Заморозить воду жидким азотом

Криогенная заморозка продуктов азотом — почему это выгодно

Стандартные морозильные камеры, которые используются в домашних и промышленных условиях, имеют ряд негативных особенностей, влияющих на качество конечного результата. Вместе с тем, в процессе производства мяса, рыбы, овощей, фруктов и различных полуфабрикатов все чаще применяется заморозка продуктов азотом (N2). Подобная технология на практике доказала свою эффективность, не только благотворно влияя на вкусовые характеристики и внешний вид продукции, но и оптимизируя производственные расходы. Собственно, о деталях криогенной технологии в пищевой промышленности и пойдет речь в этой статье.

Как процесс заморозки влияет на качество продуктов питания

Определяющим показателем процесса заморозки является скорость. Чем быстрее замерзает свежий продукт, тем лучше сохраняется его структура и полезные свойства. Обычно качество продукции определяется по ее внешнему виду, хотя для более правильного анализа следует заглянуть внутрь. Поскольку любая ткань живого и растительного происхождения содержит в своем составе большое количество воды, процесс ее кристаллизации во время заморозки выходит на первый план.

Если превращение влаги в лед занимает длительный период, что характерно для обычных морозильников, то образуются достаточно большие ледяные кристаллы, способные разрушать стенки клеток. Чем быстрее протекает криогенный процесс, тем меньше размер кристаллов и, соответственно, меньше их влияние на клетки.

Так выглядит результат

Кроме того, не следует забывать и о процессе испарения влаги, который может приводить к потере до 6% массы мяса или рыбы, если их замерзание длилось несколько часов. В случае заморозки продуктов азотом такая особенность отсутствует, поскольку ледяная корка, препятствующая выходу воды, образуется практически мгновенно (ниже об этом будет рассказано детальнее). Кстати, N2 помимо своих криогенных свойств способствует более длительному хранению свежей продукции, поэтому активно применяется в пищевой упаковке. Здесь можно прочитать об этом больше.

Заморозка продуктов азотом — технология мгновенного эффекта

Итак, рассмотрим подробнее технологию применения жидкого N2 в пищевой промышленности. Поскольку температура кипения азота равняется -196 ºС, при его воздействии на мясную, рыбную или растительную продукцию происходит практически мгновенная кристаллизация влаги. При этом кристаллы льда имеют настолько малый размер, что не наносят какой-либо вред клеткам, сохраняя все питательные вещества внутри. Сохраняется внутри и влага, которая не успевает испаряться, поэтому вес продукта снижается всего на 0,5%, что по сравнению с 6%, характерными для естественной заморозки, является существенным показателем.

Для реализации технологии используют специальное морозильное оборудование — фризеры. В зависимости от способа реализации криогенной заморозки фризеры делят на два типа — тоннельные и погружные. Вторые считаются более эффективными, поскольку позволяют уменьшить потери массы продукции до 0,1%. Однако такой метод требует больших объемов N2 по сравнению с эксплуатацией морозильных тоннелей. Стоит отметить, что фризеры (как тоннельные, так и погружные) потребляют на порядок меньше электроэнергии, чем стандартные морозильные камеры, что является их дополнительным преимуществом.

Для заморозки пищевой продукции также можно использовать диоксид углерода. В состоянии сухого льда его температура достигает -79 ºС, что позволяет достаточно эффективно применять CO2 в мясной и рыбной промышленности. Азот и углекислый газ могут служить не только по отдельности, но и в связке. Например, с их помощью разрабатывают модифицированную газовую среду для длительного хранения мяса, колбас, рыбы, мучных изделий, фруктов, овощей и др. О пищевых газовых смесях детальнее можно прочитать по приведенной ссылке.

Также набирает популярность и молекулярная кухня:

Правила безопасности при работе с жидким N2

Учитывая чрезмерно низкую температуру жидкого азота, несоблюдение техники безопасности при работе с данным веществом может привести к опасным последствиям. Чтобы не допустить ожогов, повреждения глаз и удушья, следует:

• использовать защитные средства (фартук, перчатки, очки), выдерживающие температуру жидкого N2;
• для хранения газа в жидком состоянии применять специальные емкости — сосуды Дьюара — позволяющие избытку газа выходить наружу;
• использовать просторные, хорошо проветриваемые помещения во избежание дефицита кислорода в атмосфере в случае утечки из баллона.

N2 и CO2 имеют достаточно много полезных свойств, поэтому широко применяются не только в пищевой, но и в других сферах промышленности — начиная от машиностроения и заканчивая производством электроники. Подробнее ознакомиться с типовыми формами поставок и чистоты данных газов можно здесь.

Источник

Узнайте про особенности криогенной заморозки продуктов

При разговоре о криогенной заморозке часто вспоминают об экспериментальных технологиях, позволяющих сохранять человеческие органы. Но на практике эта методика активно используется для заморозки продуктов питания.

