แช่แข็งด้วยไนโตรเจนเหลวหรือแช่แข็งด้วยคอมเพรสเซอร์ เลือกอย่างไร

คำตอบสั้น

ถ้าผลิตต่อรอบไม่กี่ร้อยกิโลกรัม สินค้ามีมูลค่าสูง (กุ้ง เนื้อปลา หอยเป๋าฮื้อ ปลิงทะเล อาหารพร้อมปรุง) หรือต้องสลับชนิดสินค้าบ่อยบนเครื่องเดียว การแช่แข็งด้วยไนโตรเจนเหลวเหมาะกว่า ถ้าผลิตวันละหลายสิบตัน ชนิดสินค้าคงที่ และต้องลดต้นทุนการแช่แข็งต่อกิโลกรัม การแช่แข็งด้วยคอมเพรสเซอร์เหมาะกว่า สองวิธีนี้ไม่ได้ทดแทนกัน โรงงานหลายแห่งใช้ชุดคอมเพรสเซอร์เป็นกำลังผลิตหลัก และใช้เครื่องไนโตรเจนเหลวกับสินค้ามูลค่าสูงและช่วงพีคตามฤดูกาล

สองวิธีต่างกันตรงไหนในทางฟิสิกส์

อุณหภูมิสุดขั้วของไนโตรเจนเหลวคือ -196°C กลไกการทำเย็นคือการรวมความร้อนแฝงจากการระเหยของไนโตรเจนเหลวเข้ากับความร้อนที่ก๊าซไนโตรเจนอุณหภูมิต่ำดูดซับเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (ตามข้อกำหนดทางเทคนิค QF300) ภายในเครื่อง ไนโตรเจนเหลวถูกฉีดผ่านหัวกระจายแบบหลายรู ถูกพัดลมทนอุณหภูมิต่ำตีให้แตกและระเหย แล้วกระทบผิวอาหารโดยตรงเพื่อแลกเปลี่ยนความร้อน

การแช่แข็งด้วยคอมเพรสเซอร์เดินอีกเส้นทางหนึ่ง สารทำความเย็นระเหยในคอยล์เย็น ทำให้อากาศหมุนเวียนเย็นลงก่อน จากนั้นพัดลมพาอากาศเย็นผ่านผิวสินค้า นำความร้อนออกด้วยการพาความร้อนและการนำความร้อน ตู้ทำเย็นสองช่องของ Kunning มีอุณหภูมิระเหย -40°C และอุณหภูมิในช่องถึง -45°C

ช่องว่างอุณหภูมินี้ส่งผลตรงต่อความเร็วการแช่แข็ง ข้อกำหนดทางเทคนิคของตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว QF300 ของ Kunning ระบุว่าความเร็วลดอุณหภูมิเมื่อไม่มีโหลดไม่ต่ำกว่า 20°C ต่อนาที และอุโมงค์ไนโตรเจนเหลว QFL-1206 อยู่ที่ประมาณ 10°C ต่อนาที (ข้อกำหนดทางเทคนิคสองฉบับ) นี่คือความสามารถในการลดอุณหภูมิของฝั่งอุปกรณ์ สินค้าจริงจะแช่แข็งเร็วแค่ไหนขึ้นกับลักษณะวัสดุและบรรจุภัณฑ์

ทำไมความเร็วการแช่แข็งจึงกำหนดคุณภาพ

นิยามของการแช่แข็งเร็วคือ ผ่านโซนก่อตัวผลึกน้ำแข็งสูงสุดภายใน 30 นาที อุณหภูมิแกนกลางลดจาก 0°C ลงต่ำกว่า -5°C ผลึกน้ำแข็งที่เกิดมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า 100 μm และอุณหภูมิแกนกลางหลังแช่แข็งต้องต่ำกว่า -18°C ความเร็วการเคลื่อนของแนวน้ำแข็งแบ่งตามระดับอุตสาหกรรม แช่แข็งเร็ว ≥5–20 ซม./ชั่วโมง แช่แข็งปานกลาง 1–5 ซม./ชั่วโมง แช่แข็งช้า 0.1–1 ซม./ชั่วโมง

