REFRIGERAREA Şl CONGELAREA PRODUSELOR ALIMENTARE

REFRIGERAREA PRODUSELOR ALIMENTARE

Principiile generale ale refrigerăriiRefrigerarea constă în răcirea produselor alimentare până la temperaturi apropiate de punctul de

congelare, fără formare de gheaţă în produs. Scopul principal al refrigerării este cel al conservării propriu-zise a produselor. Refrigerarea poate fi însă folosită şi în scopul asigurării condiţiilor optime de desfăşurare a unor procese biochimice necesare fabricării unor produse alimentare, sau a unor procese fizico-chimice necesare în anumite faze ale unor tehnologii alimentare.Refrigerarea reprezintă un anumit proces de transfer de căldură, fără schimbarea stării de agregare, însoţit în majoritatea cazurilor şi de un transfer de masa (umiditate) de la produsul alimentar cu temperatură mai ridicată la mediul de racire cu temperatură mai scăzută. Temperatura finală de refrigerare a produselor alimentare este, de regulă, deasupra punctului de congelare al acestora, situându-se 0 şi +5°C.

Mediul de răcire trebuie să aibă temperaturi cu 3....5°C mai coborâte decât temperatura finală a produselor.

În funcţie de natura mediului de răcire utilizat, se deosebesc următoarele procedee de refrigerare:în aer, în agenţi intermediari (apă, apă de mare, soluţii de clorură de sodiu etc), prin contact cu gheaţă hidrică, în aparate schimbătoare de căldură pentru produsele lichide, în vid.

În funcţie de modul de conducere al procesului de răcire, deosebim refrigera lenta şi refrigerarea rapidă. În prezent, cu excepţia unui număr redus de produse vegetale la care se impune refrigerarea lentă, pentru a se evita tulburările de metabolism, metoda a fost practic abandonată.

Refrigerarea rapidă asigură viteze mari de scădere în timp a temperaturii, ceea ce prezintă următoarele avantaje:

- sustragerea produsului, cât mai rapid posibil, de sub acţiunea micoorganismelor si evitarea proliferării lor;

- racirea rapidă a suprafeţei produsului frânează evaporarea apei libere din tesuturi si in consecinţă, se reduc pierderile în greutate;

- se reduce durata refrigerării şi, implicit, a timpului de staţionare a produselor în spaţiile de refrigerare special amenajate în acest scop. Se obţine o reducere a spaţiilor de refrigerare necesare şi scad cheltuielile pentru construcţia, amenajarea şi exploatarea lor.

Viteza şi durata de răcireSe impune conoaşterea elementelor de bază ce fac legătura între performanţele sau posibilităţile

instalaţiei de răcire şi tehnologia frigorifică a produsului: viteza de răcire, transferul de căldură de la produs la mediul de răcire, regimul de lucru impus mediului de răcire (temperatură, umiditate relativă şi viteza aerului în cazul refrigerării în aer).Viteza de răcire caracterizează intensitatea de răcire. Aceasta se defineşte, pentru produsele alimentare solide sau lichide dar care nu curg în timpul răcirii, prin relaţia: w = dt / dτ, în care: dt reprezintă variaţie temperaturii în punctul considerat din corp, în intervalul de timp dτ.

Procesul de răcire este un proces tipic nestaţionar, încât viteza de răcire variază de la un punct la altul şi în timp.

O estimare a proceselor de refrigerare se poate face prin viteza de răcire globală, definită ca raportul dintre scăderea totală a temperaturii medii a produsului şi durata totală a procesului de refrigerare.

Un proces de refrigerare se poate considera terminat atunci când temperatura medie a produsului supus răcirii a atins valoarea temperaturii la care urmează a fi depozitat sau valoarea temperaturii necesare prelucrării ulterioare refrigerării propriu-zise.

S-a definit noţiunea de intensitate de răcire prin intervalul de timp în care diferenţa de temperatură între temperatura medie a produsului şi temperatura mediului de răcire este redusă la jumătate (timp de înjumătăţire).

Timpul de înjumătăţire devine astfel o caracteristică a procesului de răcire, fiind dependent de natura, forma şi mărimea produsului şi de procedeul de refrigerare aplicat.

