UNIVERSITATEA TEHNICĂ A MOLDOVEI

Facultatea Inginerie Mecanică şi Transporturi Catedra Utilaj Tehnologic Industrial

BAZELE TEHNOLOGIEI FRIGORIFICE

Ciclu de prelegeri

CHISINĂU U.T.M. 2012

2

Prezentul ciclu de prelegeri este destinat studenţilor

specialităţii Maşini şi Instalaţii Frigorifice, Sisteme de Climatizare,

cît şi studenţilor unor specialităţi ale Facultăţii Tehnologie şi

Management în Industria Alimentară.

Autor: conf. univ., dr. Vladimir Dmitriev Redactor responsabil: conf. univ., dr.hab. Mircea Bernic Recenzent: conf. univ., dr. Leonid Ivanov

© U.T.M., 2012

3

1. Scopurile principale ale obiectului „Bazele tehnologiei frigorifice”.

Noţiune de lanţ frigorific neîntrerupt Întegrarea largă a produselor alimentare între ţări, necesitatea transportării lor la distanţă mare, volumul însemnat al comerţului internaţional cere a folosi diferite metode ale conservării produselor alimentare. La momentul actual se pot folosi următoarele metode ale conservării şi anume:

- metode termice; - metode cu utilizare a substanţelor de conservare

naturale şi artificiale; - metode cu utilazare a frigului artificial.

În timpul utilizării metodei termice şi a substanţelor conservante în produsele alimentare au loc modificări chimice esenţiale şi se pot acumula substanţe care influenţează negativ asupra sănătăţii omului. La momentul actual produsele alimentare în plan mondial constituie circa 4 miliarde de tone anual, o jumătate din care cere tratament cu utilizarea frigului artificial. Însă numai o pătrime din aceste produse sunt supuse acestui tratament. Circa 30% din produsele alimentare nu ajung pînă la consumator. Principalele cauze ale acestor pierderi sunt: acţiuni mecanice (degradări de structură prin strivire ), procese de uscare, îmbătrânire (în special în cazul fructelor ) şi acţiuni degradante ale dăunătorilor ( microfloră, rozătoare, păsări etc.). De aceea realizarea metodelor moderne de tratament prin frig reduce esenţial pierderile resurselor de origine animală şi vegetală. Implementarea frigului artificial necesită resurse financiare, materiale, energie şi personal calificat, elemente care lipsesc cel mai adesea în ţările aflate în curs de dezvoltare. Tehnologia frigorifică a produselor alimentare este ramură a ştiinţei şi activităţii practice care rezolvă o sarcină de păstrare

4

a materiei prime alimentare şi a produselor alimentare cu ajutorul frigului. Scopurile principale ale tehnologiei frigorifice ca ştiinţă sunt următoarele:

- studierea influenţei tratamentului frigorific şi a păstrării asupra produselor alimentare şi determinarea condiţiilor optime de realizare a proceselor tehnologice (refrigerare, congelare, depozitare s.a.) cu evidenţa particularităţilor produselor;

- elaborarea metodelor fondate ştiinţific de reducere a pierderelor de masă a produselor în timpul tratamentului frigorific şi a păstrării lor;

- perfecţionarea şi elaborarea tehnologiilor noi a tratamentului frigorific şi a păstrării cu alte metode de conservare, care să împiedice modificarea proprietăţilor şi pierderile de masă ale produselor.

Tehnologia frigorifică se bazează pe cunoaşterea ştiinţelor cum ar fi: microbiologia, chimia, termofizica, termodinamica s.a. Un merit considerabil în dezvoltarea tehnologiei frigorifice l-au avut savanţii Plank R., Lorenţen T., Riutov F., Golovkin N., Cijov G. şi alţii. Procesele tehnologiei frigorifice pot fi divizate în trei grupuri:

- procese în care căldura se evacuează din produse, iar temperatura lor se reduce (refrigerare, congelare, îngheţare);

- procese în care căldura se aduce la produse, iar temperatura lor se ridică ( încălzire, decongelare );

- proces în care temperatura produsului trebuie să fie constantă ( depozitare frigorifică ).

Calitatea înaltă a produselor se asigură datorită existenţei unui lanţ frigorific. Elementul definitoriu al oricărui lanţ frigorific

5

este continuitatea aplicării tratamentului frigorific pe toate verigile de prelucrare a produselor şi consumul final. Concepţia de ansamblu al lanţului frigorific şi verigile acestuia au caracteristici specifice în funcţie de nivelul temperaturilor care trebuie asigurate şi, respectiv, natura produselor conservate prin frig. Astfel, există cîte un lanţ frigorific pentru fiecare produs sau grup de produse refrigerate şi există cîte un lanţ frigorific pentru fiecare produs sau grup de produse congelate. Totuşi, unităţile lanţului frigorific se pot împărţi în grupuri cu caracteristici asemănătoare. Lanţul frigorific este compus din unităţi staţionare şi unităţi de transport. Unităţile staţionare cuprind mijloacele de prelucrare şi conservare prin frig existente la centrele de colectare (colectarea şi răcirea fructelor şi legumelor, laptelui, răcirea peştelui etc.), unităţile de producţie (abatoare şi întreprinderi de industrializare a laptelui, fabrici de bere etc.), depozite frigorifice, unităţi de alimentaţie publică şi frigidere de uz casnic. Unităţile de transport ale lanţului frigorific sunt constituite din mijloacele de transport care fac legătura între unităţile staţionare. Pentru transportul pe distanţe scurte se folosesc mijloacele de transport izoterm, iar pentru transportul pe distanţe mari se folosesc mijloacele de transport frigorific (autofrigorifere, trenuri frigorifice, nave frigorifice, avioane cu compartimente frigorifice etc.), care dispun de instalaţii frigorifice proprii ce asigură menţinerea temperaturilor scăzute pe tot parcursul transportului între cele două unităţi staţionare.

2. Tehnologii industriale unde se utilizează

frigul artificial Frigul artificial joacă un rol important în dezvoltarea numeroaselor ramuri ale economiei, în apariţia unor ramuri ale tehnicii precum şi în îmbunătăţirea condiţiilor de trai ale populaţiei. Se remarcă, în special, utilizarea frigului în:

6

- industria alimentară, pentru conservarea, tratamentul termic, păstrarea produselor alimentare uşor alterabile, în vinificaţie, industria berii, îngheţatei, produselor din carne şi peşte, de cofetărie etc.;

- construcţia de maşini, pentru obţinerea oxigenului şi gazelor inerte necesare pentru tăierea şi sudarea metalelor, precum şi pentru prelucrarea oţelurilor la temperaturi joase, ceea ce permite mărirea durităţii şi a rezistenţei. Micşorarea plasticităţii şi creşterea durităţii la temperaturi joase permite mărirea eficacităţii prelucrării mecanice a multor materiale. Trebuie remarcat şi faptul că utilizarea frigului în tratamentul termic al metalelor permite stabilizarea dimensiunilor pieselor de precizie şi obţinerea structurii necesare, încovoierea conductelor cu ajutorul decongelării apei etc.;

- metalurgie, pentru intensificarea proceselor de topire a oţelului, elaborarea fontei, feroaliajelor şi a metalelor neferoase prin îmbogăţirea aerului insuflat cu oxigen;

- industria chimică, pentru separarea amestecurilor de gaze şi, în particular, a aerului cu obţinerea oxigenului, azotului şi a gazelor inerte. De asemenea, frigul este utilizat pentru condensarea vaporilor, uscarea gazelor, separarea soluţiilor complexe, cristalizarea sărurilor, reglarea sensului şi vitezei reacţiilor chimice, precum şi în scopul extragerii deiterului din hidrogen tehnic, utilizat şi în fabricarea fibrelor sintetice, a materialelor plastice precum şi a cauciucului sintetic;

- industria farmaucetică, pentru producerea medicamentelor pe bază de penicilină, streptomicină, eter etc.;

- industria minelor şi de construcţii, pentru congelarea solurilor şi consolidarea minelor;

- medicină, pentru răcirea locală în scop de anestezie în intervenţiile chirurgicale (criochirurgie), precum şi pentru păstrarea unor organe în scop de transportare;

7

- industria transporturilor feroviare, rutiere şi maritime, pentru transportarea produselor alimentare, a gazelor lichefiate şi a peştelui;

- energetică, pentru crearea diferitelor dispozitive bazate pe superconductibilitate, transformatoare şi generatoare de putere mare, linii de transport a energiei electrice;

- aviaţie şi cosmonautică, pentru alimentarea cu oxigen a oamenilor la altitudine şi în spaţiul cosmic, pentru condiţionarea aerului şi pentru răcirea aparaturii electronice;

- sport, pentru realizarea patinoarelor artificiale; - comerţ şi alimentaţie publică, pentru conservarea calităţii

produselor prin asigurarea unor condiţii de microclimat necesare, expunerea produselor alimentare în vederea vînzării prin realizarea incintelor de depozitare cu suprafeţe mari vitrate sau cu perdele de aer, producerea unor categorii de produse cum ar fi îngheţate, produse congelate, gheaţă ş.a.;

- gospodărie, pentru păstrarea şi tratamentul termic al produselor alimentare.

3. Aspecte biologice la conservarea prin frig a produselor alimentare perisabile şi influenţa temperaturii asupra celulelor, organismelor

vegetale şi animale În general, frigul nu ameliorează calitatea originală a alimentelor: el vizează doar păstrarea unui aspect corespunzător şi uneori a unei consistenţe specifice (unt, ciocolată), încetineşte sau stopează alterările posibile şi poate produce o senzaţie agreabilă de prospeţime ( băuturi, îngheţată etc.). Frigul modifică foarte puţin gustul original al produselor proaspete, spre deosebire de alte procedee de conservare, cum sunt sărarea, afumarea sau deshidratarea.

8

Greşit utilizat, frigul poate degrada însuşirile calitative ale produselor (temperaturile foarte coborâte alterează calitatea bananelor şi duc la îndulcirea cartofilor). Ca toate celelalte procedee de conservare, frigul nu poate evita o serie de pierderi în cazul unei conservări de lungă durată, chiar şi în stare congelată ( pierderi în special de vitamine C, B , acizii pantotenic şi folic etc. ). Printre produsele susceptibile de a beneficia de un tratament prin frig, se disting:

- produse care trebuie conservate în stare vie, până la utilizarea lor de către consumator ( în principal, fructe şi legume, dar şi câteva produse animale). Problema conservării acestora este pur biologică şi urmăreşte întîrzierea procesului de îmbătrânire şi apariţia morţii;

- produse care sunt omorâte prin frig (fructe şi legume congelate ) sau produse care ajung la depozitul frigorific după abatorizare sau pescuit (animale sacrificate, peşte etc.).

Atât timp cât sunt în viaţa, celulele care constituie produsele vegetale şi animale utilizează o parte din energia lor pentru întreţinerea constituenţilor acestora. O conservare corespunzătoare a acestora în stare vie presupune o încetinire a activităţii fiziologice care va prelungi durata de viaţa; un frig moderat (0…120C, în funcţie de situaţie ) va fi eficient, dar nu va putea asigura o conservare de lungă durată. La temperaturi mai mici de 00C se va atinge rapid o zonă de temperatură mortală.

Dacă conservarea prin frig este precedată de un tratament ce presupune afectarea structurii produsului (decojire, tăiere etc.), aceasta provoacă o creştere a intensităţii de respiraţie şi în acelaşi timp o creştere a activităţii microbiene.

Conservarea produselor în stare vie prezintă o serie de limite şi dificultăţi, fapt ce ne face să apelăm la conservarea produselor în stare moartă. Moartea, la rândul ei, antrenează cu sine un dublu risc: chimic şi microbiologic.

9

Astfel, celulele vegetale moarte elimină un exsudat, respectiv o soluţie formată din diverşi produşi chimici, capabili să reacţioneze între ei. În prezenţa aerului, enzimele oxidează lipidele şi fenolii, provocând formarea de substanţe noi, cu miros şi culoare dezagreabile. Acest mediu organic favorizează, de asemenea, dezvoltarea microorganismelor, agenţi ai altor alterări chimice nedorite. Pentru limitarea riscurilor chimice, în practică se blochează enzimele, prin opărirea cu apă fierbinte (blanşarea legumelor), se limitează accesul oxigenului spre produs, cu ajutorul unui ambalaj corespunzător, şi se conservă la temperaturi coborâte ( -18...-300C), fără ca prin aceste măsuri să crească prea mult costul depozitării.

Pentru limitarea riscurilor de alterare microbiană se recomandă ca produsele să aibă o microfloră iniţială cât mai mică şi să se păstreze la o temperatură cât mai coborîtă.

Calitatea igienică a alimentelor prezintă la rândul său o cerinţă majoră impusă de consumator. În acest context, trebuie subliniat faptul că, dacă frigul ca mediu de conservare nu provoacă apariţia de produşi toxici, el nici nu-i elimină pe cei existenţi iniţial în produs. Bacteriile şi drojdiile banale, capabile să se dezvolte pe produsele alimentare chiar la temperaturi de refrigerare, nu prezintă practic pericol, dar produc enzime care pot provoca degradarea produsului.

Un risc mai serios îl reprezintă bacteriile patogene, cum sunt cele ale botulismului. Temperaturile coborîte frânează dezvoltarea microflorei şi măresc durata de conservare a produselor alimentare perisabile.

În cele ce urmează vom încerca să exemplificăm această afirmaţie, prin evideţierea rolului frigului ca factor capabil să limiteze infecţia microbiană a produselor alimentare.

În cazul produselor congelate numărul de germeni rămîne practic neschimbat, dar la temperaturi ridicate, numărul lor creşte, aspect pus în evidenţă la sfârşitul congelării, respectiv, decongelării, când numărul de germeni creşte după o perioadă de latenţă.

10

În produsele alimentare microorganismele se dezvoltă la temperaturi diferite. Zona de temperatură specifică unui microorganism este rezultatul adaptării la mediu. Temperatura optimă este temperatura la care dezvoltarea unei specii microbiene se face în cele mai bune condiţii. Temperatura minimă este temperatura cea mai scăzută la care mai poate rezista un microoorganism (sub valoarea minimă, creşterea microorganismelor este oprită). Temperatura maximă este temperatura cea mai ridicată la care o specie se dezvoltă (peste valoarea maximă, se produce un efect letal asupra microorganismelor). Temperaturile mai mici decăt temperatura minimă au efect microbiostatic. Temperaturile mai mari decât temperatura maximă au efect microbicid.

După temperatura optimă de dezvoltare, microorganismele se pot împărţi astfel:

- criofile ( psihrofile), t < 100 C , (exemple: majoritatea mucegaiurilor, bacterii Pseudomonos, drojdii de şampanie);

- mezofile, t = 10...450C, (exemple: bacterii acetice, majoritatea bacteriilor lactice, majoritatea drojdiilor etc.);

- termofile, t > 450C, (exemple: bacterii butirice, bacterii lactice din genul Thermobacterium, virusuri etc.).

Microorganismele psihrofile prezintă sisteme enzimatice active la temperaturi scăzute. Microorganismele termofile sintetizează enzime stabile şi active la temperaturi ridicate şi sunt mai preţioase nutritiv, necesitând prezenţa factorilor de creştere în mediu.

Aplicaţii ale influenţei căldurii asupra microorganismelor: - cultivarea microorganismelor folosite în prepararea

produselor farmaceutice, alimentare, a biopreparatelor, a produselor de biosinteză se face la temperatura optimă a fiecărei specii microbiene;

- conservarea prin frig a materiilor prime, a produselor alimentare, vaccinurilor etc.:

- refrigerarea - t = 0...40C - congelarea - t = -15....-350C

11

Frigul are efect microbiostatic. La congelare, apa liberă şi o parte din apa legată de compuşi celulari se transformă în cristale de gheaţă, creşte concentraţia în enzime, ceea ce produce şoc osmotic, care duce la modificări ireversibile în conformaţia macromoleculară şi permeabilitatea membranei celulare. În acest proces sunt distruse o parte din celulele microbiene, ceea ce reprezintă un mediu favorabil pentru creşterea celulelor supravieţuitoare. În cazul congelării lente (3 – 72h ), apa migrează din celula microbiană în exterior, se formează cristale mari de gheaţă, care rup membranele celulare, distrugând celulele. La decongelarea acestor produse se produc pierderi mari de sucuri. Congelarea rapidă produce cristale mici, intracelulare şi extracelulare, care produc distrugeri mai mici ale celulelor microbiene decât congelarea lentă. După decongelare celulele care şi–au păstrat integritatea absorb cu uşurinţă apa şi se reactivează, producînd rapid alterarea produsului decongelat. La decongelare produsul este mai bogat în substanţe nutritive, deoarece din celula ţesutului vegetal sau animal se eliberează mai uşor suc nutritiv care avantajează creşterea microorganismelor. În produs, în timpul păstrării în stare congelată, enzimele eliberate din celulele distruse pot să acţioneze atât cât durata de păstrare este limitată ( de la câteva luni până la un an ), deoarece există posibilitatea modificării calităţii produsului congelat datorită enzimelor microbiene de tipul lipazelor care rămân active.

12

4. Refrigerarea

Refrigerarea constă în răcirea produselor alimentare pînă la temperaturi apropiate de punctul de congelare, ceea ce înseamnă o răcire fără formare de gheaţă în produs. În cele mai multe cazuri refrigerarea este aplicată în scopul conservării propriu-zise a produselor. Refrigerarea poate fi însă utilizată şi în scopul asigurării condiţiilor optime de desfăşurare a unor procese biochimice necesare fabricării unor produse alimentare ( unele produse lactate, unele preparate din carne ş.a.) sau a unor procese fizico-chimice necesare în anumite faze ale unor tehnologii alimentare. În sfârşit, refrigerarea poate constitui o fază preliminară de răcire în cazul tehnologiilor de congelare a produselor alimentare.

4.1. Aspecte generale privind refrigerarea În cazul produselor alimentare în care au loc procese

metabolice ( procese fără viaţă) conservarea prin refrigerare se realizează în special prin acţiunea temperaturilor scăzute asupra microorganismelor, respectiv prin frânarea sau anularea activităţii acestora. De o importanţă deosebită în vederea obţinerii unei durate acceptabile cât mai mari de păstrare în stare refrigerată a produselor este asigurarea la începutul refrigerării a unei încărcături microbiologice cât mai mici. Acest lucru necesită reducerea la maximum a posibilităţilor de contaminare microbiologică a produselor în toate etapele premergătoare aplicării refrigerării propriu-zise. În cazul produselor alimentare în care au loc procese metabolice (produse vii), cum de exemplu ar fi legumele, fructele, ouăle, conservarea prin refrigerare se realizează în special prin acţiunea temperaturilor scăzute asupra proceselor metabolice, respectiv, micşorarea vitezelor de reacţie şi a activităţii enzimelor endogene. Şi în acest caz este foarte importantă asigurarea condiţiilor de

13

elimenare a posibilităţilor de contaminare microbiologică a produselor în toate etapele premergătoare aplicării refrigerării. Un proces tehnologic de refrigerare poate cuprinde, într-o accepţiune mai largă, următoarele faze ale tratamentului sau ale tratamentelor preliminare: refrigerarea propriu-zisă, depozitarea în stare refrigerată, încălzirea superficială în vederea evitării condensării vaporilor de apă din aer pe produse la scoaterea din depozit, transportul. În funcţie de natura produselor, a procedeului de refrigerare şi a destinaţiei produselor, una sau mai multe dintre fazele de mai sus pot să lipsească. Tratamentele preliminare refrigerării propriu-zise diferă esenţial în funcţie de natura produsului şi pot consta în: spălare, sortare, calibrare, tăiere, afumare, dezinfectare, pasteurizare, sterilizare, ambalare ş.a. Dată fiind marea varietate şi specificitate a tratamentelor preliminare în funcţie de natura produsului respectiv, acestea vor fi tratate pentru fiecare caz în parte în cadrul tehnologiilor specifice. Cu valabilitate generală însă, trebuie să remarcăm, că realizarea întocmai a tratamentelor preliminare are o deosebită importanţă asupra întregului proces de refrigerare, influenţând în final atât calitatea produselor refrigerate, cît şi mărimea duratei acceptabile de păstrare.