เมื่อแช่แข็งช้า น้ำนอกเซลล์จะแข็งตัวก่อน ทำให้ความเข้มข้นของสารละลายนอกเซลล์สูงขึ้น น้ำในเซลล์ซึมออกมาอย่างต่อเนื่องและแข็งตัวต่อไป สุดท้ายเกิดผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่ในช่องนอกเซลล์ ผลึกนี้กดเซลล์ ทำให้เซลล์บิดเบี้ยวหรือแตก เมื่อละลายน้ำจึงไหลออกมาก ไม่สามารถรักษารูปลักษณ์และความสดเดิมไว้ได้ ตรงกันข้าม หากผ่านโซนก่อตัวผลึกสูงสุดให้เร็วที่สุด ผลึกน้ำแข็งจะเล็กและกระจายสม่ำเสมอในเนื้อเยื่อ ความเสียหายต่อโครงสร้างลดลงมาก หลังละลายยังคงสี กลิ่น และรสเดิมได้ ในการทดสอบความเสียหายต่อเนื้อสัมผัสของสตรอว์เบอร์รีแช่แข็ง พบว่าที่อุณหภูมิต่ำมาก สตรอว์เบอร์รีคงความแน่นได้ดีกว่า

เปรียบเทียบทีละหัวข้อ

หัวข้อ	แช่แข็งด้วยไนโตรเจนเหลว	แช่แข็งด้วยคอมเพรสเซอร์
อุณหภูมิแหล่งความเย็น	ไนโตรเจนเหลว อุณหภูมิสุดขั้ว -196°C	อุณหภูมิระเหยระดับ -40°C (ตู้ทำเย็นภายในช่องถึง -45°C)
วิธีแลกเปลี่ยนความร้อน	ฉีดไนโตรเจนเหลวผ่านหัวกระจายหลายรู พัดลมตีให้แตกและระเหย สัมผัสอาหารโดยตรง	สารทำความเย็นลดอุณหภูมิอากาศหมุนเวียน พัดลมพาอากาศเย็นผ่านสินค้า ใช้การพาความร้อนร่วมกับการนำความร้อน
ความเร็วลดอุณหภูมิ	QF300 ลดอุณหภูมิเมื่อไม่มีโหลด ≥20°C/นาที; อุโมงค์ QFL-1206 ประมาณ 10°C/นาที	อุปกรณ์แบบตู้ทำเย็นหนึ่งรอบใช้เวลา 1–2 ชั่วโมง (งานทำเย็นอาหารปรุงสุก อุณหภูมิขาเข้า 60–90°C ขาออก 3–10°C)
ผลึกน้ำแข็งและการสูญเสียน้ำ	ผ่านโซนก่อตัวผลึก 0°C ถึง -5°C อย่างรวดเร็ว ผลึกเล็ก น้ำไหลออกน้อย	แช่แข็งช้ากว่า ทำให้ผลึกนอกเซลล์ใหญ่กว่า น้ำไหลออกหลังละลายมากกว่า
การสูญเสียน้ำหนักแห้ง	0.25%–0.5% (ตามข้อเสนอเทคนิคของ Kunning)	อุปกรณ์แช่แข็งที่ช้ากว่า สูญเสียน้ำหนักแห้งสูงกว่าอย่างชัดเจน
พื้นที่และกำลังไฟ	QF300 ขนาดภายนอก 1740×1730×2220 mm, 2.5 kW; QF600 2900×1700×2450 mm, 5 kW; อุโมงค์ QFL-1206 6000×2200×1750 mm, 9 kW	ชุดเครื่องมีขนาดใหญ่ ต้องมีท่อและพื้นที่ห้องเย็นประกอบ
การใช้พลังงานในการเดินเครื่อง	ไนโตรเจนเหลวซื้อตามกิโลกรัม ต้องเตรียมถังเก็บ ท่อส่ง และท่อระบายอากาศเอง	ค่าไฟคิดตามค่าไฟฟ้า ชิ้นส่วนของชุดเครื่องมีมาก งานทำความสะอาดและงานบำรุงรักษาประจำมากกว่า
เหมาะกับ	รอบละไม่กี่ร้อยกิโลกรัม เปลี่ยนชนิดสินค้าบ่อย ช่วงพีคตามฤดูกาล	ปริมาณมาก ชนิดเดียวคงที่ เดินเครื่องต่อเนื่องยาว

ตัวเลขในตารางมาจากข้อกำหนดทางเทคนิคของตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว QF300/QF600/QF1200 อุโมงค์ไนโตรเจนเหลว QFL-1206 และข้อมูลสรุปพารามิเตอร์ของตู้ทำเย็นสองช่องของ Kunning การสูญเสียน้ำหนักแห้งและความเร็วการแช่แข็งเปลี่ยนไปตามรูปแบบสินค้า บรรจุภัณฑ์ และอุณหภูมิขาเข้า แนะนำให้ทำการทดสอบแช่แข็งจริงกับสินค้าของคุณหนึ่งครั้งเพื่อยืนยัน