Pentru a se mări viteza de răcire a unui produs cu caracteristicile fizice cunoscute, având date: forma, mărimea suprafeţei şi temperaturile între care decurge procesul de refrigerare, se poate acţiona asupra temperaturii şi vitezei de deplasare a mediului de răcire.

La procedeele de refrigerare în curent de aer rece, atunci când temperatura iniţială a produsului este ridicată, se poate aplica metoda de răcire în două trepte Astfel, în faza iniţială, pentru accelerarea răcirii se poate utiliza aer cu o temperatură mai scăzută (-8....-15°C), fără pericolul congelării superficiale a produs. După atingerea primei durate de înjumătăţire a diferenţei de temperaturi, temperatura aerului se ridică la o valoare în jur de 0°C, ce se menţine aproximat. constantă până la sfârşitul refrigerării. Operaţia devine discontinuă, dar micşorează mult timpii de răcire faţă de procesele la care aerul este menţinut la aceeaşi temperatură pe tot parcursul refrigerării. Metoda se aplică frecvent la refrigerarea cărnii.

Viteza aerului accelerează refrigerarea, dar viteza de răcire nu este în dependenţă liniară cu viteza aerului. La viteze mai mari de 3-5 m/s, într-un tunel de refrigerare rapidă, se ajunge la consumuri de energie la ventilatoare nejustificat de mari din punct de vedere economic.

La răcirea produselor alimentare în stare solidă, mecanismul transmiterii căldurii se bazează, la majoritatea sistemelor utilizate, pe convecţia forţată şi, mai rar, pe convecţia liberă. Procedee mai puţin răspândite folosesc şi efectul radiaţiei căldurii de la produs la suprafeţele metalice ale echipamentului frigorific aflat în apropiere, efect care, de cele mai multe ori, este combinat cu schimbul de căldură prin convecţie.

La răcirea produselor lichide prin intermediul schimbătoarelor de căldură de diverse tipuri, transmiterea căldurii are loc prin convecţie forţată şi prin conducţie.

Calculul duratei de răcire reprezintă, din punct de vedere matematic, o problemă specifică proceselor de schimb de căldură în regim nestaţionar, într-un flux de căldură multidirecţional. Problema se simplifică în cazul unor corpuri omogene cu forme geometrice simple: sfera, cilindrul, paralelipipedul.

Fluxul de căldură se consideră: unidirecţional la corpurile sferice (pe direcţie radială) şi la plăci subţiri (pe direcţie perpendiculară pe suprafaţa plăcii); bidirecţional la corpurile cilindrice de lungime finită (radial şi axial) şi tridimensional la corpurile paralelipipedice.

Durata de refrigerare, într-o formă simplificată, se poate stabili pe baza ecuaţiei lui Fourier, admiţând următoarele ipoteze: produsul este omogen; are conductivitate termică infinit de mare, astfel încât temperatura la un moment dat este aceeaşi în toată masa lui; nu există transfer de substanţă, iar mediul de răcire are o temperatură t0 constantă în timp. În acest caz, cantitatea de căldură dQ cedată de produs prin convecţie mediului de răcire, la o variaţie a temperaturii produsului cu dt, într-un interval de timp dx va fi: dQ = m•c•dt = - α • S • (t - t0) • dτ, în care: - m reprezintă masa produsului; - c - căldura specifică masică a produsului; - t0 - temperatura mediului de răcire; S - suprafaţa exterioară a produsului.

Se presupun constante mărimile: m, c, α şi S. Notând cu ti, şi tf temperaturile iniţială şi finală ale produsului, prin integrare se obţin relaţiile:

ln ti - t0 / t - t0 • τ sau t - t0 = (t - t0) • e la puterea - (α•S / m•c) • τCând τ = τr (timpul de refrigerare), t = t f . Rezultă: τ = m•c/α•S x ln ti - t0 / tf - t0

Valoarea coeficientului de transfer termic prin convecţie, α, de la produs la mediul de răcire depinde de natura şi viteza de deplasare a mediului de răcire, de caracteristicile suprafeţei produsului, de diferenţa de temperaturi, de prezenţa simultană a transferului de masă (umiditate) şi de alţi factori.

