Kühlanlagen für Schockfroster

Ein Schnellgefrier-Kühlsystem ist ein Hochleistungskühlsystem, das darauf ausgelegt ist, die Produkttemperatur unter kontrollierten Bedingungen – bei niedrigen Temperaturen und hohem Luftdurchsatz – schnell zu senken. Im Gegensatz zu einem Lagergefriergerät, das hauptsächlich bereits gefrorene Produkte aufbewahrt, entzieht ein Schnellgefriergerät den Produkten innerhalb einer festgelegten Gefrierzeit eine große Menge an Wärme.

Freezewize-Schnellgefrier-Kühlsysteme vereinen Industriekompressoren, Tieftemperatur-Kondensationsanlagen, Hochleistungsverdampfer, kontrollierten Luftstrom, Abtaumanagement, elektrische Steuerungen sowie Kälteleitungen in einem einzigen, technisch ausgereiften Gefriersystem.

Typische Raumbedingungen in einem Freezewize-Schockgefrierer liegen bei etwa −30 °C bis −40 °C (−22 °F bis −40 °F). Die Raumtemperatur allein bestimmt nicht die Gefrierleistung. Produkttyp, Ausgangstemperatur, Produktgewicht, Dicke, Verpackung, Beladungsdichte, angestrebte Kerntemperatur, erforderliche Gefrierzeit, Luftstrom sowie die Kälteleistung beeinflussen alle die endgültige Systemauslegung.

Ein korrekt ausgelegtes Schnellgefrier-System orientiert sich daher in erster Linie am Produkt und dem erforderlichen Gefrierprozess und nicht allein an den Raumabmessungen.

Grundlagen der Schockgefriertechnik

Ein normaler Gefrierraum dient in erster Linie dazu, gefrorene Produkte bei einer stabilen Lagertemperatur zu halten.

Ein Schnellgefrier-Kühlsystem erfüllt eine andere Aufgabe.

Sein Zweck besteht darin, der Ware schnell Wärme zu entziehen.

Ein typischer Schnellgefrierprozess erfordert:

• Niedrige Raumtemperatur
• Hohe Kälteleistung
• Starken Luftstrom im Verdampfer
• Kontrollierter Produktabstand
• Geeignete Luftwege
• Definierte Produktbeladung
• Soll-Kerntemperatur des Produkts
• Erforderliche Gefrierzeit
• Effektives Abtauen
• Präzise Temperaturregelung

Diese Faktoren wirken zusammen.

Ein leistungsstarker Kompressor allein sorgt nicht für schnelles Einfrieren.

Eine sehr niedrige Raumtemperatur allein garantiert noch kein schnelles Herunterkühlen der Produkte.

Ein hoher Luftstrom ohne korrekte Produktanordnung führt zudem zu ungleichmäßiger Gefrierleistung.

Das Schockgefrieren ist ein ganzheitlicher Prozess.

Systemkonfiguration

Die genaue Kompressorkonfiguration, die Kälteleistung, die Anzahl der Verdampfer, der Luftstrom, das Kältemittel, die Stromversorgung, die Steuerungsarchitektur sowie der Gefrierzyklus hängen von den Projektanforderungen ab.

Auslegung des Gefrierprozesses

Der Ausgangspunkt für eine Schnellgefrieranlage ist nicht die Leistung des Kompressors.

Es ist der erforderliche Produktprozess.

Die Planung muss folgende Fragen beantworten:

Welches Produkt wird eingefroren?

Wie viel Produkt wird pro Zyklus eingefüllt?

Wie hoch ist die Temperatur des einlaufenden Produkts?

Welche Kerntemperatur ist erforderlich?

Wie schnell muss das Produkt diese Zieltemperatur erreichen?

Erst wenn diese Fragen geklärt sind, kann die Kälteleistung richtig ausgewählt werden.

Dies unterscheidet die Auslegung von Schockfrostern von der Dimensionierung herkömmlicher Tiefkühllager.

Kerntemperatur

Die Raumlufttemperatur und die Produkttemperatur sind nicht dasselbe.

Ein Schockgefrierraum kann bei etwa −35 °C betrieben werden, während der Produktkern in den frühen Phasen des Gefrierprozesses deutlich wärmer bleibt.

Die Kälteanlage entzieht zunächst der Produktoberfläche Wärme.

Die Wärme aus dem Produktinneren wandert dann zur kälteren Oberfläche.

Dies setzt sich fort, bis die erforderliche Kerntemperatur des Produkts erreicht ist.

Aus diesem Grund sollte bei einem Schnellgefrierraum-Projekt Folgendes festgelegt werden:

• Anfängliche Kerntemperatur
• Erforderliche Endkerntemperatur
• Maximale Gefrierzeit
• Produktabmessungen
• Produktverpackung
• Beladungsmuster

Die Raumtemperatur allein reicht nicht aus, um ein vollständiges Einfrieren zu bestätigen.

Lufttemperatur vs. Kerntemperatur

Diese Unterscheidung ist eines der wichtigsten Konzepte im Schnellgefrieren.

