Wasserkühlung in Lebensmittel- und Nachernteprozessen
Unter Wasserkühlung verstehen wir die Verwendung von gekühltem Leitungswasser, um dem Temperaturanstieg in Lebensmittelprozessen entgegenzuwirken. Dies ermöglicht die Kontrolle der Gärung, der Vermehrung von Mikroorganismen und die Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit bei der Zubereitung von Produkten (Bäckerei, Fleischzubereitung usw.).
Behandlungen nach der Ernte werden ebenfalls angewandt, um ein Lebensmittel mit den besten organoleptischen Eigenschaften zu erhalten. Techniken wie die Hydrokühlung tragen dazu bei, diese Eigenschaften während der Lagerung und des Transports zu erhalten. Diese Technik zeichnet sich dadurch aus, dass sie die Reifung der Früchte verlangsamt, indem sie sie schnell und effizient durch Kühlung mit Wasser vorkühlt. Dies verringert nicht nur die Wärmebelastung in den Kammern, sondern trägt auch dazu bei, eines der größten Probleme der Nachernte zu reduzieren: die Rückstände.
Kühlung von Leitungswasser in Lebensmittelprozessen.
Neben der Wasserkühlung für die Eisherstellung wird auch die Kühlung von Leitungswasser eingesetzt, um die Temperaturen während des Produktionsprozesses zu kontrollieren. Auf diese Weise kann das Wachstum von Mikroorganismen kontrolliert oder ein Temperaturschock durch Vermischen mit gekühltem Wasser ausgelöst werden, was die folgenden Phasen der Lebensmittelverarbeitung hervorhebt:
- Verdünnung von Konzentraten bei der Herstellung von Getränken (Säfte und Erfrischungsgetränke) und bei der Herstellung von Soßen und Dressings.
- Mischen von trockenen Zutaten und Temperaturkontrolle beim Backen zur Kontrolle der Gärung.
- Mischen von trockenen Zutaten mit Wasser zur Aufrechterhaltung der richtigen Temperatur und zur Einstellung der Konsistenz bei der Herstellung von Speiseeis, Sorbets und Gebäck.
- Zubereitung von pharmazeutischen Produkten.
- Kühlung von verderblichen Produkten wie Suppen und Brühen.
- In der Wurstindustrie zur Vermeidung eines Temperaturanstiegs während des Mischvorgangs der Zutaten.
- Verarbeitung von Meeresfrüchten zum Kühlen, Auftauen, Garen oder zur Temperaturerhaltung.
Neben der Temperaturkontrolle muss auch die Wasserqualität kontrolliert werden. Es gibt Parameter, die durch sensorische Analyse kontrolliert werden müssen (wie Geruch, Geschmack, Farbe und Trübung) und andere physikochemische Parameter (wie pH-Wert, Leitfähigkeit, Ammonium, Bakterien, freies Restchlor und einige Metalle).
Bei diesen Systemen zeichnet sich der Einsatz von herausnehmbaren, lebensmitteltauglichen Plattenwärmetauschern aus, die dank ihrer Bauweise die Reinigung und damit die Effizienz der Energieübertragung und die Wasserqualität erleichtern.
Die Bedeutung des Vorkühlens von Wasser in der Nachernte.
Die Temperatur ist der wichtigste Faktor für den Verderb von geerntetem Frischobst und -gemüse, da sie sich direkt auf die Atmungsrate und die Freisetzung von Ethylen auswirkt, das die Reifung der Früchte fördert. Die Senkung der Temperatur ist eine der effizientesten Nachernteverfahren, um die Qualität von Obst und Gemüse zu erhalten und den Vermarktungszeitraum zu verlängern. Diese Technik beruht auf der Notwendigkeit, die Temperatur schnell auf einen sicheren Mindestwert zu senken. Darüber hinaus wird durch die Vorkühlung mit Wasser die Wärmebelastung in Kühlhäusern und Transportsystemen verringert.
Die Vorkühlung oder Vorkühlung von Wasser ist eine Dienstleistung, die von den anspruchsvollsten Verbrauchern immer stärker nachgefragt wird. Diese Technik erleichtert es, ein Produkt von höchster Qualität zu erhalten, indem sie es ermöglicht, zum optimalen Erntezeitpunkt zu ernten und die Haltbarkeit der frischen Produkte zu verlängern.
