Z naszego Centrum Badań Kriogenicznych przekuwamy wiedzę o ciekłym azocie i CO₂ w ponad tuzin gotowych zastosowań — od IQF i szybkiego chłodzenia, po redukcję CFU i głęboką obróbkę metali — każde sprawdzone w naszych urządzeniach produkowanych zgodnie z normami ISO. Nasze produkty spełnią wszystkie oczekiwania niezależnie od skali produkcji i wymagań higienicznych
The same liquid-nitrogen and CO₂ science drives very different results depending on where you put it. Below is a quick glance at how our core technologies translate into value across four key sectors.
Kriogenika odgrywa kluczową rolę w przemyśle spożywczym i napojów, oferując ultraszybkie rozwiązania w zakresie chłodzenia i zamrażania, które poprawiają jakość produktów i wydłużają ich trwałość. Jednym z najbardziej rozpoznawalnych zastosowań jest zamrażanie kriogeniczne, podczas którego żywność jest błyskawicznie schładzana przy użyciu gazów takich jak ciekły azot lub dwutlenek węgla. Skutkuje to powstawaniem mniejszych kryształków lodu, obniżoną dehydratacją oraz lepszą teksturą, smakiem i wyglądem produktu.
Innym ważnym zastosowaniem jest powierzchniowe zamrażanie, tzw. crust freezing – gdzie zamrażana jest wyłącznie zewnętrzna warstwa produktu. Pozwala to na czyste, precyzyjne krojenie bez naruszania jego wewnętrznej struktury. Kriogenika jest również szeroko wykorzystywana do glazurowania, np. poprzez schładzanie olejów lub sosów w celu utworzenia gładkiej powłoki na produktach – szczególnie w bębnach powlekających (coating tumblers) lub podczas przyprawiania gotowych dań przed ich ostatecznym zamrożeniem.
W przetwórstwie ryb schłodzenie do -50°C umożliwia natychmiastowe utworzenie ochronnej warstwy lodu wodnego po krótkim zanurzeniu w wodzie. Zwiększa to trwałość przechowywania i integralność produktu.
Dodatkowe zastosowania obejmują stabilizację produktu, gdzie częściowe zamrożenie zwiększa lepkość, co ułatwia formowanie lub porcjowanie żywności. Kriogenika odgrywa również kluczową rolę w kontroli temperatury podczas przetwarzania: w szybkobieżnych mikserach i blenderach wtrysk kriogeniczny kompensuje wzrost temperatury wynikający z energii mechanicznej, utrzymując bezpieczne warunki i zapobiegając ryzyku bakteryjnemu.
W przetwórstwie drobiu, kriogeniczna obróbka powierzchniowa (cryo-treatment) może zmniejszać liczbę bakterii – takich jak Campylobacter – poprzez błyskawiczne zamrażanie skóry.
Ponadto w produktach mleczarskich i deserach chłodzenie kriogeniczne może być wykorzystywane do wytłaczania logotypów lub wygładzania powierzchni półpłynnych produktów, takich jak jogurt, budyń czy lody, zapewniając atrakcyjny wygląd i wspierając rozpoznawalność marki.
Od przetwórstwa białek, przez dania gotowe, po owoce morza – technologia kriogeniczna zapewnia czyste, wydajne i wysokoefektywne rozwiązania dopasowane do potrzeb nowoczesnej produkcji spożywczej.
W sektorze kriobiologii kriogenika jest niezbędna do zamrażania i przechowywania próbek biologicznych, takich jak komórki, tkanki, materiał rozrodczy czy szczepionki. Wyraźnie rozróżnia się tu sam proces zamrażania od długoterminowego przechowywania już zamrożonych materiałów.
W Dohmeyer specjalizujemy się w etapie zamrażania – w którym żywe komórki są ostrożnie schładzane, aż osiągną stan uśpienia. Proces ten wymaga precyzji i odpowiedniej krzywej zamrażania, ponieważ niekontrolowany spadek temperatury może spowodować nieodwracalne uszkodzenia komórek. Długoterminowe przechowywanie kriogeniczne – czyli utrzymywanie materiałów w stanie zamrożonym przez miesiące lub lata – odbywa się w standardowych zbiornikach i nie wchodzi w zakres naszej działalności.
Projektujemy i produkujemy zamrażarki z kontrolowanym tempem chłodzenia, które stopniowo obniżają temperaturę według precyzyjnego profilu czasowo-temperaturowego dostosowanego do każdego rodzaju materiału biologicznego. Metoda ta jest kluczowa dla wrażliwych próbek, takich jak komórki macierzyste, zarodki czy składniki krwi, gdzie jednolita formacja kryształów lodu jest niezbędna.
Dla próbek wymagających szybkiego zamrażania oferujemy zamrażarki udarowe, które dostarczają maksymalną siłę chłodzenia – idealne dla dużych serii lub odpornych materiałów.
Dodatkowo Dohmeyer buduje zamrażarki zanurzeniowe, w których probówki lub fiolki są zanurzane w ciekłym azocie, co pozwala na kierunkową kontrolę wzrostu kryształów lodu – stosowaną w zaawansowanych badaniach i protokołach krioprezerwacji.
Niezależnie od tego, czy chodzi o ludzkie komórki, próbki weterynaryjne czy badania biotechnologiczne – wiedza Dohmeyer z zakresu kriogeniki zapewnia bezpieczne, powtarzalne i dopasowane do zastosowań warunki zamrażania.
Kriogenika odgrywa kluczową rolę w produkcji najbardziej zaawansowanych współczesnych leków – szczególnie w terapiach mRNA, leczeniu opartym na DNA wektorowym oraz terapiach komórkowych. W przeciwieństwie do tradycyjnych leków w formie stałej (np. tabletek), te nowoczesne biologiczne preparaty mają postać wstrzykiwanych cieczy, zawierających bardzo wrażliwe cząsteczki wymagające precyzyjnego zarządzania temperaturą na każdym etapie.
Podczas syntezy mRNA lub DNA wektorowego, kriogeniczne systemy są często używane do kontroli temperatury reakcji, stabilizacji reagentów oraz zachowania integralności biologicznej substancji czynnych. Na etapie formulacji, kriogenika jest kluczowa w produkcji lipidowych nanocząsteczek (LNP) – małych nośników, które otaczają mRNA, umożliwiając jego bezpieczne i skuteczne dostarczenie do ludzkich komórek. Nanostruktury te muszą być tworzone i przechowywane w niskich, stabilnych temperaturach, by zachować ich strukturę i funkcjonalność.
Krioprezerwacja ma też kluczowe znaczenie w terapiach komórkowych, gdzie żywe komórki muszą być zamrażane zgodnie z ściśle kontrolowaną krzywą chłodzenia, aby zapewnić ich przeżywalność i skuteczność terapeutyczną po rozmrożeniu. Dohmeyer specjalizuje się w zamrażarkach z kontrolowanym tempem chłodzenia, umożliwiających powtarzalne i precyzyjne zamrażanie dostosowane do wymagań leków komórkowych i genowych.
Od badań i rozwoju po produkcję kliniczną – kriogenika to dziś nie dodatek, ale fundament w tworzeniu nowej generacji leków spersonalizowanych i leczniczych.
Technologia kriogeniczna staje się kluczowym elementem nowoczesnego recyklingu – zwłaszcza w przypadkach separacji złożonych lub mocno połączonych materiałów. Poprzez wystawienie ich na ekstremalnie niskie temperatury, zmieniają się ich właściwości fizyczne – takie jak elastyczność, kruchość czy przyczepność – co pozwala na czystą, bezchemiczną separację.
Typowym zastosowaniem jest recykling kabli miedzianych. Gdy miedziane przewody pokryte izolacją PVC są schładzane kriogenicznie do ok. -100 °C, PVC staje się kruchy, a miedź zachowuje elastyczność. Różnica ta pozwala na łatwe oddzielenie materiałów bez spalania, rozdrabniania czy emisji toksyn.
Ta sama zasada działa przy recyklingu opon – schłodzenie gumy sprawia, że staje się ona wystarczająco krucha, by czysto oddzielić ją od stalowych wzmocnień, zwiększając wydajność odzysku materiału.
Kriogenika stosowana jest również do wstępnej obróbki tworzyw sztucznych przed mieleniem. Zamrożone plastiki stają się bardziej kruche, co ułatwia ich rozdrobnienie na drobne cząstki, które można następnie łatwiej posortować i poddać recyklingowi.
Jednym z najszybciej rozwijających się obszarów jest recykling baterii – zarówno z pojazdów elektrycznych, jak i mniejszych urządzeń elektronicznych. Te baterie są niebezpieczne z uwagi na ich skład chemiczny i łatwopalność. Zabieg kriogeniczny unieszkodliwia je poprzez zamrożenie elektrolitu i dekompresję ogniw. Dzięki temu można je bezpiecznie rozmontować i odzyskać metale (lit, kobalt, miedź), tworzywa sztuczne oraz elementy obudowy.
Wysoce specjalistycznym zastosowaniem jest neutralizacja niewybuchów (EOD) – takich jak miny, amunicja czy bomby kasetowe. Zanurzenie ich w ciekłym azocie powoduje, że ich komponenty – metale, materiały wybuchowe i plastiki – stają się kruche i obojętne. Umożliwia to ich mechaniczny demontaż bez ryzyka detonacji i pozwala na odzysk materiałów w sposób przyjazny dla środowiska.