Pentru corpuri de dimensiuni mici, la care se poate presupune că nu există gradient de temperatură în interiorul lor, se notează". σ

σ = α •S / m•cDurata procesului de răcire se poate calcula cu relaţia: τ = 1 / σ • ln ti - t0 / tf - t0

Pentru corpuri de dimensiuni mai mari, la care există un gradient important de temperatură în interiorul lor, durata de refrigerare se poate calcula astfel: pe baza unor relaţii propuse de anumiţi cercetători; cu metoda duratei de înjumătăţire a diferenţei de temperatură .

Relaţiile propuse de Backstrom sunt aplicabile produselor plate sau cu forme neregulate ce pot fi asimilate plăcilor aşa cum, de exemplu, este cazul carcaselor de carne. Fluxul de căldură este unidirecţional.

Backstrom foloseşte relaţia f = f(t) ca o funcţie exponenţială care indică temperatura medie momentană a produsului, utilizând pentru starea iniţială temperatura medie iniţială tmi şi pentru starea finală temperatura medie finală, tmf.

Relaţiile de calcul propuse de Backstrom sunt:- pentru temperatura medie momentană: tm = to+ ( tm,- to ) • e- σ T;- pentru durata procesului de refrigerare:τ = 1 / σ • ln tmi - t0 / tmf - t0

CONGELAREA PRODUSELOR ALIMENTARE

Principiile generale ale congelăriiÎn vederea asigurării unor durate mari de conservare, produsele alimentare se congelează la

temperaturi mult inferioare faţă de punctul de solidificare al apei conţinute de acestea. În funcţie de natura produsului, punctul de solidificare este situat între -0,5°C şi -4°C. Congelarea, ca metodă de conservare, măreşte durata admisibilă de păstrare a produselor alimentare de peste 5-50 ori faţă de conservarea prin refrigerare.

Procesul de congelare trebuie astfel dirijat încât produsul să treacă cât mai repede cu putinţă faza de maximă cristalizare a apei, care este cuprinsă între -1 şi -5°C, timp în care se produce solidificarea a 60-75% din conţinutul total de apă.. Procesul tehnologic trebuie apoi continuat prin subrăcirea produsului până la o temperatură finală de - 18...-25°C, la care 90-95% din apa conţinută se solidifică.

Pentru realizarea congelării în aceste condiţii, temperatura mediului de răcire trebuie să fie de -30....-35°C, respectiv, agentul frigorific folosit în instalaţie să se vaporizeze la temperaturi de - 40....- 45°C.

În timpul congelării, temperatura în produs variază în funcţie de poziţia punctului. Cea mai ridicată temperatură se menţine în centrul termic al produsului, care, la materialele omogene coincide cu centrul geometric. Temperatura centrului termic al produsului reprezintă un indicator al terminării operaţiei de congelare, deoarece temperatura medie a produsului nu poate fi măsurată. Temperatura în centrul termic al produsului la sfârşitul congelării poate fi cu cel mult 3....5°C mai mare decât temperatura la care urmează să aibă loc depozitarea.

În cazul unei congelări lente, rezultă un număr redus de cristale de gheaţă, cu dimensiuni mari şi neregulate, pe când la congelarea rapidă se obţine un număr mare de cristale cu dimensiuni reduse şi forme regulate.

La congelarea lentă, unde predomină cristalizarea intercelulară, tensiunile locale cauzate de cristalele mari şi neuniforme formate determină modificări în structura ţesuturilor prin deformarea, dislocarea şi perforarea pereţilor celulari. Datorită diferenţei de presiune osmotică creată, sucul concentrat din interiorul celulei migrează în spaţiul intercelular. Efectul de plasmoliză al acţiunii fizico-chimice a sucurilor concentrate are ca rezultat deshidratarea celulei, pe de o parte, şi acumularea gheţii în spaţiile intercelulare, pe de altă parte. Acestui "şoc osmotic" i se atribuie un rol determinant în vătămarea şi moartea celulelor în cazul produselor supuse congelării lente. La decongelarea acestor produse apar pierderi mari de suc.