เมื่อใดควรเลือกแช่แข็งด้วยไนโตรเจนเหลว

1. สินค้ามูลค่าสูงและเนื้อสัมผัสหลังละลายสำคัญ กับกุ้ง เนื้อปลา หอยเป๋าฮื้อ หรือปลิงทะเล การที่น้ำไหลออกหมายถึงเสียรูปลักษณ์และเสียน้ำหนักโดยตรง ไนโตรเจนเหลวมีการสูญเสียน้ำหนักแห้ง 0.25%–0.5% (ตามข้อเสนอเทคนิคของ Kunning) ขณะที่อุปกรณ์แช่แข็งที่ช้ากว่าสูญเสียน้ำหนักแห้งสูงกว่าอย่างชัดเจน ยิ่งของมีมูลค่าสูง ความต่างยิ่งน่าพิจารณา
2. ชนิดสินค้าหลากหลาย รอบเล็ก เปลี่ยนสินค้าบ่อย หน้าจอสัมผัสของตู้เก็บสูตรการแช่แข็งได้หลายสูตร รันด้วยการกดครั้งเดียว และ PLC เดินลดอุณหภูมิและคงอุณหภูมิตามลำดับสิบขั้น (ข้อกำหนด QF300/QF600) การเปลี่ยนสินค้าคือโหลดโปรแกรมอื่น
3. มีช่วงพีคตามฤดูกาลชัดเจน กับกุ้งเครย์ฟิช ผลไม้ หรืออาหารพร้อมปรุงตามเทศกาลที่ขึ้นปริมาณพร้อมกัน การเสริมกำลังด้วยเครื่องไนโตรเจนเหลวคุมพีคคุ้มกว่าการลงทุนชุดคอมเพรสเซอร์ตามขนาดพีค
4. พื้นที่จำกัดหรือกำลังไฟมีจำกัด QF300 กำลังไฟรวม 2.5 kW QF600 5 kW อุโมงค์ QFL-1206 9 kW เทียบกับชุดคอมเพรสเซอร์ที่มักใช้กันหลายสิบกิโลวัตต์ ภาระทางไฟฟ้าน้อยกว่ามาก
5. ต้องการอุณหภูมิปลายทางต่ำกว่า หรือใช้เวลาผ่านสั้นกว่า อุปกรณ์ไนโตรเจนเหลวทำงานที่ -150°C ถึงอุณหภูมิห้อง อุโมงค์มีรอบจากขาเข้าถึงขาออกปรับได้ 6–30 นาที สินค้าบางสามารถแช่แข็งเสร็จภายใน 1 นาที

เมื่อใดควรเลือกแช่แข็งด้วยคอมเพรสเซอร์

1. ปริมาณมาก ชนิดเดียว เดินเครื่องต่อเนื่องยาว ค่าเดินเครื่องของคอมเพรสเซอร์คิดตามค่าไฟ เมื่อปริมาณสูงขึ้น ต้นทุนการแช่แข็งต่อกิโลกรัมจึงต่ำลง ซึ่งเส้นทางไนโตรเจนเหลวทำไม่ได้
2. งานทำเย็นไม่ได้ต้องการต่ำกว่า -18°C กับอาหารปรุงสุก เบเกอรี หรือของตุ๋นที่ต้องลดจาก 60–90°C เหลือ 3–10°C ตู้ทำเย็นสองช่องก็เพียงพอ ช่องละ 30 ถาดมาตรฐาน ถาดละ 3–5 kg ช่องละประมาณ 100 kg สองช่องประมาณ 200 kg หนึ่งรอบ 1–2 ชั่วโมง ภายในช่องเป็นสแตนเลส 304 คอมเพรสเซอร์ Tecumseh 4.55 kW
3. ที่ตั้งไม่มีเงื่อนไขจ่ายไนโตรเจน ไนโตรเจนต้องมีถัง ต้องเติมเป็นรอบ ต้องมีซัพพลายเออร์และรอบการส่ง รวมถึงพื้นที่ที่ระบายอากาศและตรวจวัดออกซิเจนได้ ในที่ที่หาก๊าซเหลวลำบาก ชุดคอมเพรสเซอร์เป็นตัวเลือกที่มั่นคง
4. ข้อกำหนดคุณภาพของสินค้าอยู่ในช่วงปกติ กับสินค้าแช่แข็งแบบตัดชิ้น ชุบแป้ง หรือแพ็กติดฟิล์ม การแช่แข็งด้วยคอมเพรสเซอร์ให้ผลผลิตที่เพียงพอต่อช่องทางจำหน่ายส่วนใหญ่ ไม่จำเป็นต้องจ่ายเพิ่มเพื่อคุณภาพที่สินค้าไม่ได้ใช้