4.2. Metode de refrigerare În funcţie de natura şi caracteristicele finale ale produsului

precum şi de scopul urmărit, refrigerarea se poate realiza prin una dintre următoarele metode principale: - refrigerarea cu aer răcit; - refrigerarea în aparate cu perete despărţitor; - refrigerarea cu apă răcită; - refrigerarea cu gheaţă de apă. Indiferent de metoda aplicată, un proces de refrigerare poate fi caracterizat din punct de vedere al intensităţii de răcire prin viteza de răcire. Aceasta se defineşte, pentru produsele alimentare solide

14

sau lichide dar care nu curg în timpul răcirii, prin raportul dintre scăderea temperaturii centrului termic al produsului şi intervalul de timp necesar acestei scăderi. Cum însă procesul de refrigerare, ca de altfel orice proces de răcire, este un proces tipic nestaţionar de transfer de căldură, însăşi definiţia vitezei de răcire este deficitară. Într-adevăr, viteza de răcire, conform definiţiei de mai sus, este în toate cazurile variabilă pe parcursul unui proces de refrigerare. Din aceste motive se acceptă drept criteriu de comparaţie a intensităţii proceselor de refrigerare viteza de răcire globală definită ca raportul dintre scăderea totală a temperaturii medii a produsului ( diferenţa dintre temperatura medie iniţială şi medie finală) şi durata totală a procesului de refrigerare. Un proces de refrigerare se poate considera terminat atunci cînd temperatura medie a procesului supus răcirii a atins valoarea temperaturii la care urmează a fi depozitat sau valoarea temperaturii necesare prelucrării ulterioare refrigerării propriu-zise.

4.2.1. Refrigerarea cu aer răcit Refrigerarea cu aer răcit este metoda răspândită datorită, în primul rînd, faptului că este pretabilă marii majorităţi a produselor alimentare. Indifirent de natura şi caracteristicile produselor supuse răcirii şi de sistemul constructiv utilizat, un spaţiu de refrigerare cu aer cuprinde în esenţă următoarele elemente: - o incintă izolată termic ; - produse alimentare supuse răcirii; - schimbătorul de căldură în care este răcit aerul (vaporizatorul instalaţiei frigorifice, răcitorul de aer cu agent intermediar ş. a.); -sistemul de circulaţie a aerului între răcitor-produse-răcitor. Aerul, la trecerea peste răcitorul de aer, îşi scade temperatura şi îşi reduce umiditatea absolută, iar la trecerea peste produse se încălzeşte şi se umidifică.

15

Procesul de refrigerare se poate realiza: -în mod discontinuu, caz în care spaţiul de răcire este încărcat cu produsele calde care rămân în poziţie fixă până la terminarea procesului de refrigerare; -în mod continuu, caz în care în spaţiul de răcire sînt introduse continuu produsele calde care parcurg spaţiul răcit (perioada de timp în care sînt refrigerate) şi tot în mod continuu sînt evacuate produsele deja refrigerate; -în mod semicontinuu, caz în care la anumite intervale de timp sînt introduse în spaţiul răcit produse calde şi concomitent evacuate produsele deja refrigerate. Principalii parametri ai aerului utilizat într-un proces de refrigerare sînt temperatura, umiditatea relativă şi viteza la nivelul produselor. Temperatura aerului de răcire în cazul sistemelor de refrigerare discontinue sau semicontinue este variabilă tot timpul procesului de răcire, avînd valori mai ridicate la începutul procesului şi ajungănd în final la valori cu 40...100C mai scăzute decît temperatura produselor refrigerate. În cazul sistemelor de răcire continue, deoarece sarcina termică este aproximativ constantă pe toată durata procesului, temperatura aerului îşi menţine practic aceeaşi valoare în tot timpul răcirii. Nivelele temperaturilor aerului în aceste cazuri sînt net mai coborîte decît în cazul sistemelor discontinue, ajungînd la 00..-180 C în tehnologiile de refrigerare rapidă a cărnii în carcase. Refrigerarea poate fi realizată cu unul sau mai multe nivele ale temperaturii aerului. Viteza aerului în spaţiile de refrigerare are o importanţă determinantă asupra duratei procesului de răcire. Alegerea unei anumite viteze a aerului la nivelul produselor răcite este determinată în funcţie de durata impusă a procesului de răcire. Pornind de la viteze ale aerului corespunzătoare convecţiei naturale (0,1...0,4m/s), creşterea vitezei aerului prin intermediul ventilatoarelor conduce la creşterea vitezei de răcire prin creşterea coeficientului de convecţie termică la suprafaţa produsului.

16

Umiditatea aerului poate influenţa asupra pierderilor în greutate a produselor supuse refrigerării. În acest sens sunt recomandate umidităţi cît mai ridicate ale aerului pentru a se obţine pierderi în greutate cît mai mici. Spaţiile tehnologice în care se realizează refrigerarea pot fi împărţite în tunele de refrigerare şi camere de refrigerare. Refrigerarea în aer se mai poate realiza şi în aparate specifice de refrigerare pentru anumite grupe de produse. Tunelele de refrigerare sînt spaţii care, în general, au lungimea de 3...5 ori mai mare decît lăţimea. Vitezele aerului în tunele de refrigerare încărcate cu produse au valori cuprinse între 1m/s şi 2m/s, putînd ajunge şi la valori mai mari în cazul tunelelor de refrigerare rapidă. În funcţie de natura produselor răcite, tunelele de refrigerare pot fi cu circulaţie predominant longitudinală, predominant transversată sau predominant verticală. În cazul circulaţiei predominant longitudinală, racitorul de aer 1 poate fi montat la un capăt al tunelului (fig. 4.1), deasupra tavanului fals 5, sau pe peretele lateral în lungul tunelului, în acest din urmă caz circulaţia longitudinală a aerului realizîndu-se în plan orizontal. Ventilatorul 2 aspiră aerul din tunel, îl trece peste răcitor şi-l trimite în tunel prin gura de refulare amplasată la capătul opus, după ce aerul parcurge canalul format de planşeul tunelului şi tavanul fals 5. Aerul trece printre produsele 4 aşezate pe rastele, cărucioare sau suspendate pe cârlige agăţate de linii aeriane. Aerul parcurge astfel tunelul de-a lungul lui şi pentru o mai întinsă spălare cu aer a produselor se montează, uneori, şicanele 6.

17

Fig. 4.1 Secţiune longitudinală în plan vertical printr-un tunel de refrigerare cu circulaţia aerului predominant longitudinală: 1- răcitor de aer; 2- electroventilator; 3- spaţiu frigorific izolat termic; 4- rastele, stelaje, containere etc; 5- tavan fals; 6- şicane pentru evitarea baipasării aerului; 7- tavă de scurgere a apei de la decongelarea răcitorului de aer. Camerele de refrigerare sînt spaţii în care răcirea este mai lentă decît în cazul tunelelor de refrigerare datorită vitezelor de aer mai mici. Debitele ventilatoarelor sînt determinate de viteza de răcire care se urmăreşte a se realiza, de natura şi dimensiunile produselor, de sistemul de distribuţie al aerului ş.a. Vitezele de aer au valori peste 0,3 m/s, ceea ce corespunde în general la 50...100 recirculări orare (numărul de recirculări se defineşte prin raportul dintre volumul de aer vehiculat de ventilatoare timp de o oră şi volumul spaţiului de răcire). Distribuţia aerului în cameră se realizează fie prin refulare directă şi aspiraţie liberă ( caz în care se utilizează răcitoarele de aer montate pe perete, pe tavan), fie printr-un sistem de canale de refulare şi aspiraţie. Uneori, refrigerarea este urmată de o depozitare în stare refrigerată care poate fi în acelaşi spaţiu, fie în camere de depozitare construite asemănător cu camerele de refrigerare, dar la

18

care puterea frigorifică instalată la răcitoarele de aer şi intensitatea circulaţiei aerului sînt mult mai mici.

4.2.2. Refrigerarea în aparate scimbătoare de căldură cu perete despărţitor

Metoda este utilizată la răcirea lichidelor (lapte, bere, vin, smîntînă, mixul de îngheţată ş.a.). Răcirea se realizează în aparate schimbătoare de căldură în care de o parte a peretelui despărţitor circulă un agent de răcire, iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit. Agentul de răcire poate fi un agent frigorific, un agent intermediar sau apă. Sînt preferaţi agenţii de răcire care, în cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi, nu afectează calitatea produsului. Astfel de agenţi sînt apa, soluţia de alcool-apă ş.a. În cazul utilizării apei se pot folosi scheme care cuprind în circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă. Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă (vane cu pereţi dubli, vane cu serpentină imersată) sau cu funcţionare continuă (aparate cu plăci, aparate multitubulare în manta, aparate cu fascicol de ţevi în ţeavă, aparate ţeavă în ţeavă sau aparate cu stropire exterioară). Vanele cu pereţi dubli sînt recipienţi în care agentul de răcire circulă în spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior, iar lichidul care trebue răcit se află în recipient. Pentru mărirea vitezei de răcire, în interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care, prin mişcarea imprimată a lichidului, măresc coeficientul de convecţie termică. În cazul vanelor cu serpentină imersată, agentul de răcire circulă la interiorul ţevilor serpentinei. Aparatele cu plăci sînt larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă: coeficienţi globali de transfer termic ridicaţi, consumuri specifice de metal mici, gabarite reduse, posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci, posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare. Aparatele multitubulare în manta sînt de obicei de tipul orizontal. Agentul de răcire circulă în spaţiul dintre ţevi şi manta, iar

19

lichidul alimentar circulă în interiorul ţevilor pentru a fi astfel posibilă curăţirea şi dezinfecţia. Datorită construcţiei, aceste aparate pot funcţiona cu presiuni mai mari faţă de cazul aparatelor cu plăci, ceea ce permite utilizarea agenţilor frigorifici ca agenţi de răcire. Aparatele cu fascicol de ţevi în ţeavă şi aparatele ţeavă în ţeavă au de regulă gabarite şi greutăţi mai mari în raport cu cele multitubulare în manta (la o aceeaşi putere termică). Aparatele cu stropire exterioară sînt constituite din ţevi în formă de serpentine sau de tip grătar, în interiorul cărora curge agentul de răcire. Lichidul care trebuie răcit este distribuit la partea superioară a suprafeţelor de răcire, curgînd sub formă de peliculă pe ţevi.

4.2.3. Refrigerarea cu apă răcită Refrigerarea cu apă răcită se foloseşte în special în industria peştelui. Viteza de răcire este mult mai mare decît în cazul răcirii cu aer. Refrigerarea cu apă răcită se realizează prin imersia produselor, prin stropire sau mixt, folosindu-se atît aparate în flux continuu cît şi aparate cu funcţionare discontinuă. Apa este răcită cu ajutorul unei instalaţii frigorifice sau cu gheaţă. Dacă se foloseşte apă obişnuită, atunci temperatura la care aceasta este răcită este cu cîteva grade deasupra punctului de congelare ( 00 C ). În cazul răcirii peştelui se poate utiliza apa de mare, care datorită conţinutului de săruri are un punct de congelare mai scăzut, astfel încît este răcită pînă la -10…-20C. În apa de răcire se adaugă şi substanţe dezinfectante, iar dacă procedeul de răcire este prin imersie, atunci apa trebuie periodic împrospătată. Pe lîngă viteza mare de răcire, refrigerarea cu apă răcită mai prezintă şi avantajele evitării pierderilor de greutate prin evaporare.

20

4.2.4. Refrigerarea cu gheaţă de apă Refrigerarea cu gheaţă de apă se utilizează în special în cazul peştelui şi mai puţin la alte produse alimentare de origine animală (păsări ş.a.) Răcirea obţinută are la bază în principal absorbţia căldurii necesare topirii gheţii, căldura care se preia de la produse. Principalele proprietăţi termofizice ale gheţii de apă sînt următoarele: -densitate la 00C 910 kg/m3 -căldura latentă de topire la presiune atmosferică 335 kj/kg - căldura specifică 2,09 kj/kg* K -coeficient de conductibilitate termică 2,21 W/m*K Gheaţa utilizată la refrigerarea produselor alimentare poate fi obţinută fie prin mărunţirea blocurilor de gheaţă, fie în maşini de produs gheaţă sub formă de solzi sau cilindri, fie prin brichetarea zăpezii obţinute în maşini speciale. Deoarece intensitatea transferului de căldură între produs şi gheaţă depinde în mare măsură de suprafaţa de contact dintre gheaţă şi produs, este recomandabilă utilizarea unor dimensiuni cît mai mici ale bucăţilor de gheaţă.

4.3 . Depozitarea produselor refrigerate

Refrigerarea produselor alimentare este urmată de cele mai multe ori de o depozitare de scurtă durată în acelaşi spaţiu în care s-a făcut refrigerarea sau în alte spaţii răcite, destinate special depozitării. Temperaturile scăzute, deasupra punctului de congelare a produselor, frânează dar nu opresc total dezvoltarea şi înmulţirea microorganismelor, mai ales a celor psihrofile. Modificările biochimice şi chimice din produsele de origine animală determinate de enzime sînt de asemenea încetinite de temperaturile scăzute.

21

În carnea animalelor, imediat după sacrificare, aceste modificări pot ameliora mai întîi calitatea. După terminarea proceselor din perioada de rigor mortis urmează perioada de maturitate, perioadă în care calitatea se conservă. La depozitări de lungă durată, însă, în carne şi peşte progresiv are loc degradarea albuminei (fenomenul de autoliză) care poate conduce în final chiar la degradarea completă. Pentru fiecare produs în parte, în funcţie de parametrii de depozitare care vor fi trataţi în continuare, există durate-limită de depozitare peste care produsele perisabile devin inutilizabile. Pentru depozitarea produselor refrigerate este necesar, dar nu suficient, ca temperaturile să fie menţinute la valori scăzute toată durata depozitării. În afara asigurării unor depozitări scăzute constante mai trebuie respectate o serie de condiţii referitoare la: -temperatura aerului; -umiditatea aerului; -puritatea aerului (atît din punct de vedere al încărcăturii microbiologice cît şi din punct de vedere al poluării de orice natură). -ventilaţia şi distribuţia aerului la nivelul produselor; -ambalarea şi aşezarea produselor în spaţiul răcit; -refrigerarea prealabilă a produselor introduse în depozit; -compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de produse; -gradul de încărcare cu produse a spaţiului de depozitare; -funcţionarea instalaţiei frigorifice (mai ales în sensul corelării permanente a puterii frigorifice cu necesarul de frig ); -asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor.

22

4.3.1. Condiţii recomandate la depozitarea produselor refrigerate

4.3.1.1. Temperatura aerului

Nivelul temperaturii aerului necesar în depozitele de produse refrigerate este determinat de tipul de produse depozitate. Acest nivel va fi însă întotdeaună mai scăzut, la limită, egal cu temperatura finală a produselor refrigerate, temperatura impusă de tehnologia de refrigerare respectivă. În capitolele de tehnologii frigorifice, specifice diferitelor grupe de produse alimentare, se vor analiza temperaturile optime de depozitare în stare refrigerată a acestora. Pentru acelaşi produs, nivelul temperaturii aerului la depozitare în stare refrigerată este influenţat de durata depozitării. Durate mai mari de depozitare necesită temperaturi mai scăzute de depozitare. Pentru asigurarea temperaturii necesare a aerului, instalaţia frigorifică aferentă depozitului se va dimensiona în corelare cu caracteristicile produselor respective. Limitele admisibile între care poate varia temperatura aerului din depozit sînt de asemenea determinate de caracteristicile produselor. Menţinerea temperaturii în limitele admisibile necesită prevederea reglării automate a acesteia de cele mai multe ori, această reglare se face prin intermediul unor bucle de reglare automată bipoziţională. În general, pentru depozitarea în stare refrigerată a produselor alimentare de origine animală se admit pentru temperatura aerului variaţii ±10C ...±20C. Sînt însă şi produse, cum ar fi peştele, ouăle şi bananele, la care variaţii admisibile ale temperaturii aerului sînt mai retrînse, ajungînd pînă la -0,50 C. Din punct de vedere al pierderilor în greutate, la depozitarea unor produse, utilizarea de temperaturi scăzute ale aerului micşorează presiunea parţială a vaporilor de apă din aer, fapt care determină o creştere a pierderilor în greutate.

23

4.3.1.2. Umiditatea relativă a aerului Pe lîngă temperatură, umiditatea relativă a aerului are o influenţă importantă asupra comportării produselor refrigerate la depozitare. Umiditatea relativă ridicată favorizează dezvoltarea microorganismelor, mai ales la temperaturi ridicate ale aerului din depozit. Astfel, de exemplu, pentru carne, numărul bacteriilor creşte relativ lent la umiditatea relativă de 75% şi la temperatura de 00C , nedepăşind 105 pe 1 cm2 de carne după 8 zile de depozitare, în timp ce la 95% umiditate relativă, după 8 zile numărul bacteriilor ajunge aproape 108 pe 1cm2 de carne. Umiditatea ridicată a aerului determină pentru unele produse o intensificare a dezvoltării de mucegaiuri şi în consecinţă determină dezvoltarea de mirosuri. Rezultă deci că, din punct de vedere microbiologic, este de dorit să se respecte nivelul cît mai scăzut al umidităţii aerului. În acelaşi timp, însă, o umiditate scăzută a aerului determină pierderi în greutate a produselor mai mari decăt în cazul unei umidităţi mai ridicate. În plus, uscarea suprafeţei produselor determină în general scăderea valorii comerciale a acestora. Cele două aspecte cu influenţe diferite, respectiv, aspectul microbiologic şi cel al pierderilor în greutate, determină nivelul optim al umidităţii relative a aerului din depozit. De reţinut este faptul că, în general, valori ale umidităţii aerului sub 85% conduc la pierderi în greutate exagerate ale produselor depozitate în stare refrigerată. Pentru a creşte nivelul umidităţii relative a aerului este necesară scăderea nivelului temperaturii aerului.

4.3.1.3 Puritatea aerului În interiorul spaţiilor frigorifice de depozitare a produselor refrigerate trebuie asigurată o puritate căt mai mare a aerului. Poluarea aerului interior este determinată de zestrea iniţială de

24

încărcătură microbiologică şi de substanţe chimice poluante, de degajările de substanţe sau mirosuri ale produselor, precum şi de dezvoltarea microorganismelor în timpul ventilării aerului. Pentru micşorarea poluării aerului interior este necesară o împrospătare, de obicei, periodică. Aerul proaspăt introdus trebuie filtrat şi tratat termic pînă la atingerea temperaturii de regim interior. Dacă debitul de aer proaspăt introdus este relativ mare, atunci pentru a asigura neperturbarea parametrilor aerului interior, se procedează la o tratare completă, în sensul aducerii lui la nivelul aerului interior, atât ca temperatură, căt şi ca umiditate. În acest fel se evită şi pericolul condensării vaporilor de apă pe suprafaţa produselor. Debitul de aer proaspăt şi frecvenţa introducerii lui în depozitele de produse refrigerate se determină în funcţie de natura produselor, durata lor de depozitare, de volumul spaţiilor de depozitare şi de frecvenţa introducerii şi scoaterii de produse în şi din depozit.

4.3.1.4. Compoziţia atmosferei interioare a spaţiului de depozitare

Pentru depozitarea diferitor fructe şi legume se utilizează o compoziţie modificată a aerului interior din spaţiul de depozitare care constă, în principal, în reducerea conţinutului de oxigen şi creşterea conţinutului de dioxid de carbon. Utilizarea atmosferei modificate de depozitare în stare refrigerată determină o reducere a proceselor de respiraţie, inhibarea dezvoltării microorganismelor şi prelungirea duratei de păstrare a produselor în condiţiile menţinerii calităţii acest

4.3.1.5. Ventilaţia şi distribuţia aerului Sistemul de ventilaţie a aerului în interiorul spaţiilor frigorifice pentru depozitarea produselor refrigerate este determinat de tipul de depozit şi de natura produselor. În cazul depozitelor cu

25

elemente de răcire, circulaţia aerului este asigurată de convecţia naturală. Ventilaţia mecanică a aerului intensifică transferul de căldură la nivelul produselor şi uniformizează temperaturile şi umidităţile aerului. Distribuţia aerului are o deosebită importanţă în asigurarea unor condiţii cât mai apropiate de depozitare pentru toate produsele. Orientativ, debitul total de aer recirculat este de cca 1m3 / h pentru fiecare 4,19 kJ/h necesar de frig. În funcţie de natura produselor depozitate, vitezele recomandate ale aerului au valori cuprinse între 0,3 m/s şi 0,7 m/s la nivelul produselor. În general, sistemul de ventilaţie este prevăzut şi cu posibilitatea de introducere a aerului proaspăt.

