способ их применения, требования к контролю температуры и уро­вень затрат, причем немаловажными представляются и эксплуатационные затраты, а также удобство обслуживания. При выборе хладагента следует исходить из соображе­ний, изложенных в главе «Хладагенты и окружающая среда». На момент написания этой книги наиболее распространено было оборудование на базе водород-фтор-углеродных соединений. Использование СРС и НСРС (фреонов) в новом оборудовании фактически прекращено, и эти системы считаются устаревшими. В некоторых стра­нах также используются системы со вторичным жидкостным охлаждением (рассо­лом или гликолем). Эти жидкости охлаждаются центральным устройством, исполь­зующим (на крупных предприятиях) аммиак. Покупатели оборудования в любомВитрина самообслуживания

Рис. 4.9. Витрина самообслуживания

случае должны руководствоваться нормативными актами той страны, где его пред­полагается использовать, однако общие перспективы использования холодильного оборудования в будущем сильно осложняются неясностью относительно хладаген­тов в экологическом плане.

Вывод

Производители выпускают достаточно широкий спектр холодильного оборудования, чтобы удовлетворить любые требования потребителя как в плане конструктивных осо­бенностей, так и в плане учета температурных режимов для различных товаров.

 Нормативные акты

Нормативных актов, регулирующих процесс охлаждения пищевых продуктов, доволь­но много, и они более подробно рассматриваются в главе 16.

В некоторых странах имеются общие нормативы по безопасности пищевых продук­тов, и зачастую (как и в Великобритании) в них содержатся специфические положе­ния, определяющие температуру отдельных пищевых материалов [4]. Следует учи­тывать, что подобные положения, как правило, касаются не только необходимого оборудования, но и правильного его использования, а также содержат соответствую­щие положения по подготовке персонала, участвующего в обработке, хранении, дос­тавке и розничной продаже охлажденных продуктов. Для международных перевозок имеются применяемые в международной торговле положения АТР [14], которые каса­ются как требований к теплоизоляции и параметрам используемого в перевозках хо­лодильного оборудования, так и температурных параметров при хранении различных видов продукции. Некоторые страны (в частности, Франция, Испания, Португалия и Италия) имеют собственные национальные нормативы, но эти положения не считают­ся частью АТР. Что касается общего экономического пространства ЕС, то единые нор­мативы в этой области еще только разрабатываются.

В некоторых случаях имеется большое сходство в процессах получения охлажден­ных и замороженных пищевых продуктов, однако всегда следует учитывать юридиче­ские отличия между этими двумя категориями продуктов. Требования к погрузоразгрузочному оборудованию, используемому для работы с охлажденными продуктами, могут быть дополнены добавочными положениями, которые отличаются от применяе­мых к замороженным продуктам, и это следует учитывать, например, при организации разнотемпературных холодильных хранилищ, где предполагается одновременное хра­нение как замороженных, так и охлажденных продуктов, и при использовании комби­нированных транспортных средств.

 Некоторые организации для справок

  • The Institute of Refrigeration, Kelvin House, 76 Mill Lane, Carshalton, Surrey SM5 2JR, UK. Web site:
  • British Refrigeration Association, FETA, Henley Road, Medmenham, Marlow, Bucks SL7 2ER, UK. Web site:
  • International Institute of Refrigeration, 177 bd Malesherbes, F 75017, Paris, France. Web site: 1
  • Cambridge Refrigeration Technology, 140 Newmarket Road, Cambridge CB5 SHE, UK. Web 1 site:

Литература

Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы