redaktor naczelny „Magazynu Spożywczego”

Lodowy podmuch

Zamrażanie to jedna z najstarszych i najpowszechniej stosowanych metod konserwowania żywności. Najdoskonalej pozwala zachować smak, fakturę i wartości odżywcze warzyw i owoców. Jednak aby nie utraciły one swoich walorów smakowych, proces zamrażania należy przeprowadzić szybko i w sposób równomierny.

Mrożenie warzyw i owoców w tunelach chłodniczych wymaga zapewnienia stabilnego strumienia zimnego powietrza. Uzyskuje się to za pomocą wentylatorów tłoczących powietrze przez wymienniki ciepła. W tej prostej z pozoru technologii kryją się jednak pewne niebezpieczeństwa.

Problem pierwszy – sklejanie

Produktem finalnym procesu mrożenia warzyw i owoców są „produkty gotowe do użycia”, a zatem takie, jakie bez dodatkowych przygotowań można poddać gotowaniu lub dalszemu przetworzeniu przemysłowemu. Dlatego też przed wprowadzeniem do tunelu chłodniczego owoce bądź warzywa poddawane są sortowaniu i myciu (w wypadku owoców jedynie delikatnemu płukaniu, warzywa natomiast przechodzą dodatkowo przez myjki szczotkowe lub grabkowe). Dopiero wówczas, po wstępnym podsuszeniu, zrzucane są na taśmę, która wchodzi do właściwej komory zamrażalniczej. Dla równomiernego zasypania surowca wykorzystywany bywa podajnik elektrowibracyjny.

Mimo podsuszenia owoce i warzywa pokryte są nieznaczną ilością wody, która po zamrożeniu tworzy korzystną warstewkę glazury, dodatkowo chroniącej produkt. Niestety, w połączeniu z własną wilgotnością owoców i warzyw sprawia to, że wykazują one tendencję do sklejania się, grożąc zbryleniem. Aby temu zapobiec, mrożenie przeprowadza się w silnym strumieniu zimnego powietrza, które unosi Czy wiesz, że…Zamrażaniu fluidyzacyjnemu poza drobnymi lub rozdrobnionymi owocami i warzywami poddaje się obecnie także krewetki, frytki oraz mięso (krojone w kostkę). produkty przeznaczone do zamrożenia. „Taśma transportera jest odpowiednio perforowana. Od spodu powietrze jest nadmuchiwane wentylatorami – tłumaczy dr inż. Andrzej Podsędkowski  z łódzkiej firmy Vibroson, która w jednej z podłowickich chłodni przeprowadziła udany montaż i optymalizację parametrów wentylatorów chłodniczych. – Strumienie powietrza podrzucają owoce, dzięki czemu są one w ciągłym ruchu i się nie sklejają, a każdy owoc zostaje zamrożony osobno”.

Proces mrożenia zazwyczaj następuje dwufazowo. W pierwszym etapie taśma przesuwa się szybko, a warstwa owoców lub warzyw jest stosunkowo cienka, aby mogły one swobodnie podskakiwać, co zapobiega zbryleniu. Ich powierzchnia zostaje zmrożona, dzięki czemu maleje ryzyko sklejenia, jednak wnętrze produktów pozostaje wciąż miękkie. „Przechodzą wówczas na drugą taśmę, która porusza się dużo wolniej, zatem warstwa owoców jest o wiele grubsza – wyjaśnia dr inż. Podsędkowski. – Nie muszą już tak intensywnie podskakiwać, ale grubość warstwy sprawia, że, aby podnieść poszczególne owoce, trzeba więcej powietrza. W związku z tym ilość powietrza musi być regulowana i dostosowana do rodzaju produktów, które zamrażamy. Czas przejścia owoców przez pierwszą taśmę wynosi 1,5–3 min, przez drugą zaś dłużej, do 5 minut”.

Produkty poddaje się nieco głębszemu zamrożeniu niż wymagane, aby zachować „nadmiar” zimna na czas obróbki końcowej, takiej jak pakowanie i ostateczny transport do komory chłodniczej.

Lodowy podmuch

Problem drugi – zróżnicowanie

Owoce i warzywa przeznaczone do mrożenia są selekcjonowane, aby zagwarantować ich najwyższą jakość; eliminuje się zatem produkty z objawami gnicia, pleśni lub tzw. obicia. Ponieważ jednak na taśmie transportera w komorze zamrażalniczej owoce wymagają unoszenia powietrzem dla przeciwdziałania zbryleniu i równomiernego chłodzenia, nie może dojść do zjawiska obserwowanego w maszynach losujących piłeczki w popularnym totolotku. Owoce nie mogą uderzać o taśmę ani o siebie nawzajem. „Parametry nadmuchu dobiera się w taki sposób, by owoce cały czas wisiały w powietrzu wdmuchiwanym przez otworki w taśmie – wyjaśnia właściciel firmy Vibroson. – W miejscu, w którym prędkość powietrza maleje, tworzy się warstwa zfluidyzowana, w której następuje zamrażanie. Nie można jednak dmuchać za mocno, bo wtedy owoce lub warzywa wyskoczą na zewnątrz”.