4.3.1.6. Ambalarea şi modul de aşezare a produselor

O mare parte dintre produsele alimentare refrigerate sînt introduse la depozitare în stare ambalată. Dacă ambalarea se face fără vacuumare, atunci trebuie asigurată o etanşeitate cît mai bună a ambalajului. Materialele folosite pentru ambalaje trebuie să nu reacţioneze în nici un fel cu produsul, să aibă o permeabilitate cît mai redusă la vapori de apă, să fie impermeabile la lichide şi grăsimi. Modul de aşezare a produselor în depozit trebuie să asigure condiţii bune de circulaţie a aerului printre produse. La aşezarea produselor trebuie respectate anumite distanţie minime între produse şi pereţi, stâlpi sau tavan. Dispoziţia produselor în depozit este de preferat să se facă lotizat şi cu interspaţii corespunzătoare între loturi pentru a permite o manipulare corectă şi posibilitate permanentă de control. În general, este de dorit ca toate produsele introduse la depozitare să fie corect şi total refrigerate în prealabil, astfel încît, în timpul depozitării, temperatura acestora să nu mai suporte variaţii.

26

4.3.1.7 Compatibilitatea de depozitare mixtă a produselor

Depozitarea mai multor tipuri de produse alimentare refrigerate în acelaşi spaţiu devine posibilă numai dacă acestea nu se influenţează reciproc din nici un punct de vedere. Compatibilitatea la depozitare mixtă este determinată în principal de degajarea de mirosuri, respectiv, de capacitatea de a reţine mirosuri şi de posibilitatea contaminării microbiene. Din punctul de vedere al degajării şi reţinerii de mirosuri, există produse alimentare care degajă puternic mirosuri specifice, cum ar fi peştele şi unele brînzeturi şi produse alimentare care au o mare capacitate de a reţine aceste mirosuri, cum ar fi untul, smîntâna, carnea ş.a. Din acest motiv aceste două categorii de produse sînt incompatibile la depozitare mixtă în acelaşi spaţiu frigorific. Din punctul de vedere al posibilităţilor de contaminare microbiană, produsele care în procesul de fabricaţie utilizează anumite încărcături microbiene utile ( salamurile crude, unele sortimente de brînză ) reprezintă surse de contaminare pentru alte produse. Unele subproduse de abator au de asemenea o încărcătură microbiană care poate constitui sursă de contaminare pentru alte produse. Dintre toate produsele, cele mai puţin rezistente la contaminări microbiene sînt carnea, ouăle şi cele mai multe produse culinare.

4.3.1.8. Gradul de încărcare cu produse al spaţiului de depozitare

Prin proiect, un spaţiu frigorific pentru depozitarea produselor refrigerate este dimensionat şi echipat pentru o anumită capacitate de încărcare cu produse, în funcţie de natura produselor s.a. În consecinţă, spaţiul respectiv se va încărca numai la capacitatea sa nominală. Atît supraîncărcarea cu produse, cît şi subîncărcarea cu produse au efecte negative asupra calităţii produselor depozitate şi asupra pierderilor în greutate.

27

4.3.1.9. Exploatarea spaţiului tehnologic şi a

instalaţiei frigorifice aferente

Este recomandabil ca spaţiului tehnologic de depozitare a produselor refrigerate să fie conceput şi exploatat numai în scopul de păstrare a produselor refrigerate. În acest caz, în depozit vor fi introduse numai produse deja refrigerate, evitîndu-se variaţiile importante de temperatură şi umiditate ale aerului care s-ar produce la introducerea de produse calde. Pentru asigurarea condiţiilor de microclimat, necesare unei bune depozitări a produselor refrigerate, permanent trebuie să existe egalitate între necesarul de frig şi puterea frigorifică a răcitoarelor de aer. Pentru aceasta, este recomandabilă şi necesară ajustarea automată a puterii frigorifice a compresoarelor instalaţiei frigorifice aferente depozitului respectiv. De asemenea, ca regulă, se prevede reglarea temperaturii aerului. Dat fiind faptul că în cele mai multe cazuri temperatura medie a suprafeţei răcitorului de aer se află sub temperatura punctului de rouă a aerului, pe această suprafaţă se formează de obicei zăpadă care se acumulează în timp. Ca urmare a acestei acumulări, puterea frigorifică a răcitorului de aer scade, atît datorită micşorării coeficientului global de transfer termic, cît şi datorită scăderii debitului de aer al ventilatoarelor. În consecinţă, se impune decongelarea periodică a răcitoarelor de aer. Frecvenţa necesară a decongelării depinde de mulţi factori, printre care: aportul de umiditate de la produse, nivelul temperaturii suprafeţei răcitorului, limita admisibilă a scăderii puterii frigorifice şi a debitului de aer ş.a. Deoarece prin secţiunea uşii deschise pătrunde în depozit o cantitate apreciabilă de căldură şi umiditate, este foarte important ca manipulările de produs să se facă în aşa fel, încît să se reducă la minimum perioada de timp în care uşile stau în poziţie deschisă.

28

4.3.1.10. Măsuri igienico - sanitare Deoarece la temperaturile uzuale ale aerului din spaţiile frigorifice de depozitare a produselor refrigerate, ca de altfel şi din spaţiile frigorifice de refrigerare, microorganismele psihrofile au condiţii de dezvoltare, se impun măsuri de asigurare a curăţeniei şi măsuri suplimentare de dezinfecţie. Un prim aspect igienico-sanitar este legat de încărcătura microbiană iniţială a produselor care urmează a fi refrigerate sau depozitate în stare refrigerată. În acest sens se impune respectarea tuturor măsurilor preliminare răcirii, care să asigure o încărcătură microbiană minimă a produselor, măsuri care depind de natura acestor produse şi care vor fi analizate în capitolele de aplicaţii ale tehnologiilor frigorifice. Al doilea aspect al asigurării igienei este legat de spaţiile tehnologice propriu-zise. Curăţenia permanentă în interiorul spaţiilor răcite este strict necesară. Pentru aceasta se vor îndepărta resturile de produse şi oricare corpuri străine care constituie focare de contaminare microbiologică. Spălarea spaţiilor tehnologice se face cu apă caldă sub presiune şi detergent. După curăţire şi spălare urmează operaţia de dezinfectare care se efectuează de regulă numai după golirea de produse a spaţiului respectiv şi decongelarea completă a răcitoarelor de aer.

4.3.2. Sisteme de răcire la depozitarea produselor refrigerate

Spaţiile de depozitare a produselor refrigerate sînt prevăzute cu aceleaşi sisteme de răcire ca şi cele de la spaţiile frigorifice pentru refrigerare. În ultima perioadă de timp, pe plan mondial, se obişnuieşte ca spaţiile frigorifice de depozitare să fie prevăzute cu mai multe răcitoare de aer, montate de-a lungul unui perete: fiecare dintre aceste răcitoare de aer e de dorit să fie cu funcţionare independentă, în aşa fel, încît se poată fi decongelate secvenţial.

29

Concomitent cu aceasta, există tendinţa de automatizare a decongelării, astfel încît, prin intermediul unui programator automat, la intervale prestabilite de timp, fiecare dintre răcitoare este decongelat automat. Răcitoarele de aer independente au de cele mai multe ori aspiraţia şi refularea liberă fără utilizarea de tubulaturi de aspiraţie sau sisteme de distribuiţie a aerului. Dacă sistemul de răcire este construit dintr-un singur răcitor, atunci acesta este racordat la un sistem de circulaţie şi distribuiţie a aerului care depinde de natura produsului depozitat, de modul de aşezare a produselor ş.a. În cele mai multe cazuri, în tunelele de refrigerare, după terminarea procesului de răcire, are loc şi depozitarea, pentru o anumită perioadă de timp, a produselor refrige

4.4. Manipularea şi transportul produselor refrigerate Modul de manipulare şi mijloacele utilizate în acest scop sînt în funcţie de natura produsului, mărimea unităţii respective şi gradul de dotare al acesteia din punct de vedere tehnic. Un aspect important care trebuie avut în vedere la manipularea şi transportul produselor refrigerate este prevenirea condensării vaporilor de apă din atmosferă pe produse. Condensarea poate să se producă atunci cînd temperatura produselor refrigerate este sub punctul de rouă al aerului înconjurător. Pericolul condensării este mai mare vara (cînd temperatura aerului exterior este ridicată) şi este cu atît mai mare cu cît umiditatea aerului este mai ridicată. Pentru prevenirea condensării pe produse a vaporilor de apă din aer la scoaterea din depozite este recomandabilă, în unele cazuri, operaţia denumită temperare. Această operaţie constă în încălzirea parţială a produselor refrigerate înainte de a veni în contact cu aerul exterior, pînă cînd temperatura suprafeţei lor creşte peste temperatura punctului de rouă al aerului exterior. În funcţie de durata în care produsele scoase din depozite vor sta în contact cu aerul exterior, de natura produselor, de dimensiunele acestora şi de

30

intensitatea circulaţiei aerului exterior peste produse, temperarea se face pînă la un anumit nivel peste cel al punctului de rouă al aerului exterior. Pentru transportul produselor refrigerate se utilizează mijloace de transport auto, feroviare, navale sau aeriene, prevăzute cu instalaţii proprii de producere a frigului sau cu posibilităţi de menţinere a microclimatului interior fără instalaţii de producere a frigului (răcire cu gheaţă de apă, cu gheaţă carbonică, răcire cu zerotoare ).

5. Congelarea 5.1. Aspecte generale privind congelarea Congelarea constă în răcirea produselor alimentare pînă la temperaturi inferioare punctului de solidificare a apei conţinute în produs, adică o răcire cu formare de cristale de gheaţă. Scopul principal al congelării este conservarea produselor alimentare perisabile. Din acest punct de vedere, congelarea, ca metodă de conservare, măreşte durata admisibilă de păstrare a produselor alimentare de peste 5....50 ori faţă de conservarea prin refrigerare. Mărirea conservabilităţii obţinută prin congelare se bazează pe efectele temperaturilor scăzute de încetinire puternică sau inhibare completă a dezvoltării microorganismelor, de reducere sau stopare a proceselor metabolice în cazul produselor cu viaţă şi de reducere a reacţiilor chimice şi biochimice. Avînd în vedere nivelul temperaturilor minime de înmulţire a microorganismelor psihrofile, se consideră ca valoare maximă a temperaturii de congelare a produselor alimentare, în general, temperatura de -100C. Sub această temperatură dezvoltarea microorganismelor este practic neglijabilă. În cadrul tehnologiilor de congelare a diferitelor produse alimentare de origine animală se folosesc însă temperaturi mai scăzute în produs, şi eventual, se utilizează metode de inactivare a enzimelor proprii, în vederea reducerii activităţii tuturor agenţilor modificatori.

31

Congelarea asigură mărirea apreciabilă a conservabilităţii produselor alimentare, dar aceasta necesită respectarea, pe lîngă condiţiile impuse de specificul tehnologiei respective, şi a unor condiţii general valabile: -utilizarea unor materii prime şi produse de calitate corespunzătoare; introducerea acestora în spaţiile sau aparatele de congelare cît mai repede posibil după producerea lor; -asigurarea tuturor elementelor igienico-sanitare necesare evitării contaminării cu microorganisme a produselor înaintea congelării sau după decongelare; -asigurarea unor temperaturi de refrigerare adecvate în cazurile în care produsele nu sînt introduse direct în spaţiile sau aparatele de congelare sau nu sînt utilizate imediat după decongelare; -evitarea congelării produselor alimentare improprii consumului, deoarece această metodă de conservare nu îmbunătăţeşte calităţile iniţiale; -în cazul unor specii de legume şi fructe este necesară inactivarea enzimelor endogene şi care de regulă se face prin tratament termic – denumit blanşare. Într-o accepţiune mai largă, procesul tehnologic de conservare prin congelare a unui produs poate cuprinde următoarele etape: tratamentul sau tratamentele preliminare, congelarea propriu-zisă, ambalarea, depozitarea în stare congelată, transportul, decongelarea, păstrarea de scurtă durată în stare decongelată pînă la consum sau utilizare într-un proces de fabricaţie. Înainte de a fi supuse congelării, produsele alimentare sînt supuse unor operaţii şi tratamente preliminare specifice tipului de produs, metodei de congelare utilizate şi scopului căruia îi este destinat produsul respectiv. În cazul în care produsul nu este supus congelării în faza „caldă” , atunci refrigerarea poate fi privită ca un tratament preliminar. Ca tratamente şi operaţii preliminare pot fi amintite: îndepărtarea părţilor necomestibile, spălarea, sortarea, blanşarea, răcirea, porţionarea, ambalarea etc. Aplicarea corectă a acestor

32

tratamente şi operaţii are o importanţă deosebită asupra calităţii ulterioare a produselor supuse congelării. Pentru o înţelegere mai bună a metodelor de congelare este necesară definirea şi cunoaşterea elementelor de bază ale procesului de congelare. Congelarea unui produs alimentar este procesul de răcire în care au loc următoarele fenomene fizice importante: -solidificarea într-o anumită proporţie a apei conţinute în produs; -mărirea volumului produsului; -întărirea consistenţei. Fenomenele fizice de mai sus au loc ca urmare a schimbului de căldură de la produsul supus congelării câtre un mediu de răcire (aer, agenţi frigorifici intermediari sau criogenici etc.) Temperatura mediului de răcire trebuie să fie mai scăzută decît temperatura medie finală a produsului supus congelării. Temperatura în produsele alimentare supuse congelării variază în timpul procesului de răcire în funcţie de timp şi locul punctului de măsură. Punctul cu temperatura cea mai ridicată la un moment dat poartă numele de centrul termic al corpului respectiv şi reprezintă un indicator al aprecierii stadiului congelării. Congelarea produselor agroalimentare se consideră finalizată în momentul în care temperatura medie este egală cu temperatura la care urmează să aibă loc depozitarea. Răcirea produselor alimentare sub 00C este însoţită de un proces de formare a gheţii, începînd cu o anumită temperatură, caracteristică fiecărui produs, denumită temperatura punctului crioscopic. În funcţie de viteza medie liniară de congelare, Wm, Institutul Internaţional al Frigului recomandă următoarea clasificare a metodelor de congelare: -congelare lentă Wm= 0,5 cm/h; -congelare rapidă Wm= 0,5...3cm/h; -сongelare foarte rapidă Wm=3...10 cm/h; -congelare ultrarapidă Wm= 10...100 cm/h.

33

Viteza de congelare minimă la care are loc procesul de răcire trebuie astfel stabilită încît să nu producă modificări microbiologice şi enzimatice nedorite. Clasificarea metodelor de congelare se poate face şi după alte criterii în afara vitezei medii de congelare. Astfel, în multe ţări produsele conservate prin congelare se întîlnesc sub următoarele denumiri: -produse congelate (“Frozen foodstuffs”) ; -produse congelate rapid (“Deep-Frozen foodstaffs „ ). Produsele congelate sînt obţinute printr-o congelare obişnuită, pe parcursul căreia temperatura medie a acestora coboară sub -100C într-o durată care nu permite declanşarea reacţiilor enzimatice şi microbiologice nedorite; depozitarea acestor produse congelate se face la temperaturi sub -100C. Această metodă se caracterizează prin adoptarea unor viteze medii liniare de congelare de 0,1...0,5 cm/h şi este folosită pentru produse cu grosimi mari, cum ar fi: carne în carcase sau blocuri, unt sau alte grăsimi ambalate în lăzi etc. Produsele congelate rapid se obţin la viteze medii liniare de congelare mai mari de 0,5 cm/h. Producerea, depozitarea şi distribuirea produselor congelate rapid presupune respectarea următoarelor condiţii: -traversarea zonei de formare şi creştere a cristalelor de gheaţă (denumită şi zonă de congelare) într-un timp cît mai scurt. Pentru majoritatea produselor alimentare de origine animală zona de congelare este cuprinsă între -10...-50C; -temperatura medie a produselor să fie mai mică de -180C; -depozitarea, transportul şi desfacerea produselor să se facă la temperaturi mai mici de -180C, fără variaţii importante ale acestora; - fiecare produs congelat rapid pus în vînzare va avea ambalaj individual inert faţă de conţinut, rezistent din punct de vedere mecanic, impermeabil; -interzicerea vînzării produselor alimentare sub denumirea de „produse congelate rapid” în cazul decongelării accidentale (parţiale sau totale), chiar dacă, ulterior, acestea au fost recongelate.

34

Respectarea condiţiilor de mai sus asigură o calitate superioră produselor congelate rapid, garantată din punct de vedere sanitar şi comercial.

5.2. Metode de congelare

Metoda de congelare defineşte mijloacele materiale şi modul în care este preluată căldura de la un produs în vederea congelării acestuia. În cadrul aceleiaşi metode, există variante de realizare practică, denumite procedee de congelare. În funcţie de modul de desfăşurare a procesului de congelare se deosebesc trei sisteme de congelare şi anume: cu funcţionare discontinuă, cu funcţionare semicontinuă şi cu funcţionare continuă. Sistemul de congelare cu funcţionare discontinuă presupune introducerea produselor ce vor fi supuse congelării în incinte special amenajate, după care instalaţia de răcire aferentă intră în funcţiune; după atingerea în produs a temperaturii prescrise, instalaţia de răcire se opreşte, iar produsele congelate sînt descărcate. Acest sistem de congelare este simplu, dar prezintă următoarele dezavantaje: -necesită manipulări importante ale produselor supuse congelării, datorită gradului redus de mecanizare şi automatizare a încărcării / descărcării acestora; -necesitatea supradimensionării instalaţiei frigorifice datorită neuniformităţii sarcinii termice; -durate relativ mari de congelare; -staţionare îndelungată a produselor pînă la începerea procesului de congelare. Sistemul de congelare cu funcţionare semicontinuă se caracterizează prin aceea că o anumită cantitate de produse este introdusă (spre congelare) sau scoasă (congelată) în/din aparatul de congelare la un interval de timp constant. În acest fel, aparatele de congelare sînt încărcate în permanenţă cu aceeaşi cantitate de produse (cu excepţia pornirilor- opririlor-operaţiilor de întreţinere), sarcina instalaţiei frigorifice fiind constantă. Introducerea şi

35

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 aparatul de congelare se realizează continuu sau întrerupt ritmic. Aplicarea sistemului de congelare cu funcţionare continuă presupune următoarele condiţii: -existenţa liniilor continue la tratamentele preliminare; -limitarea grosimii produselor supuse congelării în scopul scurtării duratei de congelare şi a reducerii gabaritului aparatelor; -capacităţi de congelare relativ mari (de obicei capacităţi de peste 1 tonă/h), deoarece la capacităţi mici costurile de amortizare ale mecanizării şi automatizării devin inacceptabil de mari. Principalele metode de congelare a produselor agroalimentare sînt: -congelarea cu aer răcit, congelarea prin contact cu suprafeţe metalice răcite, congelarea cu agenţi criogenici, congelarea prin contact cu agenţi intermediari.

5.2.1. Congelarea cu aer răcit

Metoda de congelare cu aer răcit este cea mai răspândită datorită faptului că majoritatea produselor alimentare se pretează acestui tip de conservare. În general, aplicarea metodei de congelare cu aer răcit presupune existenţa unui spaţiu închis, izolat termic, un răcitor de aer şi un sistem de distribuţie a aerului răcit peste produse. În funcţie de starea produsului, pe durata procesului de congelare în raport cu suportul material pe care sînt aşezate, se deosebesc: -sisteme de congelare cu poziţie fixă a produselor; -sisteme de congelare a produselor în strat fluidizat. Sistemele de congelare cu poziţie fixă a produselor în raport cu suportul material pe care sînt aşezate pot fi:

36

-discontinue, caz în care produsele împreună cu suportul material pe care sînt aşezate rămîn în poziţie fixă în spaţiul de congelare pînă la terminarea procesului; -semicontinue, caz în care, la anumite intervale de timp sînt introduse în spaţiul de congelare produse care trebuie răcite şi, concomitent, sînt evacuate cele deja congelate; -continue, caz în care, în permanenţă, în spaţiul de congelare sînt introduse produse care urmează să fie răcite şi care parcurg spaţiul răcit (perioada de timp în care sînt congelate) şi tot în permanenţă sînt evacuate produsele deja congelate. Ca şi în cazul refrigerării, principalii parametri ai aerului utilizat în procesul de răcire a produselor sînt temperatura, viteza la nivelul produselor şi umiditatea relativă. Temperatura aerului de răcire în cazul sistemelor discontinue şi semicontinue este variabilă pe parcursul procesului de congelare. La începutul procesului, temperaturile sînt mai ridicate faţă de sfîrşitul procesului, în acest caz valorile temperaturii aerului ajung, în mod uzual, la -300...-400C. Pentru sistemele de congelare în flux continuu, temperatura aerului se menţine practic constantă pe toată perioada procesului de răcire. Diferenţele uzuale dintre temperatura aerului şi cea de vaporizare a agentului frigorific în răcitoarele de aer sînt cuprinse între 50...20C în funcţie de tipul aparatului de congelare şi de durata anuală de funcţionare a acestuia. Din punct de vedere pur energetic sînt indicate valori cît mai mici posibile ale acestor diferenţe de temperatură. Influenţa vitezei aerului asupra duratei procesului de congelare este asemănătoare cu cea a refrigerării. La congelarea cu aer răcit a produselor alimentare, se adoptă viteze ale aerului la nivelul produselor de 2...8 m/s. Asigurarea unei distribuţii cît mai uniforme ale vitezelor aerului în spaţiul de congelare conduce la terminarea, teoretic, concomitentă a răcirii pentru toate produsele supuse congelării. O neuniformitate a distribuţiei aerului la nivelul produselor conduce la prelungirea duratei totale a procesului, cu implicaţii negative asupra

37

consumului de energie şi asupra pierderilor în greutate în cazul produselor neambalate. Umiditatea relativă a aerului are o influenţă mai redusă asupra pierderilor în greutate a produselor supuse congelării în raport cu cazul refrigerării. Acest fapt se datorează faptului că temperaturile aerului sînt mai scăzute, iar influenţa umidităţii relative asupra presiunii parţiale a vaporilor de apă din aer este net mai mică. Congelarea cu aer răcit, fiind o metodă foarte răspîndită de conservare prin frig a produselor alimentare, există o mare diversitate de aparate de congelare.

