Типы холодильных камер: хранение, заморозка, шоковая заморозка, дозревание

Холодильные камеры: классификация по назначению и режимам работы

Холодильные камеры принципиально различаются по назначению, температурным режимам и технологическим процессам, которые они поддерживают. Выбор типа камеры определяет не только стоимость оборудования, но и энергопотребление, производительность и сохранность продукции. Рассмотрим основные типы с учётом инженерных и практических аспектов.

Принцип работы холодильного оборудования

Любая холодильная камера работает по замкнутому циклу сжатия-испарения хладагента. Компрессор (поршневой, спиральный или ротационный) повышает давление и температуру паров хладагента, конденсатор отводит тепло и превращает газ в жидкость, затем расширительный клапан резко снижает давление, и жидкий хладагент испаряется в испарителе, поглощая тепло из камеры. Цикл повторяется непрерывно, поддерживая требуемую температуру.​

Для промышленных камер чаще применяют спиральные компрессоры — они выдают 20–50 кВт холодопроизводительности и компактнее поршневых при одинаковой производительности. Для очень крупных установок используют центробежные компрессоры мощностью до 2000 кВт.​

Испаритель — это воздухоохладитель, который в сочетании с вентилятором равномерно распределяет холодный воздух по всему объёму камеры. Конструктивно агрегаты делятся на моноблоки (всё в одном корпусе), сплит-системы (компрессор вынесен) и агрегаты с выносным конденсатором для крупных производств.​

Стены и потолок камер собирают из сэндвич-панелей толщиной 40–200 мм с наполнителем из пенополиуретана (ППУ). Коэффициент теплопроводности ППУ составляет 0,022 Вт/м²К, что обеспечивает высокую изоляцию: панель в 100 мм изолирует так же, как кирпичная стена в 1500 мм. Диапазон рабочих температур панелей: от −80 до +120°С. На низкотемпературных камерах обязателен клапан выравнивания давления между внутренней и наружной атмосферой.​

Камеры хранения охлажденной продукции

Камеры хранения (или холодильные камеры среднетемпературные) поддерживают температуру от 0 до 7°С и предназначены для краткосрочного хранения скоропортящихся продуктов: молочных изделий, мяса, рыбы, фруктов. Это наиболее массовый тип в торговле и общепите.​

Режим работы стабилен: компрессор работает постоянно на частичной нагрузке, так как теплопритоки от покупателей, открытия дверей и слабая разница с окружающей температурой (в летний период внешний воздух может быть +32…+40°С) хорошо предсказуемы. Средняя наработка на отказ таких камер составляет 14000–16000 часов.​

Относительная влажность внутри должна быть 80–95%, чтобы продукция не высыхала. Для её поддержания используют увлажнители и системы циркуляции воздуха с регулируемыми дефростерами (автоматическими размораживающими циклами).​

Теплопотери камеры зависят от разницы наружной и внутренней температуры. При разнице в 10°С достаточно панелей толщиной 40 мм, при 25°С и выше требуются панели 80–100 мм, иначе холодильный агрегат будет перегружен.​

Морозильные камеры и низкотемпературное хранение

Морозильные камеры поддерживают температуру ниже −18°С для длительного хранения замороженных продуктов — мяса, рыбы, готовых блюд, овощей. В отличие от камер хранения, морозильные установки работают в более жёстких условиях: большая разница температур (в доме может быть +25°С, в камере −20°С — перепад 45°С), высокая теплопритоки при любой загрузке. Средняя наработка на отказ может быть ниже — 10000–12000 часов при двух компрессорах.​

Для морозильных камер требуется толщина панелей 80–120 мм. Климат внутри более сухой, влажность обычно 85–90%. Дефросты (циклы оттаивания испарителя) происходят реже — 1–2 раза в сутки, так как при −18°С конденсация влаги минимальна.​

Важно помнить, что морозильные камеры не доводят произвольно взятый продукт до температуры −18°С — они её поддерживают. Для замораживания партии продукта (например, в переработке или при поступлении урожая) требуются установки шоковой заморозки.​

Установки шоковой заморозки

Шоковая заморозка — это быстрое охлаждение продукта от комнатной температуры до −35°С и ниже за 15–90 минут в зависимости от размера и типа товара. В отличие от обычного замораживания (8–24 часа), ускорение процесса сохраняет структуру клеток, вкус и внешний вид продукции.​

По типу установки различают:​

Воздушные туннельные аппараты. Продукты проходят через туннель, обдуваемые потоком воздуха с температурой −35°С из мощных воздухоохладителей. Производительность — 500–2000 кг/час в зависимости от размера туннеля. Используются на мясоперерабатывающих и рыбных производствах.​

