Может ли одна вакуумная холодильная установка обеспечивать и предварительное охлаждение растительной продукции, и быстрое охлаждение готовых блюд? Три технических линии не совпадают

Вакуумное предварительное охлаждение фруктов и овощей и вакуумное быстрое охлаждение пищевых продуктов объединяют четыре слова «вакуумное охлаждение», но рабочие условия — это две разные вещи: одно отводит температуру от температуры окружающей среды, другое — от 90°C. Три линии — температура подаваемого материала, конфигурация вакуумной системы и уровень гигиены — не совпадают. То, что одна и та же машина сегодня работает с готовыми блюдами, а завтра — с растительной продукцией, с инженерной точки зрения не выдерживает критики. Реально можно объединить холодопроизводящее машинное отделение и уровень мониторинга, а не камеру.

Линия первая: температура подаваемого материала определяет структуру тепловой нагрузки

Вакуумное предварительное охлаждение фруктов и овощей имеет дело с продукцией после сбора урожая при температуре окружающей среды. Летом листовая зелень выходит с поля при 28–30°C, и предварительное охлаждение должно вернуть температуру в диапазон холодильного хранения 0–4°C. Одна партия — 300–6000 кг, цикл — 20–30 минут, потери влаги обычно контролируются на уровне 3%–5%; для листовой зелени при хорошем контроле можно достичь 1,5%–2,5%.

Вакуумное быстрое охлаждение пищевых продуктов имеет дело с горячей едой прямо из котла, температура подаваемого материала 80–90°C, целевая — 10–20°C. Возьмём в качестве примера проект пищевого завода в Индонезии: одна партия готовых блюд 1000 кг, охлаждение с 90°C до 10°C, цикл выдерживается менее 20 минут, испарённая вода рассчитывается как 6%–10% на партию, удельная теплоёмкость материала принята 3,6 кДж/(кг·К).

Показатель	Вакуумное предварительное охлаждение фруктов и овощей	Вакуумное быстрое охлаждение пищевых продуктов
Температура подаваемого материала	25–30°C (продукция при температуре окружающей среды, несущая полевое тепло)	80–90°C (горячая еда прямо из котла)
Целевая конечная температура	0–4°C	10–20°C
Вместимость одной партии	300–6000 кг	50–1000 кг
Цикл одной партии	20–30 минут	≤ 20 минут
Испарённая вода / потери влаги	3%–5% (листовая зелень 1,5%–2,5%)	6%–10% / партия
Холодопроизводительность на единицу производительности (ориентир по порядку величины)	Прибл. 0,12 кВт/кг (CVF-300: 37,4 кВт / 300 кг)	Прибл. 0,26 кВт/кг (проект класса 1000 кг: 265 кВт / 1000 кг)

Последняя строка взята из конфигураций двух разных проектов, и база не полностью сопоставима — её можно читать только как порядок величины: холодопроизводительность, которую необходимо отвести на килограмм материала в быстроохладителе, более чем вдвое превышает таковую в предохладителе, потому что материал при 90°C несёт большое количество явного тепла и испаряет больше воды.

Линия вторая: конфигурация вакуумной системы совершенно иная

Из камеры предохладителя необходимо отводить в основном неконденсирующиеся газы и небольшое количество водяного пара. При условии надлежащей герметичности оборудования задача вакуумного насоса — откачать камеру ниже 600 Па и удерживать это давление, поэтому подобрать роторно-пластинчатый насос по объёму камеры достаточно — CVF-300 использует насос около 90 м³/ч, а класс CVF-1000 использует насос около 300 м³/ч. Время откачки составляет большую часть цикла: в 30-минутном цикле CVF-300 откачка занимает 10,6 минуты.

Быстроохладитель нельзя конфигурировать таким образом. Как только материал при 90°C попадает в камеру, в начальный период после открытия испарение наиболее интенсивно, а мгновенный объём водяного пара наибольший. Если полагаться исключительно на роторно-пластинчатый насос для отвода водяного пара, насос эмульгируется. Быстроохладители используют двухступенчатый подход: сначала водокольцевой насос (устойчивый к высокой температуре и высокой влажности) откачивает камеру до диапазона 10 кПа, унося большую часть водяного пара; после снижения давления запускается роторно-пластинчатый насос. Конфигурация 1000 кг в Индонезии использует водокольцевой насос 300 м³/ч (11 кВт) в паре с роторно-пластинчатым насосом 300 м³/ч (7,5 кВт, один рабочий, один резервный).

Предохладители стандартно оснащаются роторно-пластинчатыми насосами; быстроохладители стандартно оснащаются водокольцевым насосом плюс роторно-пластинчатым насосом. Это определяется технологическим процессом, а не опциональным элементом, который можно опустить. О разделении труда между двумя типами насосов в вакуумном охлаждении см. описание системы на странице продукта вакуумного предохладителя фруктов и овощей.