5.2.1.1. Aparatele de congelare cu poziţie fixă a produselor

Aparatele de congelare cu poziţie fixă a produselor, în raport cu suportul material pe care sînt aşezate, pot fi cu funcţionare discontinuă, semicontinuă sau continuă. În funcţie de dimensiunile spaţiilor de congelare, aparatele cu funcţionare discontinuă pot fi împărţite în două categorii şi anume, tunele de congelare şi celule de congelare. Tunelele de congelare au spaţiul de răcire a produselor cu lungimea de cîteva ori mai mare decît lăţimea, iar înălţimea este în funcţie de sistemul de distribuţie a aerului, de tipul produselor pentru care sînt utilizate, modul de aşezare a produselor s.a. Capacităţile de congelare ale unui tunel de congelare variază de la cîteva tone de produs pînă la cîteva zeci de tone de produs. Tunelele de congelare pot fi în funcţie de sistemul de distribuţie a aerului, cu circulaţie predominant transversală sau predominant verticală (fig.5.1.) Celulele de congelare au capacităţi de răcire mult mai mici decît cele ale tunelelor de congelare, fiind de ordinul sutelor de kilograme de produs. În multe cazuri, celulele de congelare sînt realizate, din punct de vedere constructiv, ca aparate monobloc, fiind prevăzute cu instalaţii frigorifice proprii şi se montează în interiorul unor spaţii tehnologice.

38

Fig. 5.1 Tunele de congelare cu aer răcit: a- cu circulaţie longitudinală în plan vertical a aerului şi răcitor montat deasupra tavanului fals; b- cu circulaţie longitudinală în plan vertical a aerului şi răcitor montat la un capăt al tunelului; c- cu circulaţie longitudinală în plan orizontal a aerului; d- cu circulaţie transversală a aerului, cu tavan fals; e- cu circulaţie transversală a aerului cu perete lateral fals, cu orificii sau fante. Produsele sînt aşezate, de regulă, în tăvi dispuse pe cărucioare rastel. Există aparate de congelare cu o celulă de congelare sau cu mai multe celule de congelare răcite de la aceeaşi instalaţie frigorifică. Datorită circulaţiei intense a aerului, vitezele de congelare sînt relativ mari, duratele de răcire ale unei şarje fiind de cîteva ore, la temperaturi finale ale aerului de -350...-400C.

39

Aparatele de congelare cu funcţionare semicontinuă se caracterizează prin faptul că, la anumite intervale de timp, sînt introduse în spaţiul de răcire produse şi, concomitent, se scot din spaţiul de răcire produsele care sînt deja răcite. De regulă, aceste aparate sînt de tipul cu cărucioare rastel pe care se aşează tăvile în care se găsesc produsele, mişcarea cărucioarelor rastel în interiorul spaţiului de răcire făcîndu-se mecanizat. Sistemele de mecanizare ale aparatelor de congelare cu funcţionare semicontinuă pot fi cu acţionare electromecanică (conveiere cu lanţ sau cablu de tracţiune) sau cu acţionare hidraulică. Cărucioarele rastel pe care sînt aşezate tăvile cu produse sînt aduse şi poziţionate la capătul de intrare în aparat în locaşul special amenajat. Dispozitivul de acţionare deplasează căruciorul în interiorul aparatului şi, concomitent, scoate din aparat căruciorul de la capătul opus în care produsele sînt deja congelate. Sistemul de funcţionare al cărucioarelor poate acţiona închiderea şi, respectiv, deschiderea uşilor aparatului. Pentru a elimina influenţa temperaturilor scăzute din interiorul aparatului de congelare asupra sistemului de mecanizare, acesta este, de regulă, plasat în exteriorul aparatului, sub nivelul pardoselei. Sistemele de răcire ale aparatelor de congelare cu funcţionare semicontinuă cuprind vaporizatoare răcitoare de aer, deservite de instalaţii frigorifice cu agenţi halogenaţi, circulaţia aerului fiind cel mai des transversală sau verticală. Adoptarea sistemului de circulaţie transversală sau verticală este justificată de avantajele pe care aceste sisteme le prezintă şi anume scăderile mai mici de presiune pe circuitul aerului în raport cu sistemul de circulaţie longitudinală, evitarea încălzirii prea mari a aerului la trecerea peste produse, posibilitatea compartimentării spaţiului de răcire pe zone care pot funcţiona cu temperaturi diferite ale aerului în funcţie de stadiul de răcire în care se află produsul. Ca exemplu, fig.5.2 prezintă un aparat de congelare cu funcţionare semicontinuă, cu sistem de acţionare hidraulic. Aparatul

40

este destinat congelării unei game largi de produse ambalate (păsări în ambalaje de carton s.a.) sau neambalate ( pateuri de carne, produse culinare s.a.)

Fig. 5.2 Aparat de congelare cu aer răcit, cu funcţionare semicontinuă, cu sistem de acţionare hidraulic (Trollyfreeze- Frigoscandia ): 1- incintă izolată termic; 2- sistem de ghidare a conveierelor pentru cărucioare; 3,8- cărucioare rastel; 4- panou electric şi de automatizare; 5- răcitor de aer; 6- ventilatoare; 7- structură metalică; 9- pompă de ulei. Produsele sînt dispune în tăvi aşezate pe cărucioare rastel. Sistemul hidraulic asigură împingerea cărucioarelor în interiorul aparatului pe căi de rulare special amenajate şi respectiv evacuarea acestora din aparat. Duratele de congelare pentru astfel de aparate sînt de ordinul cîtorva ore, în funcţie de greutatea, forma şi dimensiunile

41

produselor şi de temperatura iniţială a acestora. Astfel, pentru congelarea de produse culinare cu greutatea de 1750g dispuse în cutii cu dimensiunile 285 x 225 x 46 mm.şi o temperatură iniţială de 500C duratele de congelare sînt de 225...230 minute. Aparatele de congelare cu funcţionare continuă se caracterizează prin introducerea practic permanentă de produse care urmează a fi congelate şi evacuate concomitent ce sînt deja congelate. La aceste aparate, pentru a se obţine durate cît mai mici ale procesului de congelare, vitezele aerului la nivelul produselor sînt mai mari decît la aparatele cu funcţionare discontinuă sau semicontinuă. Sistemele de răcire la aparatele cu funcţionare continuă cuprind, ca şi la aparatele cu funcţionare semicontinuă, vaporizatoare răcitoare de aer în care circulaţia aerului în spaţiul de congelare este transversală sau verticală. Există o mare diversitate de aparate de congelare cu funcţionare continuă. După modelul în care se realizează mişcarea produselor supuse congelării, există aparate cu mişcare continuă şi respectiv cu mişcare neîntreruptă a produselor. Din punct de vedere al sistemului de mecanizare, există aparate cu conveier acţionat hidraulic sau electromecanic. Aparatele de congelare cu mişcare continuă a produselor sînt realizate cu conveiere cu bandă, lanţ sau cablu. Vitezele de mişcare ale produselor sînt relativ mici. Produsele sînt aşezate în tăvi sau forme metalice.

42

Fig. 5.3 Aparat de congelare cu aer răcit, cu bandă spirală tip Gyrofreeze- Frigoscandia: 1- alimentarea benzii cu produse; 2- sistem hidraulic de acţionare a tamburului rotativ; 3- panou electric şi de automatizare; 4- ventilator; 5- vaporizator răcitor de aer; 6- tavan fals pentru evitarea baipasării aerului; 7- tambur rotativ; 8- evacuarea produselor congelate; 9- dispozitiv de întindere a benzii; 10- sistem de spălare şi igienizare a benzii; 11- ventilator de uscare a benzii. Ca exemplu tipic de aparat cu bandă transportoare, în fig. 5.3 este redat aparatul de congelare cu bandă spirală, realizat de firma suedeză Frigoscandia şi destinat congelării unei game largi de produse: de patiserie, carne porţionată, pateuri din carne, fileuri de peşte, preparate culinare ş.a. precum şi la călirea îngheţatei în pahare de plastic. Duratele procesului de congelare variază în funcţie de produs de la 10min.- la 3 ore. Produsele sînt aşezate pe bandă şi transportate de aceasta în zona de congelare din interiorul aparatului. Circulaţia aerului este verticală. Pentru asigurarea

43

condiţiilor igienico-sanitare, aparatul are prevăzut un sistem automat de spălare, dezinfectare şi uscare a benzii, în cazul în care se congelează produsele neambalate. Pereţii aparatului sînt izolaţi termic, podeaua şi tavanul sînt perfect etanşe.

5.2.1.2. Aparatele de congelare în strat fluidizat

Aparatele de congelare în strat fluidizat sînt foarte utilizate la congelarea unor legume şi fructe. Răcirea în strat fluidizat se realizează prin insuflarea unui gaz pe la partea inferioară a unui suport material perforat pe care se găseşte un produs (sub formă de particule luidizarea 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 de maximum 150 mm. Congelarea cu aer în strat fluidizat oferă o serie de avantaje în raport cu congelarea în strat fix: -evitarea aglomerării particulelor de produs la suprafaţa acestora în urma spălării preliminare congelării; -viteze mult mai mari de răcire şi implicit durate mult mai mici de congelare a produselor; -productivitate sporită; -gabarite mai mici şi greutăţi specifice ale aparatelor mai reduse; -posibilitatea mecanizării şi automatizării procesului, care poate fi realizat în acest caz în flux continuu. Orientativ, în tabelul 5.1 sînt redate duratele de congelare în aer în strat fluidizat pentru cîteva fructe şi legume.

44

Tabelul 5.1 Durate ale procesului de congelare în strat fluidizat

№ Produsul Diametrul sau grosimea,mm

Înalţimea stratului,mm

Durata congelării de la +180C la -200C, minute

1 Mazăre 6 - 10 32 - 38 3 - 5 2 Fasole 8 - 12 51 - 75 5 - 10 3 Morcovi felii 6 - 8 32 - 68 5 - 7 4 Cartofi prăjiţi 10 - 12 78 - 102 8 - 10 5 Căpşuni 15 - 30 1 strat 9 - 15 6 Zmeură 8 - 15 1 strat 4 - 8 7 Vişine 15 - 20 1 strat 6 - 12

Există o mare diversitate de aparate de congelare în strat fluidizat, produse 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. Există şi aparate bivalente, în care se poate realiza atît congelarea în strat fluidizat, cît şi în strat fix.

5.2.2. Congelarea prin contact cu suprafeţe metalice răcite În cazul congelării prin contact cu suprafeţe metalice, căldura este preluată de la produse, prin transfer direct, de către suprafaţa răcită. Răcirea suprafeţei se realizează fie cu agent frigorific care vaporizează, fie cu un agent intermediar. Transferul de căldură se realizează în cele mai multe cazuri exclusiv prin conductibilitate termică, fapt care reprezintă un avantaj energetic important în raport cu metoda de congelare prin convecţie forţată la care se consumă energie electrică la ventilatoare.

45

Congelarea prin contact direct cu suprafeţe metalice răcite asigură durate mici ale procesului de răcire, dar este pretabilă doar produselor cu forme relativ regulate, de grosimi relativ mici. Există mai multe procedee de congelare şi, corespunzător acestora, mai multe tipuri de aparate de congelare. Astfel, există 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 paralele între ele şi deplasabile pe direcţia perpendiculară pe ele, la interiorul cărora circulă fie agent frigorific care vaporizează, fie agent intermediar răcit (soluţie de propilenglicol-apă, tricloretilenă ş.a.). În cazul utilizării ca agent de răcire a unui agent frigorific se pot folosi mai multe sisteme de alimentare a plăcilor vaporizatoare: -alimentare prin robinet de laminare termostatic. Sistemul este folosit la aparate de capacitate mică prevăzute cu agregat frigorific propriu; -alimentare prin gravitaţie şi termosifon, utilizînd separator lichid; -alimentare prin pompe cu agent de joasă presiune. În cazul folosirii amoniacului ca agent de răcire, trebuie luate măsuri de prevenire a scăpărilor de amoniac sau a accidentelor de rupere a furtunelor elastice care alimentează plăcile. După poziţia plăcilor, aparatele pot fi cu plăci orizontale sau cu plăci verticale. Aparatele de congelare cu plăci orizontale pot fi cu funcţionare discontinuă sau cu funcţionare continuă. În raport cu aparatele de congelare cu aer răcit, aceste aparate realizează durate ale procesului cu 50% mai mici ( în cazul unor grosimi de 50 mm ale produsului ). În aceste aparate se congelează de obicei produse cu grosimi cuprinse între 25 şi 100 mm. Consumul de energie electrică la aparatele cu plăci orizontale este mai mic cu peste 30%, iar suprafaţa ocupată este cu 50% mai mică în comparaţie cu un aparat de congelare cu aer răcit de aceeaşi capacitate.

46

Aparatele de congelare cu plăci verticale au avantajul eliminării necesităţii tăvilor, a ambalajelor mari de carton sau a formelor metalice. Operaţiile de încarcare şi descărcare cu produse pot fi uşor mecanizate şi automatizate. Pentru congelarea produselor neambalate, încărcarea se face pe la partea superioară, în vrac, prin cădere liberă, iar descărcarea, după congelare, se face de obicei prin partea de jos, după ce s-a procedat la dezlipirea blocurilor de produse de la plăci printr-o decongelare superficială de scurtă durată.

5.2.3. Alte metode de congelare

În afara metodei de congelare cu aer răcit şi a metodei prin contact cu suprafeţe metalice răcite, se mai utilizează şi alte metode de congelare a produselor agroalimentare, prin contact cu agenţi criogenici ecologici şi prin contact cu agenţi intermediari răciţi.

5.2.3.1. Congelare prin contact cu agenţi criogenici

Metoda de congelare prin contact cu agenţi criogenici constă în utilizarea căldurii latente de vaporizare la presiune atmosferică a unor substanţe (agenţi criogenici) precum şi a căldurii sensibile pe care vaporii formaţi o absorb mărindu-şi temperatura de la nivelul foarte scăzut al vaporizării pînă la un nivel apropiat temperaturii la care se congelează produsul. Agenţii criogenici care se utilizează în acest caz sînt: azotul lichid, oxidul de azot, dioxidul de carbon. Aparatele de congelare cu azot lichid sînt cu funcţionare discontinuă sau continuă. Aparatele de congelare cu azot lichid cu funcţionare discontinuă sînt realizate sub formă de dulapuri sau celule de congelare cu capacităţi de congelare relativ mici, de 100...500 kg produse pe oră. Consumul de azot pentru congelare depinde de natura produselor şi de temperaturile lor iniţiale şi finale, ţinînd seama de căldura pe care o poate absorbi 1 litru de azot. Aparatele de congelare cu azot lichid cu funcţionare continuă pot fi cu imersie în azot lichid, prin pulverizare cu azot lichid sau cu

47

răcire cu azot gazos. Cel mai utilizat procedeu este cel prin pulverizare cu azot lichid, caz în care aparatele sînt realizate cu bandă în mişcare liniară sau cu bandă spirală. Congelarea produselor alimentare cu dioxid de carbon lichid poate fi efectuată în aparate cu funcţionare discontinuă sau continuă. Aparatele de congelare cu dioxid de carbon lichid cu funcţionare discontinuă sînt realizate sub formă de celule sau dulapuri de congelare similare cu cele care utilizează azotul lichid ca agent criogenic. Pentru o capacitate de congelare de 300 kg pe şargă, o astfel de celulă are dimensiunile 1300 mm lăţime, 1350 mm adîncime şi 2145 mm înălţime. Aparatele de congelare cu dioxid de carbon lichid cu funcţionare continuă se realizează similar cu cele cu azot lichid, respectiv,cu bandă în mişcare liniară şi cu bandă spirală.

5.2.3.2 . Congelare prin contact cu agenţi intermediari

Această metodă de congelare constă în răcirea produsului prin contactul cu un agent intermediar răcit (soluţie apoasă de propilenglicol ş.a.). Metoda de congelare prin contact cu agenţi intermediari oferă avantajul unor durate de congelare mai mici decît în cazul răcirii cu aer. Coeficientul de convecţie termică la nivelul produsului este de cel puţin de 10 ori mai mare decît în cazul aerului. Acest fapt conduce, în cazul unor produse de dimensiuni relativ mici, la scurtarea considerabilă a duratei congelării. În cazul unor produse cu grosimi mari, mărirea coeficientului de convecţie termică la suprafaţa produsului nu mai conduce în aceeaşi măsură la scurtarea duratei procesului, din cauza frînării transferului de căldură determinat de rezistenţa termică, conductivă a produsului. Congelarea prin contact cu agenţi intermediari prezintă în raport cu congelarea în aer avantajele realizării unor durate de congelare de cîteva ori mai mici, a evitării pierderilor în greutate şi protejarea suprafeţei produselor de efectele defavorabile ale contactului cu oxigenul din aer. Pentru a se evita contactul direct cu

48

produsele care urmează a fi congelate şi, deci, evitîndu-se astfel 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 sînt 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 sînt utilizate la congelarea peştelui, a păsărilor ş.a. În cazul congelării produselor la care trebuie evitat contactul direct cu agentul intermediar de răcire, cum ar fi unele produse de origine animală de calitate superioară sau destinaţie specială, este necesar ca aparatul de congelare respectiv să fie integrat într-un flux tehnologic care să cuprindă o maşină automată de ambalare sub vid în membrane de plastic transparent şi impermeabil, aparatul de congelare propriu-zis şi spaţiul de depozitare în stare congelată.

5.3. Depozitarea produselor congelate

Scopul principal al congelării produselor agroalimentare este prelungirea duratei de conservare. Pentru asigurarea duratei scontate de depozitare a produselor congelate este necesar să fie îndeplinită o serie de condiţii de microclimat în care acestea sînt păstrate. În acest scop sînt utilizate spaţii frigorifice special amenajate. Cel mai practic sistem de răcire utilizează instalaţii frigorifice cu amoniac, cu comprimare mecanică în două trepte. Răcirea aerului în depozitele frigorifice se realizează cel mai adesea cu răcitoare de aer cu convecţie forţată, cu aspiraţie şi refulare libere. Congelarea produselor, realizată după una dintre metodele descrise anterior, este urmată de o depozitare, de cele mai multe ori, de durată relativ lungă, în alte spaţii decît în cele în care s-a făcut congelarea.

49

Pentru fiecare produs congelat în parte, în funcţie de parametrii de depozitare, există durate limită de depozitare, peste care produsele îşi modifică inacceptabil calitatea şi devin inutilizabile. În afara asigurării unor temperaturi scăzute constante de depozitare la un nivel cel puţin la fel de scăzut ca şi temperatura finală de congelare, este necesar să se asigure o serie de condiţii cu privire la: -temperatura aerului; -umiditatea relativă a aerului; -ventilaţia şi distribuţia aerului la nivelul produselor; -congelarea prealabilă a produselor introduse în depozit; -compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de

produse; -gradul de încărcare cu produse a depozitului; -ambalarea şi aşezarea produselor în depozit; -asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor; -modul de funcţionare şi exploatare a instalaţiei frigorifice; -rulajul şi manipularea produselor. Ne vom referi pe scurt la toate aceste condiţii.

5.3.1. Temperatura aerului Nivelul temperaturii aerului necesar în depozitele frigorifice de produse congelate depinde în primul rînd de natura produsului, fiind mai scăzut sau cel mult egal cu temperatura finală a produsului în urma procesului de congelare. Pentru un produs alimentar oarecare, nivelul temperaturii aerului la depozitare în stare congelată este determinat de durata necesară de depozitare. Ca regulă generală, cu cît temperatura aerului este mai scăzută, cu atît durata admisibilă de depozitare este mai mare, deoarece, în acest caz, modificările calităţii produsului sînt mai mici. În acelaşi timp, însă, utilizarea unor temperaturi de depozitare mai scăzute implică o creştere a consumurilor energetice şi o creştere a cheltuelilor generale de exploatare.