Технология криогенной заморозки продуктов базируется на действии специальных газов в жидком виде — азота и углекислоты. Температура кипения жидкого азота составляет −195,75 °C, а углекислоты — -56,6 °С. Используя сжиженные газы, можно снизить температуру в камере до -70… -90 °C и практически мгновенно заморозить продукты.

Как проходит процесс криогенной заморозки

Все продукты питания содержат воду в том или ином объеме. При заморозке вода превращается в лед — кристаллизуется. Чем крупнее кристаллы воды, тем больше они разрушают клеточную структуру продукта.

Чтобы снизить вероятность образования крупных кристаллов, используют трехфазную заморозку:

• продукт охлаждают практически до нуля градусов — до момента, когда влага начинает превращаться в лед;
• продукт непосредственно замораживают;
• температуру доводят до необходимого уровня.

Важнейшую роль играет именно процесс заморозки — второй этап. Чем быстрее он пройдет, тем равномернее будет заморозка. При недостаточно высокой температуре кристаллизация происходит сначала в межклеточных зонах, а после — в самих клетках. При обычной бытовой заморозке эта проблема еще заметнее: сначала замерзают верхние слои продукта, и только потом — внутренняя часть. Все это приводит к разрушению клеточной структуры продукта.

При криогенной заморозке продукты окунают в емкость с жидким азотом, орошают им, обдувают охлажденным газом или охлаждают непосредственно поверхности, с которыми контактируют продукты. Азот и углекислый газ присутствуют в атмосфере и никак не влияют на вкус и качества продуктов. Эти вещества безвредны в качестве охладителей.

Криогенная заморозка позволяет охлаждать продукты практически мгновенно — за счет температуры в камере до -70 °C. При этом:

• происходит минимальная дегидрация (что важно для овощей, ягод и фруктов);
• после разморозки продукты сохраняют внешний вид и сочность;
• исключены любая бактериологическая активность;
• продукты могут храниться намного дольше, чем при обычной заморозке;
• даже если продукты окунают в жидкий азот, они остаются безопасными для употребления.

Несомненно, криогенная заморозка — одна из наиболее эффективных. Но и она имеет свои недостатки. Прежде всего, высокий расход и стоимость сжиженных газов, которые необходимо закупать постоянно. На отечественном рынке технология не нашла широкого применения ввиду ограничений, накладываемых на хранение жидкого азота, емкости с которым причисляются к источникам повышенной опасности.

Криогенная и жидкостная заморозка: что эффективнее?

Криогенная заморозка продуктов эффективна, но, если использовать способ погружения в жидкий азот, позволяющий максимально быстро замораживать продукты, она будет слишком дорогой для потребителя. Поэтому чаще всего используют орошение, обдув или охлаждение стенок камеры. Все эти способы снижают скорость заморозки, приводят к неравномерной кристаллизации влаги в продуктах питания.

Жидкостная заморозка имеет максимальную эффективность за счет быстрого отведения тепла и равномерного охлаждения продукта. Вопрос лишь в хладагенте — самой жидкости, которую применяют в технологии.

Мы разработали новую технологию жидкостной заморозки, при которой используется специальный раствор с температурой кристаллизации ниже -70°С. Таким образом, его можно охладить до температуры, которой будет достаточно для заморозки воды в продуктах.

Особенности жидкостной заморозки

• жидкостная заморозка не требует высокого расхода раствора (естественный расход — 0,3-1% от общего объема продукции);
• хладагент доступен по стоимости;
• в промышленных холодильниках продукты полностью замерзают за 8-70 минут, в зависимости от толщины и типа;
• хладагент никак не меняет вкусовые качества и полезные свойства продуктов;
• технология подходит для индивидуальной заморозки штучных товаров;
• установки экономят до 60% электроэнергии в сравнении с воздушными камерами.

Главное преимущество жидкостной заморозки по сравнению с криогенной — в ее доступности и удобстве применения. Она имеет широкое практическое применение и подходит как для промышленных объектов, так и для коммерческих. На экономическую целесообразность и эффективность такой заморозки объем продукции никак не влияет.

Попробуйте жидкостную заморозку!

Максимальное сохранение клеточной структуры и свойств продукта при заморозке стало возможным благодаря использованию жидкостных морозильников.
Оцените скорость и качество заморозки вашего продукта в морозильниках МСК — запишитесь на тест-драйв системы в нашей офис-лаборатории!

Источник

Правда или миф: очистка воды заморозкой

Земля и вода

Земля и вода

Каждый день мы принимаем душ, начинаем утро со стакана воды или сваренного на ней кофе: вода стала настолько привычной частью наших будней, что мы зачастую воспринимаем ее как должное. А ведь Земля — единственная планета Солнечной системы, где есть вода. Ученые до сих пор пытаются, и по-прежнему тщетно, найти признаки наличия этого «эликсира жизни» на других планетах, но, похоже, куш сорвали только мы.