Od odpadów przemysłowych po sektor obronny i energetyczny – kriogenika dostarcza bezpiecznych, efektywnych i zrównoważonych rozwiązań recyklingowych.
Kriogenika oferuje skuteczne rozwiązania dla szerokiego zakresu procesów przemysłowych – zwłaszcza tam, gdzie kluczowe są precyzja, właściwości materiałowe lub ekstremalna kontrola termiczna. Zastosowania te są zazwyczaj wysoce spersonalizowane, projektowane w celu rozwiązania konkretnych wyzwań inżynieryjnych.
Jednym z głównych zastosowań jest kriogeniczne gratowanie (cryogenic deburring) części gumowych i plastikowych. Dzięki wystawieniu uformowanych elementów na działanie ekstremalnie niskich temperatur, zadziory stają się kruche i łatwo odpadają – poprawiając jakość wykończenia bez konieczności ręcznej obróbki.
W obróbce metali, kriogeniczne temperatury stosowane są podczas głębokiego hartowania kriogenicznego (deep cryogenic quenching), które przekształca zatrzymany austenit w martenzyt. Proces ten zwiększa twardość metalu, odporność na zużycie i długoterminową stabilność narzędzi oraz części mechanicznych.
Innym powszechnym zastosowaniem jest kriogeniczne mielenie (cryogenic grinding). Wiele proszków przemysłowych – takich jak pigmenty, polimery czy przyprawy – można skutecznie mikronizować tylko poprzez wcześniejsze ich zamrożenie. Zapobiega to przegrzewaniu i rozmazywaniu się materiału, zapewniając jednolity rozmiar cząstek.
W kontroli emisji, kondensacja kriogeniczna (cryogenic condensation) wykorzystywana jest do odzyskiwania lub neutralizacji lotnych związków organicznych (LZO) z gazów wylotowych. Wartościowe lub niebezpieczne opary skraplają się na kriogenicznie schłodzonych powierzchniach, co umożliwia ich bezpieczny odzysk lub utylizację.
Środowiskowe komory kriogeniczne (Cryogenic environmental chambers) umożliwiają przyspieszone testy cyklu życia produktów. Przedmioty poddawane są cyklom zamrażania i ogrzewania w celu symulacji starzenia, naprężeń i zmęczenia materiału – dostarczając cennych danych o trwałości i wydajności.
Od gratowania po odzysk LZO – kriogenika wspiera czystsze, bardziej precyzyjne i trwalsze procesy przemysłowe w wielu branżach.
Zamrażanie to kluczowy etap w procesie konserwacji żywności – ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo produktu, jego trwałość i jakość. Obecnie dominują dwie metody: zamrażanie mechaniczne, zazwyczaj w temperaturze około -40°C, oraz zamrażanie kriogeniczne, które wykorzystuje ekstremalnie niskie temperatury – często sięgające -100°C lub niżej.
Niniejszy artykuł przedstawia obiektywne, naukowe porównanie tych metod, ze szczególnym uwzględnieniem higienicznej konstrukcji, efektywności przekazywania ciepła, wielkości urządzeń oraz wpływu na jakość mrożonej żywności.
Szczególną uwagę poświęcono najnowszym tunelom z unoszoną pokrywą i zamrażarkom spiralnym firmy Dohmeyer, które wyróżniają się doskonałą wydajnością cieplną i konstrukcją sprzyjającą utrzymaniu higieny.
Projekt higieniczny to podstawa bezpieczeństwa w przetwórstwie spożywczym, zapobiegająca kontaminacji mikrobiologicznej. Zamrażarki mechaniczne często zawierają wewnętrzne parowniki, wentylatory oraz skomplikowany system kanałów powietrznych. Te elementy tworzą martwe strefy i sprzyjają tworzeniu się biofilmu oraz kolonizacji bakterii.
Natomiast zamrażarki kriogeniczne, zwłaszcza zaprojektowane przez Dohmeyer, całkowicie eliminują te komponenty. Konstrukcja tunelu z unoszoną pokrywą zapewnia pełen dostęp do wnętrza komory podczas czyszczenia, a pochyłe, pozbawione spawów panele zapobiegają zaleganiu płynów i umożliwiają skuteczny odpływ. Brak parowników, wentylatorów i kanałów wewnątrz strefy kontaktu z żywnością przekłada się na krótszy czas mycia, mniejsze zużycie agresywnych środków czyszczących, lepszą higienę i niższe koszty operacyjne.
Szybkość usuwania ciepła podczas zamrażania jest regulowana przez prawo chłodzenia Newtona, gdzie gradient temperatury (ΔT) między produktem a ośrodkiem chłodzącym jest kluczową siłą napędową. Systemy kriogeniczne pracujące w temperaturze -100° C zapewniają ΔT 90—100° C w porównaniu z temperaturami otoczenia żywności (~ 0° C), podczas gdy zamrażarki mechaniczne w temperaturze -40°C oferują znacznie mniejsze ΔT ~40°C.
Ta różnica powoduje znacznie szybszy transfer ciepła w układach kriogenicznych. Według badań współczynniki przenikania ciepła w układach kriogenicznych wahają się między 100—140 W/m²·K, w porównaniu do 15—17 W/m²·K w układach mechanicznych strumieniowo-powietrznych.
Ze względu na znacznie krótszy czas zamrażania (średnio o 79%), systemy kriogeniczne wymagają znacznie krótszego czasu przebywania produktu w tunelu, co przekłada się na mniejsze gabaryty urządzeń. Ponadto zamrażarki kriogeniczne nie posiadają parowników, systemów odszraniania ani układów cyrkulacji powietrza, dzięki czemu urządzenia takie jak tunel z unoszoną pokrywą Dohmeyer mogą osiągać taką samą wydajność przy zaledwie 25% powierzchni w porównaniu do rozwiązań mechanicznych.
Jakość mrożonej żywności jest ściśle związana z wielkością i rozmieszczeniem kryształów lodu. Mniejsze, równomiernie rozłożone kryształy zachowują integralność struktur komórkowych, podczas gdy większe kryształy powodują mechaniczne pękanie ścian komórkowych, prowadząc do różnych strat jakości.
Szybsze zamrażanie prowadzi do mniejszych kryształów lodu, zmniejszając uszkodzenia wewnątrzkomórkowe. Produkty mrożone kriogenicznie wykazują o 30— 50% niższe straty kropleniowe w porównaniu z zamrażaniem mechanicznym.
Odwodnienie powierzchni następuje głównie między -1°C a -5°C, gdzie wilgoć sublimuje. Systemy mechaniczne wystawiają produkty na działanie tej strefy przez 10—30 minut, powodując utratę wilgoci do 3— 5%. Zamrażanie kriogeniczne zmniejsza ekspozycję do mniej niż 3 minut, ograniczając odwodnienie do mniej niż 1%.
Zamrażanie kriogeniczne szybko zatrzymuje procesy enzymatyczne i utleniające, zachowując związki smakowe. Zapewnia to smak bliższy świeżym produktom.
Zatrzymanie koloru jest poprawione dzięki zmniejszonemu brązowieniu enzymatycznemu. Owoce i warzywa skuteczniej zachowują swój naturalny kolor.
Mniejsze kryształy lodu zachowują strukturę komórkową, poprawiając teksturę i jędrność po rozmrożeniu.
Podczas gdy systemy kriogeniczne zużywają ciekły azot, unikają skomplikowanych cykli rozmrażania i długich czasów pracy. Kompromis często sprzyja kriogenice w przypadku produktów o wysokiej wartości.
Podczas gdy systemy kriogeniczne zużywają ciekły azot, unikają skomplikowanych cykli rozmrażania i długich czasów pracy. Kompromis często sprzyja kriogenice w przypadku produktów o wysokiej wartości.
Rozwiązania kriogeniczne Dohmeyera, w tym jego tunel do podnoszenia górnego a zamrażarki spiralne, stanowią wzorzec branżowy dla wysokowydajnych, higienicznych i kompaktowych urządzeń do zamrażania w zastosowaniach spożywczych i biotechnologicznych.
Lody premium, szczególnie w pojemnikach tekturowych wielkości pintu (450 ml), wymagają ostrożnego obchodzenia się podczas zamrażania, aby zachować wchłanianie powietrza (przepełnienie), teksturę i integralność produktu.
W artykule przedstawiono naukowe porównanie między zamrażaniem kriogenicznym (zwykle przy użyciu ciekłego azotu w temperaturze -90°C do -100°C) a tunelami hartowania mechanicznego (-35°C do -45°C) w kontekście wysokotłuszczowych, napowietrzonych emulsji mlecznych. Nacisk kładziony jest na kinetykę wymiany ciepła, wyniki strukturalne, deformację opakowań i przepustowość przemysłową.
Lody to złożony wielofazowy system kryształów lodu, pęcherzyków powietrza, kul tłuszczu i niezamrożonego roztworu cukru. Kluczowe cechy termiczne obejmują:
Szybkość utwardzania lodów zależy od całkowitego współczynnika przenikania ciepła U, powierzchni A i gradientu temperatury ΔT:
Lody „wyciągnięte” z zamrażarki zawierają 30— 100% przekroczenia. Hartowanie kriogeniczne:
Tunele mechaniczne ryzykują deformację miseczki z powodu długiej ekspozycji. Zamrażanie kriogeniczne:
Utwardzanie kriogeniczne w około 15 minut umożliwia integrację w linii, podczas gdy tunele mechaniczne wymagają 60-90 minut pobytu i dużej infrastruktury. Korzyści:
Systemy kriogeniczne zużywają LN₂, z energią zzewnętrznioną. Systemy mechaniczne opierają się na energii elektrycznej dla sprężarek i wentylatorów. Efektywność kosztów zależy od wielkości i kontekstu łańcucha dostaw.