50

Temperaturi de -250...-300C sînt uzuale pentru antrepozite frigorifice construite în multe ţări. În ţara noastră, cele mai multe dintre frigoriferele construite sînt proiectate pentru temperaturi de depozitare de -180...-200 C.

5.3.2. Umiditatea aerului Umiditatea aerului se recomandă a fi cît mai mare posibilă, la limită, umiditatea relativă putînd ajunge la saturaţie. Dat fiind nivelul scăzut al temperaturii, umiditatea relativă foarte ridicată nu mai este limitată ca în cazul depozitării produselor refrigerate, caz în care, umidităţi prea ridicate pot determina sau favoriza dezvoltări nedorite ale microorganismelor. Cu cît umiditatea relativă a aerului este mai apropiată de starea de saturaţie, cu atît sînt mai reduse pierderile în greutate ale produselor depozitate.

5.3.3. Ventilaţia şi distribuţia aerului la nivelul produselor Sistemul de ventilaţie şi distribuţie a aerului depinde de tipul constructiv de depozit, de natura produselor, de modul de manipulare a produselor şi de mărimea camerelor de depozitare. Dacă se acceptă că sarcina tehnologică a unei camere frigorifice este nulă, adică, dacă se consideră că temperatura produselor introduse în cameră este egală cu temperatura de depozitare, atunci ventilaţia aerului are drept scop uniformizarea temperaturilor şi preluarea căldurii pătrunse în depozite prin izolaţii, deschideri de uşi etc. Ca sisteme de distribuţie a aerului se utilizează, în principal, sistemul cu refulare prin tubulaturi cu fante şi aspiraţie liberă sau sistemul cu refulare liberă şi aspiraţie liberă. Reîmprospătarea aerului interior se realizează, în principal, prin deschiderea uşilor în timpul manipulărilor, nefiind prevăzute sisteme speciale de introducere a aerului proaspăt din exterior.

51

5.3.4. Congelarea prealabilă a produselor introduse în depozit Aşa cum s-a mai amintit anterior, este indicat ca produsele introduse în depozit să fie congelate pînă la o temperatură cel mult egală cu temperatura de depozitare sau mai coborîtă. Acest lucru presupune ca produsele să fie corect şi complet congelate la introducerea în depozit. Introducerea în depozit a unor produse cu temperaturi mai ridicate decît cele de depozitare, conduce la mărirea pierderilor în greutate, la fluctuaţii nedorite de temperatură cu implicaţii nefavorabile asupra celorlalte produse depozitate şi la creşterea sarcinii de răcire a instalaţiei frigorifice aferente.

5.3.5. Compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de produse

Compatibilitatea de depozitare mixtă a produselor congelate este determinată în special de capacitatea de emanare de mirosuri şi, respectiv, de capacitatea de preluare de mirosuri a produselor. Cu cît temperaturile de depozitare sînt mai ridicate, cu atît pericolul contaminării cu mirosuri este mai mare. Din acest punct de vedere, este indicat ca nivelul temperaturii de depozitare să fie cît mai scăzut posibil. Se consideră că utilizarea unor temperaturi de depozitare de -270...-300C asigură condiţii de depozitare a produselor alimentare diferite fără un pericol accentuat al contaminării cu mirosuri. Dintre produsele alimentare de origine animală care pot emana mirosuri specifice sînt peştele, brînza ş.a., iar dintre cele care pot prelua mirosuri, sînt untul, smîntîna, îngheţata, carnea, păsările ş.a.

5.3.6. Gradul de încărcare cu produse a depozitului Ca şi în cazul depozitării în stare refrigerată, este necesar ca încărcarea cu produse a depozitelor de congelate să se facă la capacitatea nominală prevăzută în proiect. Încărcarea sub

52

capacitatea nominală sau peste aceasta se răsfrînge negativ asupra calităţii produselor depozitate şi asupra pierderilor în greutate

5.3.7. Ambalarea şi aşezarea produselor în depozit În cele mai multe cazuri, depozitarea în stare congelată a produselor se face în stare ambalată. Ambalarea produselor conduce la reducerea pierderilor în greutate, reducerea pericolului de contaminare în timpul manipulărilor şi la uşurarea operaţiilor de manipulare şi aşezare în depozit. Aşezarea produselor în interiorul depozitului se realizează în aşa fel încît să nu perturbe circulaţia scontată a aerului, să nu fie în contact direct cu pardoseala, cu pereţii sau alte obiecte interioare (stâlpi, carcasele răcitoarelor de aer ş.a.). Este de preferat ca dispoziţia produselor în deposit să se facă lotizat şi cu interspaţii între loturi pentru a permite manipulare corectă şi posibilitate permanentă de control.

5.3.8. Asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor Deşi datorită temperaturilor scăzute posibilităţile de dezvoltare a microorganismelor în interiorul depozitelor de produse congelate sînt mai mici, este necesar să se asigure şi să se respecte toate condiţiile igienico-sanitare legate atît de spaţiul de depozitare, cît şi de produsele congelate. O sursă importantă de contaminare microbiană o reprezintă praful care poate să se formeze ca urmare a rulării transpaletelor şi electrostivuitoarelor pe pardosea, în cazul în care calitatea stratului superficial al acesteia este necorespunzătoare. Se recomandă ca, cel puţin o dată pe an, să se procedeze la o dezinfecţie a spaţiilor de depozitare a produselor congelate.

53

5.3.9. Modul de funcţionare şi exploatare a instalaţiei frigorifice

Modul de funcţionare şi exploatare a instalaţiei frigorifice şi a spaţiului tehnologic de depozitare a produselor congelate influenţează substanţial calitatea produselor şi economicitatea depozitării acestora. Se pot evidenţia trei aspecte principale legate de corelarea dintre necesarul de frig şi puterea frigorifică a compresoarelor în funcţie pe circuitul aferent al camerei frigorifice respective, decongelarea răcitoarelor de aer şi durata totală de menţinere în stare deschisă a uşilor de la camera respectivă. Funcţionarea instalaţiei frigorifice cu un număr insuficient de compresoare care să asigure o putere frigorifică egală cu necesarul de frig este, de cele mai multe ori, cauza nerealizării temperaturilor necesare în camerele frigorifice. Dacă compresoarele sînt dotate cu sisteme de reglare automată a capacităţii frigorifice, atunci corelarea dintre necesarul de frig şi puterea frigorifică se realizează automat, fără intervenţia personalului de exploatare. În lipsa sistemelor de reglare automată este necesară o supraveghere permanentă din partea personalului de exploatare, care va trebui să pornească sau să oprească un anumit număr de compresoare, în aşa fel încît să se asigure corelarea puterii frigorifice cu necesarul de frig. Acumularea zăpezii pe suprafeţele vaporizatoarelor conduce la diminuarea puterii frigorifice a răcitoarelor de aer. Acest fapt conduce la necesitatea decongelării periodice a răcitoarelor de aer. Practica exploatării a arătat că nerespectarea frecvenţei de decongelare corecte şi complete a răcitoarelor de aer constitue de multe ori cauza nerealizării parametrilor aerului din interiorul depozitelor frigorifice. În plus, prelungirea duratei de funcţionare cu răcitoarele de aer nedecongelate, face mai dificilă operaţia de decongelare. Pătrunderea de căldură prin secţiunea uşilor deschise şi neprotejate prin perdele de aer, batanţi sau sisteme cu benzi transparente din material plastic, pot ajunge la valori de căteva ori

54

mai mari decît pătrunderea de căldură prin izolaţii în acelaşi interval de timp. De aceea, dacă uşile spaţiilor frigorifice nu sînt dotate cu sisteme de mecanizare şi automatizare a închiderii, este strict necesar ca perioadele de menţinere în poziţie deschisă a uşilor să fie reduse la maximum posibil. Practica exploatării depozitelor frigorifice a arătat faptul că pătrunderea de căldură prin secţiunea uşilor deschise, ca urmare a unor perioade nejustificate de mari, cu menţinerea în poziţie deschisă a acestora constitue o cauză majoră a nerealizării temperaturilor interioare şi a unor pierderi mari în greutate a produselor depozitate. 5.4. Ambalarea în cazul produselor congelate

5.4.1. Aspecte generale În definiţia sa generală, ambalajul este un material sau obiect realizat din diverse materiale cum ar fi mase plastice, metal, hîrtie ş.a. cu rolul de a cuprinde produsele în timpul depozitării, manipulării, transportului şi vînzării acestora. Ambalarea produselor congelate poate fi efectuată înainte sau după congelare, folosind două tipuri de ambalaje şi anume: -ambalaje primare care vin în contact direct cu produsul alimentar; -ambalaje de transport care conţin mai multe ambalaje primare. Ambalajele primare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: -să fie inerte faţă de produsul ambalat şi să nu degaje în timp mirosuri sau substanţe toxice care pot face alimentele respective improprii pentru consum; -să fie impermeabile la lichide, grăsimi, vapori de apă, oxigen, substanţe volatile (mirosuri), etc. Impermeabilitatea la aceste substanţe depinde de natura produsului congelat, durata şi condiţiile de depozitare etc; -să fie cît mai redusă penetrabilitatea la lumină (în special la radiaţiile ultraviolete şi albastre din spectrul luminii). Această

55

condiţie trebuie avută în vedere la ambalarea produselor cu conţinut sensibil de grăsimi şi care se vor vinde prin vitrinele frigorifice; -elasticitate, rezistenţă mecanică şi stabilitate la acţiunea umidităţii în condiţii normale de producţie, transport şi desfacere; -să aibă rezistenţă termică scăzută dacă se foloseşte ca ambalaj primar înainte de congelare în scopul facilitării schimbului de căldură produs-mediu de răcire; -să fie rezistent la condensări repetate atît pe partea produsului ambalat cît şi pe partea de contact cu mediul exterior; -să aibă comportare satisfăcătoare în maşina de format-ambalat cît şi la imprimare; -să aibă un coeficient de reflexie ridicat pentru a reduce pătrunderea de căldură spre produsul ambalat în cazul expunerii spre vînzare; -să aibă preţ cît mai redus; -să aibă aspect comercial cît mai atrăgător. Există o mare diversitate de tipuri de ambalaje pentru produsele congelate. Forma, capacitatea, grosimea materialelor din care sînt confecţionate, modul de fabricare a lor etc. sînt determinate de natura produsului şi caracteristicile acestora. Dintre cele mai uzuale tipuri de ambalaje primare pot fi amintite pungile obişnuite, pungile termocontractibile care permit decongelarea, încălzirea şi chiar fierberea produselor fără îndepărtarea ambalajului. Ca ambalaje de transport se utilizează cutii mari, lăzi, acoperiri textile (în cazul carcaselor de carne congelată), bidoane, saci etc.

5.4.2. Materiale de ambalare

Ambalajele pentru produse alimentare congelate se confecţionează din materiale cum ar fi mase plastice (substanţe chimice formate din macromolecule sau polimeri de provenienţă naturală sau produse industriale din gaze naturale, petrol ş.a.), materiale metalice şi materiale pe bază de celuloză. Deoarece aceste materiale nu sînt chimic pure, ci cuprind pe lîngă materialul

56

propriu-zis şi o serie de alte substanţe (de exemplu, în cazul maselor plastice, ele cuprind şi o serie de aditivi cum ar fi plastifianţi, stabilizatori, antioxidanţi ş.a.) este necesar ca orice material utilizat pentru produse alimentare să aibă vizele cerute de legislaţia în vigoare. În continuare, vom menţiona principalele materiale mai des utilizate la confecţionarea ambalajelor pentru produsele alimentare congelate. Polietilena (PE) este obţinută din polimerizarea etilenei şi poate fi de trei tipuri: -PE de mică densitate ( mai mică decît 0,425 kg/dm3 ), obţinută la presiuni foarte mari, de 1000…2000 bar; -PE de densitate medie (0,9216...0,940 kg/dm3),obţinută la presiuni mijlocii de 35…50 bar; -PE de înaltă densitate (0,941...0,965 kg/dm3), obţinută la presiuni mici, de 8…10 bar. Proprietăţile mecanice şi chimice depind de densitatea PE. Cea mai utilizată este polietilena de mică densitate, datorită proprietăţilor mecanice şi a stabilităţii la temperaturi scăzute. PE de înaltă densitate, avînd o rigiditate mai mare, se pretează la confecţionarea ambalajelor utilizate la maşini automate de ambalare a produselor. Polipropilena (PP) are proprietăţi chimice superioare în comparaţie cu polietilena şi anume: -permeabilitate mult mai mică la vapori de apă; -coeficient de contracţie mai mare şi rigiditate mai mare, ceea ce o face să fie utilizată pentru obţinerea foliilor termocontractibile; -stabilitate dimensională mult mai bună, ceea ce permite obţinerea de ambalaje cu pereţi subţiri şi a foliilor de grosimi foarte mici; -stabilitate mare la umiditate, ceea ce o face să fie preferată la realizarea de ambalaje pentru produse în stare lichidă. Policlorura de vinil (PVC) este un amestec de cloruri de vinil, cu proprietăţi chimice şi fizico-mecanice superioare. Policlorura de vinil utilizată la confecţionarea ambalajelor pentru produse

57

alimentare este de tip moale; obţinută prin adăugare de plastifianţi, care-i reduc duritatea şi de stabilizatori (stearatul de calciu). Plastificarea PVC-ului cu 25% debutil-ftalat îi conferă o bună rezistenţă la atacul bacteriilor şi mucegaiurilor. Folia de PVC este uşor termosudabilă, stabilă la efectele luminii, rezistentă la temperaturi scăzute. Poate fi obţinută ca folie transparentă sau opacă, putîndu-se colora prin adăugare de pigmenţi. Hîrtiile utilizate la ambalarea produselor alimentare congelate sînt hîrtiile, de regulă, cu compoziţii speciale şi acoperite cu straturi de parafină sau mase plastice (polietilenă, polipropilenă, policlorură de vinil ş.a.). Celofanul se foloseşte numai cu acoperiri pe o faţă sau pe ambele cu diverse lacuri alimentare sau împreună cu alte materiale de ambalare, alcătuind materiale cu mai multe straturi. Cartonul utilizat la confecţionarea ambalajelor primare este, de regulă, acoperit pe o faţă sau pe ambele cu mase plastice, parafină sau metale. La confecţionarea ambalajelor de transport se utilizează cartonul ondulat sau mucavaua. Aluminiul se utilizează sub formă de folie ca atare sau acoperiri cu lacuri alimentare sau mase plastice. Prezintă avantajul de a permite ambalarea produselor cu forme neregulate, prin mularea pe acestea, eliminînd golurile de aer dintre ambalaj şi produs. Ambalajele multistrat sînt realizate din cîteva folii de materiale diferite, ceea ce conferă ambalajului proprietăţi superioare în raport cu fiecare dintre materialele componente.

5.5. Decongelarea produselor

Decongelarea produselor congelate reprezintă procesul de readucere a produselor la o stare termică a cărei temperatură este superioară punctului de congelare. Principalele efecte negative asupra produselor alimentare care se pot produce în timpul decongelării sînt de natură chimică

58

(insolubilizarea proteinelor, oxidarea lipidelor etc.), de natură fizică (recristalizări, modificări de volum), de natură microbiologică (dezvoltarea microorganismelor a căror activitate a fost inhibată sau încetinită sub acţiunea temperaturilor scăzute). În comparaţie cu procesul de congelare, decongelarea prezintă, în general, următoarele aspecte importante: -transferul de căldură la interiorul produsului este mult mai puţin intens şi, în consecinţă, duratele sînt mai mari la decongelare, pentru aceleaşi diferenţe medii de temperatură între mediul de încălzire şi produs, respectiv, între produs şi mediul de răcire; -în practică, diferenţele maxime admisibile de temperatură (mediu de încălzire-produs) sînt mai mici decît diferenţele de temperatură la congelare (produs-mediu de răcire); -„palierul de decongelare” (intervalul de timp din cadrul procesului în care temperatura produsului rămîne constantă este mai extins în raport cu „palierul de congelare”. Decongelarea se face în scopul consumului sau în scopul utilizării produselor în diverse procese de prelucrare. În funcţie de natura produsului congelat şi caracteristicile acestuia şi de scopul decongelării, aceasta se poate realiza cu aport de căldură către produs, prin mai multe metode: decongelarea în aer, în abur, în cîmp electric (cu curenţi de înaltă frecvenţă), cu microunde. După destinaţia produselor decongelate, procesul de decongelare constă în aducerea produselor pînă la o temperatură apropiată de nivelul temperaturii produselor refrigerate (carne în carcase, păsări, peşte etc.) sau pînă la o temperatură superioară acestui nivel, în acest din urmă caz, încălzirea făcîndu-se în vederea consumului (preparate culinare, produse de patiserie ş.a.). În primul caz, decongelarea se mai numeşte şi decongelare separată (în sensul că procesul nu cuprinde şi faza de încălzire sau preparare culinară termică), iar în al doilea caz, se numeşte decongelare directă.

59

6. Verigile lanţului frigorific 6.1. Aspecte generale

Elementul definitoriu al oricărui lanţ frigorific este continuitatea aplicării tratamentului frigorific pe toate verigile cuprinse între producere sau recoltare şi consumul final. Concepţia de ansamblu al lanţului frigorific şi verigile acestuia au caracteristici specifice în funcţie de nivelul temperaturilor care trebuie asigurate şi respectiv natura produselor conservate prin frig. Astfel, există cîte un lanţ frigorific pentru fiecare produs sau grupă de produse refrigerate şi există cîte un lanţ frigorific pentru fiecare produs sau grup de produse congelate. Avînd în vedere acest fapt, este practic imposibil să se facă o clasificare generală care să cuprindă toate aspectele şi funcţiile îndeplinite de unităţile lanţului frigorific. Totuşi, luindu-se în consideraţie anumite criterii, se pot împărţi unităţile lanţului frigorific în grupuri cu caracteristici asemănătoare. Pe traseul cuprins între producerea şi, respectiv, consumul produselor alimentare, lanţul frigorific cuprinde două mari categorii de unităţi: -unităţi staţionare; -unităţi de transport. Unităţile staţionare pot fi reprezentate de următoarele verigi: -unităţi de producţie agricolă; -unităţi de recepţie şi colectare de materii prime; -unităţi de depozitare a materiilor prime; -unităţi de fabricaţie a produselor alimentare; -unităţi de depozitare în industrie; -unităţi de depozitare en gros; -unităţi de depozitare comercială; -unităţi de depozitare casnică. Unităţile de transport asigură transportul în condiţii de temperaturi scăzute ale materiilor prime şi a produselor alimentare

60

între unităţile staţionare ale lanţului frigorific. Ele pot fi împărţite în unităţi de transport terestru (auto sau pe cale ferată), naval şi aerian.

6.2. Unităţi industriale Dintre unităţile industriale ale lanţului frigorific, un rol deosebit de important îl ocupă antrepozitele frigorifice sau frigoriferele. Din punct de vedere al gamei de produse depozitate, acestea pot fi antrepozite frigorifice generale şi antrepozite frigorifice specializate (de producţie sau de colectare). Antrepozitele frigorifice sînt caracterizate din punct de vedere al concepţiei de proiectare, construcţie şi exploatare, de o serie de factori, dintre care cei mai importanţi sînt: destinaţia şi profilul de activitate, capacitatea de antrepozitare, sistemul de construcţie şi împărţirea spaţiilor tehnologice propriu-zise şi auxiliare, dotarea tehnică şi gradul de mecanizare şi automatizare a proceselor tehnologice propriu-zise şi auxiliare. În continuare se vor analiza o serie de elemente referitor la concepţia, sistemele de realizare practică şi transporturile interioare ale frigoriferelor. 6.2.1. Destinaţia şi profilul de activitate În cadrul antrepozitelor frigorifice se desfăşoară două mari categorii de activităţi: prestări de servicii (în principal asigurarea condiţiilor necesare depozitării de produse conservate prin frig) şi prelucrări tehnologice de produse alimentare. În ultimii ani, atît pe plan mondial cît şi în ţara noastră, se manifestă tendinţa ca, pe lîngă activitatea de prestări de servicii (antrepozitarea frigorifică), frigoriferele să-şi dezvolte activitatea de prelucrare complexă a materiilor prime alimentare. În acest sens, o serie de frigorifere sînt prevăzute cu secţii industriale anexe în care se produce şi se conservă o gamă largă de produse culinare. Din punct de vedere al naturii produselor antrepozitate există frigorifere generale şi frigorifere specializate (pentru depozitarea

61

cărnii congelate, a peştelui congelat, a îngheţatei, a legumelor şi fructelor etc.). După tipul de tehnologie frigorifică, frigoriferele pot utiliza refrigerarea şi depozitarea în stare refrigerată, depozitarea în atmosferă modificată, congelarea şi depozitarea în stare congelată. Frigoriferele pot fi unităţi de sine stătătoare sau pot face parte integrantă dintr-o întreprindere de industrie alimentară.