Die Lufttemperatur beschreibt die Umgebung des Produkts.

Die Kerntemperatur beschreibt die Temperatur im Inneren des Produkts.

Ein Reglerwert von −35 °C bedeutet nicht, dass ein großer Fleischkarton im Inneren eine Temperatur von −18 °C erreicht hat.

Die Dicke des Produkts, seine thermischen Eigenschaften, die Luftströmung, die Verpackung sowie die Gefrierzeit beeinflussen den Temperaturabfall im Inneren.

Bei der Prozessvalidierung sollten daher Produkttemperaturmessungen verwendet werden, sofern dies für den Betrieb erforderlich ist.

Produktbeladung

Die Produktbeladung macht einen Großteil des Kühlbedarfs im Schockgefrierer aus.

Ein Gefrierschrank, der bereits gefrorene Produkte enthält, muss hauptsächlich die Wärme des Gehäuses sowie die Betriebswärme ausgleichen.

Ein Schockfroster, der warme Produkte aufnimmt, muss erhebliche Produktwärme abführen.

Zu den erforderlichen Informationen gehören:

• Produkttyp
• Produktgewicht pro Charge
• Anzahl der Chargen
• Ausgangstemperatur
• Zieltemperatur
• Gefrierzeit
• Verpackungsart

Ein Schockfroster, der 1.000 kg pro Zyklus verarbeitet, hat einen grundlegend anderen Kältemittelbedarf als einer, der 10.000 kg pro Zyklus verarbeitet.

Die Raummaße allein reichen nicht aus, um diesen Unterschied zu beschreiben.

Gefrierzeit

Die erforderliche Gefrierzeit wirkt sich direkt auf die Kälteleistung aus.

Um eine bestimmte Wärmemenge über 20 Stunden abzuführen, ist eine geringere durchschnittliche Leistung erforderlich als bei der Abführung einer vergleichbaren Wärmemenge über 6 Stunden.

Kürzere Gefrierzeiten erfordern im Allgemeinen:

• eine höhere Kälteleistung
• eine höhere Verdampferleistung
• einen höheren Luftstrom
• Bessere Produktanordnung
• Eine sorgfältigere Luftverteilung

Dadurch wird die Gefrierzeit zu einem zentralen Konstruktionsparameter.

Freezewize sollte vor der endgültigen Auswahl des Schnellgefrier-Kühlsystems stets die angestrebte Gefrierdauer erfragen.

Produktdicke

Zwei Produkte mit gleichem Gewicht können unterschiedlich schnell gefrieren.

Die Dicke hat einen starken Einfluss auf die Wärmeübertragungsstrecke vom Produktkern zur Oberfläche.

Beispiele hierfür sind:

• Dünne Fischfilets
• Einzelne Geflügelprodukte
• Große Fleischstücke
• Volle Kartons
• Lose verpackte Lebensmittel
• Große Blöcke

Ein dickes Produkt hat einen längeren inneren Wärmeübertragungsweg.

Das bedeutet, dass die Gefrierzeit nicht allein anhand des Gesamtgewichts zuverlässig abgeschätzt werden kann.

Die Produktgeometrie spielt eine Rolle.

Produktverpackung

Die Verpackung beeinflusst die Belüftung sowie die Wärmeübertragung.

Zu den gängigen Formaten gehören:

• Offene Schalen
• Plastiktüten
• Kartons
• Kisten
• Paletten
• Verpacktes Fleisch
• Kisten

Die Luftströmung um einzelne, freiliegende Produkte unterscheidet sich erheblich von der Luftströmung um dicht gestapelte Kartons.

Die Technik muss die tatsächliche Beladungsart berücksichtigen.

Ein Schnellgefrier-Kühlsystem, das für offene Produkte ausgelegt ist, kann anders funktionieren, sobald die Produkte dicht in Kartons verpackt sind.

Beladungsdichte

Das Einfüllen von mehr Produkten in einen Schockfroster erhöht die Produktionskapazität nur so lange, bis der Luftstrom eingeschränkt wird.

Eine Überladung kann Folgendes verursachen:

• Verstopfte Luftwege
• Langsames Einfrieren
• Ungleichmäßige Produkttemperaturen
• Längere Laufzeiten des Kompressors
• Warme Produktkerne

Die Leistung eines Schockkühlers hängt daher sowohl von der Kälteleistung als auch vom nutzbaren Luftstrom um die Produkte herum ab.

Mehr Produkte bedeuten nicht immer mehr Produktivität, wenn die Luftzirkulation eingeschränkt ist.

Konstruktion mit hohem Luftstrom

Das Schockgefrieren ist in hohem Maße auf eine erzwungene Luftbewegung angewiesen.

Verdampferventilatoren leiten kalte Luft schnell über die Produktoberflächen.

Ein effektiver Luftstrom unterstützt eine schnellere Wärmeübertragung.

Die Luft benötigt einen kontrollierten Weg:

Verdampferauslass → Produkt → Rückluft → Verdampfer

Wenn das Produkt diesen Pfad blockiert, sinkt die Systemleistung.