Линия третья: влагоуловитель и холодопроизводительность разделяются в соответствии с кривой процесса

Влагоуловитель — обязательное условие вакуумного охлаждения: если водяной пар не конденсируется в воду внутри камеры, давление невозможно поддерживать и цикл будет продолжать расти; сконденсированная холодопроизводительность также должна непрерывно отводиться холодильной системой, иначе сам влагоуловитель насытится. Температура испарения влагоуловителя единообразно находится в диапазоне -10…-5°C.

Разница заключается в том, как распределяется холодильная нагрузка. Тепловая нагрузка быстроохладителя сосредоточена в период сразу после открытия камеры, когда водяной пар наиболее интенсивен. В индонезийском проекте влагоулавливание сделано двухступенчатым: влагоуловитель первой ступени подключён к воде температуры окружающей среды (подача охлаждающей башни 32/37°C), обрабатывая 220 кВт; вторая ступень подключена к хлориду кальция -5°C в качестве вторичного хладагента (концентрация 25%, возврат 0°C), обрабатывая только оставшиеся 45 кВт. Вся холодильная система сконфигурирована на 220 кВт плюс 45 кВт, а не на использование одной большой машины 265 кВт для проведения всего пути с 90°C до 10°C — резервирование оборудования меньше, а рабочая нагрузка точнее следует кривой процесса.

Величина нагрузки предохладителя гораздо меньше, и нет необходимости выделять ступень специально для «мгновенных больших объёмов водяного пара». Копирование двухступенчатого влагоулавливания быстроохладителя на предохладитель добавляет систему вторичного хладагента, которая не будет полностью использоваться.

Линия четвёртая: уровень гигиены и форма камеры

Быстроохладитель имеет дело с готовыми к употреблению готовыми блюдами; камера включает поверхности, контактирующие с пищей, оснащена нержавеющей сталью и двойными раздвижными дверями, материалы входят и выходят на тележках как единое целое, и она должна быть моющейся. Предохладитель фруктов и овощей загружается деревянными ящиками, оборотными корзинами и поддонами; камера построена под поддонную структуру, и форма следует за загрузкой. Различия в материале камеры и требованиях к очистке значительны; подробности см. в нашей статье «Почему предохладители фруктов и овощей используют камеры из углеродистой стали, а быстроохладители пищевых продуктов должны использовать нержавеющую сталь».

Что можно объединить — это холодопроизводящий источник, а не камеру

Если заводу необходимо и охлаждать горячую еду, и предварительно охлаждать растительную продукцию, осуществимый подход таков: сделать холодопроизводящий источник, вакуумную насосную станцию, систему охлаждающей воды и центральный мониторинг общим машинным отделением, а камеру и вакуумную систему конфигурировать отдельно в соответствии с каждым процессом. 34 быстроохладителя в Индонезии выполнены в форме централизованной подачи жидкости и централизованного мониторинга; когда несколько агрегатов используют общее машинное отделение, машинное отделение и трубопроводы не выйдут из-под контроля.

Наоборот, если есть только одна машина и предполагается, что она сегодня работает с готовыми блюдами, а завтра — с растительной продукцией, это с инженерной точки зрения не выдерживает критики — это не вопрос изменения одного параметра, а вопрос перенастройки всех вышеперечисленных технических линий.

Когда клиент спрашивает о «двух применениях одной машины», сначала уточните четыре числа

1. Вес материала одной партии (кг);
2. Температура подаваемого материала (°C) — продукция при температуре окружающей среды или горячая еда 80–90°C;
3. Целевая конечная температура (°C);
4. Количество партий за смену (определяет количество агрегатов и масштаб машинного отделения).

Как только эти четыре числа получены, ответ на вопрос, строить ли один предохладитель, один быстроохладитель или комбинированное решение с общим холодопроизводящим источником, в основном ясен.

Резюме

Предварительное охлаждение фруктов и овощей и быстрое охлаждение готовых блюд объединяют принцип вакуума, но кривая процесса, вакуумная система, структура влагоулавливания и холодопроизводительности, а также уровень гигиены — всё различно. Попытка охватить оба процесса одной машиной в основном неосуществима; реально можно сэкономить на холодопроизводящем источнике и уровне машинного отделения. Чтобы увидеть, как следует конфигурировать конкретный проект, пришлите нам вес одной партии, температуру подаваемого материала, конечную температуру и количество партий за смену, и мы рассчитаем исходя из фактических рабочих условий. О подходе к конфигурации быстрого охлаждения на пищевых заводах см. страницу продукта вакуумного быстроохладителя пищевых продуктов; о фактических проектах в предварительном и быстром охлаждении см. сборник примеров внедрения у заказчиков.