Шкаф криозаморозки в жидком азоте и туннель криозаморозки в жидком азоте — это не два способа одного и того же. Первый загружается партиями: дверь закрывается для охлаждения, открывается для выгрузки, вся партия входит и выходит вместе. Второй работает на непрерывной подаче по сетчатому конвейеру: продукт входит со стороны загрузки и выходит со стороны выгрузки, время заморозки определяется скоростью сетки. Цена ошибки обычно проявляется только после запуска в производство — шкаф поставили к непрерывной линии, и смежные операции стоят и ждут продукт; туннельную линию задействовали для многономенклатурных малых партий, и каждая переналадка требует остановки линии для очистки сетки, всё время уходит на переключения.
Граница определяется в основном тремя вещами: масса партии и такт, форма продукта и способ раскладки, площадка и условия обеспечения жидким азотом.
一、Сначала разберём два режима работы
| Параметр сравнения | Партийный (шкаф) | Непрерывный (туннельная линия) |
|---|---|---|
| Загрузка/выгрузка | Вся партия на стеллажах/лотках, через дверь | Поштучно на сетке, непрерывно |
| Управление временем заморозки | Определяется ступенчатым охлаждением и выдержкой по программе | Определяется скоростью сетки и длиной туннеля |
| Переналадка | Замена стеллажей, мойка лотков, оборудование не останавливается | Настройка скорости сетки и температурной программы |
| Персонал | Загрузка, транспортировка, выгрузка партиями | Раскладка на входе, приём на выходе, вдоль линии |
| Выражение производительности | кг/партия или кг/ч | кг/ч (пересчёт по плотности раскладки и скорости) |
Источник холода у обоих типов оборудования — теплопоглощение при испарении жидкого азота плюс циркуляция воздушного потока, механизм заморозки одинаков, разница в том, как движется продукт и с каким тактом.
二、Границы возможностей шкафного оборудования
Шкафы криозаморозки в жидком азоте Kunning Cryo (серия DKN-LFC) — от малых однокамерных до больших четырёхзонных, охватывают различные массы партии:
| Параметр | DKN-LFC-300 | DKN-LFC-600 | DKN-LFC-1200 (четырёхзонный) |
|---|---|---|---|
| Габаритные размеры | 1740 × 1730 × 2220 mm | 2900 × 1700 × 2450 mm | 8730 × 2350 × 2170 mm |
| Рабочая температура | -150℃ ～ комнатная | -150℃ ～ комнатная | -150℃ ～ комнатная |
| Точность терморегулирования | ±1℃ | ±1℃ | ±2℃ |
| Равномерность температуры | ±3℃ | ±3℃ | — |
| Скорость охлаждения | не ниже 20℃/мин (без нагрузки) | не ниже 20℃/мин (без нагрузки) | ≤ 50℃/мин (без нагрузки, регулируется) |
| Мощность | 2.5 kW | 5 kW | 12 kW |
| Подача жидкого азота | 5-8 bar | 5-8 bar | 6-8 bar |
| Загрузка/производительность | производительность 300 kg/h | производительность 600 kg/h | загрузка 0～1200 kg/зона |
Параметры взяты из технической документации соответствующих моделей; производительность зависит от продукта и способа упаковки.
Внутренняя высота стеллажа LFC-300 — 1600 mm, ширина 605 mm, глубина 807 mm, стандартный шаг по высоте 75 mm, за один раз можно разместить 40 лотков 400 × 600 × 25 mm. Ценность такого малого шкафа — в малой занимаемой площади и низких требованиях к электроснабжению (2.5 kW), тонкие продукты замораживаются насквозь за несколько минут, для партий в несколько сотен килограммов строить линию не нужно.
LFC-1200 — четырёхзонная конструкция, четыре зоны с независимым терморегулированием и независимой загрузкой, 10 стеллажей, два яруса. Одно устройство эквивалентно четырём параллельным партийным линиям, подходит для случаев с большой массой партии и требованием задавать отдельные программы для разных материалов в каждой зоне; цена — ширина оборудования 8.7 m и электроснабжение 12 kW, а также то, что загрузка и выгрузка по-прежнему выполняются вручную или с помощью тележек. Верхний предел такта шкафного оборудования определяется числом открываний двери и скоростью загрузки — это принципиальное отличие от непрерывной линии.