Bei der Auslegung des Luftstroms sollte Folgendes berücksichtigt werden:

• Position des Verdampfers
• Luftgeschwindigkeit
• Produktregale
• Palettenstandorte
• Raumabmessungen
• Abluftabstand
• Produktabstände

Aus diesem Grund sollte die Kältetechnik für Schockfroster unter Berücksichtigung der tatsächlichen Raumaufteilung ausgewählt werden.

Gleichmäßigkeit der Luftströmung

Ein hoher Luftstrom allein reicht nicht aus.

Er muss auch angemessen verteilt werden.

Eine schlechte Luftverteilung kann folgende Folgen haben:

• Schnell gefrorene Produkte in der Nähe des Verdampfers
• Langsam gefrierende Produkte in der Nähe des Raumendes
• Warmstellen hinter Paletten
• Unterschiedliche Gefrierzeiten zwischen den Regalen

Gleichmäßigkeit ist besonders wichtig, wenn Produkte aus einer Charge vergleichbare Gefrierergebnisse erfordern.

Die Anzahl der Verdampfer, der Luftstrom, die Raumlänge, die Regalanordnung sowie der Produktabstand beeinflussen die Verteilung.

Auswahl des Verdampfers

Ein Verdampfer für einen Schockfroster unterscheidet sich in seiner Leistung von einem herkömmlichen Verdampfer für Tiefkühlräume.

Bei der Auswahl sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:

• Hohe Kälteleistung
• Niedrige Verdampfungstemperatur
• Luftstrombedarf
• Produktmenge
• Raumgeometrie
• Reifbildung
• Abtaumethode
• Lamellenabstand
• Ventilatorleistung

Der Verdampfer wandelt die Kälteleistung in eine tatsächliche Wärmeabfuhr aus der Raumluft und dem Produkt um.

Eine falsche Auswahl des Verdampfers kann die Leistung des gesamten Systems einschränken, selbst wenn die Verflüssigungsanlage über eine ausreichende Nennleistung verfügt.

Reifbildung

Das Schockgefrieren stellt hohe Anforderungen an den Verdampfer.

Feuchtigkeit kann aus folgenden Quellen in die kalte Rohrschlange gelangen:

• Produkt
• Türöffnung
• Zuluft
• Reinigung
• Eindringen aus dem Raum

Diese Feuchtigkeit gefriert am Verdampfer.

Reifbildung verringert:

• Luftstrom
• Wärmeübertragung der Spule
• Kühlleistung

Bei der Auslegung des Verdampfers eines Schockfrosthers muss daher die Reifbildung sorgfältig berücksichtigt werden.

Ein hoher Feuchtigkeitsgehalt der Produkte oder häufiges Beladen kann den Abtaubedarf erhöhen.

Abtaustrategie

Ein Kühlsystem für Schockfroster erfordert eine Abtauung, die auf den jeweiligen Prozesszyklus abgestimmt ist.

Der Zeitpunkt der Abtauung muss oft mit der Produktion abgestimmt werden.

Beispiel:

Gefrierzyklus → Entladen der Produkte → Abtauung → nächster Beladungszyklus

Dieser Ansatz ermöglicht eine bessere Prozesssteuerung als eine unerwartete Abtauung während des aktiven Gefriervorgangs.

Die genaue Abfolge hängt vom jeweiligen Betrieb ab.

Bei der Auslegung der Abtauung sollte Folgendes berücksichtigt werden:

• Produktzyklen
• Reifbildung
• Konfiguration des Verdampfers
• Raumtemperatur
• Türfrequenz
• Verfügbare Ausfallzeiten

Die Abtauung ist Teil der Produktionsplanung.

Rückgewinnung der Abtauwärme

Durch das Abtauen gelangt Wärme in die kalte Umgebung.

Nach dem Abtauen muss das Kühlsystem diese Wärme abführen, bevor der nächste Prozess stabile Betriebsbedingungen erreicht.

Daher ist die Erholungszeit von Bedeutung.

Eine Lebensmittelanlage mit hohem Durchsatz und kurzen Intervallen zwischen den Chargen benötigt eine andere Abtaustrategie als eine Anlage, die täglich einen Zyklus durchläuft.

Der Produktionsplan sollte bereits bei der Systemauslegung bekannt sein.

Frostschutz für das Abflusssystem

Das Abtauwasser muss den Verdampfer verlassen können.

Bei den Temperaturen in Schnellkühlräumen kann Wasser schnell gefrieren.

Bei der Auslegung des Abflusses sollte Folgendes berücksichtigt werden:

• Gefälle der Abflussleitung
• Rohrverlegung
• Isolierung
• Frostschutz
• Ablaufstelle

Eine schlechte Entwässerung kann zu Eisbildung unterhalb des Verdampfers oder zu verstopften Abflussleitungen führen.

Dieses Problem ist sowohl betriebstechnischer als auch sicherheitsrelevanter Natur.

