Instalația Frigorifică cu Comprimare Mecanică de Vapori într-o Treaptă

DE VAPORI ÎNTR-O TREAPTĂ

Introducere

Efectele frigului asupra omului şi asupra produselor alimentare a fost constatat din cele mai vechi timpuri. Încă din antichitate, în zonele cu climă caldă, s-au utilizat zăpada şi gheaţa din munţi pentru "condiţionarea aerului" şi pentru păstrarea alimentelor. Aplicaţiile frigului, ca metodă de conservare, datează din timpuri imemoriale. Eficienţa frigului din acest punct de vedere a fost demonstrată prin descoperirea în zonele frigului veşnic, a unor corpuri de animale (mamuţi) perfect conservate pe durata a mii de ani.

În secolul XVIII se cunoşteau deja circa 10-15 amestecuri pentru scăderea temperaturii. Ca exemplu clorura de calciu (CaCl2) amestecată cu zăpadă permite scăderea temperaturii până la –32,8°C. Producerea frigului artificial a început relativ recent şi câteva dintre cele mai importante repere cronologice pot fi considerate următoarele:

- 1748 William Cullen de la Universitatea din Glasgow, Scoţia, realizează prima demonstraţie de producere a frigului artificial, prin evaporarea unui agent termodinamic în vid parţial (sub depresiune);

- 1805 Oliver Evans din Philadelphia, statul Pensylvania, S.U.A., realizează un sistem de răcire în circuit închis, prin comprimare de vapori;

- 1844 John Gorrie din Florida, S.U.A., descrie într-o lucrare maşina produsă de el pentru producerea de gheaţă şi aer rece necesare spitalului său. Această maşină poate să fie considerată prima din lume destinată răcirii şi producerii aerului condiţionat;

- 1859 Ferdinand Carré din Franţa, realizează prima maşină din Europa, destinată producerii de gheaţă, funcţionând însă pe un alt principiu, cel al absorbţiei;

În a doua jumătate a secolului XIX, producţia frigului artificial este caracterizată de un avânt deosebit. Astfel, în această perioadă se instalează primele instalaţii frigorifice pe nave, aceste echipamente fiind destinate transportului de carne din Australia şi Argentina, spre Europa. Probabil, marinarii acestor nave au fost primii oameni care au consumat carne congelată;

- 1929 Clarence Birdeye din S.U.A., realizează pentru prima dată congelarea de produse perisabile;

- După al doilea război mondial se extinde mult industria conservării prin frig, apar numeroase utilaje şi procedee noi.

Dezvoltarea rapidă a tehnicii frigului pe plan mondial şi utilizarea pe scară largă a instalaţiilor frigorifice se reflectă în preocupările susţinute de folosire a acestei tehnici în diferitele ramuri ale economiei naţionale.

Tehnologiile frigorifice de refrigerare şi conservare a produselor alimentare au căpătat în diverse subramuri ale industriei o mare extindere, iar perspectivele sunt de natură să lărgească şi să adâncească din ce în ce mai mult această sferă de activitate.

Scopul major al utilizării temperaturilor scăzute în refrigerarea şi congelarea produselor alimentare este de a dezvolta şi perfecţiona toate verigile lanţului frigorific în aşa fel încât, prin aceasta, să se contribuie în cât mai mare măsură la satisfacerea necesităţilor de alimentaţie raţională şi diversificată a populaţiei, la creşterea gradului de bunăstare şi civilizaţie.

Diversificarea şi modernizarea tehnologiilor de utilizare a frigului artificial în fabricarea şi conservarea produselor alimentare impun, pe de o parte, perfecţionarea sistemelor frigorifice, îmbunătăţirea concepţiei şi performanţelor maşinilor şi aparatelor din cadrul acestora şi pe de altă parte lărgirea sferelor de cunoaştere din domeniile tehnologiilor alimentare, chimiei alimentare, biologiei, microbiologiei alimentare, nutriţiei şi igienei alimentare, economiei alimentare.

Importanţa social-economică a tehnologiilor frigorifice

În cadrul industriei alimentare, tehnica şi tehnologia frigului au un rol esenţial, comparabil ca importanţă şi semnificaţie cu cel al energiei electrice pentru ramurile industriale ale economiei naţionale.

Pe toate verigile lanţului dintre producerea şi consumul bunurilor alimentare, frigul artificial constituie un factor major, determinant în conservarea şi prelucrarea materiilor prime alimentare.