6.2.2. Capacitatea de depozitare La stabilirea capacităţii de depozitare se au în vedere dinamica de fabricare a produselor alimentare şi necesitatea asigurării conservării prin frig a acestora în tot timpul anului, de la producerea şi colectarea lor pînă la distribuirea acestora în reţeaua comercială de desfacere. În spaţiile frigorifice ale frigoriferelor se aduc produse, în care producţia cu particularităţile specifice de sezonalitate depăşeşte nivelul consumului. În acest fel, se asigură stocurile necesare pentru consum în perioadele în care producţia are un nivel mai scăzut sau nul. Trebuie amintit faptul că producţia diferitelor tipuri de produse prezintă nivele maxime diferite de la produs la produs. De exemplu, producţia de carne prezintă nivel maxim în trimestrul patru, produsele lactate - în trimestrul al treilea ş.a. Avînd în vedere această decalare a vîrfurilor de producţie pentru diverse categorii de produse alimentare, frigoriferele cu destinaţie generală permit realizarea unui indice de utilizare anual mai mare în raport cu frigoriferele specializate. Capacitatea de depozitare a unui frigorifer, exprimată în tone, permite determinarea spaţiului frigorific necesar, dacă se cunosc indicii de încărcare specifici fiecărui produs, exprimaţi în kg/m3 , aşa cum rezultă din tabelul 6.1 în care sînt daţi, orientativ, indicii de încărcare specifică, pentru frigoriferele de fructe şi legume refrigerate.

62

Tabelul 6.1 Indicii de încărcare specifică a spaţiilor de depozitare cu fructe şi legume refrigerate

Nr. ord.

Produsul

Mod de ambalare

sau depozitare

Greutate volumet

rică a produsu lui pale

tizat ( kg/m3)

Indicii de încărcare specifică ( înalţime de stivuire de 5,5...6,7m)

Raportat la suprafaţa totală ocupată de produs (kg/m2)

Raportat la volumul efectiv ocupat ( kg/m3)

1 Ardei Paletizat 180-210 720-840 100-120 2 Castraveţi Paletizat 340-410 1400-1600 190-230 3 Cartofi Paletizat 450-460 1710-1770 240-250 4 Cartofi Lăzi palete 480-500 2550-2650 350-370 5 Cartofi Vrac 640-660 2560-2650 350-370 6 Ceapă Paletizat 400-430 1530-1650 210-230 7 Ceapă Lăzi palete 430-450 2290-2400 310-340 8 Ceapă Vrac 530-560 1900-2000 260-280 9 Conopidă Paletizat 225-260 900-1100 125-155 10 Ciuperci Paletizat 160-170 550-650 76-90 11 Fasole păstăi Paletizat 210-250 850-1000 110-140 12 Fasole păstăi Lăzi palete 440-460 2350-2450 325-340 13 Rădăcinoase Lăzi palete 460-480 2450-2560 340-360 14 Spanac Paletizat 145-170 580-680 80-95 15 Salată Paletizat 90-105 360-420 50-60 16 Tomate Paletizat 145-180 560-720 75-100 17 Varză Paletizat 210-250 840-1000 110-140 18 Vinete Paletizat 210-250 850-1000 110-140 19 Banane Paletizat 220-260 900-1100 120-150 20 Caise Paletizat 210-250 850-1050 110-140 21 Căpşuni Paletizat 160-170 550-650 75-90 22 Cireşe Paletizat 230-260 900-1100 120-160

63

Tabelul 6.1. ( continuare) 1 2 3 4 5 6

23 Citrice Paletizat 230-340 1000-1400 130-185 24 Coacăze Paletizat 160-170 550-650 75-90 25 Gutui Paletizat 320-350 1300-1600 175-215 26 Mere Paletizat 270-310 1150-1450 150-195 27 Mere Lăzi palete 310-350 1450-1700 185-225 28 Nuci Paletizat 200-250 850-950 105-130 29 Pere Paletizat 330-360 1350-1650 180-220 30 Pere Paletizat 230-260 900-1100 120-150 31 Piersici Paletizat 160-170 550-650 75-90 32 Piersici Paletizat 230-260 900-1100 120-150 33 Prune Paletizat 270-310 1150-1450 150-195 34 Struguri Paletizat 220-250 850-950 110-130 35 Vişine Paletizat 230-260 900-1100 120-150 36 Zmeură Paletizat 160-170 550-650 75-90 37 Usturoi Lăzi palete 1600 250-280 Pentru condiţiile existente în frigoriferele din ţara noastră, în tabelul 6.2 sînt redate valorile medii pentru volumul necesar depozitării unor produse alimentare congelate.Valorile redate în tabelele 6.1 şi 6.2 se referă la volumul efectiv de depozitare.

64

Tabelul 6.2 Valori medii pentru volumul necesar de depozitare a unor produse congelate în frigorifere

Nr. ord.

Produsul

Indicele de încărcare specifică raportat la volumul efectiv ocupat ( kg/ m3 )

Observaţii

1 Carne de vită în sferturi carcase

220

Stive din sferturi de vită

2 Carne de porc cu slănină în semicarcase

340

Jumătăţi de porc

3 Carne de ovine

180 Carcase întregi

4 Carne tranşată 445 Ambalată în cutii de carton

5 Unt sau untură 540 În pachete sau lădiţe

6 Fructe blocuri 530 Ambalate în cutii de carton

7 Peşte congelat 540 Cutii de carton ondulat

8 Pui congelat 300 Ambalaţi în cutii de carton

Pentru stabilirea volumului total răcit necesar se ţine seama şi de faptul că spaţiul efectiv utilizabil este mai mic decît spaţiul răcit. Spaţiul răcit cuprinde, pe lîngă spaţiul efectiv de depozitare, spaţiile necesare circulaţiei aerului şi manipulării produselor.

65

6.2.3. Sistemul de construcţie şi împărţirea spaţiilor

Dintre cele două sisteme constructive de frigorifere (pe un palier sau pe mai multe paliere), cel mai utilizat este sistemul pe un singur palier, datorită avantajelor nete pe care le prezintă: -posibilitatea mecanizării uşoare a manipulărilor şi transportului interior, cu efecte favorabile asupra productivităţii muncii; -asigurarea unor fronturi largi de primire şi expediere a produselor în cazul vîrfurilor de producţie sau de consum; -posibilitatea realizării unor înălţimi mari ale camerelor de depozitare; -durată mai mică de execuţie a construcţiei; -posibilitatea unor extinderi ulterioare, relativ uşoare, ale capacităţii de antrepozitare, în cazul existenţei de suprafeţe de teren disponibile. Din punct de vedere al realizării construcţiei antrepozitelor frigorifice, în multe ţări se practică, aproape exclusiv, tipul de construcţii uşoare din panouri prefabricate, termoizolante, tip „Sandwich”. Acest sistem constructiv prezintă avantaje economice nete în raport cu sistemul de construcţie clasic, cu realizarea izolaţiei prin aplicarea acesteia pe pereţi de cărămidă sau beton: durata de execuţie mai mică, consum de materiale mai mic, calitate mai bună a construcţiei în ansamblul ei. Într-o viziune de ansamblu, un antrepozit frigorific cuprinde două categorii de spaţii: -spaţii tehnologice (de depozitare propriu-zisă, de recepţie, de sortare, ambalare, manipulare şi transport interior, de refrigerare, de congelare, de temperare, de decongelare, de producere a unor produse, de expediţie ş.a.); -spaţii netehnologice, auxiliare şi anexe (sala de compresoare, spaţii pentru centrala termică, grupuri sanitare, grup administrativ, ateliere ş.a.) Modul de realizare şi distribuire a acestor spaţii este în funcţie de mărimea frigoriferului şi profilul său de activitate, sistemele constructive adoptate, fluxurile tehnologice, modul de primire şi expediţie, gradul de mecanizare şi automatizare ş.a.

66

6.2.4. Transporturile interioare ale produselor

Transportul interior reprezintă suma manipulărilor produselor, manipulări legate de intrarea şi ieşirea în şi din antrepozitul frigorific, precum şi deplasarea acestora în interiorul antrepozitului frigorific. Manipulările produselor nu sînt un scop în sine, dar modul în care acestea se execută, precum şi sistemele de transport care se adoptă influenţează economicitatea globală de exploatare a antrepozitului frigorific. Manipularea produselor are drept scop deplasarea acestora către locul de depozitare, de la locul de depozitare către livrare sau spre o serie de activităţi conexe. Astfel, la intrarea produselor în antrepozit, manipularea poate cuprinde: descărcări, sortări, control de calitate şi control sanitar veterinar, cîntăriri, ambalări, transportul produselor în interiorul spaţiilor frigorifice pînă la locul de depozitare. În interiorul antrepozitului, manipularea poate cuprinde dezambalări, ambalări, congelări, glasări, încărcări în stelaje, palete sau containere, stivuiri, aşezări, lozitări. Aşezarea şi stivuirea produselor se fac în aşa fel încît să se utilizeze la maximum spaţiul tehnologic respectiv, iar produsele să beneficieze în mod cît mai uniform de acţiunea frigului şi să poată fi uşor identificate şi controlate. La livrarea produselor din antrepozitul frigorific, manipularea poate cuprinde destivuiri, deplasări către mijlocul de transport, cîntăriri, încărcări în mijlocul de transport. Transporturile interioare din cadrul unui antrepozit frigorific trebuie să îndeplinească o serie de condiţii: -să fie cît mai rapide pentru a se reduce perioadele de timp în care produsele se află la temperaturi mai ridicate faţă de cele de depozitare şi pentru a se reduce perioadele de imobilizare a mijloacelor de transport; -să se desfăşoare după trasee optime, cu mijloace cît mai simplu de exploatat, evitîndu-se manipulări inutile, greoaie sau complicate;

67

-să fie cît mai sigure din punct de vedere al protecţiei muncii, evitîndu-se posibilităţile de accidente; -mijloacele de transport utilizate să fie cu o fiabilitate cît mai ridicată şi să nu necesite operaţii complicate de exploatare şi întreţinere; -să asigure condiţii de igienă impuse de normele sanitare veterinare specifice produselor alimentare manipulate; -să fie economice şi cu un consum mai mic de energie. Realizarea acestor condiţii necesită o viziune de ansamblu a întregii activităţi, cuprinzînd aspecte legate de construcţia antrepozitului, echipamentul frigorific aferent, gradul de mecanizare şi automatizare a proceselor tehnologice etc. În raport cu depozitele obişnuite de mărfuri generale, în cazul antrepozitelor frigorifice, sistemele şi mecanismele utilizate la manipularea produselor prezintă o serie de caracteristici specifice. Din această cauză, la stabilirea sistemului de manipulare a produselor într-un frigorifer, trebuie luate în considerare, pe lîngă cerinţele amintite anterior, şi următoarele aspecte: -costul antrepozitării frigorifice a produselor alimentare fiind net mai ridicat decît în cazul depozitării de mărfuri generale, se vor adopta acele mijloace de transport interior adoptate la deplasarea pe culoare drepte şi care să asigure o bună utilizare a volumului răcit; -dat fiind faptul că durata admisibilă de depozitare a produselor este limitată, trebuie adoptat, pentru produse similare, principiul „primul intrat, primul ieşit”; -deoarece produsele alimentare grase absorb cu uşurinţă mirosuri, mijloacele de manipulare nu trebuie să degajeze gaze sau mirosuri; -produsele deteriorate trebuie îndepărtate, deoarece pot murdări pardoseaua sau suportul pe care sînt aşezate; -date fiind condiţiile dificile de lucru pentru personalul de exploatare, la interiorul spaţiilor frigorifice, sistemul şi mijloacele de transport trebuie să asigure o maximă eficacitate a deplasărilor, iar operaţiile suplimentare în afara transportului propriu-zis (citiri, scrieri, numărări ş.a.) trebuie evitate.

68

Sistemele şi mijloacele de transport utilizate în antrepozitele frigorifice sînt corelate cu sistemul de stivuire a produselor în interiorul spaţiul frigorific.

Sisteme de aşezare şi stivuire Ca sisteme de stivuire există sistemul în vrac (sau nepaletizat), folosit mai puţin din cauza productivităţii scăzute, şi sistemul paletizat, acesta din urmă fiind aproape generalizat în antrepozitele frigorifice moderne. Sistemul paletizat oferă avantaje economice pentru transportul, manipularea şi depozitarea produselor, caracterizîndu-se prin invizibilitatea încărcăturii unitare. Produsele nu sînt manipulate „bucată cu bucată”, ci „încărcătură cu încărcătură”. În antrepozitele din Europa sînt răspîndite două tipuri de palete standardizate, realizate din lemn sau material plastic, cu dimensiunile de 0,80m x 1,20m şi 1,00m x1,20m, care pot fi încărcate pe înălţimi cuprinse între 1,20m şi 2,00m. Produsele sînt aşezate unele peste altele de palete, iar paletele sînt stivuite suprapus în număr de 4...5. Transportul, manipularea şi stivuirea paletelor se realizează cu ajutorul transpaletelor şi electrostivuitoarelor. Rigidizarea încărcăturii unitare de pe paletă se face fie cu corniere de oţel fixate de încărcătură prin coliere, fie cu cadre metalice fixate pe paletă. În acest din urmă caz, paletele sînt denumite şi palete container. În cazul în care depozitarea se face în mai mult de 6 stive, sau cu încărcături nerigidizate, spaţiul de depozitare poate fi prevăzut cu suporturi fixe de palete. Încărcăturile unitare nerigidizate pot fi protejate prin anvelope contactabile sau elastice care acoperă paleta încărcată. Încărcăturile unitare care au suferit deformări în timpul transportului sau depozitării pot fi readuse la forma iniţială, înainte de rigidizare sau anvelopare, cu aparate speciale de recalibrare.

69

Aceste dispozitive sînt acţionate hidraulic şi sînt amplasate pe culoarul de manipulare din interiorul spaţiului frigorific. Pentru depozitarea de scurtă durată în frigoriferele de rulaj mare se utilizează şi palete în care produsele sînt suspendate. În acest caz, paletele sînt denumite palete stelaj şi sînt folosite şi la congelarea produselor, eliminîndu-se astfel manipulările suplimentare, necesare în cazul paletelor container, pentru a transfera produsele din poziţie suspendată vertical în poziţie orizontală. Dezavantajul principal al depozitării produselor în poziţie suspendată vertical, folosind aceeaşi paletă stelaj în care au fost congelate, constă în necesarul specific de spaţiu mult mai mare decît la sistemul de depozitare în palete container sau vrac. Dacă rulajul este mare, durata de depozitare este mică şi costul manipulării de transfer este ridicat, importanţa acestui dezavantaj se micşorează. În cazul depozitării de lungă durată, pentru unele tipuri de produse (carne în carcase, unii peşti de dimensiuni mari, produse ambalate în sac), pentru utilizarea maximă a volumului răcit al spaţiului frigorific, se poate practica sistemul de depozitare în vrac. În acest caz, se va evita contactul dintre produse şi planşeu, sau dintre produse şi pereţi. Stivele nepaletizate sînt sprijinite de eşafodaje metalice confecţionate din profile sau ţeavă. Pentru a putea stivui la înălţimi mari se folosesc platforme acţionate prin sisteme hidraulice şi ridicate pînă la înălţimea necesară. Produsele care urmează a fi depozitate în vrac sînt ridicate pînă la înălţimea platformei în palete cu ajutorul electrostivuitoarelor. În prezent, în majoritatea antrepozitelor frigorifice din ţară, se folosesc palete container în care produsele sînt aşezate unele peste altele în poziţie orizontală, paletele container stivuindu-se suprapus pe 4...5 nivele. Paletele au dimensiunile de 800 mm x 1200 mm, iar înălţimea containerului este în cele mai multe cazuri 1200 mm ( fig. 6.1 )

70

Fig. 6.1 Palete metalice cu montanţi din profil cornier (a) şi cu montanţi din ţeavă (b).

6.2.5. Mijloace de transport interior Pentru transportul interior al produselor în antrepozitele frigorifice se utilizează cărucioare de diverse tipuri, care pot realiza operaţii de manipulare cum ar fi transport orizontal sau vertical, încărcare cu palete suprapuse sau pe suporţi de palete, transportul în interiorul camerei frigorifice, pe culoarele de manipulare sau în alte zone de trafic exterior între camera frigorifică şi zona de încărcare. La încărcarea şi descărcarea mijloacelor de transport auto sînt utilizate: -transpalete manuale; -transpalete electrice; -electrostivuitoare cu palete sau cu furcă cu 3 sau 4 roţi. Pentru realizarea unei bune funcţionări şi a asigurării unei fiabilităţi sporite a electrostivuitoarelor şi a celorlalte mijloace de

71

transport electrice care lucrează în interiorul camerelor frigorifice este necesar să se asigure următoarele: -utilizarea în sistemul hidraulic de acţionare şi pentru ungerea pieselor în mişcare, care trebuie unse, a unor uleiuri speciale pentru temperaturi scăzute ( cu punct de solidificare sub -400C); -şasiurile şi celelalte piese metalice să fie executate din oţeluri speciale care să-şi păstreze proprietăţile necesare la temperaturi ambiante de -300C; -grila de protecţie a conducătorului electrostivuitorului trebuie să reziste la solicitarea mecanică prin şoc determinată de căderea celei mai grele încărcături transportate, de la înălţimea maximă de ridicare şi, de asemenea, de căderea pachetelor individuale, de la înălţimea maximă de stivuire; -suprafeţele metalice trebuie să fie tratate pentru a rezista la coroziune, avîndu-se în vedere condensările care se produc pe mijloacele de transport ca urmare a deplasărilor între camera frigorifică şi culoarele de manipulare exterioare cu temperaturi net mai ridicate; -să nu se lase cărucioarele neutilizate în interiorul camerelor frigorifice; -staţiile pentru încărcat acumulatoarele electrice să fie amplasate corect, construite şi echipate corespunzător, conform normelor în vigoare.

6.2.6. Mecanizarea şi automatizarea manipulărilor Datorită creşterii pe plan mondial a fabricării de produse congelate, a creşterii rulajului acestora în antrepozitele frigorifice, precum şi existenţa unor condiţii grele de lucru la temperaturi scăzute, mecanizarea şi automatizarea manipulărilor produselor în frigorifere au cunoscut şi cunosc o continuă dezvoltare. Gradul de mecanizare şi automatizare a manipulărilor de produse în antrepozitele frigorifice este în funcţie de costul investiţiei, rulaj şi costul manipulărilor propriu-zise.

72

În fig. 6.2 sînt prezentate trei dintre cele mai utilizate sisteme de manipulare interioară a produselor congelate paletizate din frigoriferele moderne: cu stivuitor cu furcă (a), cu manipulator tip macara (b), cu manipulator tip cărucior de translaţie (c).

Fig. 6.2. Sisteme de manipulare înterioară a

produselor paletizate din frigorifere: a- manipulator cu stivuitor cu furcă; b- manipulare automată

cu manipulator tip macara; c- cu manipulator tip cărucior de translaţie;

1-raft pentru palete; 2- stivuitor; 3- sistem tip macara; 4- sistem tip cărucior de translaţie. Sistemul cel mai evaluat de manipulare este în întregime automatizat, toate manipulările fiind mecanizate şi toate operaţiile fiind controlate şi conduse prin calculator.

6.3. Unităţi comerciale Unităţile din reţeaua comercială reprezintă o verigă importantă a lanţului frigorific, făcînd legătura dintre frigoriferele industriale sau unităţile de producţie de industrie alimentară şi consumatorii direcţi ai produselor alimentare. Unităţile comerciale, respectiv,

73

magazinele alimentare sau supermarketurile dispun de lanţuri frigorifice proprii prin care recepţionează produsele, le depozitează şi le expun spre vînzare astfel încît temperatura acestora să se menţină în limita condiţiilor impuse (de refrigerare sau de congelare).