La congelarea rapidă, unde predomină cristalizarea intracelulară, se formează o structură microcristalină uniformă, repartizată atât în spaţiile intercelulare, cât şi în cele intracelulare, ceea ce

determină tensiuni locale mult mai slabe şi diferenţe de presiuni osmotice mult mai mici, având ca efect modificări structurale ale ţesuturilor, mai puţin vătămătoare. La decongelarea acestor produse, pierderile de suc sunt mai reduse, o mare parte din apă aflându-se în celule împreună cu elementele din care s-a separat, membrana celulelor nefiind perforată.

Pentru majoritatea produselor alimentare conservate prin congelare, pierderile de suc celular rezultate la decongelare constituie un indicator negativ de calitate pentru că fenomenul duce la pierderea fermităţii produsului, a gustului şi, uneori, chiar a aromei.

În consecinţă, este necesar să se adopte procedee şi tehnologii de congelare specifice produselor respective, care să asigure viteze mari de congelare astfel încât, prin scăderea rapidă a temperaturii, să se obţină o structură microcristalină uniformă, atât, în spaţiile intercelulare, cât şi în cele intracelulare, cu forme regulate, care are o acţiune redusă de vătămare a ţesuturilor şi nu provoacă perforarea membranei celulare.

Viteza şi durata de congelareO importanţă deosebită în tehnologia de congelare, cu efecte hotărâtoare asupra calităţii

produselor, o are viteza de congelare. Ea reprezintă viteza cu care avansează frontul de cristalizare a apei în produs.

Formarea cristalelor de gheaţă începe în stratul superficial al produsului, frontul de gheaţă creat avansând în timp spre centrul termic al produsului. Dacă la un moment dat, t, stratul de produs congelat are grosimea x şi în intervalul de timp dt acesta înaintează spre centrul termic pe o distanţă dx, viteza de congelare liniară momentană poate fi definită prin relaţia:

w = dx /dτPentru aplicaţiile practice are importanţă viteza medie liniară de congelare wm exprimată ca

raportul între distanţa cea mai mică dintre centrul termic al produsului şi suprafaţa acestuia, 50, şi durata de congelare t0, de la 0°C la -15°C:

wm= σ o – τ 0.In funcţie de viteza medie liniară, metodele de congelare pot fi clasificate astfel:- congelare foarte lentă: wm < 0,1 cm/h;- congelare lentă: wm = 0,1-0,5 cm/h;- congelare rapidă: wm = 0,5-5 cm/h;- congelare foarte rapidă: wm = 5-50 cm/h;- congelare ultrarapidă: wm = 50-150 cm/h.

SISTEME DE REFRIGERARERefrigerarea în aer. Este procedeul cu cea mai largă utilizare, fiind aplicat cu precădere în

procesele de răcire a produselor cu o structură solidă: carne şi produse de carne, brânzeturi şi produse lactate, păsări şi peşte, fructe şi legume, ouă, semipreparate culinare şi altele.

În unităţile fixe, refrigerarea în aer se poate realiza în camere de refrigerare, tunele de refrigerare sau celule de refrigerare. Este răspândită refrigerarea rapidă, care se poate realiza într-o fază (în camere sau în tunele), sau în două faze (în aceeaşi încăpere sau în încăperi diferite).

Camerele de refrigerare se execută în diferite variante constructive în funcţie de destinaţie, natura produselor şi modul de distribuţie a aerului. Camerele mari sunt utilizate în special la refrigerarea legumelor şi fructelor, fiind folosite, după răcirea produselor, ca depozite de păstrare a acestora. Circulaţia aerului în camerele frigorifice mari este dirijată prin canale de aer. Pot fi folosite două sisteme: cu două canale de aer si cu un canal de aer.

La sistemele cu două canale de aer, acestea sunt plasate sub plafonul camerei frigorifice şi pe întreaga lungime a acesteia. Un canal este utilizat pentru refularea aerului rece, fiind prevăzut cu orificii de suflare la partea inferioară, iar cel de al doilea banal este folosit pentru aspiraţia aerului cald, având orificiile de aspiraţie plasate pe faţa laterală a canalului.