Die Gestaltung des Abflusses ist Teil der Technik von Schockfrostern.

Schockgefrierer vs. Lagergefrierer

Ein Schnellgefrieranlage darf nicht mit einem herkömmlichen Lagergefriergerät verwechselt werden.

Diese Unterscheidung ist von grundlegender Bedeutung.

Ein Standard-Tiefkühlraum sollte nicht automatisch in einen Schockfroster umgewandelt werden, indem lediglich der Sollwert des Thermostats gesenkt wird.

Kühlleistung

Die Kapazität eines Schockkühlers muss anhand der gesamten Wärmeabfuhr berechnet werden.

Zu den wichtigsten Lastkategorien gehören:

Produktlast

In der Regel die dominierende Prozesslast.

Übertragungslast

Wärme, die durch Wände, Decke, Boden sowie Türen eindringt.

Infiltrationslast

Warme Luft, die beim Be- oder Entladen eindringt.

Interne Last

Ventilatoren, Beleuchtung, Personal, Geräte.

Abtaulast

Während des Abtauvorgangs zugeführte Wärme.

Abkühlungslast

Wärme, die während der Temperaturabsenkung aus der Raumkonstruktion oder den Produkten abgeführt wird.

Alle Lasten tragen zur erforderlichen Leistung des Schnellgefrier-Kühlsystems bei.

Wärmeabfuhr aus dem Produkt

Das Einfrieren von Produkten ist komplexer als das bloße Abkühlen eines Produkts um einige Grad.

Die Wärmeabfuhr kann Folgendes umfassen:

1. Das Abkühlen des Produkts in Richtung seines Gefrierbereichs.
2. Wärmeabfuhr während des Phasenwechsels.
3. Die fortgesetzte Kühlung des Produkts bis zur endgültigen Kerntemperatur.

Dies führt zu einem erheblichen Kühlbedarf.

Auch die Zusammensetzung der Lebensmittel spielt eine Rolle.

Wassergehalt, Fett, Feststoffe, Produktdichte sowie die Verpackung beeinflussen das Gefrierverhalten.

Dies ist ein weiterer Grund, warum eine generische Dimensionierung nach „BTU pro Kubikfuß“ für das industrielle Schockgefrieren unzureichend ist.

Auswahl des Kompressors

Kompressoren für Schockfroster müssen unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen bei niedrigen Temperaturen eine ausreichende Leistung erbringen.

Die Auswahl hängt ab von:

• Erforderliche Kälteleistung
• Verdampfungstemperatur
• Kondensationstemperatur
• Umgebungsbedingungen
• Kältemittel
• Betriebsbereich des Kompressors
• Stromversorgung
• Produktionszyklus

Die Nennleistung allein bestimmt nicht die nutzbare Schockgefrierleistung.

Die Leistung muss unter tatsächlichen Niedrigtemperaturbedingungen bewertet werden.

Betriebsbereich des Kompressors

Niedrige Verdampfungstemperaturen in Verbindung mit hohen Umgebungstemperaturen stellen hohe Anforderungen an den Kompresserbetrieb.

Die Technik muss den Kompressor innerhalb des zugelassenen Betriebsbereichs halten.

Zu den relevanten Bedingungen gehören:

• Ansaugdruck
• Auslassdruck
• Verdampfungstemperatur
• Kondensationstemperatur
• Kältemittel
• Motorbelastung

Die richtige Auswahl gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb über den gesamten Gefrierzyklus hinweg.

Hohes Verdichtungsverhältnis

Beim Betrieb von Schockfrostern entsteht oft ein höheres Verdichtungsverhältnis als bei der Mitteltemperaturkühlung.

Ein höheres Verdichtungsverhältnis wirkt sich aus auf:

• die Kompressorleistung
• Stromverbrauch
• Auslasstemperatur
• Betriebseffizienz
• Belastung des Kompressors

Dies ist besonders in heißen Klimazonen von Bedeutung.

Eine niedrige Verdampfungstemperatur in Verbindung mit hohen Außentemperaturen stellt eine der anspruchsvollsten Kombinationen für Kälteanlagen dar.

Kondensationsanlagen

Die Kondensationsstufe muss die gesamte dem Produkt entzogene Wärme sowie die durch die Verdichtung erzeugte Wärme abführen.

Ein Schockgefrieranlage benötigt daher eine hohe Wärmeabfuhrleistung.

Bei der Auswahl des Kondensators sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:

• Gesamtkühlleistung
• Umgebungstemperatur
• Kompressorleistung
• Aufstellungsort der Anlage
• Luftstrom
• Kältemittel

Eine zu geringe Leistung des Verflüssigers kann den gesamten Schnellgefrierprozess beeinträchtigen.

Hohe Umgebungstemperaturen

Freezewize exportiert Kühlsysteme in verschiedene Klimazonen.

Ein Schnellgefrierer, der in Texas oder Arizona betrieben wird, kann mit deutlich höheren Kondensatoreinlasstemperaturen konfrontiert sein als ein System, das in Nordeuropa betrieben wird.