Auf diese Weise wird der Feuchtigkeitsverlust verringert, ein höherer Zuckergehalt, eine bessere Festigkeit und Textur erreicht und der Anstieg des Fasergehalts begrenzt.
Die Anwendung anderer Erntetechniken, wie z. B. die Ernte im reifen grünen Zustand, führt zu Früchten ohne diese organoleptischen Eigenschaften, die derzeit von den Verbrauchern stark nachgefragt werden. Ein weiterer Aspekt, der hervorzuheben ist, sind die kommerziellen Möglichkeiten für die Ernte von Frühsorten, die im Sommer oder Frühherbst geerntet werden, da die hohen Umgebungstemperaturen und die Hitze auf dem Feld reduziert werden können.
Wasser-Vorkühlung oder Vorkühlungstechniken.
Zu den Vorkühltechniken, mit denen die Wärme schnell vom Feld abgeführt wird, gehören:
- Luftkühlung, bei der Luft mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 5 m/s durch das Produkt gepresst wird, was die Wärmeübertragung erhöht und den Einsatz von Kühltunneln hervorhebt.
- Durch Wasser (oder Hydrocooling), bei dem die Produkte in kaltes Wasser gespritzt oder getaucht werden, wodurch die Wärme aus dem Produkt entfernt und seine Temperatur gesenkt wird. Diese Technik zeichnet sich durch ihre Effizienz und schnelle Abkühlung aus, da der Wärmeübergangskoeffizient an der Oberfläche des Produkts erhöht wird. Es gibt zwei Arten, durch Abbrausen oder Eintauchen des Produkts.
- Bei der Eiskühlung wird das Eis direkt auf die Produktverpackung aufgetragen.
- Vakuumkühlung, d. h. Kühlung durch Verdampfung der Feuchtigkeit aus dem Inneren des Produkts unter Vakuumbedingungen oder niedrigem Druck.
- In einer Kammer besteht sie in der langsamen Ableitung von Wärme, was Kammern mit größerer installierter Leistung und einer hohen Luftzirkulationskapazität erfordert. Normalerweise mit geringerer Höhe und geringerer Belastung.
Vorkühlung oder Vorkühlung von Wasser durch Hydrocooling.
Die Hydrokühlung besteht aus der Anwendung von kaltem Wasser im Temperaturbereich von 1 bis 5 ºC, um eine schnelle Abkühlung des Produkts dank der hohen Wärmeaustauschkapazität des Wassers zu erreichen. Dieses System reduziert die typische Austrocknung, die durch die Luftkühlung in den Kühlkammern entsteht, und ermöglicht es, ein Produkt mit größerer Festigkeit und Textur zu erhalten und die Verluste während der Nachernte zu reduzieren.
Die Hydrocooling-Technik kann mit verschiedenen Geräten und Anwendungsmethoden angewandt werden, wie z. B.: kalte Dusche, Wasserfloß, Eintauchen, Drencher, Waschmaschine usw.
Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind gegenwärtig:
- Obst (Pfirsiche, Kirschen, Birnen, Nektarinen, usw.).
- Gemüse (Kartoffeln, Rote Bete, Karotten, Paprika usw.).
- Andere Früchte (wie Erdbeeren, rote Beeren oder Heidelbeeren) aufgrund ihrer einfachen Anwendung.
- Fisch.
- Fleisch.
- Fertiggerichte und Soßen.
Vorteile der Hydrocooling-Technologie
Die hohe Wärmeübertragungskapazität des Wassers erhöht die Energieeffizienz des Systems, um die hohen Aufnahmetemperaturen der vom Feld kommenden Früchte (von 30 auf 2 ºC) zu senken und so die Atmung der Früchte zu verringern und die Lagerzeit ohne Qualitätsverlust zu verlängern. Dies ermöglicht eine Ernte zum optimalen Zeitpunkt, um die besten organoleptischen Eigenschaften zu erhalten. Die Zeit, die das Produkt gekühlt werden muss, hängt von der Größe, der Schale und der Durchflussmenge des gekühlten Wassers ab. Die Vorteile der Hydrokühlung sind unter anderem:
- Skalierbares, modulares und mobiles System bei der Ernte.
- Erhöhte Energieeffizienz bei der Produktkühlung.
- Verkürzung der Produktkühlzeit.
- Geringere Dimensionierung der Ausrüstung für die Kühlung der Kühlräume und geringerer Stromverbrauch.