Systemy kriogeniczne wymagają infrastruktury LN₂, a opakowania muszą być odpowiednie do szybkiego zamrażania. Są one jednak idealne do wysokiej jakości, elastycznych scenariuszy produkcji.
Zamrażanie kriogeniczne w temperaturze -90°C zapewnia znaczne zalety termiczne i jakościowe dla lodów litrowych premium. Dzięki szybszemu zamrażaniu, lepszej retencji tekstury i integracji z nowoczesnymi liniami stanowi wysokowydajną alternatywę dla konwencjonalnych tuneli mechanicznych.
W przetwarzaniu posiłków gotowych do spożycia (RTE) zamrażanie to nie tylko metoda konserwacji — jest to krytyczny wyznacznik tekstury, bezpieczeństwa i doświadczenia konsumentów po rozmrożeniu.
W artykule przedstawiono naukowe porównanie systemów zamrażania kriogenicznego i mechanicznego, koncentrując się na mechanice wymiany ciepła, integralności produktu, wymaganiach higienicznych i wydajności przestrzennej. Każdy rozdział opiera się na odkryciach empirycznych i zasadach inżynierii żywności, z minimalnym językiem handlowym.
Skuteczność zamrażania zależy od dynamiki wymiany ciepła Newtona:
Gdzie ΔT jest gradientem temperatury między rdzeniem produktu (~+5° C) a ośrodkiem chłodzącym (gaz kriogeniczny lub powietrze chłodzone). Systemy kriogeniczne oferują ΔT ≈ 100°C; układy mechaniczne oferują ΔT ≈ 35-40°C.
Utwardzanie kriogeniczne w około 15 minut umożliwia integrację w linii, podczas gdy tunele mechaniczne wymagają 60-90 minut pobytu i dużej infrastruktury. Korzyści:
Plaster lasagne (300g): Cryo = 9 min, Mech = 38 min
Ryż+taca na sos (250g): Cryo = 7 min, Mech = 32 min
Mac i ser (200g): Cryo = 6 min, Mech = 28 min
Curry z kurczaka+ryż (350g): Cryo = 10 min, Mech = 42 min
Kuskus + warzywa (250g): Cryo = 8 min, Mech = 30 min
Średnie skrócenie czasu zamrażania: ~ 76.5%
Ten ostrzejszy gradient termiczny zapewnia:
Mikrostruktura złożonych posiłków — zwłaszcza tych łączących białko, skrobię i emulgowane tłuszcze — jest bardzo wrażliwa na dynamikę zamrażania.
Mikrostruktura złożonych posiłków — zwłaszcza tych łączących białko, skrobię i emulgowane tłuszcze — jest bardzo wrażliwa na dynamikę zamrażania.
Linie gotowych posiłków przetwarzają gotowane, często potrawy wysokiego ryzyka. Protokoły czyszczenia są rygorystyczne.
Gładkie ściany wewnętrzne, nachylony drenaż i dostęp do podnoszenia od góry poprawiają czystość i skracają przestoje między zmianami.
Odwodnienie powierzchniowe występuje głównie na płaskowyżu od -1°C do -5°C. Dłuższy czas w tej strefie zwiększa sublimację.
Konsekwencje:
Odwodnienie powierzchniowe występuje głównie na płaskowyżu od -1°C do -5°C. Dłuższy czas w tej strefie zwiększa sublimację.
Skrócenie czasu zamrażania o 76,5% przekłada się na krótsze przenośniki lub spirale. Bez dużych wentylatorów lub parowników, systemy kriogeniczne:
Posiłki o heterogeniczności termicznej - takie jak ryż+curry lub sos makaron+- zamrażają nierównomiernie w tradycyjnych systemach.
Przepływ gazu kriogenicznego zapewnia:
Zamrażarki mechaniczne pozostają szeroko rozpowszechnione w przetwarzaniu towarów masowych. Jednak w przypadku gotowych posiłków, które wymagają dokładnej kontroli tekstury, wilgotności i jakości rekonstytucji, systemy kriogeniczne oferują naukowo potwierdzone zalety.
Szybsze zamrażanie, lepsza higiena i wyższa integralność żywności sprawiają, że są preferowanym wyborem dla wymagających środowisk inżynierii żywności.
Campylobacter jejuni jest główną przyczyną chorób przenoszonych przez żywność na całym świecie, z mięsem drobiowym zidentyfikowanym jako główny wektor. Tradycyjne strategie łagodzenia skutków, w tym mycie chemiczne i obróbki termiczne, często nie pozwalają skutecznie ograniczać zanieczyszczenia powierzchni bez uszczerbku dla jakości produktu. Ostatnie postępy w technologii kriogenicznej stanowią obiecującą alternatywę, wykorzystując ultra niskie temperatury do osiągnięcia znacznej redukcji bakterii na tuszach drobiowych.
Campylobacter jejuni jest główną przyczyną chorób przenoszonych przez żywność na całym świecie, z mięsem drobiowym zidentyfikowanym jako główny wektor. Tradycyjne strategie łagodzenia skutków, w tym mycie chemiczne i obróbki termiczne, często nie pozwalają skutecznie ograniczać zanieczyszczenia powierzchni bez uszczerbku dla jakości produktu. Ostatnie postępy w technologii kriogenicznej stanowią obiecującą alternatywę, wykorzystując ultra niskie temperatury do osiągnięcia znacznej redukcji bakterii na tuszach drobiowych.
Zastosowanie temperatur kriogenicznych, szczególnie szybkiego zamrażania powierzchni do —80°C lub niższych, wywołuje śmiertelny stres na komórki Campylobacter. To szybkie zamrażanie prowadzi do powstawania wewnątrzkomórkowych kryształów lodu, zaburzając struktury komórkowe i funkcje metaboliczne, ostatecznie powodując śmierć komórki. Skuteczność tej metody zależy od szybkości spadku temperatury i stopnia ekspozycji na zimno, zapewniając powierzchowną, ale skuteczną inaktywację bakterii bez głębokiego zamrażania tkanek.
Badanie przeprowadzone przez University of Bristol zbadało wpływ szybkiego zamrażania powierzchni na poziom Campylobacter u drobiu. Badania wykazały, że wystawianie tusz drobiowych na działanie super schłodzonego powietrza w temperaturze około —80°C przez krótki czas trwania (około 20 do 55 sekund) spowodowało znaczne zmniejszenie liczby Campylobacter. Ten szybki proces chłodzenia skutecznie zmniejszył liczbę żywych mikroorganizmów na powierzchni tusz bez uszczerbku dla jakości mięsa.
W odpowiedzi na potrzebę skutecznego łagodzenia działania Campylobacter, firma Dohmeyer opracowała kriogeniczny system tuneli dostosowany do linii przetwórstwa drobiu. System ten bezproblemowo integruje się z istniejącymi procesami przetwarzania, w których wywijane i pozbawione pierza tusze kurczaka zawieszone na przenośnikach napowietrznych przechodzą przez tunel, w którym nanoszony jest ciekły azot lub dwutlenek węgla. Konstrukcja zapewnia szybkie zamrażanie powierzchni do docelowych temperatur od -80°C do -120C w ciągu 30 sekund, skutecznie zmniejszając zanieczyszczenie Campylobacter na powierzchni skóry.
Wdrożenie kriogenicznego zamrażania powierzchni stanowi realną strategię dla przetwórców drobiu mającą na celu poprawę standardów bezpieczeństwa żywności. Osiągając znaczne zmniejszenie skażenia Campylobacter, interwencja ta może przyczynić się do zmniejszenia częstości występowania chorób przenoszonych przez żywność związanych ze spożywaniem drobiu. Ponadto nieinwazyjny charakter zabiegu zachowuje właściwości sensoryczne i odżywcze mięsa, dostosowując się do oczekiwań konsumentów.
Ponieważ agencje regulacyjne i interesariusze branży nadal traktują priorytet bezpieczeństwu żywności, przyjęcie technologii kriogenicznych, takich jak system tunelowy Dohmeyera, może stać się integralną częścią protokołów przetwarzania. Trwające badania i walidacje terenowe dodatkowo wyjaśnią długoterminowe korzyści i wydajność operacyjną wynikające z tego innowacyjnego podejścia.
W produkcji uformowanych produktów spożywczych, takich jak paszteciki z hamburgerami, bryłki z kurczaka lub alternatywy roślinne, uzyskanie spójnej mieszanki ma kluczowe znaczenie. Mieszanki te — zwykle wytwarzane z mięsa mielonego lub alternatywnych białek, w połączeniu z przyprawami i spoiwami — muszą osiągnąć precyzyjną lepkość, aby zapewnić płynne przetwarzanie za pomocą maszyn do formowania. Jednak naturalne składniki są różne: zawartość tłuszczu, retencja wody i struktura mogą zmieniać się w zależności od partii, wpływając na konsystencję produktu i prowadząc do nieprawidłowości kształtu lub nieefektywności produkcji.
