Bron: NaturalRefrigerants.com
https://naturalrefrigerants.com/news/pennsylvania-processor-185kw-vitalis-co2-refrigeration-system/
Voedselverwerker uit Pennsylvania gebruikt CO2-koeling van 185 kW voor snelvriezen bij lage temperaturen
Wat is er gebeurd
De Canadese koelfabrikant Vitalis heeft een 185kW geleverd, of ongeveer 52,7TR, transkritisch CO₂-koelsysteem voor installatie in een voedselverwerkingsfabriek in Bethlehem, Pennsylvania.
Het Roxsta G6-systeem op lage temperatuur ondersteunt het snelvriezen van gestoomde dumplings bij een gerapporteerde verdampingstemperatuur van −42°C, gelijk aan ongeveer −44°F. De keukenmachine wordt in het beschikbare rapport niet publiekelijk genoemd.
Vitalis typeerde het project als een voorbeeld van transkritische CO₂-technologie die zich buiten de gevestigde toepassingen in de levensmiddelendetailhandel en supermarkten uitbreidt naar industriële voedselverwerking.
Het project is een huidige levering en installatie van apparatuur en geen voltooide prestatie-casestudy. Geen geverifieerde bedrijfsgegevens over energieverbruik, ijskoude tijd, productdoorvoer of uiteindelijke product-kerntemperatuur is nog gepubliceerd.
Dat onderscheid is belangrijk voor B2B-lezers. De gerapporteerde systeemcapaciteit en verdampingsconditie beschrijven het koelontwerp, maar ze geven nog geen inzicht in de werkelijke productie-efficiëntie of levenscycluskosten van de faciliteit.
Hoe het werkt
Het systeem maakt gebruik van R744, de koelaanduiding voor kooldioxide, in een transkritische koelcyclus.
Een transkritisch systeem kan werken met de hoge kant van de koelcyclus boven het kritische punt van CO₂. Hiervoor is apparatuur nodig, leidingen, controles en servicepraktijken ontworpen voor hogere bedrijfsdrukken dan veel conventionele HFC-gebaseerde systemen.
Het gerapporteerde cijfer van −42°C is de verdampingstemperatuur van het koelmiddel, niet noodzakelijkerwijs de temperatuur in de vriezer of de temperatuur in het midden van de dumplings.
De verdampingstemperatuur beschrijft de toestand waarin het koelmiddel warmte in de verdamper absorbeert. De lucht die naar de vriezer wordt gevoerd en de uiteindelijke kerntemperatuur van het product zullen normaal gesproken warmer zijn en zijn afhankelijk van het ontwerp van de apparatuur, luchtstroom, productafmetingen, laadpatroon en procesduur.
Dit technische onderscheid is belangrijk bij het vergelijken van snelvriessystemen.
Een koper mag de prestaties niet alleen beoordelen op basis van de laagste verdampingstemperatuur. De nuttiger statistieken omvatten kilogram ingevroren product per uur, initiële producttemperatuur, beoogde kerntemperatuur, totale vriestijd, temperatuuruniformiteit en energieverbruik per kilogram eindproduct.
Bij snelvriezen wordt de warmte sneller verwijderd dan bij gewone diepvriesopslag.
Een hoge luchtstroom en een groot temperatuurverschil zorgen ervoor dat het product sneller door de kritische vrieszone gaat. Sneller invriezen kan de vorming van grote ijskristallen verminderen en een betere textuur na ontdooien ondersteunen, hoewel het eindresultaat ook afhankelijk is van het recept, watergehalte, productvorm en verpakking.
Het koelsysteem moet daarom samen met de vrieskast worden ontworpen, verdampers, ventilatoren, transportbanden of rekken en het eigenlijke productieproces.
Als het koelrek voldoende capaciteit biedt, maar de luchtstroom rond het product ongelijkmatig is, sommige dozen kunnen langzamer bevriezen dan andere. Als de stroomopwaartse kooklijn product levert op een hogere of meer variabele temperatuur dan verwacht, bevriezingstijd en systeembelasting kunnen toenemen.
Het stroomafwaartse diepvriesmagazijn moet ook de juiste afmetingen hebben.
Snelvriezen zorgt voor een hoge, maar intermitterende koelbelasting. Zodra het product de beoogde kerntemperatuur heeft bereikt, het gaat naar de diepvriesopslag met een lagere houdlast. Indien opslag, de palletverwerkings- of verzendingscapaciteit is onvoldoende, Het voltooide product kan zich ophopen en de efficiëntie van de productielijn verminderen.
Waarom het ertoe doet
Het project biedt opnieuw een voorbeeld van technologie met natuurlijke koelmiddelen die zijn intrede doet in de industriële voedselverwerking.
CO₂-systemen zijn steeds zichtbaarder geworden in supermarkten en geselecteerde koeltoepassingen, maar industrieel snelvriezen legt een veeleisender bedrijfsprofiel bij lage temperaturen op.
Vitalis zegt dat zijn modulaire CO₂-systemen zijn ontworpen om variabele belastingen te ondersteunen, toekomstige uitbreiding en optionele warmteterugwinning. De fabrikant positioneert R744 ook als een manier voor operators om de blootstelling aan toekomstige beperkingen met betrekking tot HFK-koelmiddelen met een hoog GWP te verminderen.
Voor voedselverwerkers, De keuze van koudemiddelen is een beslissing geworden op het gebied van kapitaalplanning op de lange termijn.
