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 пищевы­ми

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 легка 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 паллетированного 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,

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.

Рис. 4.5. Холодильные полуприцеп, фургон и съемный контейнер

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.

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

Рис 4.6. Схема устройства рефрижераторных полуприцепов

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:	IS0-контейнеры с холодильной установкой для пере­возок на большие расстояния, в основном морским транспортом.

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

Рис 4.8. Многоярусный прилавок: а) отдельный модуль; б) прилавок с увеличенной площадью выкладки

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, которого 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 неупакованном виде, следует избегать больших скоростей воздушного потока из-з возможных потерь влаги и массы. По этим причинам продукты размещают на таки витринах только на рабочее время магазина, а на ночь убирают в холодильные камеру. 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 виду требуемый способ их применения, требования к контролю температуры И уровень затрат, причем немаловажными представляются и эксплуатационные затраты, 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 СFС и HCFС (фреонов) в новом оборудования 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 любом

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 погрузо-разгрузочному 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. W

Cambridge Refrigeration Technology, 140 Newmarket Road, Cambridge CB5 SHE, U1 site:

Литература

1.  ALDERS, A. W. C., (1987) Marine refrigeration manual, RMCA, The Hague.
2.  ANON, (1987) UNEP, Montreal protocol on substances that deplete the ozone layer.
3.  ANON, (1989) Planning for cook-chill, The Electricity Council, London, 5th edn.
4.  ANON, (1995a) Food safety (general hygiene) regulations, HMSO S.I. 1763.
5.  ANON, (1995b) Guide to refrigerated transport, International Institute of Refrigeratior
6.  ANON, (1997) Guidelines for good hygienic practice in the manufacture of chilled Chilled Food Association.
7.  ASHRAE HANDBOOKS, ASHRAE, Atlanta, updated annually on a 4-year cy Fundamentals, Refrigeration, Systems, Equipment.
8.  BISHOP, D., (1996) Controlled atmosphere storage. A practical guide. David Bishop Consultants, Heathfield.
9.  CRITCHELL, J. T. and RAYMOND, J., (1969) A history of the frozen meat trade, Da London, (original edition 1912).
10.  FRITH, J., (1991) The transport of perishable foodstuffs, SRCRA Cambridge.
11.  GOSNEY, W. B., (1982) Principles of refrigeration, Cambridge University Press. HEA (1989) Design and performance of insulated and refrigerated ISO intermodal containe J. Refrig., Vol. 12 (May), pp. 137-145.
12.  HEAPRD, (1998) Global warming — considerations for the air-conditioning and refrig* industry. Dreosti Memorial Lecture. SAIRAC, Cape Town.
13.  THEVENOT, R., (trans. FIDLER, J. C.) (1979) A history of refrigeration throughc world, International Institute of Refrigeration, Paris.
14.  UNECE, (1998) Consolidated text of the agreement on the international carriage of per foodstuffs and on the special equipment to be used for such carriage (ATP). UNECE Transport Committee, Geneva.
15.  WALDRON, S. N. and PEARCE, I. A., (1998) The application of synthetic liquid cryo, the distribution, storage and production of food. HR Conference, Refrigerated tra; storage and retail display, Cambridge, 1998. IIR, Paris.