W tym miejscu pojawia się problem uniwersalności. Tunel zamrażalniczy zazwyczaj służy do zamrażania bardzo różnych owoców i warzyw, a zatem produktów sezonowych. Każdy gatunek wymaga odpowiednio dobranej prędkości przesuwu taśmy oraz nadmuchu zimnego powietrza. Gdy owoc jest większy, musi przebywać w strefie zamrażania dłużej, ponieważ jego całkowite zmrożenie zabiera więcej czasu. Większe owoce lub warzywa trudniej też poderwać z taśmy, a zatem wymagany jest silniejszy nadmuch. Co więcej, niektóre warzywa i owoce, np. jabłka, mrozi się pokrojone, wiśnie zaś dryluje, aby były gotowe do spożycia czy dalszego przetworzenia. Wszelkie zabiegi oraz rozmaitość przetwarzanych produktów sprawiają, że standaryzacja parametrów mrożenia jest niemożliwa. Ich zmiana nie tylko musi być dostępna, lecz także powinna następować płynnie. „Zazwyczaj nie jest to proces zautomatyzowany – tłumaczy dr inż. Podsędkowski. – Prędkość ruchu taśmy i ciśnienie powietrza nadmuchiwanego ustala osoba nadzorująca, obserwując ruch owoców bądź warzyw na taśmie oraz stopień ich końcowego zmrożenia”. Ponieważ temperatura powietrza wdmuchiwanego w tunelu mrożącym sięga –20°C, –25°C, a czasem nawet –30°C, monitoring procesu oraz sterowanie nim odbywa się zdalnie, z użyciem kamer.

Problem trzeci – oblodzenie

Powietrze, które przeszło przez warstwę owoców lub warzyw na taśmie zamrażalniczej, odbiera ich ciepło, nagrzewając się. Ponownie trafia więc do wymiennika ciepła, w którym jest oziębiane, a następnie wentylatory znów wdmuchują je do kanałów prowadzących do taśmy przenośnika. Niestety, odbierając ciepło od owoców i warzyw, powietrze przejmuje również nieco wilgoci, która następnie osadza się w postaci szronu na wymienniku ciepła. Powoduje to konieczność regularnego zatrzymywania procesu w celu odlodzenia instalacji. „Obladzanie następuje w dwóch miejscach – przede wszystkim na wymienniku ciepła, a poza tym również na łopatkach wentylatora – wyjaśnia dr inż. Andrzej Podsędkowski. – W starszych chłodniach nie było żadnych urządzeń usuwających wilgoć w trakcie produkcji. W nowszych lód jest zdmuchiwany silnym strumieniem sprężonego powietrza wydmuchiwanego przez zespół dysz skierowanych na wymiennik ciepła. To jednak wystarcza tylko na jakiś czas. Co 3–5 godzin chłodnię należy zatrzymać i ogrzać, doprowadzając do usunięcia oblodzenia”.

Problem czwarty – ciepło i opory przepływu

Konstrukcja tunelu zamrażalniczego mieści w swoim wnętrzu wszystkie urządzenia niezbędne do procesu mrożenia, w tym także wentylatory oraz ich silniki. Próby umieszczenia silników na zewnątrz hali chłodniczej oraz prowadzenia napędu wentylatorów za pomocą wałów, podejmowane przez producentów, okazały się nieopłacalne, ponieważ powodowały zbytnie skomplikowanie konstrukcji. Problem emisji ciepła przez silniki urządzeń pozostał zatem nierozwiązany, możliwe jest jedynie zniwelowanie jego wpływu. „Energia włożona w wentylatory jest zamieniana na ciepło na skutek tarcia – tłumaczy specjalista z Vibrosonu. – Im większą mocą dysponują wentylatory, tym więcej energii należy włożyć w wytwarzanie chłodu, aby skompensować emitowane przez nie ciepło”. Dlatego należy tak dobierać wentylatory, aby ich sprawność była jak najwyższa, ograniczając zużycie energii i w konsekwencji – emisję ciepła.

„Do chłodni pod Łowiczem weszliśmy w charakterze «pogotowia ratunkowego», ponieważ zakupione tam pierwotnie wentylatory były niskosprawne – kontynuuje dr inż. Podsędkowski. – W związku z tym bardzo trudno było im dostarczyć dostatecznych ilości chłodu; parametry ich pracy były zbyt niskie, by zamrozić wiśnie – bo to one był wówczas elementem mrożonym. Wymieniliśmy więc wirniki wentylatorów na wysokosprawne oraz przeprowadziliśmy korektę kształtu kanałów, by ograniczyć opory przepływów. Dzięki temu udało się sytuację doprowadzić do właściwego stanu”.

Wentylatory nie wdmuchują powietrza bezpośrednio na elementy mrożone, czyli warzywa i owoce, na taśmie przenośnika; jest ono kierowane za pomocą kanałów o odpowiednich profilach. Dobierając moc i parametry wentylatorów, nie wolno zatem zapominać o właściwym wyprofilowaniu tych elementów, aby w jak największym stopniu ograniczyć opory przepływu oraz sprawić, by zimne powietrze było rozprowadzane pod taśmą przenośnika w sposób równomierny. Uwagę należy również zwrócić na odpowiednie ukształtowanie kanałów powrotnych oraz samą konstrukcję wymiennika.

I tutaj ciekawostka – dla utrzymania wysokiej wydajności wymienniki wykorzystują czynnik chłodniczy, którym jest amoniak lub… freon. Gaz ten wciąż jest używany, ponieważ sprawność obiegów freonowych jest bardzo wysoka. Warunkiem jest jednak dobre zabezpieczenie urządzeń przed wyciekiem gazu.

Podsumowanie

Przemysłowy proces mrożenia warzyw i owoców wymaga dużej uwagi w doborze parametrów pracy całego tunelu fluidyzacyjno-zamrażającego. Choć ogólne zasady jego przebiegu oraz zalety płynące z mrożenia są znane każdemu właścicielowi domowej chłodziarkozamrażarki, na ostateczną jakość produktu kierowanego do sprzedaży wpływają niuanse w rodzaju oporów przepływu kanałów dolotowych zimnego powietrza, a jednym z kluczowych elementów procesu okazuje się niepozorny wentylator. Warto o tym pamiętać, rozważając sposoby ograniczenia energochłonności zamrażalni.


aa