Universitatea Politehnica Bucureti Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice

Tehnica frigului n industria carniiRefrigerarea

Profesor coordonator: Studeni:Horaiu Pop Cristea Diana Mihaela Matei Alexandra Pruteanu Anca Maria Grupa: 746 IPA

-2015-

Cuprins

n istoria frigului artificial, anul 1755 - cnd William Cullen a realizat un aparat de produs gheaa artificial prin evaporarea apei la presiune sczut - poate fi considerat ca anul de natere al frigului artificial. Fr a intra in detalii, este util de artat principalele etape in evoluia frigului artificial, in cele peste 2 secole ct au trecut de la nceputurile lui. Acestea pot fi sintetizate astfel: Cercetrile sistematice asupra lichefierii gazelor, datorate lui M. Faraday, ncepand cu anul 1823, ca i cercetarile de termodinamic ce ncep n anul 1824, prin activitatea lui S. Carnot si se extind ntre anii 1842-1852, au fost hotrtoare n realizarea primelor utilaje frigorifice. Inventarea in anul 1834 a mainii frigorifice cu compresie (de vaporizare de vapori lichefiabili) de ctre J. Perkins si pus la punct de J. Harrison, n 1856, este consecina direct a cercetrilor menionate anterior, precum i realizarii pompei de vid de ctre Guericke n anul 1672. Cercetrile de termodinamic iniiate de S. Carnot din anul 1824, care sunt aprofundate de C.Linde ncepand din anul 1870, ca i studiul asupra fluidelor frigorigene dau un nou avnt realizarilor n producerea frigului artificial. n anul 1876, francezul Charles Tellier instaleaz un agregat frigorific cu compresie pe un vapor, utiliznd eter metilic, cu care a facut primele transporturi de carne ntre Argentina si Frana. Intrarea in aciune a altor fluide frigorifice (n locul eterului etilic si metilic, fluide cu pericol de explozie) ca dioxidul de carbon, dioxidul de sulf i amoniacul, hotrsc apariia primului compresor cu amoniac realizat n anul 1876; este momentul din care ncepe s se dezvolte cu prioritate mainile cu compresie de vapori lichefiabili, n special cu amoniac. Dup anul 1900, mainile frigorifice sunt produse la scar industrial, iar frigul artificial se extinde practic n toate sectoarele vieii economice. Ca urmare, n anul 1929, americanul Clarence Birdseye a nregistrat brevetul pentru congelarea produselor alimentare i aproape concomitent au aprut frigiderele gospodreti. Dup primul razboi mondial se dezvolt n mod rapid folosirea frigului n industria alimentar; apare industria produselor congelate, depozitele de pstrare frigorific si se fac cercetri pentru pstrarea n atmosfer controlat si cercetri pentru liofilizarea unor alimente, aceasta limitat ns, din cauza costurilor ridicate. Dup al doilea razboi mondial se dezvolt industria frigorific, att n sfera produciei (instalaii de congelare, refrigerare i depozitaree), ct i n sfera desfacerii (vehicule frigorifice, vitrine frigorifice, refrigeratoare i congelatoare casnice).