Se poate afirma că tehnologiile frigorifice au jucat şi vor juca un rol esenţial în crearea unor condiţii din ce in ce mai bune vieţii generaţiilor actuale şi viitoare.

Deoarece creşterea demografică este continuă, avându-se în vedere creşterea populaţiei urbane în detrimentul celei rurale, problemele energiei, producerii alimentelor şi a distribuţiei acestora către consumatori, reprezintă probleme actuale de mare însemnătate şi cu adânci implicaţii in viaţa economică şi socială.

Rezolvarea acestor probleme implică pe de o parte creşterea producţiei agricole, iar pe de altă parte asigurarea unui lanţ frigorific cât mai perfecţionat care să asigure conservarea şi distribuţia materiilor prime şi a produselor alimentare cu minimum de pierderi.

Se poate afirma că, în economia mondială pe lângă preocupările privind modernizarea agriculturii, atragerea în circuitul agricol de noi suprafeţe, intensificarea producţiei agricole, prin realizarea de sisteme complexe de irigaţii şi utilizarea mai substanţială a resurselor de proteine din oceane, există şi preocupări de mare amploare privind conservarea pe perioada de timp dintre producţie şi consum a produselor alimentare.

Laturile fundamentale ale rolului pe care îl au tehnologiile frigorifice pentru industria alimentară sunt:

• asigurarea condiţiilor optime de conservare şi distribuţie a bunurilor alimentare perisabile cu minimum de pierderi din valoarea lor nutritivă;

• asigurarea distribuţiei în timp şi spaţiu a materiilor prime alimentare şi a bunurilor alimentare existente sau produse în anumite arii geografice şi în anumite perioade de timp ale anului;

• păstrarea în cel mai înalt grad a caracteristicilor calitative şi în special a celor nutritive ale materiilor prime şi ale produselor;

• asigurarea condiţiilor optime de microclimat pentru desfăşurarea unor procese biochimice la temperaturi scăzute (procese de fermentare, de maturare, etc.) sau pentru obţinerea unor produse cu consistenţă mărită (la fabricarea unturii, a îngheţatei, ş.a.);

• economia substanţială a resurselor care, prin prelucrarea prin frig asigură cele mai reduse consumuri de materii prime;

• reducerea costurilor de producţie prin eliminarea unor materiale auxiliare şi a unor operaţii auxiliare necesare în cadrul tehnologiilor de conservare nefrigorifice;

• reducerea consumurilor specifice de energie, având în vedere că tehnologiile frigorifice sunt mai avantajoase din punct de vedere energetic in raport cu alte tehnologii alimentare;

• asigurarea calităţii produselor alimentare şi diversificarea gamei şi a sortimentajului acestora.

Cele mai multe dintre produsele alimentare sunt perisabile şi nu pot fi păstrate pentru orice perioadă importantă de timp fără pierderi substanţiale, atât cantitative, dar mai ales calitative.

Procesele care determină deteriorarea calităţii sunt în special activitatea microbiologică, reacţiile chimico-biologice şi reacţii fizice. În scopul creşterii duratei de păstrare, aceste reacţii pot fi încetinite prin:

• scăderea temperaturii (refrigerare şi congelare);

• reducerea conţinutului de apă al produsului (uscare, congelare, metode chimice de conservare);

• inactivarea microorganismelor şi sistemelor biochimice (pasteurizare, sterilizare);

Pentru a releva locul, importanţa şi perspectivele de dezvoltare ale tehnologiilor frigorifice în raport cu celelalte tehnologii de conservare pentru produsele alimentare, se vor analiza pe scurt câţiva factori importanţi:

- consumul de energie;

- sfera de aplicabilitate;

- efectele proceselor tehnologice şi depozitării produselor asupra valorii nutriţionale şi proprietăţilor organoleptice;

- modificările ce pot surveni în timpul depozitării;

Atât timp cât criza energetică mondială va persista este necesar şi oportun să se facă, încă de la începutul lucrării, precizarea că tehnologiile frigorifice prezintă un consum specific de energie mai scăzut în raport cu celelalte tehnologii (vezi tabelul următor).

Nr. Crt. Metoda de conservare Consumul de energie (KW/h)

1. Refrigerare 15

2. Congelare 100

3. Pasteurizare 130

4. Sterilizare 225

Consumuri specifice de energie la conservarea produselor alimentare