Hohe Umgebungstemperaturen beeinflussen:

• Kondensationsdruck
• die Kompressorleistung
• Leistungsbedarf
• Wärmeabgabe
• Betriebsbereich des Systems

Bei der Auslegung sollten daher realistische lokale Umgebungsbedingungen zugrunde gelegt werden.

Eine bestimmte Konfiguration für Schockfroster sollte nicht unverändert auf jeden Markt übertragen werden.

Niedrige Umgebungstemperaturen

Kaltes Klima stellt den Kondensator vor besondere Herausforderungen.

Außenanlagen, die im Winter sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind, erfordern je nach Systemauslegung möglicherweise eine entsprechende Regelung des Verflüssigungsdrucks.

Projekte sollten über den erwarteten jährlichen Umgebungstemperaturbereich hinweg bewertet werden.

Die Auslegung für den Sommer gewährleistet eine optimale Wärmeabfuhr in Spitzenzeiten.

Die Auslegung für den Winter gewährleistet einen stabilen Kühlbetrieb.

Temperatur des einlaufenden Produkts

Die Temperatur der angelieferten Produkte beeinflusst die Prozesslast erheblich.

Beispiele:

Produktankunft bei +2 °C

im Vergleich zu

Produkt, das bei +20 °C angeliefert wird

führen zu sehr unterschiedlichen Anforderungen an die Wärmeabfuhr, bevor die Gefriertemperatur im Kern erreicht ist.

In den Produktionsdaten sollte daher die tatsächliche Anlieferungstemperatur und nicht ein angenommener Wert angegeben werden.

Dies ist besonders wichtig bei der Verarbeitung von Fleisch, Geflügel, Meeresfrüchten sowie Fertiggerichten.

Chargengröße

Das Schockgefrieren erfolgt oft chargenweise.

Nützliche Informationen sind unter anderem:

• kg oder lb pro Charge
• Chargen pro Tag
• Zeit zwischen den Chargen
• Beladezeit
• Entladezeit
• Reinigungszeit
• Abtauezeit

Ein System, das für eine Charge alle 12 Stunden ausgelegt ist, unterscheidet sich von einem System, das für kontinuierliche, direkt aufeinanderfolgende Zyklen vorgesehen ist.

Der Produktionsplan beeinflusst die Anlagenauslastung sowie die Anforderungen an die Regenerationszeiten.

Kontinuierliche Produktion

Einige Industrieanlagen erfordern einen nahezu kontinuierlichen Gefrierbetrieb.

Dies verändert die Prioritäten des Systems.

Bei der Auslegung müssen möglicherweise folgende Aspekte berücksichtigt werden:

• Mehrere Gefrierkammern
• Mehrere Verdampfer
• Stufenweise angeordnete Kompressoren
• Redundanz
• Abtausequenzierung
• Produktionskontinuität

Ein einzelner Blast-Raum kann zu einem Produktionsengpass werden, wenn der Gefrierbetrieb aufgrund von Abtau- oder Wartungsarbeiten unterbrochen wird.

Anlagen mit hohem Durchsatz profitieren von einer Systemarchitektur, die auf den tatsächlichen Arbeitsablauf in der Fabrik zugeschnitten ist.

Schockgefrieren von Fleisch

Die Fleischverarbeitung ist ein wichtiger Anwendungsbereich für Schnellgefrierkammern.

Wichtige Auslegungsparameter sind:

• Produkttyp
• Schlachtkörper, Teilstücke, Kartons oder verpackte Produkte
• Produktdicke
• Eingangstemperatur
• Chargenmasse
• Endkerntemperatur
• Gefrierzeit

Große Fleischprodukte können aufgrund der größeren Wärmeübertragungsstrecke im Inneren eine längere Gefrierzeit erfordern.

Die Anordnung der Produkte im Luftstrom ist entscheidend.

Schockgefrieren von Geflügel

Zu den Geflügelanwendungen gehören unter anderem:

• Ganze Hähnchen
• Hähnchenteile
• Verpacktes Geflügel
• Kartons
• Fertigprodukte

Die Produktform beeinflusst die Belüftung.

Dicht gepackte Kartons schränken den direkten Kontakt mit der Kaltluft im Vergleich zu einzeln angeordneten Produkten ein.

Das Kühlsystem sowie die Anordnung der Regale sollten der tatsächlichen Verpackung entsprechen.

Schockgefrieren von Meeresfrüchten

Anlagen für Meeresfrüchte erfordern häufig eine schnelle Temperaturabsenkung für Fisch oder verarbeitete Meeresfrüchteprodukte.

Wichtige Parameter sind:

• Produktabmessungen
• Feuchtigkeitsgehalt
• Verpackung
• Ausgangstemperatur
• Solltemperatur
• Chargengröße

Hohe Luftfeuchtigkeit in Verbindung mit der Produktfeuchtigkeit kann ebenfalls die Vereisung des Verdampfers beeinflussen.

Die Abtaustrategie verdient besondere Beachtung.