W produkcji uformowanych produktów spożywczych, takich jak paszteciki z hamburgerami, bryłki z kurczaka lub alternatywy roślinne, uzyskanie spójnej mieszanki ma kluczowe znaczenie. Mieszanki te — zwykle wytwarzane z mięsa mielonego lub alternatywnych białek, w połączeniu z przyprawami i spoiwami — muszą osiągnąć precyzyjną lepkość, aby zapewnić płynne przetwarzanie za pomocą maszyn do formowania. Jednak naturalne składniki są różne: zawartość tłuszczu, retencja wody i struktura mogą zmieniać się w zależności od partii, wpływając na konsystencję produktu i prowadząc do nieprawidłowości kształtu lub nieefektywności produkcji.
Aby rozwiązać ten problem, firma Dohmeyer opracowała system wtrysku kriogenicznego, który modernizuje się bezpośrednio na istniejące mieszalniki przemysłowe (GEA, Seidelmann, FPEC, N&N,...) System składa się z zamontowanych na dole dysz wtryskowych zdolnych do dostarczania ciekłego azotu (LN₂) lub ciekłego dwutlenku węgla (LCO₂) podczas procesu mieszania. Pozwala to procesorom ustabilizować temperaturę i kontrolować lepkość mieszanki w czasie rzeczywistym — niezależnie od zmienności składnika.
Innowacja polega na wszechstronności dyszy: pojedynczej konstrukcji, która wytrzymuje zarówno bardzo niskie temperatury ciekłego azotu (—196°C), jak i wysokie ciśnienie robocze ciekłego CO₂ (400 psi/28 bar). Oznacza to, że procesory mogą swobodnie przełączać się między kriogenami w zależności od dostępności, kosztów lub dostawcy gazu - bez zmian sprzętowych.
Podczas pracy kriogen jest wstrzykiwany dokładnie w miarę mieszania mieszaniny. Czujniki monitorują temperaturę i regulują dozowanie w celu utrzymania optymalnych warunków, zwykle tuż poniżej temperatury zamarzania. Na tym etapie pasta staje się jędrna, ale elastyczna — idealna do formowania z maksymalną wydajnością.
Rezultat: powtarzalny, ustandaryzowany proces, który zapewnia, że każda partia przepływa, tworzy i działa dokładnie tak samo — dzień po dniu.
Kontrolowany strumień ciekłego azotu lub CO₂ usuwa ciepło w kilka sekund, obniżając temperaturę rdzenia przy minimalnym odwodnieniu. Idealny jako krok pośredni przed krojeniem, pakowaniem lub oszkleniem.
Kontrolowany strumień ciekłego azotu lub CO₂ usuwa ciepło w kilka sekund, obniżając temperaturę rdzenia przy minimalnym odwodnieniu. Idealny jako krok pośredni przed krojeniem, pakowaniem lub oszkleniem.
Krojenie jest jednym z ostatnich i najbardziej wrażliwych na jakość etapów w produkcji przetworzonego mięsa i żywności w stylu deli. Niezależnie od tego, czy chodzi o duże kłody gotowanej szynki, salami, mortadelli, boczku, pasztetu, a nawet analogów roślinnych, producenci stają pod presją, aby dostarczać jednolite plasterki przy dużych prędkościach bez uszczerbku dla wyglądu, wagi lub higieny.
Krojenie jest jednym z ostatnich i najbardziej wrażliwych na jakość etapów w produkcji przetworzonego mięsa i żywności w stylu deli. Niezależnie od tego, czy chodzi o duże kłody gotowanej szynki, salami, mortadelli, boczku, pasztetu, a nawet analogów roślinnych, producenci stają pod presją, aby dostarczać jednolite plasterki przy dużych prędkościach bez uszczerbku dla wyglądu, wagi lub higieny.
Gdy produkt nie jest wystarczająco twardy, krojenie może zdeformować kształt, tworzyć okruchy lub pozostałości i wytwarzać plasterki o nierównomiernej grubości, co prowadzi do utraty plonów i wizualnego pogorszenia.
Aby temu zaradzić, przetwórcy coraz częściej polegają na kriogenicznym wstępnym chłodzeniu — technologii, która krótko naraża produkt na ekstremalnie niskie temperatury przy użyciu ciekłego azotu (—196°C) lub ciekłego CO₂ (—78°C), aby ustabilizować jego strukturę tuż przed krojeniem. W przeciwieństwie do standardowego chłodzenia, które chłodzi się powoli i nierównomiernie, zamrażanie skorupy kriogenicznej jest szybkie, kontrolowane powierzchniowo i energooszczędne.
Kłody mięsne i bloki delikatesowe przechowywane w standardowych temperaturach chłodzenia (0° C do+4° C) mogą być bezpieczne mikrobiologicznie, ale nie zawsze są wystarczająco mocne, aby poradzić sobie z obciążeniami mechanicznymi urządzeń do szybkiego krojenia. Produkty takie jak salami, gotowana szynka, rolada z kurczaka, a nawet emulgowane białka roślinne są podatne na rozmazanie, zginanie i strzępienie się krawędzi.
Szczególnie w przypadku nowoczesnych krajalnic ultradźwiękowych i gilotynowych, które pracują z prędkością przekraczającą 1000 cięć na minutę, nawet niewielkie odkształcenia mogą powodować przestoje, nieprawidłowe ustawienie stosów lub nadmierne odpady.
Chłodzenie wstępne kriogeniczne działa poprzez delikatne obniżenie temperatury powierzchni produktu do —2°C do —10°C, tuż przed wejściem do krajalnicy. W tych temperaturach większość produktów wysokobiałkowych staje się jędrniejsza i sztywniejsza bez zamrażania ciała stałego. Ta tymczasowa jędrność wystarcza, aby ustabilizować produkt podczas krojenia, poprawiając jakość czystego cięcia i zmniejszając tarcie.
Proces ten zwykle odbywa się w pionowym tunelu lub zamrażarce szafkowej, gdzie ciekły azot lub CO₂ jest rozpylany na produkt. Szybki spadek temperatury następuje w ciągu kilku sekund do kilku minut, w zależności od wielkości i masy produktu.
Po zakończeniu krojenia produkt powraca do schłodzonych warunków otoczenia bez trwałego wpływu na smak, konsystencję lub trwałość.
Chłodzenie wstępne kriogeniczne działa poprzez delikatne obniżenie temperatury powierzchni produktu do —2°C do —10°C, tuż przed wejściem do krajalnicy. W tych temperaturach większość produktów wysokobiałkowych staje się jędrniejsza i sztywniejsza bez zamrażania ciała stałego. Ta tymczasowa jędrność wystarcza, aby ustabilizować produkt podczas krojenia, poprawiając jakość czystego cięcia i zmniejszając tarcie.
Proces ten zwykle odbywa się w pionowym tunelu lub zamrażarce szafkowej, gdzie ciekły azot lub CO₂ jest rozpylany na produkt. Szybki spadek temperatury następuje w ciągu kilku sekund do kilku minut, w zależności od wielkości i masy produktu.
Po zakończeniu krojenia produkt powraca do schłodzonych warunków otoczenia bez trwałego wpływu na smak, konsystencję lub trwałość.
Badania i przemysłowe próby przypadków wykazały kilka kluczowych zalet kriogenicznego chłodzenia wstępnego:
W jednym z europejskich zakładów mięsnych przetwarzających gotowaną szynkę, zamrażanie skorupy kriogenicznej przed krojeniem zmniejszyło oddawanie o 12% i zwiększyło wydajność użyteczną o ponad 8% — znaczny wzrost wydajności na skalę przemysłową.
Stabilizacja kriogeniczna jest idealna do:
Metoda sprawdza się szczególnie dobrze w przypadku kłód, klocków lub bochenków, gdzie kształt i stabilność powierzchni są kluczem do wydajności krojenia.
Jednym z eleganckich i wydajnych rozwiązań jest granulowanie kriogeniczne. Technika ta polega na tworzeniu kropelek ciekłego enzymu lub zawiesiny bakteryjnej i natychmiastowym zamrażaniu ich w ciekłym azocie lub pod strumieniem gazu kriogenicznego. Kropelki zestalają się w swobodnie płynące, jednolite pelety — każda zawiera aktywny materiał biologiczny, zamknięty w stabilnym stanie zamarzniętym.
Takie podejście jest szczególnie odpowiednie dla enzymów i żywych kultur, takich jak Lactobacillus i Bifidobacterium, stosowane w jogurtach, serach, kimchi i kapsułkach probiotycznych. Konwertując ciekłe kultury w kriogranulki, producenci zyskują lepszy okres przydatności do spożycia, kontrolę dawkowania i łatwość użycia — wszystko to bez uszczerbku dla bioaktywności składników.
Krio-szlifowanie to precyzyjny proces szlifowania, w którym materiały są chłodzone do temperatury poniżej zera przed lub podczas frezowania mechanicznego. Podczas gdy konwencjonalne procesy mielenia są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym i przemysłowym, często napotykają one ograniczenia ze względu na ciepło tarcia.
Krio-szlifowanie to precyzyjny proces szlifowania, w którym materiały są chłodzone do temperatury poniżej zera przed lub podczas frezowania mechanicznego. Podczas gdy konwencjonalne procesy mielenia są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym i przemysłowym, często napotykają one ograniczenia ze względu na ciepło tarcia.
To zlokalizowane nagromadzenie ciepła może prowadzić do utraty lotnych, rozmazania, utleniania, a nawet spalania niektórych produktów. Kriomelenie, przy użyciu azotu kriogenicznego (—196°C) lub oferuje skuteczne i sprawdzone rozwiązanie.