6.3.1. Clasificarea şi rolul unităţilor din reţeaua comercială Din punct de vedere al lanţului frigorific, unităţile din reţeaua comercială cuprind o mare diversitate de utilaje frigorifice. Utilajele frigorifice comerciale sînt realizate sub forma unor incinte izolate termic, cu dimensiuni mult mai reduse în raport cu spaţiile frigorifice industriale, în care se pot realiza şi menţine temperaturile scăzute necesare păstrării produselor alimentare cu ajutorul unei instalaţii frigorifice proprii. Principalele funcţii ale utilajelor comerciale sînt: -protecţia produselor alimentare împotriva contaminării microbiene şi a depunerii pe suprafaţa lor a particulelor de praf, impurităţi etc.; -conservarea calităţii produselor prin asigurarea unor condiţii de microclimat necesare; -expunerea produselor alimentare în vederea vînzarii prin realizarea incintelor de depozitare cu suprafeţe mari vitrate sau cu perdele de aer; -producerea unor categorii de produse cum ar fi îngheţate, produse congelate, gheaţă ş.a. În funcţie de scopul în care utilajele frigorifice comerciale sînt folosite, există: -expunere şi păstrare a produselor; - pentru depozitarea produselor. Există o mare diversitate de utilaje frigorifice comerciale variate în funcţie de nivelul temperaturilor realizate în incinta de expunere sau de depozitare, natura produselor, amplasarea în magazin, sistemul de organizare a magazinului şi de vînzare a produselor, modul de acces la produse ş.a.

74

Ca verigă a lanţului frigorific, unităţilor din reţeaua de desfacere a produselor conservate prin frig le revine o deosebită importanţă în asigurarea calităţii produse

6.3.2. Utilaje frigorifice comerciale pentru expunerea şi păstrarea produselor alimentare

În această categorie intră toate tipurile de vitrine frigorifice destinate produselor refrigerate sau produselor congelate. Vitrinele frigorifice pentru produse refrigerate sînt realizate sub formă de: -vitrine frigorifice orizontale; -vitrine frigorifice verticale; -vitrine frigorifice de tip gondolă. Vitrinele frigorifice orizontale destinate produselor refrigerate sînt prevăzute cu vaporizatoare care răcesc aerul în convecţie naturală şi în convecţie forţată. Ele sînt realizate în mai multe variante constructive. Un exemplu de vitrină frigorifică orizontală este redată în fig. 6.3 Fig. 6.3 Secţiune printr-o vitrină frigorifică orizontală modulată:

1- vaporizator superior; 2- masca vaporizatorului; 3-

ferestre glisante; 4- poliţă de prezentare; 5- suprastructură vitrată; 6- tăvi de prezentare; 7- panou lateral; 8- grătare; 9- izolaţie termică; 10- vaporizator inferior; 11- cuvă interioară; 12- spaţiu de depozitare; 13- uşă cu izolaţie termică; 14- blat.

75

Vitrinele frigorifice verticale destinate produselor refrigerate sau congelate se realizează în variante deschise (cu servire prin faţă, cu mai multe nivele de aşezare a produselor, dintre care cel de jos este destinat asigurării unui anumit stoc, iar celelalte sînt destinate expunerii, în magazine cu autoservire) sau în variante închise (cu servire prin spate, cu mai multe nivele de aşezare a produselor, avînd cel puţin un perete vertical transparent). În fig. 6.4 este redată spre exemplificare vitrina frigorifică verticală descisă. Fig. 6.4 Secţiune printr-o vitrină frigorifică verticală:

1-vaporizator; 2- izolaţie termică; 3- carcasă exterioară; 4- cuvă interioară; 5- poliţă de expunere; 6- fantă de distribuţie a

aerului; 7- tub fluorescent; 8- perdea de aer; 9- perete lateral; 10- canal deaspiraţie a aerului; 11-termostat; 12- perete interior;

13- mască inferioară; 14- carcasă ventilator; 15- ventilator; 16- conductă de scurgere a apei.

76

Vitrinele frigorifice de tip gondolă sînt utilaje la care incinta destinată produselor are o formă paralelipipedică, iar introducerea şi scoaterea acestora se face pe la partea superioară. Vitrinele frigorifice de tip gondolă se realizează în variante cu răcire în convecţie naturală sau în variante cu răcire în convecţie forţată (fig. 6.5 ).

a) b)

Fig. 6.5 Secţiune printr-o vitrină frigorifică de tip gondolă pentru produse congelate: cu convecţie naturală (a) şi cu

convecţie forţată (b): 1,28- vaporizator; 2- coş pentru produse congelate; 3,22- grătar din lemn; 4,13- izolaţie termică; 5,14- carcasă exterioară; 6,15- cuvă interioară; 7- schelet din lemn; 8- blat; 9- capac; 10,18- panou lateral; 11- ramă; 16- bandă perforată; 17- distribuitor de aer; 19- canal de aspiraţie a aerului; 20- bulb termostat; 21- perete interior; 23,27- mască inferioară; 24- carcasă ventilator; 26-conductă de scurgere a apei.

77

6.3.3. Utilaje frigorifice comerciale pentru depozitarea produselor alimentare

Necesitatea existenţei unui stoc de produse alimentare conservate prin frig, care să asigure continuitatea şi permanenţa desfacerii, impune la nivelul marilor magazine spaţii de depozitare. Aceste spaţii de depozitare sînt camere frigorifice realizate în cadrul construcţiei magazinului şi sînt deservite de către instalaţii frigorifice centralizate sau parţial centralizate cu mobilier comercial adecvat. În cel de-al doilea caz se utilizează răcitoarele dulapuri de uz comercial, conservatoare, congelatoare şi camere frigorifice realizate din panouri termoizolante uşoare de tip «Sandwich». În fig. 6.6 sînt redate cîteva exemple de utilage frigorifice comerciale destinate depozitării produselor alimentare.

Fig. 6.6 Utilaje comerciale pentru depozitarea produselor alimentare: a- dulap frigorific; b- conservator pentru produse congelate; c- cameră frigorifică demontabilă: 1,7,17- vaporizator; 2- tavă colectoare; 3- grătar de lemn; 4,15,21- uşă cu izolaţie termică; 5- cîrlige; 6,9- izolaţie termică; 8- cuvă interioară; 10- carcasă; 11- roţi; 12- grup compresor- condensator; 13- termostat; 14- garnitură magnetică; 16- tavan; 18- pereţi verticali; 19- pardosea; 20- sistem de închidere.

78

Trebuie subliniat că, indiferent de tipul constructiv, utilajele frigorifice comerciale nu sînt, de regulă, destinate refrigerării sau congelării produselor alimentare, ci doar depozitării acestora în stare refrigerată sau congelată. În acest sens, ele sînt dotate cu agregate frigorifice a căror putere frigorifică asigură doar realizarea şi menţinerea temperaturilor scăzute, necesare depozitării de scurtă durată a produselor deja răcite. Acest fapt impune ca produsele introduse la depozitare să fie răcite pe verigile anterioare ale lanţului frigorific pînă la nivelul temperaturii de depozitare. Dacă această condiţie esenţială nu este îndeplinită, atunci este posibil să apară situaţii în care calitatea produselor conservate prin frig să nu mai fie asigurată la nivelul unităţilor comerciale. Trebuie, însă, în acelaşi timp, asigurate toate condiţiile necesare realizării microclimatului de depozitare a produselor conservate prin frig printr-o corectă utilizare a utilajelor frigorifice comerciale. 6.4. Unităţi de transport În sensul cel mai larg al cuvîntului şi într-o viziune de ansamblu a lanţului frigorific, activitatea de transport a produselor alimentare conservate prin frig cuprinde deplasarea materiilor prime, semifabricatelor, materialelor auxiliare şi a ambalajelor de la locul de producere a acestora pînă la întreprinderea prelucrătoare, deplasarea produselor alimentare finite şi conservate prin frig pînă la unităţile de depozitare industriale sau comerciale şi de aici pînă la beneficiari. Pe tot acest traseu, transportul trebuie să asigure fluxului de materiale şi produse o mişcare rapidă şi economic rentabilă, asigurînd în acelaşi timp şi condiţiile de microclimat, impuse de natura produselor şi durata transportului. Pentru transportul produselor alimentare de origine animală, conservate prin frig, Institutul Internaţional al Frigului recomandă temperaturile (în produs) necesare pe perioada transportului redate în tabelul 6.3

79

Tabelul 6.3. Temperaturile medii ale produselor, recomandate de Institutul Internaţional ai Frigului, pentru transportul produselor

alimentare de origine animală

Nr. ord.

A. Produse în stare refrigerată Denumirea produsului

Temperatura medie a produselor în 0C pentru o durată de transport, în zile, de: 1...3 4...6

1 Carne -1...7 -1...7 2 Produse din carne -1...8 nerecomandat 3 Măruntaie -1...3 nerecomandat 4 Untură de porc ≤ 12 ≤ 10 5 Păsări, iepuri, vînat -1...4 -1...4 6 Ouă în coajă 0...15 0...15 7 Peşte transportat în

amestec cu gheaţă (a) 0...2 0...2

8 Peşte afumat ≤ 10 ≤ 6 9 Lapte crud sau

pasteurizat destinat consumului imediat

0...4 nerecomandat

10 Lapte destinat prelucrării industriale

0...6 nerecomandat

11 Smîntană, brînză proaspătă, iaurt

0...4 nerecomandat

12 Unt şi margarină ≤ 6 ≤ 6 13 Brînzeturi tari 8...15 8...15 14 Brînzeturi moi,

nefermentate 8...12 8...12

15 Brînzeturi moi, fermentate

4...7 Nerecomandat

80

1 2 3 B. Produse în stare congelată 1 Toate produsele

congelate rapid ≤ -18

2 Peşte congelat ≤ -18 3 Unt şi grăsimi

congelate (b) ≤ -14

4 Măruntaie, gălbenuş de ou, păsări, vanat (b)

≤ -12

5 Carne congelată ≤ -10 6 Toate celelalte produse

congelate (c) ≤ -10

a) se recomandă a se evita durate de transport mai mari de 3 zile;

b) este necesar ca transportul să se facă cu mijloace de transport refrigerente din clasa C, sau frigorifice din clasele C şi F;

c) este necesar ca transportul să se facă cu mijloace de transport refrigerente din clasele B şi C, sau frigorifice din clasele B, C, E, F.

În cazul produselor alimentare de origine vegetală, acelaşi institut recomandă valorile temperaturilor produselor în timpul transportului redate în tabelul 6.4

81

Tabelul 6.4. Temperaturile medii ale produselor, recomandate pentru transportul produselor alimentare vegetale

Nr. ord.

Produsul

Condiţii de transport pentru 1-3 zile

Condiţii de transport pentru 4-6 zile

Temperatura maximă a încărcăt urii ( 0C )

Temperatu ra de transport recomanda tă ( 0C )

Temperatu ra maximă a încărcătu rii ( 0C )

Temperatu ra de trans port reco mandată ( 0C )

1 Ananas (c) +10 +10..+11 (d)

+10 +10..+11 ( d )

2 Banane +12 +12..+13 ( d )

+12 +12...+13 ( d )

3 Caise +3 0...+3 +2 0...+2 4 Cartofi - +5…+20 - +5…+20 5 Castraveţi +10 +5...+10 +10 +7...+10 6 Căpşuni +3 -1...+2 - - 7 Ceapă +20 -1...+20 +15 -1...+15 8 Cireşe +4 0...+4 - - 9 Portocale

Mandarine +10 +8

+2...+10 + 2....+8

+10 +8

+4...+10 +2....+8

10 Conopidă +8 0... +8 +4 0...+4 11 Fasole

verde +10 +2...+8

12 Fenicul +10 0....+10 +6 0...+6 13 Gulii +5 0...+5 14 Morcovi +8 0...+8 +6 0...+5

82

Tabelul 6.4 (continuare) 15 Napi +20 0...+20 +20 0...+20 16 Nuci

proasp. +10 0...+10 +8 0...+8

17 Pepeni galbeni

+8...+10 ( b )

+4…+10 ( b )

+8…+10 ( b )

+4...+10 ( b )

18 Pere +5 0...+5 +3 0...+3 19 Piersici +7 0...+7 +3 0...+3 20 Praz +10 +4...+10 +8 +4...+8 21 Prune +7 0...+7 +3 0...+3 22 Salată +6 0...+6 +4 0...+4 23 Zmeură +3 -1...+2 - - 24 Struguri +8 0...+8 +6 0...+6 25 Tomate în

pîrgă +6 0...+5 +15 +10...+15

26 Tomate coapte

+8 +4...+8 - -

27 Varză +15 0...+15 +10 0...+10 28 Varză de

Bruxelles +12 0...+12 +8 0...+8

a) trebuie luate măsuri pentru a evita condensarea vaporilor de apă din aer pe suprafaţa produselor; b) temperaturile optime sînt diferenţiate pe soiuri; c) pentru aceste produse temperaturile de încărcare indicate în coloanele 2 şi 4 sînt temperaturi minime şi nu temperaturi maximale; d) unele soiuri sînt deosebit de sensibile la temperaturi joase. Transportul produselor alimentare conservate prin frig se realizează cu unităţi care cuprind incinte izolate termic şi prevăzute, în cele mai multe cazuri, cu sisteme de răcire, asigurîndu-se în acest fel condiţiile de microclimat interior necesare. Mijloacele de transport pot fi clasificate în: mijloace de transport auto, de transport pe cale ferată, navale şi aeriane. Datorită avantajelor economice pe care le prezintă, în ultimi ani a căpătat o

83

mare dezvoltare pe plan mondial sistemul de transport transcontainerizat. Containerele frigorifice pot fi deplasate în acest sistem de transport cu ajutorul mijloacelor auto, feroviare sau navale. După natura sistemului de răcire, aferent mijlocului de transport care asigură temperaturile scăzute necesare, unităţile de transport se pot clasifica în: -mijloace de transport izoterme, neprevăzute cu sistem de răcire; -mijloace de transport refrigerente, prevăzute cu o sursă de frig fără a fi echipate cu instalaţii frigorifice; -mijloace de transport frigorifice echipate cu o sursă de frig generată de o instalaţie frigorifică aferentă. Prin standarde internaţionale ISO, cele trei categorii de mijloace de transport menţionate mai sus trebuie să îndeplinească o serie de condiţii impuse pentru a fi apte să efectueze transporturi de produse alimentare conservate prin frig. Astfel, mijloacele de transport izoterme, care cuprind o incintă destinată încărcării de produse, realizată din pereţi izolaţi termic, inclusiv pardoseaua, acoperişul şi uşile, în scopul limitării pătrunderii de căldură din exterior, sînt împărţite în două categorii, după calitatea izolaţiei frigorifice şi anume: -mijloace de transport izoterme normale, la care izolaţia frigorifică trebuie să conducă la un transfer global de transfer termic prin pereţii incintei de maximum 0,7 W/m2K în condiţii de convecţie naturală a aerului la interior şi la viteze de 1m/s ale aerului la exteriorul incintei; -mijloace de transport izoterme superizolate, la care izolaţia frigorifică trebuie să conducă la un coeficient global de transfer termic prin pereţii incintei de maximum 0,4 W/m2K, în aceleaşi condiţii de mai sus. Mijloacele de transport refrigerente, prevăzute cu o sursă de răcire cu gheaţă, cu dioxid de carbon solid, gheaţă eutectică sau agenţi criogenici, sînt împărţite în trei mari categorii:

84

-mijloace de transport din clasa A, care trebuie să asigure în interiorul incintei goale o temperatură de maximum +70C la o temperatură medie exterioară de +300C; -mijloace de transport din clasa B, care trebuie să asigure în interiorul gol o temperatură de maximum -100 C la o temperatură medie exterioară de +300 C, iar coeficientul global de transfer termic prin pereţi să fie de maximum 0,4 W/m2 K; -mijloace de transport din clasa C, care trebuie să asigure în interiorul incintei goale o temperatură de maximum -200 C, la o temperatură medie exterioară de +300 C, iar coeficientul global de transfer termic prin pereţi să fie de maximum 0,4 W/m2 K. Mijloacele de transport frigorifice, prevăzute de cele mai multe ori cu agregat frigorific cu comprimare mecanică, sînt împărţite în mai multe clase şi trebuie să asigure, în condiţiile unei temperaturii interioare ti în incintă goală pînă la o anumită valoare, care să poată fi menţinută constantă, cuprinsă între anumite intervale, după cum urmează: -mijloacele de transport din clasa A, +120 C ≥ ti ≥ 00C; -mijloacele de transport din clasa B, +120 C ≥ ti ≥ -100C; -mijloacele de transport din clasa C, +120 C ≥ ti ≥ -200C; -mijloacele de transport din clasa D, ti ≤ +20 C; -mijloacele de transport din clasa E, ti ≤-100 C; -mijloacele de transport din clasa F, ti ≤-200 C. Pentru mijloacele de transport din clasele B,C,E şi F, coeficientul global de transfer termic prin pereţi trebuie să fie sub 0,4 W/m2 K. Aceleaşi standarde ISO stabilesc pentru cazul containerelor frigorifice condiţia realizării unor temperaturi interioare de cel puţin -180 C la temperaturi medii exterioare de +380C, iar coeficienţii globali de transfer termic prin pereţi să fie de cel mult 0,4 W/m2 K.

85

7. Utilajul frigorific de uz casnic

Este ultima verigă a lanţului frigorific şi asigură conservarea produselor la temperaturi coborîte pînă la consum. Utilajul care realizează această funcţie este frigiderul de uz casnic. Frigoriferele sunt marcate în conformitate cu normele ISO cu un număr variabil de stele, corespunzător temperaturii pe care o pot menţine şi, respectiv, durata de conservare pentru un anumit produs ( tabelul 7.1)

Tabelul 7.1. Marcarea frigoriferelor

Numărul de stele

Temperatura realizatâ, oC

* -6 ** -12 *** -18 **** -18

Frigoriferele marcate cu patru stele indică un utilaj frigorific care este capabil să asigure, pe lângă temperatura de -180C, a 5-6 kg de produse proaspete (de exemplu, carne) în 24 de ore, pentru 100 l de volum interior. În general, cele trei temperaturi menţionate anterior permit conservarea majorităţii produselor congelate, respectiv: (1-3) săptămîni, la -60C; (1-3) luni, la -120C; 3 luni, la -180C. Întrucât produsele alimentare se comportă diferenţiat la temperaturi coborîte, ar fi de dorit ca fabricantul să menţioneze pe ambalaj durata de conservare a produsului în frigiderele casnice, în funcţie de numărul de stele al acestora.

86

8. Deosebirile lanţului frigorific al produselor alimentare refrigerate şi congelate

În funcţie de natura produselor alimentare prelucrate şi depozitate la temperatură controlată, se poate defini cîte un lanţ frigorific pentru fiecare produs sau categorie de produse în parte. Astfel se pot defini: - lanţul frigorific al cărnii şi produselor din carne; - lanţul frigorific al fructelor şi legumelor; - lanţul frigorific al laptelui şi produselor lactate; - lanţul frigorific al vinului; - lanţul frigorific al berii etc.

8.1. Refrigerarea cărnii în carcase După duşarea finală cu apă rece a carcaselor, efectuată după cîntărire, urmează refrigerarea. Carcasele trebuie introduse în spaţiile de refrigerare cît mai repede posibil, dar nu mai tîrziu de o oră după fasonare şi toaletare. Acelaşi normativ (Codex Alimentarius, S.U.A.) prevede că temperatura carcaselor trebuie scăzută sub 70C, 100C şi, respectiv, 150C în mai puţin de 12 ore, 15 ore şi, respectiv, 20 ore pentru carnea de ovine, porcine şi, respectiv, bovine; carnea se consideră refrigerată atunci cînd temperatura în centrul termic scade sub 70C, temperatura considerată ca limită inferioară de dezvoltare a unor patogeni cu care este contaminată frecvent carnea de porc. Refrigerarea promptă şi rapidă reduce simţitor pierderile în greutate prin evaporare, datorită, pe de o parte, scăderii presiunii parţiale a vaporilor de apă la suprafaţa cărnii (şi implicit a diferenţei faţă de presiunea vaporilor de apă din aerul incintei răcite), iar pe de altă parte, datorită reducerii însemnate a duratei procesului de răcire. Refrigerarea carcaselor se desfăşoară în spaţii frigorifice prevăzute cu linii aeriene. Pentru a asigura o răcire uniformă şi

87

rapidă a cărnii este necesară circulaţia aerului la parametrii corespunzători peste întreaga suprafaţă a carcaselor. În acest sens, de o deosebită importanţă este alegerea sistemului de distribuţie a aerului răcit. Temperatura, umiditatea relativă, modul de circulaţie şi de distribuţie a aerului influenţează esenţial desfăşurarea procesului de refrigerare. -Temperatura aerului. Cu cît temperatura aerului din spaţiul destinat refrigerării este mai scăzută, cu atît durata procesului şi, respectiv, pierderile în greutate sînt mai mici. Valoarea reală a temperaturii aerului şi alura variaţiei acesteia în timpul refrigerării depind în mare măsură de tipul tehnologiei de refrigerare, respectiv, discontinue sau în flux continuu. -Umiditatea relativă a aerului. Creşterea umidităţii aerului în spaţiul de refrigerare contribuie la micşorarea pierderilor în greutate într-o anumită măsură, dar prelungeşte durata procesului de răcire. -Modul de circulaţie şi de distribuţie a aerului. Valoarea optimă a vitezei aerului pentru obţinerea de pierderi în greutate minime depinde de tipul cărnii şi metoda de refrigerare folosită. Un aspect de o deosebită importantă care trebuie avut în vedere la alegerea vitezei aerului pe lîngă carcase este acela al energiei consumate la ventilatoare, precum şi al energiei consumate de compresoare pentru preluarea energiei necesare vehiculării aerului. Refrigerarea carcaselor de carne se realizează în tunele de refrigerare în care distribuţia aerului se poate face în două moduri diferite şi anume: -(predominant) verticală; -(predominant) orizontală. Circulaţia (predominant) verticală (fig. 8.1) este soluţia cea mai indicată pentru carcasele de carne, întrucît asigură o spălare uniformă a suprafeţei acestora.