三、Для чего подходит туннельная линия
Туннельная линия криозаморозки в жидком азоте DKN-LFT — это непрерывная линия конвейерного типа с подъёмным механизмом:
| Параметр | DKN-LFT-0908 | DKN-LFT-1206 | DKN-LFT-1212 | DKN-LFT-1612 |
|---|---|---|---|---|
| Размер сетки | 8000 × 900 mm | 6000 × 1200 mm | 12000 × 1200 mm | 12000 × 1600 mm |
| Габаритные размеры | 8000 × 1750 × 1670 mm | 6000 × 2200 × 1750 mm | 12000 × 2250 × 1670 mm | 12000 × 2700 × 1950 mm |
| Точность терморегулирования | ±2℃ | ±2℃ | ±2℃ | ±2℃ |
| Скорость охлаждения | без нагрузки 10℃/мин | без нагрузки 10℃/мин | без нагрузки 10℃/мин | без нагрузки 10℃/мин |
| Мощность | около 15 kW | 9 kW | 18 kW | 26 kW |
| Производительность/скорость | — | — | 1 m³/ч | около 1000 kg/h |
Параметры взяты из технической документации соответствующих моделей. Рабочий цикл LFT-1206 от входа до выхода регулируется в пределах 6～30 минут, скорость конвейера задаётся гибко по продукту; проектная высота подъёма 550 mm, плюс внутренняя полость 750 mm, что удобно для замены узлов и обслуживания, внизу мелкий V-образный профиль с дренажным отверстием, остатки и вода после мойки легко удаляются. Давление подачи жидкого азота LFT-1612 зафиксировано на уровне 0.5～0.8 MPa.
Длина сетки напрямую соответствует доступному времени пребывания при низкой температуре. Пример из практики LFT-1212 — экстракт кордицепса: лоток 300 × 30 × 30 mm, требуется снижение с 50℃ до температуры в центре -50℃, обработка 6 m³ за 6 часов, прохождение 12-метрового туннеля занимает около 30 минут. Для продуктов с повышенной толщиной отдельного изделия, высокой температурой на входе и низкой целевой температурой как раз и нужен такой длинный низкотемпературный участок на протяжённой линии. По форме продукта: всё, что можно раскладывать поштучно на сетке без слипания (креветки, рыбное филе, разделанные куски птицы, гранулированные продукты, мучные изделия), хорошо идёт по непрерывной линии.
四、Площадка и условия обеспечения различаются
| Условие | Шкаф | Туннельная линия |
|---|---|---|
| Форма занимаемой площади | Сосредоточенный участок, операционное пространство по габаритам шкафа | Распределение по длине, 6～12 m, вход и выход должны стыковаться со смежными операциями |
| Обеспечение | Резервуар жидкого азота и криогенный трубопровод (приобретает пользователь) | То же, плюс натяжение сетки, центрирование и пространство для подъёма при обслуживании |
| Вентиляция и концентрация кислорода | Требуется вытяжка и мониторинг концентрации кислорода | То же, сигнализация по концентрации кислорода связана с клапаном жидкого азота |
| Пол и дренаж | Расчёт нагрузки по полной массе, дренаж для мойки | Расчёт нагрузки по полной массе, уклон и каналы по всей длине |
Уставка датчиков концентрации кислорода для обоих типов оборудования — 19.5%～21.5%. На примере системы безопасности LFT-1612: сигнализатор концентрации кислорода обычно настроен на 18, при снижении ниже уставки подаётся команда на закрытие клапана подачи жидкости, одновременно запускается вытяжной вентилятор, оборудование подаёт звуковой и световой сигнал и останавливается; при отказе вытяжного вентилятора оборудование немедленно останавливается. Чем больше расход жидкого азота, тем важнее эта взаимосвязь.
五、Три линии определения
| Характеристика режима | Рекомендуемое направление |
|---|---|
| Партия от нескольких сотен килограммов до нескольких тонн, число партий в день непостоянно, номенклатура часто меняется | Шкаф (LFC-300 / 600), переналадка — только замена стеллажей и мойка лотков |
| Большая партия с зонированием по разным материалам | Четырёхзонный шкаф (LFC-1200) |
| Стабильный такт, непрерывная подача несколько часов в день, продукт раскладывается поштучно | Туннельная линия (LFT-0908 / 1206 / 1212 / 1612) |
| Повышенная толщина изделия, высокая температура на входе, требуется более длительное пребывание при низкой температуре | Туннель с длинной сеткой (LFT-1212 / 1612) |
| Стеснённая площадка, ограниченная мощность электроснабжения | Шкаф, низкая мощность единицы, сосредоточенная площадь |
Различия в конструкции оборудования видны на страницах продуктов шкаф криозаморозки в жидком азоте и туннельная линия криозаморозки в жидком азоте. Как выбирать между охлаждением жидким азотом и компрессионным охлаждением — это вопрос другого измерения, см. Сравнение криозаморозки в жидком азоте и механической криозаморозки.