Jednym z najczęstszych zastosowań kriomelenia jest przemysł spożywczy — zwłaszcza w przypadku przypraw, ziół i innych związków aromatycznych. Czarny pieprz, gałka muszkatołowa, cynamon, kurkuma, a nawet ziarna kawy są bogate w lotne olejki eteryczne odpowiedzialne za ich wyraźny aromat i smak. Jednak podczas standardowych operacji frezowania mechaniczny wpływ mielenia gwałtownie podnosi lokalną temperaturę powierzchni, często przekraczając 60—90°C. Ten skok termiczny powoduje odparowanie olejków eterycznych, co prowadzi do znacznej utraty smaku i aromatu.
Badania wykazały, że mielenie przypraw w temperaturze otoczenia może skutkować utratą aromatu nawet o 40% w wyniku lotności związków takich jak eugenol, piperyna i limonen. Kriomelenie poprzez wstępne schłodzenie ziaren (np. ziaren czarnego pieprzu) do temperatury około —100°C zapobiega tej utracie. Zmagazynowana zimna energia buforuje przed ciepłem wytwarzanym podczas mielenia, utrzymując produkt poniżej jego punktu lotności. W rezultacie olejki eteryczne pozostają nienaruszone i są dostarczane konsumentowi końcowemu, zachowując świeżość, intensywność smaku i okres przydatności do spożycia.
Inną kluczową dziedziną krio-mielenia jest przetwarzanie materiałów wrażliwych na ciepło lub termoplastycznych. Wulkanizowana guma, termoutwardzalne tworzywa sztuczne, siarka, woski, a nawet farmaceutyki mogą stanowić wyzwanie w tradycyjnych młynach. Przy dużym ścinaniu i uderzeniu materiały te mają tendencję do zmiękczania, topienia się lub rozmazania, powodując gromadzenie się wewnątrz młyna i utratę jednorodności cząstek. W gorszych przypadkach drobne proszki, takie jak siarka, mogą się zapalić, stwarzając poważne zagrożenie wybuchem.
Schładzając takie materiały poniżej temperatury przejścia szkła - zwykle między —60° C a —110° C - stają się kruche i pękają pod wpływem uderzenia. Na przykład mikronizacja gumy w temperaturze —90°C pozwala na produkcję ultra drobnych proszków bez przywierania. Siarka, która stwarza ryzyko spalania podczas mielenia w powietrzu, pozostaje stabilna i niereaktywna, gdy jest wstępnie zamrożona i mielona w kriogenicznej atmosferze beztlenowej.
U podstaw nowoczesnych systemów krio-mielenia leży kriogeniczny podajnik ślimakowy — innowacja opracowana przez firmę Dohmeyera. Urządzenie to zapewnia precyzyjne i ciągłe dozowanie wstępnie schłodzonego materiału do młyna. Podajnik jest izolowany próżniowo i wyposażony w zintegrowane porty wtrysku kriogenu, w których ciekły azot jest rozpylany bezpośrednio na produkt. Materiał wchodzi przez zawór obrotowy i jest transportowany wzdłuż śruby podczas chłodzenia do pożądanej temperatury, zwykle między —60°C a —110°C.
Po stabilizacji termicznej materiał opuszcza śrubę i podaje się do leja szlifierki. Ten kontrolowany posuw zapobiega przepięciom, utrzymuje równomierność temperatury i zapewnia ciągłą, powtarzalną wydajność szlifowania.
Oprócz kontroli temperatury, kriomelenie wprowadza znaczną korzyść bezpieczeństwa: atmosferę obojętną. Odparowany azot lub dwutlenek węgla wypierają tlen wewnątrz młynka, znacznie zmniejszając ryzyko wybuchu pyłu — szczególnie ważne w przypadku proszków palnych, takich jak mąka, siarka lub niektóre polimery. To obojętne środowisko minimalizuje również utlenianie, co ma kluczowe znaczenie dla produktów takich jak kurkuma lub zielona herbata, które są bardzo wrażliwe na ekspozycję na tlen.
Połączenie fizycznego chłodzenia i przemieszczania tlenu daje krio-mieleniu wyjątkową podwójną zaletę: zachowanie jakości produktu przy jednoczesnym zapobieganiu zapłonowi i degradacji.
Krio-mielenie to nie tylko modernizacja technologiczna — jest koniecznością w branżach, w których jakość, bezpieczeństwo i wydajność produktów nie mogą być zagrożone. Niezależnie od tego, czy celem jest zachowanie delikatnych aromatów w przyprawach, czy bezpieczne i czyste przetwarzanie materiałów przemysłowych, wykazano, że mielenie kriogeniczne znacznie przewyższa mielenie otoczenia.
Kriogeniczne systemy podajników ślimakowych firmy Dohmeyer zostały zintegrowane na całym świecie z młynami przypraw, zakładami chemicznymi i liniami recyklingu. Ich zdolność do precyzyjnego chłodzenia, dozowania i obojętnego mielenia uczyniła je niezbędnym sprzętem dla producentów poszukujących spójności, bezpieczeństwa i wysokiej jakości produkcji.
W czasach, gdy klienci wymagają świeższej żywności, czystszych procesów i bezpieczniejszych operacji, kriomelenie oferuje zimną, ale decydującą przewagę.
Cryopowłoka to zaawansowana technologia spożywcza opracowana i udoskonalona przez firmę Dohmeyer, umożliwiająca precyzyjne i równomierne nakładanie sosów lub przypraw na mrożone składniki żywności. Łączy głębokie zamrażanie kriogeniczne z kontrolowanym procesem nakładania warstw, aby zapewnić powlekane produkty o wysokiej atrakcyjności wizualnej i sensorycznej, zachowując integralność strukturalną i spójność.
Cryopowłoka to zaawansowana technologia spożywcza opracowana i udoskonalona przez firmę Dohmeyer, umożliwiająca precyzyjne i równomierne nakładanie sosów lub przypraw na mrożone składniki żywności. Łączy głębokie zamrażanie kriogeniczne z kontrolowanym procesem nakładania warstw, aby zapewnić powlekane produkty o wysokiej atrakcyjności wizualnej i sensorycznej, zachowując integralność strukturalną i spójność.
Proces rozpoczyna się od kriogenicznego zamrażania podstawowego produktu — warzyw, mięsa, makaronu lub ryżu — do około —55°C. W tej temperaturze żywność nie jest tylko zamrożona; jest obciążona zimną energią, co oznacza, że powierzchnia ma silną bezwładność cieplną. Ta ultra niska temperatura jest kluczowa, ponieważ gdy płynna przyprawa lub sos jest rozpylana na powierzchnię, natychmiast zamarza po kontakcie, tworząc cienką, równomierną warstwę, która ściśle przylega bez kapania.
To, co sprawia, że krio-powłoka jest wyjątkowa, to metoda nakładania warstw. Po zamrożeniu pierwszego oprysku przyprawy na produkt partię ponownie schładza się kriogenicznie, aby przywrócić powierzchnię do —55°C. Następnie nakładana jest druga warstwa i natychmiast zamrażana, a następnie trzecia. W ten sposób możemy przykleić 9-krotność pierwotnej wagi początkowej. Każdy cykl tworzy grubszą skorupę mrożonego sosu wokół rdzenia. Takie stopniowe podejście pozwala na niesamowitą precyzję: producenci mogą wybrać nakładanie zaledwie 10% powłoki (10 kg sosu na 100 kg produktu) lub do 900% (900 kg sosu na 100 kg produktu).
Ta metoda jest szczególnie skuteczna w produkcji indywidualnie szybko mrożonych składników gotowej mąki (IQF), takich jak posiłki ryżowe, mieszane potrawy warzywne, kurczak vol-au-vent lub wołowina w stylu Stroganoff. Jedyne, co ogranicza, to Twoja wyobraźnia: penne arabiata, makaron genovese z pesto lub zupa kukurydziana.
Powłoka blokuje smak, zapewnia równomierne rozprowadzanie składników podczas podgrzewania i zmniejsza zapotrzebowanie na sztuczne spoiwa lub dodatki.
Poza smakiem krio-powłoka ma duże zalety techniczne. Ponieważ każda warstwa powłoki jest natychmiast krystalizowana, proces ten pozwala uniknąć zlepiania się, kapania lub uszkodzenia delikatnych składników. Pęknięcia i kurz są zminimalizowane, a rezultatem jest czysty, w pełni zakryty produkt i doskonały produkt IQF.
Prędkość jest kolejną cechą charakterystyczną systemów krio-powlekania firmy Dohmeyera. 100% powłoki można uzyskać w zaledwie 23 minuty, a 700% powłokę można wykonać w mniej niż 45 minut — niezwykle szybko jak na standardy przemysłu spożywczego. Technologia ta została z powodzeniem wdrożona na światowych liniach produkcyjnych w sektorach warzyw, mięsnych i gotowych posiłków.
Krótko mówiąc, krio-powłoka oferuje skalowalny, wydajny sposób wiązania sosu z ciałami stałymi przy użyciu tylko zimnego. Mając swoje korzenie w kriogenice i koncentrując się na smaku, konsystencji i precyzji, kriokalkowanie Dohmeyer to nie tylko proces — jest to przepis na innowacje żywności nowej generacji.