La camerele frigorifice cu un singur canal de aer, distribuţia aerului rece se face printr-un canal de refulare prevăzut, după caz, cu ramificaţii, astfel încât să se asigure un câmp de viteze şi, respectiv, de temperaturi cât mai uniform spaţiul de răcire. Aspiraţia aerului se face liber prin deschideri practicate în perete şi protejate cu jaluzele, utilizându-se, după caz, ventilatoare axiale sau centrifugale, în majoritatea cazurilor, ventilatoarele, răcitoarele, camerele de umidifi-care, priza de jaer proaspăt şi filtrele sunt montate compact în exteriorul camerei frigorifice în coridorul tehnic.

Camerele de refrigerare mici sau mijlocii nu sunt prevăzute cu canale de aer. Asemenea camere se întâlnesc în industria cărnii şi a laptelui, la refrigerarea legumelor şi fructelor (numite şi celule frigorifice), fiind utilizate atât în procesele de refrigerare cât şi pentru depozitarea produselor răcite.

În industria cărnii şi în industria laptelui, pentru diverse procese de răcire se folosesc camere prevăzute cu răcitoare de aer carcasate, având ventilatoare proprii, montate pe unul din pereţii longitudinali. La lăţimi ale camerei frigorifice de peste 6 m, se pot monta răcitoarele de aer pe ambele laturi longitudinale. Pentru a se intensifică circulaţia aerului în perioada de răcire a produselor, se folosesc ventilatoare auxiliare de perete, care vehiculează aerul fără a-l trece prin răcitor şi, deci, fără a-l supune uscării. Pot fi folosite, de asemenea, răcitoare cu difuzor sau cu ajutaje montate pe unul din pereţii frontali sau pe o platformă prevăzută deasupra uşii. Distanţa până la care poate ajunge curentul de aer este de 6-7 m. Aerul rece este introdus la partea superioară, în interspaţiul dintre produse şi tavan, fără a se obţijie însă o circulaţie suficient de intensă şi de uniformă a acestuia.

Tunelele de refrigerare sunt spaţii care, în general, au lungimea de 3-5 ori mai mare decât lăţimea. Viteza aerului în tunelele de refrigerare, considerate fără produse, este cuprinsă între 1 şi 3 m/s. Dimensiunile uzuale pentru tunele sunt: lăţimea de 3 sau 6 m, lungimea de 6, 9, 12, 15, 18, 21 m, înălţimea de 3,6-4,8 m.

În funcţie de natura produselor răcite, circulaţia aerului în tunele poate fi: longitudinală, trans-versală sau verticală, fiind asigurată de ventilatoare axiale sau centrifugale.

În fig. de mai jos se prezintă schematic un tunel cu circulaţia aerului în lungul acestuia (longitudinală), în pian vertical. În acest caz, răcitorul de aer este plasat deasupra unui plafon fals (ca în figură), sau poate fi montat la un capăt al tunelului. De asemenea, răcitorul de aer poate fi amplasat pe un perete lateral, în lungul tunelului, fiind separat de tunelul propriu-zis printr-un perete lateral fals, iar aerul are o circulaţie longitudinală, dar în plan orizontal.

în cazul circulaţiei transversale, răcitoarele sunt montate pe un perete lateral al tunelului. Aerul, după ce trece peste răcitor, este refulat în tunel, pe care îl parcurge transversal. Pentru obţinerea aceloraşi viteze ale aerului, în cazul tunetelor cu circulaţia transversală, debitele de aer sunt mult mai mari decât în cazul tunetelor cu circulaţia longitudinală, fiind deci necesare mai multe ventilatoare.

Refrigerarea cu apă răcită. Acest procedeu asigură viteze de răcire mult mai mari decât în cazul refrigerării cu aer şi, deci, spaţiile de refrigerare sunt mai mici.

Refrigerarea cu apă răcită se realizează prin imersia produselor, prin stropire sau mixt, folosindu-se atât aparate în flux continuu cât şi aparate cu funcţionare discontinuă. Apa este răcită la 0,5...2°C cu ajutorul unei instalaţii frigorifice sau prin amestec cu gheaţă.