88

Fig. 8.1 Tunel de refrigerare cu circulaţie verticală a aerului: 1- spaţiu izolat termic; 2- vaporizator; 3- deflector; 4- ventilator; 5- tavan fals cu fante; 6- cameră de presiune constantă; 7- linie aeriană. Acest tip de circulaţie a aerului poate fi obţinut prin trei sisteme principale: -distribuţia liberă a aerului într-o zonă situată la 1,20 m deasupra liniilor aeriene; -distribuţia dintr-o cameră de presiune constantă, prin fantele unui tavan fals; -distribuţia prin ejectoare branşate la canale de aer montate între două linii aeriene. În toate aceste cazuri, sensul de circulaţie a aerului este descendent.

89

Circulaţia (predominant) orizontală, comparativ cu circulaţia (predominant) verticală, nu poate asigura o spălare uniformă a carcaselor cu aer răcit. Circulaţia orizontală se poate desfăşura în plan vertical sau în plan orizontal ( fig. 8.2 şi fig. 8.3 ). Periodic, în timpul răcirii, sensul de circulaţie a aerului este inversat pentru uniformizarea răcirii tuturor carcaselor de carne.

Fig. 8.2 Tunel de refrigerare cu circulaţie (predominant) orizontală, în plan vertical a aerului răcit: 1- vaporizator; 2- ventilator; 3- plafon fals; 4- semicarcase de carne; 5- linie aeriană.

90

Fig. 8.3 Tunel de refrigerare cu circulaţie (predominant) orizontală a aerului răcit – secţiune în plan orizontal:

1- vaporizator; 2- ventilator; 3- perete despărţitor, 4- semicarcase de carne; 5- linii aeriene.

Indiferent de tipul circulaţiei aerului, în tunelele de refrigerare a carcaselor de carne trebuie respectate o serie de recomandări privind încărcarea specifică pe liniile aeriene, distanţele dintre liniile aeriene ş.a., aşa cum rezultă din tabelul 8.1

91

Tabelul 8.1. Caracteristici ale tunelelor de refrigerare a cărnii în

carcase

Nr.

ord.

Produsul

Greutate semicarcasă (kg )

Încărcare specifică

Distanţa

dintre axele

liniilor aeriene

(m)

Distanţa dintre axele

liniilor aeriene şi obiectele cele mai apropiate

(m)

Număr semicarc

ase pe 1m linie aeriană

kg carne pe 1m2

suprafaţă de

pardosea 1

Carne de porc

30...40

5a

150..200

0,8

0,9

2

Carne de vită şi mînzat

100...200

2,5b

250..500

0,9

0,9

3

Carne de viţel

30...35

6a

180..210

0,9

0,9

4

Carne de oaie

15...20

8a,c

120..160

0,8

0,9

a) cîrlige dublu; b) cîrlige simple; c) carcase întregi

8.2 Depozitarea cărnii refrigerate în carcase

După refrigerare, carcasele de carne pot fi depozitate fie în acelaşi spaţiu, fie într-o cameră de depozitare prevăzută cu linii aeriene. Din punct de vedere tehnologic, depozitarea cărnii refrigerate este necesară pentru a favoriza modificările biochimice cauzate de reacţii enzimatice anaerobe care să conducă la maturarea cărnii animalelor adulte. În urma maturării, carnea devine mai fragedă, cu

92

o consistenţă mai fină, este suculentă, întregindu-se totodată gustul şi aroma. În spaţiile de depozitare a carcaselor refrigerate, circulaţia aerului trebuie să fie redusă, aceasta fiind necesară numai pentru preluarea pătrunderii de căldură prin transmisie şi uniformizarea temperaturii şi umidităţii relative. La dimensionarea şi exploatarea spaţiilor de depozitare a carcaselor refrigerate se iau în vedere următoarele: -capacitatea de depozitare a spaţiilor trebuie să corespundă producţiei pe 2-3 zile, durata minimă de atingere a maturării cărnii; -debitul orar de aer recirculat pe durata depozitării să fie de 5-10 ori pe volumul camerei; -pe durata depozitării să se facă împrospătarea zilnică a aerului încăperii cu o cantitate de 2-4 ori pe volumul acesteia; -necesarul de frig orientativ pentru dimensionarea instalaţiilor frigorifice ale spaţiilor destinate exclusiv depozitării este de 23-40 kW/m3, iar debitul de aer recirculat se recomandă a fi de 1m3/4,19kJ. Parametrii principali care trebuie asiguraţi la depozitarea carcaselor şi semicarcaselor de carne refrigerată sînt prezentaţi în tabelul 8.2

Tabelul 8.2 Principalii parametri la depozitarea în stare refrigerată a carcaselor de carne

Nr.

Produsul

Temperatura aerului (0C)

Umiditatea relativă a aerului (%)

Durata maximă depozitare ( zile )

1 Carne de porc

-1,5...0

90...95 7...14

93

Tabelul 8.2 (continuare)

2 Carne de vită

-1,5...0 90 14...21

3 Carne de viţel

-1,0...0 90 7...14

4 Carne de oaie

-1,0...0 90...95 10...15

Depozitarea produselor refrigerate este însoţită şi de o continuare a evaporării apei de la suprafaţa carcaselor. Intensitatea şi mărimea pierderilor în greutate depind de parametrii aerului din camera de depozitare ( temperatura, umiditatea relativă, viteza aerului ), de caracteristicile produsului depozitat ( specie, mărime, vîrstă, stare şi mod de îngrăşare etc.) şi de durata de păstrare.

8.3 Congelarea cărnii în carcase Carcasele de carne sînt congelate în vederea industrializării ulterioare. Scopul principal al congelării este asigurarea conservabilităţii cărnii pe durate mult mai mari faţă de cazul refrigerării, cu păstrarea, după decongelare, a caracteristicilor de calitate: frăgezime, suculenţă, gust, miros, culoare. În general congelarea carcaselor de carne se realizează prin scăderea temperaturii la sub -180C. Metoda de congelare universal utilizată este congelarea cu aer răcit în tunele de convecţie forţată a aerului. Pentru realizarea duratelor de congelare şi desfăşurarea în bune condiţii a procesului de răcire este necesar să se asigure temperatura de vaporizare prevăzută în proiect, de obicei -400 ... -420C, de distribuţie cît mai uniformă a aerului la nivelul tuturor carcaselor, viteze ale aerului la nivelul centrelor termice ale carcaselor de 3...4,5 m/s. Temperatura aerului la sfîrşitul procesului de congelare trebuie să ajungă la -300...-350C.

94

Încărcarea cu produse a tunelului de congelare se va face la capacitatea nominală, iar dispunerea carcaselor pe liniile aeriene sau pe stelaje trebuie să asigure o bună spălare cu aer răcit a tuturor carcaselor de carne. În ultima parte a procesului de congelare, atunci cînd temperatura în centrul termic al carcaselor a scăzut sub -60C circulaţia aerului poate fi substanţial redusă, reducîndu-se numărul de ventilatoare în funcţiune sau chiar oprindu-se toate ventilatoarele, cu menţinerea circulaţiei agentului frigorific prin vaporizatorul răcitor de aer. În vederea creşterii capacităţii de reţinere a apei, a îmbunătăţirii frăgezimii cărnii şi reducerii pierderilor de suc la decongelare, se recomandă ca procesul de congelare să înceapă după o durată de cel puţin 2...3 zile de depozitare în stare refrigerată, astfel încît să se asigure terminarea stării de rigor şi începutul maturării cărnii. Congelarea carcaselor de carne se face de regulă după refrigerarea acestora. În cazul carcaselor de porc sau a carcaselor de bovine şi ovine stimulate electric, se poate realiza şi congelarea direct din stare caldă, tehnologie care prezintă o serie de avantaje în raport cu congelarea cu refrigerare prealabilă. Congelarea cu refrigerare prealabilă se realizează în tunele cu convecţie forţată a aerului, circulaţia aerului fiind predominant verticală ( tunele cu tavan fals şi fante ) sau predominant orizontală ( tunele cu tavan fals şi circulaţie longitudinală ). Încărcările specifice şi distanţa dintre aeriene în tunele de congelare sînt redate în tabelul 8.3

95

Tabelul 8.3 Caracteristici ale spaţiilor de congelare a cărnii în carcase Nr. ord.

Produsul Greutate semicar case ( kg )

Încărcare specifică Distanţa dintre axele liniilor aeriene ( m )

Distanţa dintre axele liniilor aeriene şi obiecte (m)

Număr semicar case pe 1m linie aeriană

Kg carne pe 1m2 suprafa ţă de pardosea

1 Carne de porc

30...40 6a 180..240 0,7 0,8

2 Carne de vită şi mînzat

50..100b

3c

150..300

0,8

0,8

3 Carne de viţel

30...35 3c 90...105 0,8 0.8

4 Carne de oaie

15...20c 10c 150..200 0,7 0,8

a-cîrlige duble; b-sferturi de carcasă; c-cîrlige simple; d-carcase întregi. Principalele caracteristici ale tehnologiei de congelare a carcaselor de carne, cu refrigerare prealabilă, sînt prezentate în tabelul 8.4. Tabelul 8.4 Caracteristici ale tehnologiei de congelare a cărnii în carcase Nr. ord.

Parametrii caracteristici

U.M. Carne de porc

Carne de vită şi mînzat

Carne de oaie

1 Temperatura iniţială aer

0C 0 0 0

96

Tabelul 8.4 (continuare) 2 Temperatura

finală aer 0C -30...-35 -30...-32 -30..-32

3 Viteză medie aer la nivel carcase

m/s

3...5

3...4

3...4

4 Temperatura iniţială centru termic carcase

0C

+4

+5

+5

5 Temperatura finală centru termic carcase

0C

-15

-15

-15

6 Temperatura finală medie carcase

0C

-18

-18

-18

7 Durată proces ore 24 36 24 8 Pierderi în

greutate % 0,8..1,5 0,65...1,6 1,05...1,8

8.4 Depozitarea carcaselor de carne congelată După congelare, carcasele de carne sînt depozitate în camere de depozitare a produselor congelate. Camerele frigorifice de depozitare ale frigoriferelor sînt spaţii cu dimensiuni relativ mari, cu înălţimi care permit stivuirea containerelor, izolaţia termică fiind dimensionată, pentru o densitate de flux termic de 8-10 W/m2 . Debitul de aer recirculat este de cca 1m3/h pentru fiecare 4,19kJ de căldură ce trebuie evacuată, indiferent de tipul şi modul de amplasare a răcitorului de aer (interior sau exterior spaţiului de răcire ). Considerînd un necesar specific de frig de 23kW /m3 răcit, rezultă orientativ că, pentru un spaţiu de depozitare a produselor congelate, debitul ventilatoarelor trebuie să asigure cca 20 recirculări orare ale volumului interior total răcit.

97

Trebuie menţionat faptul că pătrunderile de căldură prin secţiunea uşilor deschise ale camerelor de depozitare reprezintă o componentă majoră a necesarului total de frig. În vederea reducerii pătrunderilor de căldură prin uşi spre camerele de depozitare congelate se utilizează: uşi frigorifice mecanizate şi automatizate, sisteme de etanşare a golului uşilor cu fîşii din material plastic transparent, perdele de aer. Durata maxim admisibilă de depozitare a carcaselor de carne congelată depinde de o multitudine de factori, dintre care cel mai important este temperatura de depozitare aşa cum rezultă din tabelul 8.5. Tabelul 8.5 Caracteristici tehnologice la depozitare în stare congelată a carcaselor de carne Nr. ord.

Caracteristica produsului

Temperatura aerului ( 0C )

Durata maximă de depozitare ( luni )

1 Carne de porc (semicarcase)

-12 -18 -25 -30

2 6 10...12 15

2 Carne de vită şi mînzat (sferturi de carcasă)

-12 -18 -25 -30

5...8 10...12 12...18 12...24

3 Carne de oaie (carcase)

-12 -18 -25 -30

3...6 9...10 12 24

Durata depozitării nu trebuie prelungită peste limitele admisibile, deoarece au loc modificări nedorite care conduc la diminuarea calităţii cărnii (deshidratări parţiale, recristalizări ca urmare a

98

fluctuaţiilor inerte ale temperaturii aerului răcit, procese de oxidare a grăsimilor, procese enzimatice hidrolitice şi oxidative ).

8.5 Carne tranşată În urma operaţiilor de tranşare, dezosare şi sortare a cărnii pe calităţi, din carcasele de carne refrigerată sau decongelată rezultă carne porţionată pe specialităţi, carne dezosată, oase şi slănină sau carne tranşată în porţiuni anatomice mari. Operaţiile de tranşare, dezosare şi sortare se realizează în spaţii special amenajate, prevăzute cu instalaţii de condiţionare a aerului în care trebuie să se asigure: -temperatura aerului de 80...100 C; -umiditatea relativă a aerului astfel încît să se evite condensarea vaporilor de apă pe suprafaţa cărnii, adică temperatura punctului său de rouă să fie sub temperatura suprafeţei cărnii ( de exemplu, dacă temperatura aerului este de 80C, iar temperatura suprafeţei cărnii este 40C, umiditatea relativă a aerului trebuie să fie de maximum 75%); -vitezele aerului de maximum 0,25 m/s la nivelul de lucru al personalului muncitor. Secţiile de tranşare a carcaselor de carne cuprind, pe lîngă sălile de tranşare în care se realizează condiţiile de mai sus, şi alte spaţii tehnologice: -spaţii tampon pentru depozitarea cărnii în carcase refrigerate, în care temperatura aerului este -10... 10C; -spaţii pentru sortare, porţionare, ambalare, cu temperatura aerului de 00C; -spaţii de congelare ( tunele de congelare sau aparate de congelare cu plăci ); -depozite pentru produse finite refrigerate, cu temperatura aerului de 00C; -depozite pentru produse finite congelate, cu temperatura aerului de -180. ..-200C.

99

8.5.1 Carne tranşată refrigerată Carnea rezultată din tranşare este destinată fie consumatorilor individuali sub formă de carne dezosată, carne tocată sau porţionată pe specialităţi, ambalată în pungi din material plastic transparent în gramage de 0,25...1 kg, fie industrializării sub formă de carne dezosată şi sortată, dispusă în tăvi căptuşite şi acoperite cu folii din material plastic de pînă la 25 kg sau sub formă de carne tranşată pe porţiuni anatomice mari. În vederea reducerii pierderilor în greutate prin evaporare, a reducerii exudatului, a reducerii activităţii microorganismelor şi a obţinerii unei culori cu aspect plăcut, la conservarea cărnii tranşate preambalate se recomandă: -menţinerea carcaselor ce urmează a fi tranşate la temperaturi cît mai scăzute ( 00...-10C ); -utilizarea de ambalaje din materiale impermeabile la vapori de apă dar permeabile la oxigen în cazul depozitării de scurtă durată ( 1...2 zile ); în cazul depozitării mai îndelungate ( pînă la 14 zile ) se recomandă ambalarea în vid prin procedeul criovac, în folii impermeabile la oxigen; -depozitarea şi transportul cărnii tranşate preambalate la temperaturi cît mai scăzute ( 00...-10C ). În spaţiile de depozitare a cărnii tranşate se va asigura o dispunere raţională a produselor care să asigure o bună circulaţie a aerului rece în jurul acestora. Produsele nu se vor aşeza unele peste altele şi se vor evita grosimi prea mari de produs. 8.5.2 Congelarea şi depozitarea cărnii tranşate congelate Congelarea cărnii tranşate se realizează în tunele cu convecţie

forţată sau în aparate de congelare cu plăci. În cazul cărnii dezosate, în blocuri de pînă la 25kg, congelarea în tunele de congelare cu convecţie forţată se face în 18-20 ore, la temperaturi de vaporizare de -400...-450C. Pierderile în greutate la congelarea cărnii în blocuri

100

sînt de cca 0,6% cînd se utilizează tăvi metalice fără capac şi aproape de două ori mai mici, cînd se folosesc tăvi metalice cu capac.

După congelare, carnea preambalată în blocuri sau bucaţi mici, se ambalează în cutii de carton şi se depozitează în camere frigorifice cu temperaturi ale aerului de cel mult -180...-200C. Durata maxim admisibilă de depozitare a cărnii preambalate congelate este de 12 luni, iar pentru carnea tocată - de 4...8 luni ( la temperaturi de -180...-200C ). Încărcarea specifică cu produse congelate a spaţiilor de depozitare este de 380...450 kg/m3 util, în cazul sistemului paletizat, şi de 500...650 kg/m3 util, în cazul sistemului nepaletizat.

101

Bibliografie

1. P. Niculiţă. Îndrumarul specialiştilor frigotehnişti din

industria alimentară. Bucureşti, 1991.

2. P. Niculiţă. Tehnica frigului şi aplicaţiile sale.

Bucureşti, 1988.

3. P. Niculiţă ş.a. Tehnologii frigorifice în valorificarea

produselor alimentare de origine animală. Bucureşti,1986.

4. I. Tofan. Lanţul frigorific al produselor alimentare

perisabile. Bucureşti, 2005.

5. Проектирование холодильных сооружений.

Справочник из серии «Холодильная техника».

Москва, 1978.

102

Cuprins

1. Scopurile principale ale obiectului „Bazele tehno logiei frigorifice”. Noţiune de lanţ frigorific neîntrerupt. ..........................................................................3 2. Tehnologii industriale unde se utilizează frigul

artificial. .............................................................................5 3. Aspecte biologice la conservarea prin frig a

produselor alimentare perisabile şi influenţa temperaturii asupra celulelor, organismelor vegetale şi animale ..........................................................................7

4. Refrigerarea.......................................................................12 4.1. Aspecte generale privind refrigerarea...............................12 4.2. Metode de refrigerare.......................................................13 4.3. Depozitarea produselor refrigerate...................................20 4.4. Manipularea şi transportul produselor refrigerate.............29 5. Congelarea.........................................................................30 5.1. Aspecte generale privind congelarea................................30 5.2. Metode de congelare........................................................34 5.3. Depozitarea produselor congelate....................................48 5.4. Ambalarea în cazul produselor congelate.........................54 5.5. Decongelarea produselor..................................................57 6. Verigile lanţului frigorific...................................................59 6.1. Aspecte generale...............................................................59 6.2. Unităţi industriale...........................................................60 6.3. Unităţi comerciale.............................................................72 6.4 Unităţi de transport...........................................................78 7. Utilajul frigorific de uz casnic .........................................85 8. Deosebiri ale lanţului frigorific al produselor alimentare refrigerate şi congelate....................................86 8.1 Refrigerarea cărnii în carcase...........................................86 8.2 Depozitarea cărnii refrigerate în carcase...........................91 8.3 Congelarea cărnii în carcase.............................................93 8.4 Depozitarea carcaselor de carne congelată.......................96 8.5 Carne tranşată..................................................................98 Bibliografie...........................................................................101

103

BAZELE TEHNOLOGIEI FRIGORIFICE

Ciclu de prelegeri

Autor: Vladimir Dmitriev

Redactor: E. Gheorghişteanu --------------------------------------------------------------------------------- Bun de tipar 31.05.12 Formatul hîrtiei 60x84 1/16 Hîrtie ofset. Tipar RISO Tirajul 50 ex. Coli de tipar 6,5 Comanda nr. 60 ---------------------------------------------------------------------------------

U.T.M., 2004, Chişinău, bd. Ştefan cel Mare, 168. Secţia Redactare şi Editare a U.T.M. 2068, Chişinău, str. Studenţilor, 9/9.

104

105

UNIVERSITATEA TEHNICĂ A MOLDOVEI

BAZELE TEHNOLOGIEI FRIGORIFICE

Ciclu de prelegeri

CHIŞINĂU 2012