Firma Dohmeyer opracowała kilka systemów dostosowanych do przemysłowego krio-szczelinowania, oferując wydajne, skalowalne rozwiązania w szerokim zakresie wyzwań związanych z recyklingiem. Każda z tych technologii opiera się na precyzyjnej kontroli przepływu kriogenicznego, równomiernym chłodzeniu i płynnej integracji z istniejącymi procesami mechanicznymi.
Firma Dohmeyer opracowała kilka systemów dostosowanych do przemysłowego krio-szczelinowania, oferując wydajne, skalowalne rozwiązania w szerokim zakresie wyzwań związanych z recyklingiem. Każda z tych technologii opiera się na precyzyjnej kontroli przepływu kriogenicznego, równomiernym chłodzeniu i płynnej integracji z istniejącymi procesami mechanicznymi.
Używane opony składają się z gumy wzmocnionej drutem stalowym. Są rozdrabniane na kawałki wielkości kciuka i chłodzone do około -90°C w maszynie zwanej CryoRoll. W tej temperaturze guma staje się twarda na szkło, podczas gdy osadzona stal pozostaje elastyczna. Po schłodzeniu zamrożone kawałki opon są podawane do młynka młotkowego, który rozbija kruchą gumę, uwalniając stal. Rezultat: czyste oddzielenie na drobny proszek gumowy i zwinięty drut metalowy, gotowy do ponownego użycia.
Pozostałości farby w wyrzuconych metalowych puszkach utrudniają recykling. Dzięki kriogenicznemu chłodzeniu tych puszek do około -100°C farba zestala się i staje się krucha. Puszka jest następnie kruszona lub pęknięta mechanicznie. Farba pęka w płatkach, podczas gdy metalowa konstrukcja pozostaje nienaruszona. Ta czysta separacja umożliwia niezależne odzyskanie i recykling obu komponentów — metalu i farby.
Druty miedziane, często pokryte izolacją PVC lub teflonową, są trudne do obróbki tradycyjnymi środkami. Za pomocą krio-szczelinowania druty zanurza się w ciekłym azocie lub wystawia na działanie powietrza kriogenicznego, chłodząc je do -196°C (dla teflonu). Po zamrożeniu drut jest zginany lub przepuszczany przez rolki. Plastikowa izolacja pęka i rozpada się, podczas gdy miedź wewnątrz pozostaje elastyczna i nienaruszona. Proces ten umożliwia prawie całkowite odzyskiwanie czystej miedzi i zmniejsza pracę fizyczną.
Niektóre zastosowania nie wymagają separacji kompozytowej, ale korzystają z krio-szczelinowania w celu wytworzenia ultradrobnych proszków. Wulkanizowane granulki kauczuku (polerki) z opon pochodzących z recyklingu są chłodzone do —100°C, a następnie przepuszczane przez szybkobieżne młyny. Ponieważ guma jest wstępnie chłodzona, pochłania ciepło mechaniczne wytwarzane podczas frezowania bez zmiękczania, umożliwiając redukcję rozmiaru na poziomie mikronów. Rezultatem jest swobodny, reaktywowalny proszek gumowy stosowany w nowych oponach lub komponentach przemysłowych.
Niektóre tworzywa sztuczne stają się kruche w niskich temperaturach i można je rozdrobnić na czyste, spójne płatki. W przypadku złożonych strumieni odpadów polimerowych lub zanieczyszczonych tworzyw sztucznych kruchość kriogeniczna pozwala na szybkie zmniejszenie rozmiaru bez rozmazania lub zatykania typowego dla rozdrabniaczy ciepłych. Płatki można łatwiej sortować i ponownie topić, co poprawia plony recyklingu w dalszym ciągu.
Jednym z najbardziej obiecujących i niezbędnych zastosowań krioszczelinowania jest recykling baterii. Baterie, zarówno z laptopów, pojazdów elektrycznych, jak i elektroniki gospodarstwa domowego, zawierają metale, tworzywa sztuczne i czarną masę (cenną mieszankę litu, kobaltu i innych drobnych cząstek). Ale stanowią również poważne ryzyko: pod wpływem powietrza lub uszkodzeń fizycznych ogniwa litowo-jonowe mogą ulec ucieczce termicznej — zasadniczo zapalając się lub eksplodując.
To automatyczne spalanie jest wywoływane przez wewnętrzne reakcje między elektrolitem, powietrzem i wzrostem temperatury z powodu naprężeń mechanicznych. Krio-szczelinowanie zapewnia bezpieczny i kontrolowany sposób dezaktywacji akumulatora przed demontażem. Badania i doświadczenia przemysłowe wykazały, że akumulatory chłodzące poniżej —80°C skutecznie eliminują wszelkie resztkowe ładunki i aktywność elektrochemiczną. W tych temperaturach nawet uszkodzone komórki stają się obojętne.
Po obojętności zamrożone baterie można bezpiecznie zmiażdżyć lub otworzyć. Tworzywa sztuczne i metale można oddzielać za pomocą środków mechanicznych, podczas gdy czarna masa może być zbierana przy minimalnym ryzyku zapłonu. Firma Dohmeyer opracowała systemy specjalnie dla tego zastosowania, w których akumulatory są zanurzane w komorach kriogenicznych i automatycznie rozładowywane przed wejściem do linii kruszenia i sortowania. Zapewnia to bezpieczeństwo i odzyskiwanie w jednym usprawnionym procesie.
Bezpieczne usuwanie i recykling amunicji wybuchowej, w tym niewybuchowej amunicji (UXO) i przestarzałej amunicji klasy wojskowej, pozostaje poważnym wyzwaniem dla agencji obronnych i ochrony środowiska na całym świecie. Wraz z końcem konfliktów i gromadzeniem się zapasów, bezpieczna i przyjazna dla środowiska demilitaryzacja staje się coraz pilniejsza. Obróbka kriogeniczna - przy użyciu ekstremalnie niskich temperatur w celu zmiany właściwości fizycznych substancji wybuchowych - stała się wysoce skuteczną alternatywą dla tradycyjnych metod usuwania, takich jak otwarta detonacja lub zrzucanie głębinowe.
Bezpieczne usuwanie i recykling amunicji wybuchowej, w tym niewybuchowej amunicji (UXO) i przestarzałej amunicji klasy wojskowej, pozostaje poważnym wyzwaniem dla agencji obronnych i ochrony środowiska na całym świecie. Wraz z końcem konfliktów i gromadzeniem się zapasów, bezpieczna i przyjazna dla środowiska demilitaryzacja staje się coraz pilniejsza. Obróbka kriogeniczna - przy użyciu ekstremalnie niskich temperatur w celu zmiany właściwości fizycznych substancji wybuchowych - stała się wysoce skuteczną alternatywą dla tradycyjnych metod usuwania, takich jak otwarta detonacja lub zrzucanie głębinowe.
Kriogenika polega na zastosowaniu ultraniskich temperatur (zwykle przy użyciu ciekłego azotu w temperaturze —196 °C) do materiałów, powodując dramatyczne zmiany w ich właściwościach mechanicznych. W przypadku materiałów wybuchowych i amunicji obejmuje to utratę elastyczności, zwiększoną kruchość i dezaktywację związków reaktywnych przez zestalenie. Efekty te sprawiają, że kriogenika jest wyjątkowo odpowiednia do demontażu wrażliwych urządzeń wybuchowych w kontrolowany, bezpieczny i przyjazny dla środowiska sposób.
W operacjach lądowych EOD, gdzie duże ilości min lądowych, pocisków, amunicji kasetowej lub granatów muszą zostać zneutralizowane, obróbka kriogeniczna umożliwia chłodzenie uzbrojenia do punktu, w którym zarówno wypełniacz wybuchowy, jak i materiały konstrukcyjne mogą być mechanicznie rozbijane bez wywoływania detonacji. Umożliwia to bezpieczny odzysk elementów, takich jak metalowe obudowy, elektroniczne systemy wypalania, a czasem nawet stabilizatory lub paliwa, z których wszystkie można poddać recyklingowi.
W przeciwieństwie do otwartego spalania lub detonacji - które z natury niosą ze sobą ryzyko niekontrolowanych eksplozji, projekcji odłamków lub niepełnego zniszczenia - kriogeniczna demilitaryzacja unieruchamia materiał wybuchowy. Po schłodzeniu znacznie poniżej temperatury aktywacji większość powszechnych materiałów wybuchowych wojskowych (np. TNT, RDX, PETN) stają się kruche lub obojętne, umożliwiając mechaniczne oddzielanie i cięcie bez wywoływania reakcji rozkładu. To sprawia, że kriogenika jest idealna do obróbki wrażliwych lub zdegradowanych uzbrojenia, w tym tych z niestabilnymi składnikami starzenia się.
Otwarta detonacja uwalnia toksyczne produkty uboczne, takie jak tlenki azotu, tlenek węgla, nadchlorany, metale ciężkie i dioksyny, przyczyniając się do zanieczyszczenia powietrza i długotrwałego zanieczyszczenia gleby. Podobnie wyrzucanie podwodne, niegdyś powszechna praktyka, powoduje trwałe szkody dla ekosystemów morskich i obecnie jest szeroko ograniczone przez prawo międzynarodowe (np. Konwencja londyńska).
Natomiast metody kriogeniczne nie powodują emisji, fal uderzeniowych i pozostałości chemicznych. Są w pełni zgodne z normami ochrony środowiska ISO 14001 i mogą być zintegrowane z zamkniętymi systemami recyklingu, które zbierają i ponownie wykorzystują azot gazowy, co czyni je jedną z najczystszych dostępnych technologii demilitaryzacji.