Кстати, то, что мы пьем — это не чистый гидроксид водорода, а, так сказать, «компот» из различных химических элементов. Например, водопроводная вода не может не содержать хлора — именно он убивает бактерии и делает ее безопасной. Еще там в той или иной концентрации присутствуют соли жесткости, их избыток провоцирует образование надоедливой накипи.

Каждый день мы принимаем душ, начинаем утро со стакана воды или сваренного на ней кофе: вода стала настолько привычной частью наших будней, что мы зачастую воспринимаем ее как должное. А ведь Земля — единственная планета Солнечной системы, где есть вода. Ученые до сих пор пытаются, и по-прежнему тщетно, найти признаки наличия этого «эликсира жизни» на других планетах, но, похоже, куш сорвали только мы.

Кстати, то, что мы пьем — это не чистый гидроксид водорода, а, так сказать, «компот» из различных химических элементов. Например, водопроводная вода не может не содержать хлора — именно он убивает бактерии и делает ее безопасной. Еще там в той или иной концентрации присутствуют соли жесткости, их избыток провоцирует образование надоедливой накипи.

Как происходит кристаллизация?

Как происходит кристаллизация?

Всем нам приходилось замораживать воду — вспомните кубики льда в морозилке, — но мало кто наблюдал за процессом. Агрегатное состояние воды меняется постепенно и неравномерно: при охлаждении сначала образуется корка льда на поверхности, и только потом замерзают слои ниже. Почему так происходит?

• В жидком состоянии молекулы воды обладают энергией, которая преобразуется в тепло. С поверхности оно уходит быстрее, поэтому появляется ледяная корка.
• У примесей, содержащихся в водопроводной воде, другая структура, в кристаллическую решетку H2O они встраиваются неохотно — поэтому ледяную корку формируют преимущественно молекулы воды. Примеси же «убегают» в жидкие слои пониже, группируясь ближе к центру. Но в дальнейшем температура возьмет свое, и они все равно образуют единое целое с кристаллами льда.

Всем нам приходилось замораживать воду — вспомните кубики льда в морозилке, — но мало кто наблюдал за процессом. Агрегатное состояние воды меняется постепенно и неравномерно: при охлаждении сначала образуется корка льда на поверхности, и только потом замерзают слои ниже. Почему так происходит?

• В жидком состоянии молекулы воды обладают энергией, которая преобразуется в тепло. С поверхности оно уходит быстрее, поэтому появляется ледяная корка.
• У примесей, содержащихся в водопроводной воде, другая структура, в кристаллическую решетку H2O они встраиваются неохотно — поэтому ледяную корку формируют преимущественно молекулы воды. Примеси же «убегают» в жидкие слои пониже, группируясь ближе к центру. Но в дальнейшем температура возьмет свое, и они все равно образуют единое целое с кристаллами льда.

Сказка о потерянном времени

Сказка о потерянном времени

Озадачиться вымораживанием воды, при желании, можно. Определенная логика и схема процесса присутствуют: все основано на том, что температура замерзания солей ниже (а температура кипения — значительно выше), чем у воды. На поверхности при охлаждении остается практически деминерализованная вода, а все более стабильные соединения — то есть минеральные примеси и загрязнители — уходят в толщу.

Но чтобы таким образом очищать воду, придется постоянно снимать образовавшийся слой льда — чем он тоньше, тем лучше будет результат. Оставшийся раствор придется выливать, это концентрат примесей. И даже небольшой снятый слой придется отдельно «домораживать», чтобы уничтожить простейших и паразитов — в этом смысле все решает фактор времени.

Кстати, о нем. Очищать воду таким способом — не только неэффективно, но и энергозатратно. Времени уйдет много, воды получится мало, и никаких свидетельств в пользу ее безопасности.

Озадачиться вымораживанием воды, при желании, можно. Определенная логика и схема процесса присутствуют: все основано на том, что температура замерзания солей ниже (а температура кипения — значительно выше), чем у воды. На поверхности при охлаждении остается практически деминерализованная вода, а все более стабильные соединения — то есть минеральные примеси и загрязнители — уходят в толщу.

Но чтобы таким образом очищать воду, придется постоянно снимать образовавшийся слой льда — чем он тоньше, тем лучше будет результат. Оставшийся раствор придется выливать, это концентрат примесей. И даже небольшой снятый слой придется отдельно «домораживать», чтобы уничтожить простейших и паразитов — в этом смысле все решает фактор времени.

Кстати, о нем. Очищать воду таким способом — не только неэффективно, но и энергозатратно. Времени уйдет много, воды получится мало, и никаких свидетельств в пользу ее безопасности.

Источник