Frigul este considerat astzi mijlocul cel mai simplu, mai sigur si mai economic de pstrare a produselor alimentare. Pstrarea alimentelor cu ajutorul frigului se realizeaz prin dou procedee: refrigerare si congelare.Obiectivele pe care le poate avea prelucrarea prin frig a produselor alimentare, pot fi urmtoarele:- Prelungirea duratei de conservare - la temperaturi sczute, viteza de reacie i aciunea agenilor modificatori scad n intensitate;- Crearea condiiilor optime de temperatur pentru diverse procese tehnologice sau biochimice (fermeni alcoolici n industria berii sau vinului, maturarea unor preparate din carne, etc);- Modificare temporar a unor proprieti fizico-chimice (de obicei consistena) n vederea realizrii unor operaii tehnologice (unt, margarin, ciocolat, untur, ngheat, vinuri spumoase, ampanie, etc.);- Tratament termic prin frig a unor produse lichide n scopul modificrii compoziiei (limpezirea vinului, concentrarea mustului de struguri, concentrarea vinului, etc.)Refrigerarea crnii este un proces tehnologic, obligatoriu, n toate abatoarele i trebuie aplicat ct mai rapid, n maximum o or de la toaletarea carcaselor i la cel mult 30 minute dupa terminarea controlului sanitar-veterinar. Acesta const in rcirea artificial a crnii la temperaturi situate deasupra punctului de congelare a esuturilor. Tehnologia refrigerrii este determinat de specie, stare de ngrare, greutate i forma carcaselor i depinde de destinaia pe care o are carnea.Scopul refrigerrii este reducerea modificrilor produse de microorganisme, prelungind rezistena crnii proaspete. Abatoarele trebuie sa fie dotate cu spaii de refrigerare separate, pentru carne de bovine i separate pentru carnea de porc, suficiente pentru a stoca i refrigera producia a doua zile complete de lucru i cu spaii separate pentru refrigerarea organelor i a capetelor de bovine i porcine. Pentru toate tipurile de aparatur de refrigerare sunt instalate jgheaburi de colectare a apei de decongelare, racordate direct la sistemul de canalizare, evitnduse scurgerea apei pe produse sau pe pardoseal.Refrigerarea se poate efectua prin mai multe metode: - refrigerare lent; - refrigerare rapid. Refrigerarea lent se realizeaz prin racirea crnii sub form de sferturi sau jumti de carcase n camerele de depozitare. n acest scop temperatura aerului se menine in jur de 0C, iar viteza de circulaie a aerului se mentine la 0,25 m/s. Pierderile n greutate sunt relativ mari. Durata procesului este de 30 ore. Metoda asigur o bun maturare, dar este neeconomic. Aspectul comercial al carcaselor este favorabil ntruct prin aceast metod este evitat defectul de contracie a crnii.Refrigerarea rapid poate fi realizat ntr-o singur faz sau n dou faze. Refrigerarea ntr-o singur faz are loc n tunele de refrigerare n care temperatura aerului este de -1C. Viteza aerului este de 2-3 m/s la nivelul carcaselor (circa 600 recirculari pe or), iar umiditatea aerului este de 95%. Durata refrigerrii este de 19 ore pentru carnea de vita si de 15 ore pentru ceade porc. Refrigerarea n dou faze se caracterizeaz prin dou regimuri succesive diferite.Prima faz se desfasoar la temperaturi ale aerului mai scazute si la viteze de circulaie a aerului mult mai ridicate dect n faza a doua. Refrigerarea n dou faze asigur reducerea mult mai rapid a suprafeei produsului n comparaie cu refrigerarea ntr-o singur faz. n acest fel se micoreaz pierderile de mas prin evaporarea apei componente.Procesul de refrigerare este tipic nestaionar (viteza de rcire variaz de la un punct la altul i n timp). Procesul se consider ncheiat cnd temperatura medie a ajuns la valoarea dorit. Exist civa parametri care descriu procesul de refrigerare:- viteza de rcire global - raportul dintre reducerea total a temperaturii medii i durata total a procesului de refigerare;- intensitatea de rcire (timpul de njumtire) - durata n care diferena dintre temperatura medie a produsului i temperatura mediului de rcire este redus la jumtate.Pentru intensificarea refrigerrii se poate utiliza n prima faz aer cu -8-15C, iar apoi aer cu 0C.Un proces de refrigerare este reprezentat n figura 1:

Fig 1. Variaia temperaturii medii a unui produs n timpul refrigerriit0 - temperatura constant a mediului de rcire;z - timpul de njumtire a diferenei de temperatur; Refrigerarea n aer este procedeul cel mai utilizat pentru refrigerarea produselor solide (ca i n cazul crnii, dar i brnzeturilor, lactatelor, psrilor, petelui, legumelor, fructelor, oulor, semipreparatelor culinare, etc.)La refrigerarea cu un singur nivel de temperatur a aerului, aceasta variaz uzual ntre 1+1C.La refrigerarea cu dou nivele de temperatur (carcase de carne, psri, unele fructe), temperatura aerului este de: -8-9C la unele fructe; -5-6C la bovine; -10-12C la porcine.Temperatura sczut a aerului este meninut de regul pe durata primului timp de njumtire. Apoi aerul are -1+1C.n figura 2 sunt reprezentate cteva procese de rcire pentru o carcas de bovin.

Fig 2. Curbele de variaie a temperaturii la racirea unei carcase de bovin; 1-suprafa; 2-centrul termic; A-refrigerarea ntr-o faz cu aer la +2C; B-refrigerarea n dou faze cu aer la -5C i 0C;

Viteza aerului cu camera de refrigerare goal este de cca. 0,3m/s la rcirea lent i 23m/s la rcirea rapid.Cu ncperea plin se ajunge la viteze ale aerului de 56m/s n zonele dintre produse. Modul de aezare a produselor n camerele sau tunelele de refrigerare trebuie s asigure spaii de curgere pentru aerul rece. n cazul crnii s-a dovedit mai eficient asigurarea unei circulaii verticale a aerului, de sus n jos, ca n figura 3.