Tradycyjne usuwanie niszczy zarówno materiał wybuchowy, jak i obudowę, marnując cenne metale i polimery. Przetwarzanie kriogeniczne pozwala na separację materiału. Po ustanie się krucha amunicji, bezpiecznik i wypełnienie można rozbić i wysłać do odpowiednich dalszych procesów recyklingu, zmniejszając ilość odpadów i oferując ekonomiczny odzysk strategicznych materiałów, takich jak aluminium, miedź i stale specjalne.
Obróbka kriogeniczna może być skalowana do stosowania w mobilnych jednostkach polowych lub instalacjach stacjonarnych. W obu przypadkach kontrola termiczna jest precyzyjna i powtarzalna, zmniejszając błąd ludzki. Automatyzacja i zautomatyzowana obsługa zamrożonych amunicji dodatkowo zwiększają bezpieczeństwo operatora i zwiększają przepustowość podczas misji odprawy na dużą skalę.
Kriogenika nie jest rozwiązaniem uniwersalnym. Jest najbardziej skuteczny, gdy amunicja jest nienaruszona i dostępna. Improwizowane urządzenia wybuchowe (IED), broń chemiczna lub głęboko zakopana amunicja mogą nie być kandydatami do recyklingu kriogenicznego. Jednak w przypadku konwencjonalnych zapasów wojskowych o dużej objętości lub rozładunku UXO w strefach pokonfliktowych korzyści w zakresie bezpieczeństwa i ochrony środowiska są znaczne.
Wraz ze wzrostem globalnego zapotrzebowania na odpowiedzialną demilitaryzację technologie kriogeniczne oferują atrakcyjne rozwiązanie. Pozwalają profesjonalistom EOD rozbroić i demontować niebezpieczną amunicję bez jej detonacji, chronić środowisko i umożliwiać odzyskiwanie cennych materiałów. W porównaniu ze spalaniem lub detonacją recykling kriogeniczny jest czystszy, bezpieczniejszy i bardziej energooszczędny, co czyni go przyszłościową alternatywą zarówno w wojskowych, jak i humanitarnych operacjach rozminowywania.
Wszyscy znają rozczarowanie wgryzieniem stożka lodów, tylko po to, aby dno było rozmoczone. W popularnych lodach impulsowych, takich jak Cornetto, dzieje się tak, ponieważ wilgoć z lodów stopniowo zmiękcza stożek cukru. Aby temu zapobiec, producenci przed dodaniem lodów spryskują cienką warstwę tłuszczu o smaku czekoladowym wewnątrz stożka. Ta glazura działa jak bariera dla wilgoci.
Wszyscy znają rozczarowanie wgryzieniem stożka lodów, tylko po to, aby dno było rozmoczone. W popularnych lodach impulsowych, takich jak Cornetto, dzieje się tak, ponieważ wilgoć z lodów stopniowo zmiękcza stożek cukru. Aby temu zapobiec, producenci przed dodaniem lodów spryskują cienką warstwę tłuszczu o smaku czekoladowym wewnątrz stożka. Ta glazura działa jak bariera dla wilgoci.
Jest jednak haczyk. Glazura jest nakładana w postaci płynnej w temperaturze około 40°C, a jej krystalizacja wymaga czasu. Jeśli lody zostaną dodane zbyt wcześnie, zeskrobuje wciąż miękką glazurę, dzięki czemu ochrona jest nieskuteczna. W rezultacie stożek pochłania wilgoć, a jego chrupnięcie znika na długo przed końcem okresu przydatności do spożycia lodów.
Dohmeyer rozwiązał to przełomem w technologii kriogenicznej. Ich nowa maszyna natychmiast zamraża glazurę — w ciągu zaledwie 0,3 sekundy po rozpyleniu. Ta ultraszybka krystalizacja blokuje warstwę tłuszczu na miejscu przed dodaniem lodów, zapewniając, że pozostanie nienaruszona.
Rezultat? Idealnie chrupiący stożek, nawet po miesiącach w zamrażarce. Wykazano, że okres przydatności do spożycia poprawia się ze średnio 6 miesięcy do 18 miesięcy. Jest to niewielka naprawa techniczna, która ma duży wpływ na smak i jakość - ponieważ nikt nie lubi rozmoczonego stożka.
Ekstremalny zakres temperatur zamraża produkt od zewnątrz do wewnątrz, minimalizując tworzenie się kryształków lodu i ubytek soków. Struktura, smak i wartości odżywcze pozostają praktycznie niezmienione.
Ekstremalny zakres temperatur zamraża produkt od zewnątrz do wewnątrz, minimalizując tworzenie się kryształków lodu i ubytek soków. Struktura, smak i wartości odżywcze pozostają praktycznie niezmienione.
IQF, czyli Individually Quick Frozen, to metoda zamrażania artykułów spożywczych jeden po drugim, a nie luzem. Zasada jest prosta: każda krewetka, każda brokułowa kwiatka, każdy kawałek makaronu lub pokrojone w kostkę mięso powinny wychodzić z zamrażarki jako indywidualna, swobodnie płynąca jednostka. Chociaż może to brzmieć prosto, w praktyce osiągnięcie prawdziwej jakości IQF jest wymagające technicznie.
IQF, czyli Individually Quick Frozen, to metoda zamrażania artykułów spożywczych jeden po drugim, a nie luzem. Zasada jest prosta: każda krewetka, każda brokułowa kwiatka, każdy kawałek makaronu lub pokrojone w kostkę mięso powinny wychodzić z zamrażarki jako indywidualna, swobodnie płynąca jednostka. Chociaż może to brzmieć prosto, w praktyce osiągnięcie prawdziwej jakości IQF jest wymagające technicznie.
Powód leży w fizyce wody. Większość produktów spożywczych zawiera od 60% do 90% wody. Kiedy woda zamarza, rozszerza się — o około 9% — zamieniając się w lód. Ta ekspansja może spowodować, że kawałki jedzenia, nawet jeśli zostaną ułożone oddzielnie na pasku, dotykają się i łączą się podczas zamrażania. Po zamrożeniu te wiązania są solidne w skale i prawie niemożliwe do zerwania bez uszkodzenia produktu.
Nie chodzi tylko o zaangażowaną siłę roboczą: nawet starannie umieszczone, ręcznie sortowane produkty mogą sklejać się podczas zamrażania. Dlatego Dohmeyer opracował szereg urządzeń, które aktywnie zapobiegają przywieraniu podczas procesu zamrażania, zamiast próbować go rozwiązać po fakcie.
Pierwszą innowacją jest zamrażarka trzypoziomowa (znana również jako zamrażarka 3-poziomowa). Ta zamrażarka tunelowa wykorzystuje trzy przenośniki taśmowe ułożone pionowo. Produkty wchodzą na górny pas i są częściowo zamrożone przed upuszczeniem na drugi pas. Krople naturalnie przerywa wszelkie słabe wiązania, które mogły zacząć się tworzyć. Drugi pas działa o około 15% szybciej, pomagając dalej rozłożyć i rozdzielić elementy. Ten sam proces powtarza się od drugiego do trzeciego pasa. Zanim produkt wyjdzie całkowicie zamrożony, separacja jest gwarantowana. Ten projekt jest idealny do małych kawałków mięsa, porcji ryb lub dodatków do pizzy - nie do dużych, płaskich produktów, takich jak paszteciki lub filet.
W celu zwiększenia objętości i efektywności przestrzennej Dohmeyer oferuje również zamrażarkę wielopasmową, wyposażoną w 5, 7 lub nawet 9 pasów ułożonych w obudowie typu walk-in. System ten działa na tej samej zasadzie co zamrażarka trzypokładowa, ale oferuje większą pojemność przy bardziej kompaktowej powierzchni. Produkt spada z jednego pasa do drugiego w kontrolowany sposób, ciągle oddzielając i zamrażając pas po taśmie. Jest szczególnie odpowiedni dla procesorów o ograniczonej powierzchni podłogowej i wymaganiach o wysokiej przepustowości.
Podczas przetwarzania lepkich lub delikatnych produktów, które mają tendencję do kruszenia się - takich jak wegańskie analogi mięsa lub mielona wołowina - Cryoroll oferuje zupełnie inne podejście. Ten cylindryczny, obracający się tunel delikatnie obraca produkt, poruszając się wzdłuż niewielkiego nachylenia. Wewnętrznie płetwy podnoszą i upuszczają produkt w sposób ciągły, zapewniając ruch i separację. Ciekły azot lub CO₂ jest wstrzykiwany bezpośrednio do bębna, zamrażając produkt podczas ruchu. Ponieważ Cryroll jest systemem uszczelnionym, żaden produkt ani drobne nie są tracone, dzięki czemu idealnie nadaje się do materiałów o wysokiej wartości lub drobnych cząstek stałych, takich jak ryż, mielone mięso lub mieszanki roślinne.