În apa de răcire se adaugă substanţe dezinfectante, iar dacă procedeul de răcire este prin imersie, atunci apa trebuie să fie împrospătată periodic. Acest procedeu se utilizează pentru refrigerarea produselor vegetale, a păsărilor şi a peştelui.

Refrigerarea în vid. Acest procedeu se bazează pe efectul de răcire, care se obţine prin vaporizarea la presiuni sub cea atmosferică a apei cu care a fost stropit, în prealabil, produsul sau a unei părţi din apa conţinută de acesta. Refrigerarea în vid se aplică în special la legumele frunzoase (salată, spanac), caracterizate prin suprafaţă specifică mare.

Refrigerarea prin contact cu gheaţa hidrică. Procedeul este utilizat industrial la refrigerarea peştelui şi a unor soiuri de legume

Refrigerarea în aparate schimbătoare de căldură. Procedeul se utilizează la majoritatea produselor lichide ca: lapte, smântână, bere, vin, sucuri de fructe. Răcirea se realizează în aparate schimbătoare de căldură în care, de o parte a peretelui despărţitor, circulă un agent de răcire (agent frigorific sau agent intermediar), iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit. Sunt de preferat agenţii de răcire care, în cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi, nu afectează calitatea produsului. Astfel de agenţi sunt: apa, soluţia de alcool-apă ş.a. Se utilizează aparate cu funcţionare discontinuă, în şarje (vane cu pereţi dubli, vane cu serpentină imersată), sau cu funcţionare continuă (aparate cu plăci, aparate multitubulare în manta, aparate cu fascicul de ţevi în ţeava, aparate ţeava în ţeava sau aparate cu stropire exterioară).

SISTEME DE CONGELAREProcedeele de congelare utilizate, având în vedere mediul de răcire folosit şi sistemul de

preluare a căldurii de la produs, pot fi clasificate astfel:- procedee de congelare în curent de aer rece;

- în aparate de congelare a produselor în strat fix;- în aparate de congelare a produselor în strat fluidizat;

- procedee de congelare prin contact cu suprafeţe metalice reci;- procedee de congelare prin contact direct cu agenţi intermediari; - procedee de congelare prin contact direct cu agenţi criogenici.Aparatele sau agregatele de congelare folosite pot avea o funcţionare discontinuă ( în şarje),

semicontinuă sau continuă.Aparatele cu funcţionare discontinuă lucrează cu şarje de produse. Ciclul unei şarje se compune

din trei faze: încărcarea, congelarea şi descărcarea. Pe parcursul încărcării şi descărcării produselor din aparat, funcţionarea instalaţiei frigorifice aferente este întreruptă. Aceste aparate cu funcţionare discontinuă prezintă unele dezavantaje: grad redus de mecanizare şi automatizare, multă manoperă, sarcină termică variabilă, nu pot fi încadrate în linii tehnologice cu flux continuu. Se preferă congelarea în mai multe unităţi mici care se încarcă şi se descarcă succesiv, obţinându-se o uniformizare a sarcinii termice.

La sistemul de congelare cu funcţionare semicontinuă, atât alimentarea cu produse cât şi evacuarea produselor congelate sunt realizate cu intermitenţă. Aparatul se găseşte permanent încărcat cu produse supuse congelării, instalaţia frigorifică funcţionând fără întrerupere, la o sarcină constantă. Introducerea şi scoaterea produselor congelate în sistemul semicontinuu se poate mecaniza şi automatiza.

Sistemul de congelare cu funcţionare continuă se caracterizează prin aceea că trecerea produselor prin spaţiile de congelare are loc în flux continuu, asigurate prin sisteme de transport mecanizate şi automatizate care realizează în acelaşi timp şi alimentarea uniformă cu produse. Sunt necesare linii tehnologice continue pentru tratamentele preliminare; produsele trebuie să aibă dimensiuni cât mai uniforme, iar capacităţile de prelucrare să fie suficient de mari pentru a se justifica costurile ridicate ale acestor sisteme, impuse de elementele de mecanizare şi de automatizare

Congelarea în curent de aer rece. Acesta este procedeul de congelare cel mai răspândit, fiind folosit la congelarea cărnii în carcase, a păsărilor preambalate, a peştelui de dimensiuni mari, a fructelor şi a legumelor.

