Kriogén fagyasztás, ami több mint fagyasztás

Írta: Transpack-2022/I. lapszám cikke - 2022 április 03.

Az élelmiszeripari kriogén fagyasztás során a cseppfolyós nitrogénből vagy esetenként a cseppfolyós szén-dioxidból származó „hidegenergiát” használjuk fel. A nitrogén hűtőközeg semleges gáz lévén nem lép reakcióba az élelmiszer összetevőivel, így közvetlenül rápermetezhető folyékony halmazállapotában a fagyasztandó termékre, aminek felülete többféle módon lehet kitéve a kriogén hűtőközegnek. Ez alapján beszélhetünk konduktív, illetve konvektív hőelvonásról.

A cseppfolyós nitrogént jellemzően levegőbontó üzemekben állítják elő

A konduktív hőelvonást a termékre permetezett folyékony nitrogén végzi, az élelmiszer felületén történő párolgás során bekövetkező erős hőelvonás révén. A konvektív hőelvonást a már elpárolgott nitrogén gázárama végzi. Fontos azonban, hogy a gáz mozgásban legyen, növelve a hőelvonás sebességét. A gáz folyamatos keringtetésével biztosított a termék közelében lévő gáz hidegen tartása. A különböző fagyasztó-berendezés típusok eltérő arányban hasznosítják a konduktív, illetve a konvektív hőelvonást. Végül a már felmelegedett nitrogén gáz a terméktől való hőelvonást követően a környezetbe bocsátható.

ábra
1. ábra: 1) Levegőbontó üzem; 2) Szállító tartálykocsi; 3) Helyi cseppfolyós nitrogén tartály; 4) Élelmiszer-üzemben lévő fagyasztó-berendezés

A cseppfolyós nitrogént általában levegőbontó üzemekben állítják elő, ahonnan közúti tartályautók szállítják a végfelhasználó tartályba. Ennek mérete a fogyasztási mennyiség szerint kerül kiválasztásra. A tartályból vákuumszigetelt rozsdamentes csőhálózaton keresztül jut el a cseppfolyós gáz a felhasználás helyéig, a fagyasztóberendezésig. A fagyasztóberendezések belsejében különböző kialakítású és elrendezésű fúvókák és szelepek segítségével jut a cseppfolyós nitrogén a fagyasztandó termék felszínére.

ábra
2. ábra: A) Sejt a fagyasztást megelőzően; B) Sejt kriogén fagyasztást követően mikrokristályokkal (ép sejtszerkezet); C) Sejt hagyományos fagyasztást követően makrokristályokkal (roncsolt sejtszerkezet)

A kriogén fagyasztás alkalmazásának nagy jelentősége van az élelmiszeriparban

A fagyasztott élelmiszertermékek előállításánál a lehető legkíméletesebb módon kell fagyasztani ahhoz, hogy kiengedést követően ismét frissen kerülhessenek a boltok polcaira vagy a vásárló asztalára. Ennek előfeltétele az úgynevezett gyorsfagyasztás vagy sokkoló fagyasztás. A sejtekben tárolt víznek nagyon hirtelen kell megfagynia (kb. 3-5 cm/h sebességgel) annak érdekében, hogy a kevés számú nagy makro-jégkristály helyett, sok kisméretű mikro-jégkristály képződjön, melyek már nem károsítják a sejt szerkezetét. A sokkoló fagyasztásnak további óriási előnye, hogy a párolgási veszteség megközelítheti a 0%-ot. Ez annak köszönhető, hogy a hirtelen fagyasztás eredményezte kéreg bezárja a nedvességet a termék belsejébe már a fagyasztás elején.

A kriogén fagyasztás számos termékkategória esetén jelent hozzáadott értéket és előnyös alkalmazást. Jelen van a sütőipari termékeknél, cukrászati termékeknél, tejkészítményeknél, halászati termékeknél, húsoknál, húskészítményeknél, készételeknél és a zöldség- és gyümölcsfeldolgozásban.

A módszer előnyei

A kriogén fagyasztóberendezések előnyei a hagyományos mechanikai fagyasztókhoz képest nem csak az előbb említett jobb kihozatalban és fagyasztási minőségben mutatkozik meg. Míg a hagyományos fagyasztókat általában csak egy adott fagyasztási teljesítményre tervezik, addig a cseppfolyós nitrogénnel (vagy cseppfolyós szén-dioxiddal) működő kriogén fagyasztóberendezések széles kapacitástartományban működhetnek. Rugalmas felhasználási lehetőségeket nyújtanak, könnyen bővíthetők és kisebb méretűek, mint a hagyományos mechanikus rendszerek. A berendezések nincsenek helyhez rögzítve, így könnyen mozgathatók.