Fig 3. Schema distribuiei aerului la rcirea crnii n tunele cu circulaie vertical descendent 1-canal de aer; 2-ajutaj; 3-linie aerian de transport; 4-carcasa de carne; 5-canal de distributie a aerului

Camerele de refrigerare se execut n numeroase variante constructive, n funcie de natura produselor i modul de distribuie a aerului. De obicei, dup rcire sunt utilizate i pentru pstrarea produselor.Dimensiunile uzuale ajung pn la 24x24m sau 18x36m, cu nlimi pn la 78m. Capacitatea poate s ajung pn la 200800t. ncrcarea trebuie s se poat realiza n max. 45 zile. Peste noapte trebuie s se poat rci ntreaga cantitate introdus n camer peste zi astfel nct variaia maxim a temperaturii s nu depeasc 48C.Circulaia aerului este realizat prin canale i exist mai multe sisteme de rcire. n figura 4 este prezentat un sistem de rcire cu dou canale de aer, unul pentru suflarea aerului rece i unul pentru aspiraia aerului cald.

Fig 4. Sistem de rcire cu dou canale de aer1-canal de aspiraie; 2-ventilator; 3-baterie de rcire; 4-canal de suflare aer rece

La camerele cu un singur canal de aer pentru distribuia aerului, acesta prezint ramificaii pentru asigurarea unei distribuii uniforme. Aspiraia aerului cald se realizeaz liber prin deschizturi practicate n perete.

Fig 5. Sistem de rcire cu un singur canal de aer1-canal de suflare aer rece; 2-canal de aspiraie aer cald; 3-rcitor de aer i ventilator; 4-stiv de produse

Se poate realiza suflarea aerului rece i prin canale amplasate sub podea.

Fig 6. Sistem de rcire cu suflarea aerului prin podea1-comand automat ventilatoare; 2-admisie aer proaspt; 3-higrostate; 4-ventilator axial; 5-ceas programator; 6-duze decongelare i umidificare; 7-baterie de nclzire; 8-baterie de rcire; 9-termostate; 10-umidificator.

Camerele de refrigerare din industria crnii se prevd cu rcitoare de aer carcasate, avnd ventilatoare proprii. Aceste rcitoare se monteaz pe unul dintre pereii longitudinali, iar dac limea camerei este mai mare de 6m, rcitoarele se monteaz pe ambii perei longitudinali. Pentru intensificarea circulaiei se utilizeaz ventilatoare auxiliare, care nu mai supun aerul uscrii.

Fig 7. Camer frigorific cu rcitoare de perete multiple i ventilatoare auxiliare

Tunelele de refrigerare se utilizeaz pentru rcirea rapid a produselor, asigurndu-se cureni de aer cu viteze mari de curgere. Limile uzuale sunt de 3 sau 6 m, iar lungimile sunt de 6, 9, 12, 15, 18 sau 24m. nlimile sunt de 3,64,8m. Circulaia aerului poate s fie longitudinal sau transversal, fiind asigurat de ventilatoare axiale sau centrifugale. Funcionarea poate s fie discontinu (ntrerupt de ncrcare-descrcare) sau continu. n figura 8 este prezentat un tunel de refrigerare a semicarcaselor cu circulaia aerului n curent longitudinal.

Fig 8. Tunel de refrigerare cu circulaie longitudinal a aerului1-tunel; 2-rcitor de aer; 3-ventilator centrifugal; 4-perete fals

Exist i tunele de refrigerare cu circulaie transversal a aerului. Intensificarea refrigerrii se poate realiza utiliznd sisteme de suflare a aerului (duare) de tipul celor din figura 10. Temperatura aerului la ieirea din rcitor este de -5-7C, iar viteza de circulaie este de 810m/s.

Fig 10. Sisteme pentru duare cu aer rece1-canal de aer; 2-cadrul liniei aeriene; 3-ajutaj; 4-linie aerian; 5-carcase de carne; 6-con de aer; 7-baterii de rcire auxiliare

Sistemele pentru duare cu aer rece pot fi:a) cu canal de aer deasupra liniei aeriene;b) cu canale de aer sub linii;c) cu utilizarea bateriilor auxiliare de rcire.

Dup cum se poate constata, industria frigului de abia a depit 100 de ani de la apariie, iar cea a congelarii alimentelor a ajuns la jumtate de secol. Cu toate acestea, intr-o perioada atat de scurta, progresele sunt spectaculoase.