Industrial, procedeul de congelare se desfăşoară în spaţii izolate termic, prevăzute cu răcitoare de aer şi ventilatoare axiale sau centrifugale. Produsul vine în contact cu aerul rece a cărui temperatură variază între -25°C şi -40°C. Temperaturi ale aerului sub -40°C nu sunt economice.

Sistemele de congelare cu poziţie fixă a produselor în raport cu suportul material pe care sunt aşezate utilizează aparate care pot fi cu funcţionare discontinuă sau continuă. Aparatele cu funcţionare discontinuă se împart în tunele de congelare şi celule de congelare.

Tunelele de congelare au aceleaşi caracteristici ca şi cele de refrigerare, diferenţa constând în temperatura şi viteza aerului. în general, se folosesc temperaturi de vaporizare de -40°C...-45°C şi temperaturi ale aerului de -25°...-40°C. Viteza aerului în secţiunea goală a tunelului este de 2-4m/s. Observaţiile făcute cu privire la circulaţia aerului, amplasarea răcitorului şi distribuţia aerului, referitoare la tunelele de refrigerare sunt valabile şi pentru tunelele de congelare.

În fig. demai jos se prezintă schema unui tunel de congelare cu funcţionare semicontinuă, utilizat în special în unităţile din reţeaua Avicola. La intervale prestabilite, în sasul de intrare este introdus un cărucior-rastel, având la partea inferioară o bară pentru contactul cu dispozitivul de acroşare a cablului. Acroşarea se produce numai la mişcarea înainte. Dispozitivul de acroşare se deplasează înainte şi înapoi, o dată cu cablul de antrenare care se găseşte într-un canal din pardoseală. La introducerea unui cărucior-rastel în tunel, pe la capătul opus al tunelului este scos în sasul de ieşire un cărucior cu produse congelate. Cărucioarele se deplasează în linie dreaptă prin tunel, datorită unor ghidaje pentru roţi, montate în pardoseală.

Celulele de congelare au capacităţi de răcire mult mai mici decât cele ale tunelelor de congelare, fiind de ordinul sutelor de kilograme de produse pe şarjă, iar capacitatea unui tunel este de 10-20 tone.

Tunel de congelare cu funcţionare semicontinuă:1 - vaporizator; 2 - deflector; 3 - cărucior - rastel; 4 - elecroventilator; 5 - cabluantrenare; 6 - tubulatură aer; 7 - uşi batante; 8 - bară şi dispozitiv de acroşare.

Sistemele de congelare în strat fluidizat sunt foarte des utilizate la congelarea unor fructe şi legume. Răcirea în strat fluidizat se realizează prin insuflarea aerului rece pe la partea inferioară a unui suport material perforat pe care se găseşte un produs (sub formă de particule) ce urmează a fi răcit. Fluidizarea unui produs reprezintă procesul gazodinamic prin care particulele de material solid execută, sub influenţa curentului de gaz, o mişcare continuă

Grosimea stratului de produse la răcirea în strat fluidizat variază, în limite largi, în funcţie de dimensiunile particulelor şi se limitează la o valoare maximă de 150 mm.

Prin congelarea în strat fluidizat se evită aglomerarea particulelor, se obţin viteze de congelare mari şi o productivitate sporită, iar dimensiunile aparatelor se reduc.

Există o mare diversitate de aparate de congelare în strat fluidizat, realizate în diferite ţări. Aceste aparate pot fi împărţite în două categorii: aparate de congelare cu jgheab (fără bandă transportoare) şi aparate de congelare cu bandă transportoare.

