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 испарению

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 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 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,

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.

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.

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 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 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

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 Refrigeration, Paris. 1
6. ANON, (1997) Guidelines for good hygienic practice in the manufacture of chilled foods, j Chilled Food Association.
7. ASHRAE HANDBOOKS, ASHRAE, Atlanta, updated annually on a 4-year cycle for \ Fundamentals, Refrigeration, Systems, Equipment.
8. BISHOP, D., (1996) Controlled atmosphere storage. A practical guide. David Bishop Design Consultants, Heathfield.
9. CRITCHELL, J. T. and RAYMOND, J., (1969) A history of the frozen meat trade, Dawsons, London, (original edition 1912).
10. FRITFI, J., (1991) The transport of perishable foodstuffs, SRCRA Cambridge. |
11. GOSNEY, W. B., (1982) Principles of refrigeration, Cambridge University Press. HEAP R D, j (1989) Design and performance of insulated and refrigerated ISO intermodal containers, Int. j J. Refrig., Vol. 12 (May), pp. 137-145.
12. HEAPRD, (1998) Global warming — considerations for the air-conditioning and refrigeration industry. Dreosti Memorial Lecture. SAIRAC, Cape Town.
13. THEVENOT, R., (trans. FIDLER, J. C.) (1979) A history of refrigeration throughout the j world, International Institute of Refrigeration, Paris.
14. UNECE, (1998) Consolidated text of the agreement on the international carriage of perishable foodstuffs and on the special equipment to be used for such carriage (ATP). UNECE Inland j Transport Committee, Geneva.
15. WALDRON, S. N. and PEARCE, I. A., (1998) The application of synthetic liquid cryogens in the distribution, storage and production of food. IIR Conference, Refrigerated transport, storage and retail display, Cambridge, 1998. IIR, Paris.