Einfrieren von Fertiggerichten

Das Schockgefrieren eignet sich außerdem für:

• Fertiggerichte
• Backwaren
• Fertiggerichte
• Tiefkühlgemüse
• Verarbeitete Produkte

Jedes Produkt weist unterschiedliche physikalische Eigenschaften auf.

Ein Kühlsystem sollte nicht für alle Lebensmittelsorten von einer einheitlichen Gefrierzeit ausgehen.

Produktversuche oder verifizierte Prozessberechnungen können wichtig werden, wenn präzise Produktionsziele gelten.

Produktqualität

Schnellgefrieren wird häufig eingesetzt, wenn Betreiber die Gefrierzeit verkürzen und gleichzeitig die Produktqualität durch eine kontrollierte Verarbeitung sichern wollen.

Die Gefriergeschwindigkeit beeinflusst die Eisbildung im Lebensmittel.

Schnelleres, kontrolliertes Gefrieren führt im Allgemeinen zu kleineren Eisstrukturen als langsames Gefrieren, was dazu beiträgt, physikalische Schäden an der Lebensmittelstruktur zu verringern.

Die Qualität des Endprodukts hängt weiterhin ab von:

• Rohmaterial
• Verpackung
• Lagerbedingungen
• Gefriergeschwindigkeit
• Endtemperatur
• Auftaumethode

Ein Schockfroster unterstützt die Qualitätskontrolle des Produkts, doch die Kühlanlage allein bestimmt nicht die endgültige Lebensmittelqualität.

Türöffnungssteuerung

Die Türen von Schockfrostern lassen beim Beladen erhebliche Mengen an Wärme und Feuchtigkeit eindringen.

Große Paletten- oder Rollwagen-Türen können über längere Zeiträume offen bleiben.

Dies wirkt sich aus auf:

• die Kühllast
• Reifbildung
• Bodenvereisung
• Refrigerator-Reifbildung
• Rückstellzeit

Der Beladungsablauf sollte daher unnötige Türöffnungszeiten minimieren.

Türtyp, Öffnungsgröße, Durchgangsfrequenz sowie die Abdichtung müssen auf die Auslegung der Kühlanlage abgestimmt werden.

Integration von Gefriertüren

Anwendungen in Schockfrostern erfordern Türsysteme, die für Niedrigtemperaturbedingungen geeignet sind.

Wichtige Faktoren sind:

• Isolierung
• Dichtung
• Beheizter Rahmen, wo erforderlich
• Beheizte Schwelle, falls erforderlich
• Türgröße
• Verkehr
• Schließgeschwindigkeit

Eine undichte Türöffnung kann zu einer dauerhaften Feuchtigkeitsquelle im Inneren eines Hochleistungs-Schockkühlers führen.

Freezewize-Kühlsysteme können bereits bei der gesamten Projektplanung auf isolierte Gefriertüren abgestimmt werden.

Bodenisolierung

In den Böden von Schockfrostern treten erhebliche Temperaturunterschiede auf.

Eine geeignete Bodenisolierung trägt dazu bei, den Wärmeeintrag aus der Gebäudedecke oder dem Erdreich zu reduzieren.

Bei der Bodenplanung sollte Folgendes berücksichtigt werden:

• Raumtemperatur
• Dauer des Gefrierzyklus
• Bedingungen des Gebäudebodens
• Statische Belastungen
• Palettenverkehr
• Gabelstapler
• Entwässerung

Bodenbeläge für industrielle Schockfroster sollten sowohl als thermische als auch als statische Konstruktion betrachtet werden.

Plattenisolierung

Auch Wände und Decken benötigen eine Dämmung, die für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen geeignet ist.

Eine unzureichende Gebäudehülle erhöht kontinuierlich die Gesamtbelastung des Systems.

Wichtige Faktoren sind:

• Plattendicke
• Paneelverbindungen
• Ecken
• Deckenübergänge
• Türöffnungen
• Versorgungsdurchführungen

Eine Erhöhung der Kühlleistung ist kein effizienter Ersatz für eine mangelhafte Gehäusekonstruktion.

Luftundichtheiten

Luftinfiltration hat im Schnellkühler zwei Auswirkungen:

Es dringt Wärme ein.

Feuchtigkeit dringt ein.

Feuchtigkeit kann zu Frost oder Eis werden.

Wiederholte Luftundichtigkeiten erhöhen daher sowohl die Kühllast als auch den Abtaubedarf.

Paneelfugen, Türen, Durchführungen sowie Deckenübergänge müssen sorgfältig abgedichtet werden.

Temperatursensoren

Die Steuerung von Schockfrostern kann je nach Prozessanforderungen mehrere Temperaturmessungen nutzen.

Mögliche Messgrößen sind:

• Raumlufttemperatur
• Verdampfertemperatur
• Produktkerntemperatur
• Rücklufttemperatur

Diese Messungen dienen unterschiedlichen Zwecken.

Der Raumsensor regelt die Kühlumgebung.

Eine Produktsonde hilft bei Bedarf dabei, den Gefrierfortschritt zu ermitteln.