Спиральные скороморозильные аппараты. Продукт движется по спиральному конвейеру внутри одной камеры, что экономит площадь при больших объёмах (до 1500 кг/час). Применяются в цехах, где площадь критична.​

Флюидизационные установки. Мелкие изделия (ягоды, горошек, пельмени) парят в потоке восходящего холодного воздуха, что обеспечивает ускоренное и равномерное замораживание. Производительность 20–100 кг/час.​

Криогенные системы. Используют жидкий азот или углекислый газ для моментальной заморозки деликатной продукции (грибы, мясо высокого качества, морепродукты). Самый дорогой вариант, но обеспечивает минимальные потери влаги и идеальное качество.​

Компактные шкафы. Для кафе и небольших производств выпускают настольные и напольные шоковые морозильники производительностью 20–50 кг/час, которые занимают площадь стандартного холодильника.​

Стены воздушных туннельных камер требуют толщину панелей 100–120 мм из-за экстремальной разницы температур. Система оттаивания здесь использует горячий газ (газовый дефрост) или электрический ТЭН, так как обычные ледяные наросты при −35°С были бы критичны для производительности.​

Камеры дозревания и созревания

Камеры дозревания (созревания) — специализированные установки для контролируемого созревания фруктов, овощей, сыра и мяса. Они отличаются от обычных камер тем, что должны работать на охлаждение и нагрев одновременно.

Дозревание бананов. Используется газация — подача этилена (5%) в смеси с азотом (95%). Режим: температура +18…+20°С, влажность 90–95%, длительность 1–7 суток в зависимости от степени спелости. Холодильный агрегат должен уметь нагревать в зимний период и охлаждать летом, чтобы поддерживать +18°С. Микропроцессорный контроллер управляет подачей этилена, вентиляцией и влажностью. Требуется герметичность камеры и система циркуляции воздуха, чтобы газ равномерно обволакивал каждую коробку фруктов — неоднородность замедлит или ускорит созревание отдельных партий.​

Созревание сыра. Температура +2…+15°С (в зависимости от сорта), влажность 85–95%, длительность от 2–3 недель до нескольких месяцев. Стеллажи с сыром требуют регулярного поворота для равномерного развития плесени. Агрегат должен контролировать уровень кислорода и углекислого газа.​

Вызревание мяса. Режим: +1…+3°С, влажность 50–60%, длительность 2–4 недели. Цель — улучшить вкус и мягкость. Требуется система циркуляции воздуха с фильтрацией, чтобы запахи из одной партии не переносились на другую.​

Система регулируемой атмосферы (РГС). Для длительного хранения яблок, груш и цитрусовых применяют технологию ULO (Ultra Low Oxygen) — содержание кислорода снижается до <1–1,5%, углекислого газа 0–2%. Это замедляет дыхание плодов в 10–15 раз и позволяет хранить яблоки 10–12 месяцев вместо обычных 2–3 месяцев. Современная система DCA (Dynamic Controlled Atmosphere) автоматически регулирует уровень кислорода, основываясь на коэффициенте дыхания плодов, измеренном датчиком. Для РГС требуется оборудование для удаления CO₂ (адсорбер), удаления этилена и точные датчики контроля газовой среды.​

Все камеры дозревания требуют абсолютную герметичность — малейшие утечки газа нарушают режим и делают всю партию товара непригодной.​

Выбор типа камеры и затраты

Капитальные затраты зависят от объёма и типа холодного оборудования:

• Камера хранения 50 м³: компрессор 10–15 кВт, панели 40–60 мм, 2–3 млн ₽.

• Морозильная 50 м³: компрессор 15–20 кВт, панели 80–100 мм, 3–4 млн ₽.

• Туннель шоковой заморозки: компрессор 30–50 кВт, панели 100–120 мм, система дефроста, 5–8 млн ₽.

• Камера дозревания бананов 100 м³: двойной агрегат (охлаждение/нагрев), система газации, микропроцессор, 8–12 млн ₽.

Энергопотребление — камеры хранения потребляют 2–3 кВт·ч на кубический метр в сутки, морозильные 3–5 кВт·ч/м³·сут, шоковая заморозка требует пиков 20–30 кВт при работе, но кратковременно.

Техническое обслуживание дороже для установок шоковой заморозки и дозревания из-за сложности контроля и дефростации. Испаритель нужно очищать от льда 1–2 раза в месяц вручную либо по программе автоматической дефростации (требует более мощного агрегата).​

Выбор типа холодильной камеры должен быть обоснован технологией вашего производства. Камера хранения стоит дешевле и проще в обслуживании, но не может ускорить заморозку или контролировать созревание. Специализированные системы (шоковая заморозка, дозревание, РГС) требуют серьёзных инвестиций, но они окупаются через качество продукции, срок её хранения и прибыль от экспорта.