Source: NaturalRefrigerants.com
https://naturalrefrigerants.com/news/pennsylvania-processor-185kw-vitalis-co2-refrigeration-system/
Un transformateur alimentaire de Pennsylvanie adopte une réfrigération au CO2 de 185 kW pour la congélation rapide à basse température
Ce qui s'est passé
Le fabricant canadien de réfrigération Vitalis a fourni un moteur de 185 kW, soit environ 52,7TR, système de réfrigération transcritique au CO₂ pour installation dans une usine de transformation alimentaire à Bethléem, Pennsylvanie.
Le système Roxsta G6 à basse température prendra en charge la congélation rapide des raviolis cuits à la vapeur à une température d'évaporation signalée de −42 °C., équivalent à environ −44°F. Le transformateur alimentaire n'a pas été publiquement nommé dans le rapport disponible.
Vitalis a qualifié le projet d'exemple de technologie CO₂ transcritique s'étendant au-delà de ses applications établies dans la vente au détail de produits alimentaires et les supermarchés pour atteindre la transformation industrielle des aliments..
Le projet est une fourniture et une installation d'équipement en cours plutôt qu'une étude de cas de performance terminée.. Aucune donnée d'exploitation vérifiée sur la consommation d'énergie, temps de congélation, le débit du produit ou la température finale du produit au cœur n'a pas encore été publié.
Cette distinction est importante pour les lecteurs B2B. La capacité du système et les conditions d'évaporation signalées décrivent la conception de la réfrigération, mais ils n’établissent pas encore l’efficacité réelle de la production ou le coût du cycle de vie de l’installation..
Comment ça marche
Le système utilise du R744, la désignation de réfrigération pour le dioxyde de carbone, dans un cycle de réfrigération transcritique.
Un système transcritique peut fonctionner avec le côté haut du cycle de réfrigération au-dessus du point critique du CO₂.. Cela nécessite du matériel, tuyauterie, contrôles et pratiques d'entretien conçus pour des pressions de fonctionnement plus élevées que de nombreux systèmes conventionnels à base de HFC.
Le chiffre de −42 °C indiqué correspond à la température d’évaporation du réfrigérant., pas nécessairement la température de la pièce du congélateur ou la température au centre des boulettes.
La température d'évaporation décrit la condition dans laquelle le réfrigérant absorbe la chaleur à l'intérieur de l'évaporateur.. L’air fourni au congélateur et la température à cœur finale du produit seront normalement plus chauds et dépendront de la conception de l’équipement., flux d'air, dimensions du produit, modèle de chargement et durée du processus.
Cette distinction technique est importante lorsqu'on compare les systèmes de surgélation.
Un acheteur ne doit pas évaluer les performances uniquement en fonction de la température d'évaporation la plus basse.. Les mesures les plus utiles incluent les kilogrammes de produit congelé par heure, température initiale du produit, température centrale cible, temps de congélation total, uniformité de la température et consommation d'énergie par kilogramme de produit fini.
La congélation rapide élimine la chaleur plus rapidement que le stockage congelé ordinaire.
Un débit d'air élevé et une grande différence de température aident le produit à traverser plus rapidement la zone de congélation critique. Une congélation plus rapide peut réduire la formation de gros cristaux de glace et favoriser une meilleure texture après décongélation., bien que le résultat final dépende aussi de la recette, teneur en eau, forme et emballage du produit.
Le système de réfrigération doit donc être conçu avec l'enceinte du congélateur, évaporateurs, les fans, convoyeurs ou racks et le processus de production réel.
Si le rack de réfrigération offre une capacité suffisante mais que le flux d'air autour du produit est inégal, certains cartons peuvent geler plus lentement que d'autres. Si la ligne de cuisson en amont délivre un produit à une température plus élevée ou plus variable que prévu, le temps de gel et la charge du système peuvent augmenter.
L’entrepôt frigorifique en aval doit également être correctement dimensionné.
La congélation rapide crée une charge de réfrigération élevée mais intermittente. Une fois que le produit atteint sa température à cœur cible, il entre en entrepôt congelé avec une charge de maintien inférieure. Si le stockage, la capacité de manutention ou d’expédition des palettes est insuffisante, le produit fini peut s'accumuler et réduire l'efficacité de la chaîne de production.
Pourquoi c'est important
Le projet fournit un autre exemple de technologie de réfrigérant naturel évoluant vers la transformation industrielle des aliments..
Les systèmes CO₂ sont devenus de plus en plus visibles dans les supermarchés et dans certaines applications d'entreposage frigorifique, mais la surgélation industrielle impose un profil de fonctionnement à basse température plus exigeant.
Vitalis affirme que ses systèmes modulaires CO₂ sont conçus pour supporter des charges variables, extension future et récupération de chaleur en option. Le fabricant positionne également le R744 comme un moyen pour les opérateurs de réduire leur exposition aux futures restrictions affectant les réfrigérants HFC à PRG élevé..
Pour les robots culinaires, Le choix du réfrigérant est devenu une décision de planification des investissements à long terme.