În fig. de mai jos este prezentat schematic un aparat de congelare în strat fluidizat cu jgheab, tip Flo-freeze. Congelatorul are formă paralelipipedică, este realizat din panouri metalice uşoare, izolate termic. Jgheabul perforat, pe care produsele congelează în stare fluidizată, are o mişcare oscilatorie în lungul aparatului, care facilitează evacuarea produsului. Răcitoarele de aer (vaporizatoarele) sunt montate sub jgheab. Pentru a asigura circulaţia ascendentă a aerului prin stratul de produse, cât şi presiunea necesară fluidizării, se folosesc mai multe ventilatoare centrifugale, dispuse uniform pe lungimea aparatului, astfel încât să refuleze aerul recirculat sub râcitoare. Decongelarea vaporizatoarelor se poate realiza cu apă, cu etilenglicol sau cu propilenglicol.

Fig. 20.5. Congelator tip Fio - freeze: -carcasă termoizolantă; 2 - distribuitor materie primă; 3- produs fluidizat; 4-jgheab perforat; 5- ventilatoare; 6-separator de picături; 7-duşuri pentru decongelare; 8 - vaporizatqr; 9 - cuvă colectare soluţie incongelabilă.

Aparatele de congelare prin fluidizare cu bandă perforată transportoare permit congelarea în strat fluidizat, semifluidizat sau fix, în funcţie de natura şi dimensiunile produselor. Se lucrează cu grosimi mult mai mici ale stratului de produse şi durate mai mari decât la congelatoarele cu jgheab.

În fig. de mai jos este dată schema unui aparat de congelare în strat fluidizat (tip Lewis), cu bandă transportoare realizată din plasă de sârmă inoxidabilă.

În funcţie de natura produselor ce trebuie congelate se reglează viteza benzii şi deci durata de congelare.

Capacităţile de producţie indicate au fost stabilite pentru produse cu temperatura iniţială de maximum 20 0C şi pentru temperatura finală a produsului de -18°C.

Congelarea prin contact cu agenţi intermediari. Această metodă oferă avantajul unor durate de congelare mai mici decât în cazul răcirii în aer. Ca agenţi intermediari de răcire se utilizează soluţiile apoase de clorură de calciu, clorură de natriu şi de propilenglicol.

Pentru a se evita contactul direct cu produsele care urmează a fi congelate şi, deci, pentru a se evita penetraţia agentului în produs, se practică ambalarea produselor sub vid în pelicule impermeabile, sau se utilizează ambalaje metalice etanşe. După congelare, produsele ambalate pot fi spălate cu apă rece pentru a îndepărta urmele de agent de pe suprafaţa ambalajului.

Cele mai multe aparate de congelare cu agenţi intermediari sunt realizate în variante cu funcţionare continuă. Există aparate la care contactul între produse şi agentul intermediar se face prin imersie, prin stropire sau mixt. Aceste aparate sunt utilizate la congelarea peştelui, a păsărilor ş.a.

Congelarea prin contact cu agenţi criogenici. Se impune ca agenţii folosiţi să nu fie toxici, inflamabili sau explozibili. Răspund acestor cerinţe şi se folosesc următorii agenţi: azotul lichid, dioxidul de carbon şi unii freoni lichizi. Metoda de congelare prin contact cu agenţi criogenici constă în utilizarea căldurii latente de vaporizare a acestora la presiunea atmosferică, precum şi a căldurii sensibile pe care aceştia o absorb prin încălzire până la o temperatură apropiată de temperatura finală a produsului.

Congelarea prin contact cu suprafeţe metalice. În acest caz, căldura este preluată de la produse prin transfer direct de către suprafaţa răcită, fie cu un agent frigorific care vaporizează, fie cu un agent intermediar. Congelarea prin contact direct cu suprafeţe metalice răcite asigură durate mici ale procesului de răcire, dar se poate utiliza doar la produsele cu forme relativ regulate, de grosimi relativ mici. Stă aparate de congelare cu plăci, aparate de congelare cu bandă metalică răcită şi aparate cu cilindri metalici răciţi.

Aparatele de congelare cu plăci cuprind mai multe plăci metalice, la interiorul cărora circulă fie amoniac sau agent frigorific halogenat care vaporizează, fie un agent intermediar răcit. Se utilizează plăci din table de oţel între care sunt montate ţevi din oţel prin care circulă agentul de răcire, sau plăci din aliaj de aluminiu care au canale interioare prin care circulă agentul de răcire.