Een nieuw koelsysteem kan vele jaren meegaan. Bedrijven moeten niet alleen rekening houden met de huidige apparatuurkosten, maar ook de beschikbaarheid van koudemiddelen, wijzigingen in de regelgeving, technisch vermogen, energie prijzen, onderhoudsvereisten en mogelijke toekomstige uitbreiding.
CO₂ biedt verschillende strategische voordelen, inclusief het gebruik van een natuurlijk koelmiddel en het vermijden van HFK's met een hoog GWP. Tegelijkertijd, Voor een succesvolle werking zijn geschikte hogedrukcomponenten vereist, geavanceerde bedieningselementen, zorgvuldige inbedrijfstelling en technici opgeleid in transkritische systemen.
De Bethlehem-toepassing is bijzonder relevant omdat het om bereid diepgevroren voedsel gaat en niet alleen om opslag in een koelcel.
Verwerkers van bereide voedingsmiddelen hebben te maken met veranderende productieschema's, meerdere SKU's en variabele productladingen. Koelsystemen moeten efficiënt reageren wanneer de blastvriezer volledig is geladen, terwijl ze stabiel moeten blijven tijdens gedeeltelijke productie- of sanitaire perioden.
Prestaties bij deellast zijn daarom net zo belangrijk als de maximale nominale capaciteit.
Het project heeft ook potentiële implicaties voor warmteterugwinning. Warmte die uit het koelsysteem wordt afgevoerd, kan nuttig zijn voor warm water, schoonmaken of verwarmen van gebouwen, afhankelijk van het uiteindelijke ontwerp. Het huidige projectrapport bevestigt niet dat warmteterugwinning is opgenomen, dus dergelijke kansen zouden afzonderlijk moeten worden geëvalueerd.
B2B-impact
Voor diepvriesvoedselverwerkers, het project laat zien dat naast ammoniak nu ook CO₂ moet worden overwogen, HFC en opkomende A2L-alternatieven voor industriële toepassingen bij lage temperaturen.
De juiste vergelijking moet ook de kapitaalkosten omvatten, elektriciteitsverbruik, onderhoud, koeling redundantie, koelmiddel risico, opleiding van het personeel en het verwachte productieprofiel.
De kwalificatie van verwerkers moet zich richten op het product en niet alleen op de koelinstallatie.
Een inbedrijfstellingsprogramma moet de initiële producttemperatuur documenteren, laadregeling, luchtstroom, bevriezingsduur, uiteindelijke kerntemperatuur en variatie tussen de warmste en koudste productposities.
Het proces moet worden getest met representatieve productiebelastingen. Een pull-down-test in een lege ruimte bewijst niet dat het systeem een volledige partij verpakt voedsel gelijkmatig kan invriezen.
Voor koelbedrijven, de installatie vereist ontwerpdiscipline onder hoge druk, controle-integratie en duidelijke veiligheidsprocedures.
Aannemers moeten de drukwaarden bevestigen, hulpsystemen, prestaties van gaskoelers, compressor enscenering, olie beheer, ontdooi strategie, lekdetectie en noodhulp. De lokale beschikbaarheid van opgeleide servicemonteurs en reserveonderdelen moet in het bedrijfsplan worden opgenomen.
Voor koelopslag- en magazijnbeheerders, De capaciteit van de snelvriezers moet worden afgestemd op de opslag- en expeditiecapaciteit.
Een snelvriezer kan het knelpunt eenvoudig stroomafwaarts verplaatsen als de pallet in positie komt, De capaciteit van de heftrucks of de laadkades kunnen het voltooide volume niet aan. WMS-gegevens en productieschema's moeten daarom worden gekoppeld aan de beschikbaarheid van vriezers en de inventaris van koelcellen.
Voor voedingsmerken en retailers, een meer gecontroleerd invriesproces kan de consistentie van het product en het beheer van de houdbaarheid ondersteunen. Kopers moeten nog steeds vertrouwen op de specificaties van het eindproduct en gedocumenteerde procescontroles in plaats van aan te nemen dat een lager koelinstelpunt automatisch een hogere kwaliteit oplevert.
Voor verpakkingsleveranciers, het vriesproces kan de materiaalkeuze beïnvloeden.
Kartons, voeringen, films, labels en lijmen moeten hun prestaties behouden bij lage temperaturen. De verpakking moet ook voldoende luchtstroom mogelijk maken tijdens het invriezen en tegelijkertijd het product beschermen tijdens opslag en distributie.
Voor energie- en duurzaamheidsteams, projectevaluatie moet gebruik maken van gemeten bedrijfsgegevens na inbedrijfstelling.
Relevante statistieken omvatten kWh per ingevroren kilogram, piekvraag naar elektriciteit, jaarlijkse koelmiddellekkage, gebruik van warmteterugwinning, onderhoudskosten en systeembeschikbaarheid. De capaciteit van de apparatuur alleen is niet voldoende om de milieuprestaties vast te stellen.
Voor technologieaanbieders, het project creëert mogelijkheden om koelregelingen te verbinden met productieplanning, diepvrieslading en gegevens over de kerntemperatuur van het product. Een slimmer systeem kan de capaciteit aanpassen op basis van de daadwerkelijke procesvraag, in plaats van alleen te vertrouwen op de temperatuur van de kamerlucht.
De bredere les is dat duurzame koeling dieper in de voedselkoelketen doordringt.
Het Vitalis-project laat zien dat transkritische CO₂ wordt overwogen voor veeleisende industriële snelvriestoepassingen. De werkelijke commerciële betekenis ervan zal afhangen van de gevalideerde productprestaties, gemeten energieverbruik en betrouwbare werking na inbedrijfstelling.