Un nouveau système de réfrigération peut fonctionner pendant de nombreuses années. Les entreprises doivent prendre en compte non seulement le coût actuel de l'équipement, mais aussi la disponibilité du réfrigérant, changements réglementaires, capacité du technicien, prix de l'énergie, les exigences de maintenance et une éventuelle expansion future.
Le CO₂ offre plusieurs avantages stratégiques, y compris l’utilisation d’un réfrigérant naturel et l’évitement des HFC à PRP élevé. En même temps, un fonctionnement réussi nécessite des composants haute pression appropriés, commandes avancées, mise en service minutieuse et techniciens formés aux systèmes transcritiques.
L'application Bethléem est particulièrement pertinente car elle concerne un aliment préparé surgelé plutôt qu'un simple stockage en chambre froide..
Les transformateurs de plats préparés sont confrontés à des calendriers de production changeants, plusieurs SKU et charges de produits variables. Les systèmes de réfrigération doivent réagir efficacement lorsque le congélateur est complètement chargé tout en restant stables pendant les périodes de production partielle ou d'assainissement..
Les performances à charge partielle sont donc aussi importantes que la capacité nominale maximale.
Le projet a également des implications potentielles en matière de récupération de chaleur. La chaleur rejetée par le système de réfrigération peut être utile pour l'eau chaude, nettoyage ou chauffage d'un bâtiment, en fonction de la conception finale. Le rapport de projet actuel ne confirme pas que la récupération de chaleur est incluse, donc une telle opportunité devrait être évaluée séparément.
Impact B2B
Pour les transformateurs de produits surgelés, le projet démontre que le CO₂ doit désormais être considéré aux côtés de l'ammoniac, HFC et alternatives émergentes à l’A2L pour les applications industrielles à basse température.
La comparaison correcte doit inclure le coût en capital, consommation d'électricité, entretien, redondance de la réfrigération, risque lié au réfrigérant, la formation du personnel et le profil de production attendu.
La qualification des transformateurs doit se concentrer sur le produit plutôt que uniquement sur l'installation frigorifique.
Un programme de mise en service doit documenter la température initiale du produit, disposition de chargement, flux d'air, durée de congélation, température à cœur finale et variation entre les positions du produit la plus chaude et la plus froide.
Le processus doit être testé avec des charges de production représentatives. Un test de réduction dans une pièce vide ne prouve pas que le système peut congeler uniformément un lot complet d'aliments emballés..
Pour les entrepreneurs en réfrigération, l'installation nécessite une discipline de conception à haute pression, intégration des contrôles et procédures de sécurité claires.
Les entrepreneurs doivent confirmer les niveaux de pression, systèmes de secours, performances du refroidisseur de gaz, étagement du compresseur, gestion du pétrole, stratégie de dégivrage, détection de fuite et intervention d'urgence. La disponibilité locale de techniciens de service qualifiés et de pièces de rechange doit être incluse dans le plan opérationnel..
Pour les exploitants d’entrepôts frigorifiques et d’entrepôts, la capacité du surgélateur doit être adaptée à la capacité de stockage et d'expédition.
Un congélateur rapide peut simplement déplacer le goulot d'étranglement vers l'aval si les positions des palettes, la capacité du chariot élévateur ou les quais de chargement ne peuvent pas gérer le volume fini. Les données WMS et les calendriers de production doivent donc être liés à la disponibilité des congélateurs et à l'inventaire de la chambre froide..
Pour les marques et détaillants alimentaires, un processus de congélation plus contrôlé peut favoriser la cohérence du produit et la gestion de la durée de conservation. Les acheteurs doivent toujours se fier aux spécifications du produit fini et aux contrôles de processus documentés plutôt que de supposer qu'un point de consigne de réfrigération inférieur produit automatiquement une qualité supérieure..
Pour les fournisseurs d'emballages, le processus de congélation peut affecter la sélection des matériaux.
Cartons, doublures, films, les étiquettes et les adhésifs doivent conserver leurs performances à basse température. L'emballage doit également permettre une circulation d'air adéquate pendant la congélation tout en protégeant le produit pendant le stockage et la distribution..
Pour les équipes énergie et développement durable, l'évaluation du projet doit utiliser les données d'exploitation mesurées après la mise en service.
Les mesures pertinentes incluent les kWh par kilogramme congelés, demande électrique de pointe, fuite annuelle de réfrigérant, utilisation de la récupération de chaleur, coût de maintenance et disponibilité du système. La capacité des équipements à elle seule ne suffit pas à établir la performance environnementale.
Pour les fournisseurs de technologie, le projet crée des opportunités pour relier les contrôles de réfrigération à la planification de la production, données sur le chargement du congélateur et la température au cœur du produit. Un système plus intelligent peut ajuster la capacité en fonction de la demande réelle du processus plutôt que de se fier uniquement à la température de l'air ambiant..
La leçon plus large est que la réfrigération durable s’implante de plus en plus dans la chaîne du froid alimentaire..
Le projet Vitalis montre que le CO₂ transcritique est envisagé pour les applications industrielles exigeantes de surgélation rapide. Sa véritable signification commerciale dépendra des performances validées du produit., consommation d'énergie mesurée et fonctionnement fiable après la mise en service.