Die Verdampferüberwachung kann die Abtau- oder Schutzlogik unterstützen.

Die richtige Platzierung des Sensors ist entscheidend.

Kerntemperatursonde

Wenn die Prozesssteuerung eine bestimmte Kerntemperatur des Produkts erfordert, liefert eine geeignete Produktsonde direkte Informationen.

Die Platzierung der Sonde muss den tatsächlichen Zustand des Produkts widerspiegeln.

Die Messung nur der Außenfläche kann auf kalte Zustände hindeuten, bevor das Produktinnere die Solltemperatur erreicht hat.

Bei Chargenverfahren können Kerntemperaturdaten zusammen mit der Zeit und den Raumbedingungen verwendet werden, um den Gefrierfortschritt zu überprüfen.

Die genauen Verfahren zur Lebensmittelsicherheit sind anlagenspezifisch.

Steuerungssystem

Ein Kühlsystem für Schockfroster benötigt Steuerungen, die auf den Produktionsprozess abgestimmt sind.

Zu den Steuerungsfunktionen können gehören:

• Raumtemperatur
• Kompressorstufenregelung
• Verdampferventilatoren
• Abtauung
• Produktfühler
• Zykluszeit
• Alarmfunktionen
• Druckschutz
• Systemstatus

Bei großen Systemen können je nach Projektanforderungen auch Überwachungs- oder Datenerfassungsfunktionen integriert werden.

Die Steuerung sollte den Prozessbetrieb unterstützen und nicht nur die Anlagen ein- oder ausschalten.

Steuerung des Gefrierzyklus

Eine praktische Schnellgefriersequenz kann Folgendes umfassen:

1. Produktbeladung
2. Tür schließen
3. Start des Schnellgefriervorgangs
4. Kühlung mit hohem Luftstrom
5. Produkt- oder Zeitüberwachung
6. Zielzustand erreicht
7. Entnahme der Produkte
8. Abtauen oder Reinigung, falls erforderlich
9. Vorbereitung für den nächsten Zyklus

Die tatsächliche Abfolge hängt vom Produktionsprozess ab.

Das Verständnis dieses Zyklus während der Auslegung hilft dabei, die Kühlleistung sowie die Abtauwärmerückgewinnung richtig zu dimensionieren.

Alarmfunktionen

Mögliche Alarme sind unter anderem:

• Hohe Raumtemperatur
• Sensorausfall
• Kompressorfehler
• Hoher Druck
• Niedriger Druck
• Ausfall des Ventilators
• Verlängerter Gefrierzyklus
• Tür offen

Die erforderlichen Alarme hängen von der Anlage ab.

Eine Produktionsanlage benötigt möglicherweise eine andere Alarmlogik als eine kleinere Anlage zum Chargengefrieren.

Elektrische Last

Schockgefrieranlagen haben oft einen erheblichen Strombedarf.

Zu den Lasten können gehören:

• Kompressoren
• Kondensatorventilatoren
• Verdampferventilatoren
• Abtauheizungen
• Steuerungen
• Ablaufheizungen
• Türheizungen

Die elektrische Planung sollte daher frühzeitig beginnen.

Erforderliche Projektdaten:

• Spannung
• Phase
• Frequenz
• Verfügbare Leistung
• Steuerungsanforderungen

Für elektrische Konfigurationen in den USA ist vor der Herstellung der Geräte eine gesonderte Bestätigung erforderlich.

Kältemittelstrategie

Freezewize verwendet nicht für jedes Schnellgefrier-Kühlsystem dasselbe Kältemittel.

Die Auswahl des Kältemittels hängt ab von:

• Zielmarkt
• Kapazität
• Anwendung
• Kompatibilität mit dem Kompressor
• Betriebstemperaturen
• Sicherheitsanforderungen
• Verfügbarkeit des Kundendienstes
• Lokale Vorschriften

Die Systeme werden daher unter Berücksichtigung der regional spezifischen Kältemittelanforderungen hergestellt.

Dieser Ansatz unterstützt Projekte in den Vereinigten Staaten, Europa, Afrika, dem Nahen Osten sowie auf weiteren internationalen Märkten.

Schnellkühlräume in den USA

Für den US-Markt sollten Schockgefrieranlagen klar von herkömmlichen begehbaren Tiefkühlräumen unterschieden werden.

Das Schockgefrieren ist im Grunde eine Prozesskühlungsanwendung, da die Anlagen auf die schnelle Entnahme großer Produktmengen ausgelegt sind und nicht nur darauf, die Gefriertemperatur aufrechtzuerhalten.

Bei der Projektplanung ist Folgendes zu berücksichtigen:

• Lebensmittelverarbeitung
• Produktmenge
• Gefrierzeit
• Zielkerntemperatur
• Raumkonfiguration
• Anforderungen an das Kältemittel
• Stromversorgung
• Geltende örtliche Vorschriften
• Installation der Anlagen

Diese Unterscheidung trägt zudem dazu bei, zu verhindern, dass für einen industriellen Gefrierprozess ungeeignete Kühl- und Gefriergeräte angeboten werden.