- Erhaltung der Unversehrtheit der Früchte (Textur, Farbe usw.) und geringerer Gewichtsverlust.
- Verringerung und Verzögerung des Auftretens von Kälteschäden.
- Verzögerung des Auftretens von Bräunungserscheinungen im Inneren des Produkts.
- Verlängerte Haltbarkeit des Produkts.
- Möglichkeit der Anwendung von Desinfektions- und Konservierungsmitteln.
- Kühlung einer großen Menge an Produkten am selben Tag, da eine Inline-Kühlung möglich ist.
Andere Leistungen
Neben den Vorteilen, die sich aus der schnellen Vorkühlung und der Verringerung der Produktatmung ergeben, ermöglicht seine Anwendung die Reinigung und Desinfektion nach der Ankunft auf dem Feld und damit die Beseitigung von Pflanzenschutzmitteln, Schädlingsbekämpfungsmitteln und pathogenen Mikroorganismen wie Insekten, Bakterien oder Pilzen (Penicillium sp., Botrytis sp., Rhyzopus sp., Alternaria sp., Monilina sp. usw.), lösliche Feststoffe in Suspension und größere Feststoffe (Staub, Zweige, Blätter usw.), die sich negativ auf den Verkauf und den Verzehr auswirken würden, zu beseitigen und so die Lebensmittelsicherheit des Produkts zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist eine Wasseraufbereitung mit chemischen Desinfektionsmitteln für gekühltes Wasser wie Natriumhypochlorit oder Ozon oder mit anderen nicht-chemischen Systemen zur Bekämpfung von Krankheitserregern (wie UV-C-Licht, Ultraschall usw.) und zur Suspendierung löslicher Feststoffe (wie mechanische Filtration) erforderlich.
Arten der Hydrokühlung
Es gibt zwei Haupttypen von Hydrocooling:
- Die statische Unterkühlung besteht in der Anpassung einer Kabine mit Duschen oder Kaltwassertank, in die das Produkt diskontinuierlich mit Hilfe von Maschinen außerhalb des Systems, wie z. B. Gabelstaplern, eingebracht wird.
Dynamische Unterkühlung, bei der das Produkt kontinuierlich innerhalb des Systems selbst in Unterkühlungstunneln mit Hilfe von Förderrollen oder anderen mobilen Systemen bewegt wird.
| Statisch | Dynamisch |
| Produktionen bis zu 2.500 kg/h | Alle Arten von Produktionen |
| Geringere Erstinvestitionskosten | Niedrigere Arbeitskosten |
| Benötigt weniger Geräteleistung | Bessere Anpassungsfähigkeit an die Grundsätze der Lebensmittelsicherheit |
| Überwachung der im Gerät verbrachten Zeit | Einstellen der Fahrgeschwindigkeit und der Länge des Geräts |
INTARCON-Lösungen
INTARCON bietet dank seiner Erfahrung im Bereich der Kältetechnik verschiedene Lösungen für die Temperaturregelung an:
- Hydraulikaggregate zur Kühlung von Trinkwasser in einem geschlossenen Kreislauf mit kontinuierlicher Umwälzung, um den Gesamtwasserverbrauch zu senken und eine konstante Temperaturversorgung zwischen +15 und +1 °C zu gewährleisten.
Eine schematische Darstellung des Prinzips der Netzwasserkühlung ist unten abgebildet.
- Flüssigkeitskühlanlagen, die sich durch eine reduzierte Kältemittelfüllung und Sicherheit bei möglichen Leckagen im Kältemittelkreislauf auszeichnen. Sie zeichnen sich durch ihre einfache Anpassung an ein Multi-Service-System durch Variation der Durchflussmenge des Wärmeträgers und unabhängige Kühlkreisläufe aus.
- Direktexpansions-Kälteanlagen, tropentaugliches Design für hohe Umgebungstemperaturen und äußerst zuverlässige Verdichter.
Schlussfolgerungen
Die Anwendung von gekühltem Wasser zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, Prozesstemperaturen schnell und effizient zu steuern:
- Bei der Senkung der Produkttemperaturen während der Vorkühlung, um den Ausschuss bei Lagerung und Transport zu verringern.
- bei der Steuerung der Temperatur während des gesamten Produktionsprozesses mit Hilfe von gekühltem Wasser für ein bestimmtes Produkt, das dies erfordert, um ein Produkt mit den besten Eigenschaften zu erhalten.