สิ่งอำนวยความสะดวกและเงื่อนไขพื้นที่

เส้นทางไนโตรเจนเหลวใช้เงินสองก้อน คืออุปกรณ์และไนโตรเจน ไนโตรเจนซื้อตามกิโลกรัม ส่วนถังเก็บ ท่อส่ง และท่อระบายอากาศผู้ซื้อเตรียมเอง ข้อกำหนดทางเทคนิค QF300 QF600 QF1200 และ QFL-1206 ระบุไว้แบบนี้ในหัวข้อเงื่อนไขการติดตั้ง ส่วนเส้นทางคอมเพรสเซอร์ใช้เงินกับอุปกรณ์ ค่าไฟ และการบำรุงรักษาภายหลัง มีชิ้นส่วนมากกว่า งานทำความสะอาดประจำมากกว่า และหากเลือกสารทำความเย็นกลุ่มแอมโมเนียหรือฟรีออน ต้องประเมินความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อมเพิ่มอีกชั้น

ก่อนเลือกอุปกรณ์ ควรยืนยันเงื่อนไขหน้างานให้ชัดก่อน: ซัพพลายเออร์ไนโตรเจนเหลวเติมของเป็นรอบได้หรือไม่ การระบายอากาศและการตรวจวัดความเข้มข้นออกซิเจน กำลังไฟและความสูงโรงงาน และเส้นทางขนของเข้า-ออก

สามจุดที่คำนวณผิดได้ง่าย

• ดูแค่ราคาอุปกรณ์ ไม่คิดค่าเดินเครื่อง ไนโตรเจนกับไฟฟ้าคิดราคาคนละตรรกะ เครื่องที่ซื้อถูกกว่าไม่ได้แปลว่าเดินเครื่องถูกกว่า และในทางกลับกันก็เช่นกัน
• คิดว่าไนโตรเจนเหลวทำได้แค่รอบเล็ก สายพานอุโมงค์ QFL-1206 ขนาด 6000 × 1200 mm รอบจากขาเข้าถึงขาออกปรับได้ 6–30 นาที มีหัวฉีดทั้งเหนือและใต้สายพาน ผลิตแบบต่อเนื่องทำได้จริง
• มองข้ามชุดความปลอดภัยของไนโตรเจน ไนโตรเจนแทนที่ออกซิเจนในอากาศ QF1200 และ QFL-1206 มีเครื่องวัดความเข้มข้นออกซิเจนตั้งค่า 19.5%–21.5% อุโมงค์ยังมีระบบอินเทอร์ล็อก พัดลมดูดเสียหายเครื่องจะหยุด และเมื่อออกซิเจนต่ำจะปิดโซลินอยด์วาล์วอัตโนมัติ ท่อระบายและพัดลมดูดเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ ไม่ใช่ตัวเลือกเสริม

ก่อนเลือกอุปกรณ์ ควรเตรียมข้อมูลเหล่านี้

หัวข้อ	รายละเอียด
รูปแบบสินค้า	แบบไม่มีบรรจุภัณฑ์หรือบรรจุแล้ว ขนาดและน้ำหนักต่อชิ้น มีเปลือกหรือมีกระดูก
น้ำหนักต่อรอบหรือกำลังผลิตต่อชั่วโมง	kg/รอบ หรือ kg/ชั่วโมง
อุณหภูมิขาเข้า	อุณหภูมิห้อง หรือ 60–90°C สำหรับอาหารปรุงสุก (หัวข้อนี้กำหนดว่าต้องทำเย็นก่อนหรือไม่)
อุณหภูมิแกนกลางเป้าหมาย	ข้อกำหนดทั่วไปคือต่ำกว่า -18°C
เงื่อนไขหน้างาน	มีแหล่งไนโตรเจนและตำแหน่งถังหรือไม่ กำลังสำรองหม้อแปลง พื้นที่และความสูงโรงงาน เงื่อนไขท่อระบาย
บรรจุภัณฑ์	ถาด แพ็กติดฟิล์ม ถุงสุญญากาศ กล่องกระดาษ (บรรจุภัณฑ์มีผลต่อเวลาแช่แข็ง)

---

Kunning ทำทั้งสองเส้นทาง ได้แก่ ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว (QF300 / QF600 / QF1200) อุโมงค์แช่แข็งไนโตรเจนเหลว (QFL-1206) ตู้ทำเย็นอาหาร และเครื่องทำเย็นแบบจุ่ม ส่งรูปแบบสินค้า น้ำหนักต่อรอบ อุณหภูมิขาเข้า อุณหภูมิแกนกลางเป้าหมาย และเงื่อนไขพื้นที่มาให้เรา ติดต่อเรา เพื่อรับข้อเสนอตามสินค้าของคุณ