六、Несколько ситуаций, где легко ошибиться
Смотреть только на часовую производительность без учёта плотности раскладки. Ширина и длина сетки определяют доступную площадь конвейера, а не производительность. Производительность меняется в зависимости от массы отдельного изделия, толщины раскладки, температуры на входе и целевой температуры в центре; одна и та же сетка шириной 1600 mm для креветок и для цельного рыбного стейка — это две разные вещи, расчёт нужно вести по фактическому продукту.
Смотреть только на комплектацию оборудования без учёта сопутствующих затрат. Для туннельной линии помимо основного агрегата нужно учитывать стыковку конвейеров со смежными операциями, вытяжные воздуховоды, взаимосвязь по концентрации кислорода, более протяжённую подготовку пола; резервуар жидкого азота и криогенный трубопровод приобретает пользователь.
Пытаться шкафом догнать такт непрерывной линии. Верхний предел производительности шкафного оборудования ограничен временем цикла загрузки, открывания двери и выгрузки; чем больше открываний двери, тем заметнее потери холода и занятость персонала. Когда такт линии требует стабильной непрерывной подачи, попытка набрать объём шкафами обычно оборачивается ценой в виде ручного труда и стабильности качества.
Заталкивать малые многономенклатурные партии в туннельную линию. Переналадка непрерывной линии требует остановки, очистки сетки, перенастройки скорости и температурной программы; чем мельче номенклатура, тем чаще переключения. Для режима с партией в несколько сотен килограммов и сменой трёх-четырёх наименований в день шкаф удобнее.
Часто задаваемые вопросы
Что быстрее замораживает — шкаф или туннель криозаморозки в жидком азоте?
Источник холода одинаков — теплопоглощение при испарении жидкого азота с циркуляцией воздушного потока; скорость заморозки определяется интенсивностью теплообмена, которую может получить поверхность продукта, и временем пребывания. Преимущество туннеля в том, что продукт непрерывно движется по линии, а время пребывания на низкотемпературном участке можно точно задать длиной и скоростью сетки; шкафное оборудование работает в камере по программе ступенчатого охлаждения и выдержки. Тонкий продукт в шкафу замораживается насквозь за несколько минут; для толстого продукта или высокой температуры на входе, когда нужен более длительный низкотемпературный участок, лучше подходит туннельная линия достаточной длины.
Партия около 1 тонны — выбрать шкаф или туннель?
Смотреть на такт, а не на цифру партии. Если эта 1 тонна делится на несколько партий в день и между партиями есть другие наименования, четырёхзонный шкаф или модель LFC-600 более гибкие; если это стабильная подача каждый час и смежные операции не останавливаются, нужно смотреть, может ли длина сетки обеспечить требуемое время пребывания при низкой температуре; серия DKN-LFT комплектуется по размеру сетки.
Может ли туннельная линия работать с малыми многономенклатурными партиями?
Может, но нужна подготовка к управлению переналадкой. Скорость сетки и температурные программы можно сохранять в нескольких наборах и вызывать при переключении; очистка участка сетки и повторная раскладка требуют остановки линии. Когда частота смены номенклатуры достигает определённого уровня, потери от остановки превышают выигрыш в производительности.
Что ещё нужно помимо оборудования для туннельной линии?
Резервуар жидкого азота и криогенный трубопровод приобретает пользователь; на площадке нужно предусмотреть пространство для стыковки входа и выхода сетки со смежными операциями, вытяжные воздуховоды и устройство взаимосвязи по концентрации кислорода, несущую способность пола и дренаж для мойки по всей длине, а также высоту для подъёма при обслуживании. Эти пункты нужно учитывать уже на этапе планирования площадки — это проще, чем доделывать после установки оборудования.
Как оценить производительность шкафного оборудования?
Производительность шкафного оборудования связана с тремя величинами: загрузка партии, время заморозки, время загрузки и выгрузки. На примере DKN-LFC-300 производительность зафиксирована на уровне 300 kg/h, фактически зависит от продукта и способа упаковки; чем полнее загрузка партии и короче время заморозки, тем выше выработка в единицу времени, но ручное время на загрузку и выгрузку не сократить, при оценке нельзя считать только участок охлаждения.
Пришлите форму продукта, массу партии, суточный объём обработки, размеры площадки и имеющиеся условия обеспечения — мы подберём комплектацию по фактическому режиму работы: связаться с Kunning Cryo
Источники: Kunning Cryo «Основы технологии криозаморозки в жидком азоте» и техническая документация моделей DKN-LFC-300 / 600 / 1200, DKN-LFT-0908 / 1206 / 1212 / 1612 (габаритные размеры, рабочая температура, точность терморегулирования, равномерность температуры, скорость охлаждения, мощность, давление подачи жидкого азота, производительность и скорость, рабочий цикл, конструкция подъёма и дренажа, уставки взаимосвязи по концентрации кислорода). Параметры примера из практики LFT-1212 взяты из записей применения в технической документации данной модели.