A hagyományos fagyasztórendszerekhez képest alacsonyabb a beruházási költsége, könnyebb a karbantartása és üzemeltetése. Az egyszerű telepítés és beüzemelés mellett rövid időn belül rendelkezésre állhat a technológia. Kis lábnyoma végett könnyen beilleszthető lehet a már meglévő gyártósorba, ahol 10-15 perces behűtési időt követően teljes kapacitással üzemeltethető. A fagyasztás hőmérséklete, illetve az egyéb paraméterek bármikor megváltoztathatók, egyedülálló rugalmasságot biztosítva ezáltal. A fagyasztás minősége állandó a cseppfolyós nitrogén (vagy szén-dioxid) által biztosított nagy hőelvonó képességnek köszönhetően, ami független a környezeti viszonyoktól.

Ennek köszönhetően akár kombinálható lehet más, hagyományos rendszerekkel is, kiküszöbölve azok rugalmatlan és a környezeti hatásoknak kitett működését, ezáltal is biztosítva az állandó minőséget és a töretlenhűtőláncot.

Az állandó fagyasztási kapacitás és a folytonos működés állandó minőségű, egyedileg fagyasztott termékeket és pontosan tervezhető folyamatokat eredményez, csökkentve a selejt mennyiségét, és hatékonyabbá téve az élelmiszer előállító üzem gyártását.

A kriogénes fagyasztóberendezés típusa és mérete a fagyasztandó élelmiszer tulajdonságai (összetétel, geometria, csomagolás), a gyártási volumen és az élelmiszer üzem adottságai alapján kerül kiválasztásra.

Kiolvasztás eredménye
Kiolvasztás eredménye kriogén és mechanikai fagyasztás esetén

Napjaink kihívásaira és trendjeire a kriogén fagyasztás sok oldalú megoldást nyújt

A COVID helyzet miatt népszerűvé vált házhoz szállítás még nagyobb figyelembe helyezte az élelmiszerbiztonságot és a töretlen hűtőláncot*. Nőtt a kereskedők felelőssége, ezáltal szintén növekvő elvárásokat eredményezve a gyártók felé. A jó gyártási higiéniát és a töretlen hűtésláncot kritikus pontként kezelve folyamatos felügyelet alatt kell tartani, és regisztrált adatokkal bizonyítani annak töretlen meglétét. A kriogén technológia modern megoldásai lehetővé teszik a fagyasztás számos működési paramétereinek valós idejű ellenőrzését, és a regisztrált adatok segítségével a gyors problémafeltárást és adatszolgáltatást.

A felgyorsult élet miatt megváltozott étkezési szokások egyik eredménye a fagyasztott késztermékek iránt megnövekedett kereslet. A kriogén fagyasztásnak a mechanikai fagyasztással szembeni előnye, hogy bezárja a nedvességet a termékbe, és ennek következtében, a kiolvasztást követően megőrzi annak friss jellegét.

Az élelmiszerpazarlás csökkentése folyamatos harc, amit a napjainkra különösen jellemző kiszámíthatatlan igények csak súlyosbítanak. Az élelmiszergazdálkodás fontos feladata a pazarlás csökkentése, aminek alapja az eltarthatósági idő. Egy-két nap különbség is sokat számít, így óriási előnyt jelent a fagyasztott élelmiszerek adta hosszú eltarthatósági idő és az ebből fakadó hatékonyabb élelmiszer kezelés és elosztás.

Napjaink hódító trendje az egészséges életmód, életstílus. A tudatos vásárlás következtében a fogyasztók nagyobb jelentőséget tulajdonítanak az élelmiszerek tápértékének. A fagyasztás jelenti a legkíméletesebb tartósítási eljárást, aminek köszönhetően az élelmiszer megőrzi eredeti tápértékét. Ennek okán egyre elterjedtebb módszer a fagyasztás mellett a fagyasztva szárítás, ahol hőkezelés nélkül vonjuk el a termék nedvességtartalmát.

*Hűtőlánc: olyan műveletek és berendezések összessége, amelyeket egy termék meghatározott alacsony hőmérsékleti tartományon belül tartására alkalmaznak a betakarítástól/termeléstől a fogyasztásig.

Amennyiben az élelmiszer-fagyasztásról és a lehetséges megoldásokról, berendezésről szeretne többet megtudni, forduljon a Linde Gáz Magyarország Zrt. szakembereihez, illetve látogasson el az alábbi honlapunkra.

Schmidt Daniella | www.lindegas.hu