Dimensionierung von Schockfrostern

Für die korrekte Dimensionierung des Kühlsystems eines Schockfrosthers sind mehr Informationen erforderlich als bei einem normalen Angebot für einen Gefrierschrank.

Freezewize sollte folgende Angaben anfordern:

Raumabmessungen

Länge, Breite, Höhe.

Produktart

Fleisch, Geflügel, Meeresfrüchte, Fertiggerichte, Backwaren, Obst und Gemüse oder ein anderes Produkt.

Chargengewicht

Maximale Produktmasse pro Durchlauf.

Eingangstemperatur

Temperatur vor dem Einfrieren.

Soll-Kerntemperatur

Erforderliche Innentemperatur des Produkts.

Gefrierzeit

Maximal zulässige Zyklusdauer.

Produktabmessungen

Dicke, Form, Kartongröße.

Verpackung

Offen, verpackt, in Beuteln, in Kartons, auf Paletten.

Produktanordnung

Regal, Transportwagen, Palette, hängend, Regalaufstellung.

Tägliche Zyklen

Anzahl der Chargen.

Umgebungstemperatur

Umgebungsbedingungen rund um die Kondensationsanlagen.

Türverkehr

Be- und Entlademuster.

Isolierung

Wand-, Decken-, Boden- sowie Türkonstruktion.

Stromversorgung

Spannung, Phase, Frequenz.

Anforderungen an das Kältemittel

Auswahl entsprechend der Zielregion.

Ohne diese Angaben ist eine genaue Auswahl des Schockkühlers schwierig.

System vs. Kondensatoreinheit

Ein Kunde, der eine Schnellkühlung wünscht, benötigt entweder eine Kälteteilkomponente oder ein komplettes System.

Tiefkühl-Kondensatoreinheit

Stellt die Ausrüstung auf der Kondensatorseite bereit.

Schockgefrier-Kühlsystem

Umfasst eine aufeinander abgestimmte Prozesskältetechnik:

• Kompressor
• Kondensationsausrüstung
• Schockverdampfer
• Hoher Luftdurchsatz
• Expansionsregelungen
• Kältemittelleitungen
• Abtauung
• Sensoren
• Elektrische Steuerungen
• Prozesslogik

Dieser Unterschied sollte auf allen Freezewize-Produktseiten deutlich erkennbar sein.

Schnellgefrier- vs. Tiefkühlsystem

Freezewize bietet nun zwei separate Systemprodukte an:

Kühlraumsystem

In erster Linie für die Tiefkühllagerung konzipiert.

Blast-Freezer-Kühlsystem

In erster Linie für das schnelle Einfrieren von Produkten konzipiert.

Diese Trennung verhindert Überschneidungen bei den Suchbegriffen und hilft Kunden dabei, die Ausrüstung entsprechend dem tatsächlichen Prozess auszuwählen.

Die Frage lautet nicht:

„Wie kalt muss der Raum sein?“

Die wichtigere Frage lautet:

„Lagern wir tiefgekühlte Produkte oder frieren wir Produkte aktiv ein?“

Diese Entscheidung bestimmt, welche Kategorie von Kühlsystemen in Betracht gezogen werden sollte.

Komplette Integration von Schockfrostern

Freezewize Cooling System entwirft, liefert und installiert Schnellgefrier-Kühlsysteme als komplette industrielle Gefrierlösungen.

Der schlüsselfertige Lieferumfang umfasst:

• Projektplanung
• Berechnung der Produktmenge
• Berechnung des Gefrierprozesses
• Berechnung der Kühllast
• Kältetechnik für Schockfroster
• Tiefkühl-Kondensationsanlagen
• Industrielle Schnellverdampfer
• Luftstromplanung
• Kälteleitungen
• Koordination der Abtauung
• Elektrische Steuerungen
• Automatisierung
• Isolierte Kühlraumplatten
• Türen für Tiefkühlräume
• Bodensysteme
• Montage
• Testen
• Inbetriebnahme
• Endabnahme

Dieser integrierte Ansatz ermöglicht es, die Kühlleistung des Schockfrosthers, die Kerntemperatur des Produkts, das Chargengewicht, die Gefrierzeit, den Luftstrom, die Raumisolierung, die Umgebungsbedingungen, die Abtaustrategie, das Kältemittel sowie den Strombedarf in einem koordinierten Prozess zu bewerten.

Ob für die Produktion von Fleisch, Geflügel, Meeresfrüchten, Fertiggerichten und Tiefkühlkost, für Lebensmittelverarbeitungsbetriebe, Kühlkettenanlagen oder industrielle Gefrierprojekte – wenden Sie sich an Freezewize Cooling System, um ein Schnellgefrier-Kühlsystem zu entwickeln, das auf die tatsächliche Produktmenge, die Eingangstemperatur, die angestrebte Kerntemperatur, die Gefrierzeit, die Raumgeometrie sowie den Produktionsplan abgestimmt ist.