Bliski kuzyn Cryrolla, Cryogenic Tumbler działa na tej samej zasadzie, ale w trybie wsadowym. Bęben jest napełniany, zamykany, a następnie przewracany podczas wprowadzania kriogenu. Jest to wysoce kontrolowane środowisko, gwarantujące zerową stratę produktu. Chociaż podziela zalety Cryrolla pod względem obsługi delikatnych lub ciężkich składników, jego główną różnicą jest jego charakter partii
Wszystkie te systemy mają jeden cel: dostarczanie idealnie zamrożonych, nieprzywierających się pojedynczych elementów — bez względu na format wejściowy. Niezależnie od tego, czy produkt jest dostarczany w kępach, strzępiach, czy luźnym przepływie, technologia kriogeniczna firmy Dohmeyer zapewnia separację przez cały proces zamrażania, a nie tylko na końcu. W przeciwieństwie do mechanicznej separacji po zamrożeniu, która grozi uszkodzeniem produktu, systemy Dohmeyer zachowują strukturę, wygląd i integralność każdego elementu.
Od warzyw i ryb po alternatywne białka i mięso, IQF jest złotym standardem jakości produktów i wygody konsumentów. Dzięki swojej głębokiej wiedzy i gamie dostosowanych rozwiązań Dohmeyer jest jednym z najbardziej zaawansowanych twórców technologii IQF na świecie.
W przemyśle owoców morza zachowanie jakości i wydłużenie okresu przydatności do spożycia są krytycznymi czynnikami od połowu do konsumenta. Jedną z najskuteczniejszych technik stosowanych na całym świecie jest nałożenie ochronnej warstwy lodu wodnego, znanej również jako glazura, wokół ryb lub owoców morza. Ta powłoka lodowa chroni produkt przed odwodnieniem, utlenianiem i oparzeniem w zamrażarce podczas długotrwałego przechowywania i dystrybucji zamrożonych. Najbardziej precyzyjną i skuteczną metodą nakładania tej warstwy jest zastosowanie technologii zamrażania kriogenicznego.
W przemyśle owoców morza zachowanie jakości i wydłużenie okresu przydatności do spożycia są krytycznymi czynnikami od połowu do konsumenta. Jedną z najskuteczniejszych technik stosowanych na całym świecie jest nałożenie ochronnej warstwy lodu wodnego, znanej również jako glazura, wokół ryb lub owoców morza. Ta powłoka lodowa chroni produkt przed odwodnieniem, utlenianiem i oparzeniem w zamrażarce podczas długotrwałego przechowywania i dystrybucji zamrożonych. Najbardziej precyzyjną i skuteczną metodą nakładania tej warstwy jest zastosowanie technologii zamrażania kriogenicznego.
Proces rozpoczyna się od obniżenia temperatury powierzchni owoców morza znacznie poniżej -18 °C przy użyciu kriogeniki — zwykle z ciekłym azotem (LN₂) lub dwutlenkiem węgla (CO₂). W przeciwieństwie do konwencjonalnych zamrażarek mechanicznych, systemy kriogeniczne mogą szybko i równomiernie obniżyć temperaturę powierzchni do poziomu tak niskiego jak -50° C lub poniżej w ciągu zaledwie kilku sekund.
Gdy owoce morza osiągną ten ultra zimny stan, są na krótko zanurzone w schłodzonej wodzie lub przepuszczane przez drobny tunel zamgławiający. Po kontakcie zimna powierzchnia powoduje natychmiastową zmianę fazy w wodzie: cienka warstwa natychmiast zamarza i mocno przylega do produktu. Ta metoda może osiągnąć odbiór lodu na poziomie 10— 15% w zależności od geometrii powierzchni, tekstury i powinowactwa produktu do wilgoci. Gładkie, zakrzywione filety rybne będą glazurować nieco mniej niż produkty bardziej szorstkie lub kanciaste, takie jak krewetki lub skorupiaki, ale nadal można osiągnąć wysoką konsystencję.
Konwencjonalne metody zamrażania często powodują nierównomierny rozkład temperatury, co prowadzi do niespójnych wyników oszklenia. Z drugiej strony kriogenika zapewnia szybkie i równomierne chłodzenie powierzchni, co jest niezbędne do tworzenia czystej, dobrze przylegającej warstwy lodu. Ponadto systemy kriogeniczne są elastyczne, energooszczędne w procesach wsadowych i wymagają mniej powierzchni niż tradycyjne zamrażarki tunelowe lub spiralne.
Podsumowując, szklenie kriogeniczne oferuje precyzyjne, czyste i wydajne rozwiązanie dla producentów owoców morza, mające na celu ochronę jakości produktów i spełnienie międzynarodowych standardów. Niezależnie od tego, czy chodzi o wysokiej klasy filety, krewetki, czy całe ryby, technologia ta zapewnia korzyści zarówno komercyjne, jak i bezpieczeństwo żywności, co czyni ją inteligentną inwestycją w nowoczesne procesy przetwarzania owoców morza.
Obróbka kriogeniczna, często określana jako głęboka obróbka kriogeniczna (DCT), jest procesem metalurgicznym polegającym na chłodzeniu metali do ekstremalnie niskich temperatur, zwykle około -180°C, w celu poprawy ich właściwości mechanicznych. Proces ten przyciągnął znaczną uwagę w branżach takich jak lotnictwo, motoryzacja i oprzyrządowanie, gdzie wydajność materiałów ma kluczowe znaczenie.
Obróbka kriogeniczna, często określana jako głęboka obróbka kriogeniczna (DCT), jest procesem metalurgicznym polegającym na chłodzeniu metali do ekstremalnie niskich temperatur, zwykle około -180°C, w celu poprawy ich właściwości mechanicznych. Proces ten przyciągnął znaczną uwagę w branżach takich jak lotnictwo, motoryzacja i oprzyrządowanie, gdzie wydajność materiałów ma kluczowe znaczenie.
Jednym z głównych celów obróbki kriogenicznej jest przekształcenie zatrzymanego austenitu w martenzyt. Zachowany austenit jest bardziej miękką fazą, która może zagrozić twardości i stabilności wymiarowej stali. Poddając stal temperaturom kriogenicznym, zatrzymany austenit przekształca się w martenzyt, twardszą i bardziej stabilną fazę, poprawiając w ten sposób ogólną wydajność materiału.
Dodatkowo obróbka kriogeniczna sprzyja wytrącaniu drobnych węglików w matrycy stalowej. Węgliki te zwiększają odporność na zużycie i przyczyniają się do twardości materiału. Równomierny rozkład tych węglików zapewnia stałą wydajność w obrobionym składniku.
Badania empiryczne wykazały, że obróbka kriogeniczna może prowadzić do znacznej poprawy właściwości mechanicznych. Na przykład badania nad stalą nierdzewną AISI 420 wykazały, że obróbka kriogeniczna zwiększa twardość i udarność. Poddane obróbce próbki wykazywały bardziej wyrafinowaną mikrostrukturę z równomiernie rozłożonymi węglikami, co prowadziło do zwiększonej odporności na zużycie.
W innym badaniu skupiającym się na martenzytycznej stali nierdzewnej X17CrNi16-2 głęboka obróbka kriogeniczna spowodowała zwiększoną twardość, wytrzymałość na rozciąganie i odporność na zużycie. Transformacja zatrzymanego austenitu w martenzyt i wytrącanie drobnych węglików zostały zidentyfikowane jako główne mechanizmy stojące za tymi ulepszeniami.
Przemysł lotniczy był liderem w stosowaniu obróbki kriogenicznej ze względu na rygorystyczne wymagania dotyczące wydajności materiałów. Komponenty takie jak podwozie, łopatki turbiny i elementy konstrukcyjne korzystają ze zwiększonej trwałości zmęczeniowej i stabilności wymiarowej zapewnianej przez obróbkę kriogeniczną. Firmy takie jak Boeing i Airbus włączyły obróbkę kriogeniczną do swoich procesów produkcyjnych, aby sprostać tym wymaganiom.
Podobnie przemysł motoryzacyjny wykorzystuje obróbkę kriogeniczną dla komponentów, takich jak koła zębate, wały korbowe i wirniki hamulców. Poprawiona odporność na zużycie i zmniejszone naprężenia resztkowe przyczyniają się do dłuższej żywotności i zmniejszenia kosztów konserwacji.
Typowy cykl obróbki kriogenicznej obejmuje kontrolowaną fazę chłodzenia, w której składnik jest stopniowo chłodzony do temperatury docelowej (około -180°C), aby zapobiec szokowi termicznemu. Składnik jest następnie utrzymywany w tej temperaturze przez określony czas, często w zakresie od 12 do 36 godzin, aby zapewnić całkowitą transformację zatrzymanego wytrącania austenitu i węglika. Po zatrzymaniu kriogenicznego składnik powoli wraca do temperatury pokojowej i może zostać poddany odpuszczaniu w celu złagodzenia wszelkich indukowanych naprężeń i ustabilizowania mikrostruktury.
Należy pamiętać, że skuteczność obróbki kriogenicznej zależy od składu materiału i wcześniejszej obróbki cieplnej. Nie wszystkie stale reagują jednakowo na obróbkę kriogeniczną, a parametry procesu muszą być dostosowane do konkretnego materiału i pożądanych właściwości.
Obróbka kriogeniczna jest naukowo potwierdzonym procesem, który poprawia właściwości mechaniczne metali poprzez przemiany mikrostrukturalne. Konwertując zatrzymany austenit w martenzyt i sprzyjając wytrącaniu drobnego węglika spiekanego, proces poprawia twardość, odporność na zużycie i stabilność wymiarową. Jego zastosowanie w kluczowych branżach podkreśla jego wartość w produkcji wysokowydajnych komponentów. Ponieważ badania nadal udoskonalają zrozumienie mechanizmów obróbki kriogenicznej, oczekuje się, że ich zastosowania będą się dalej rozszerzać w różnych sektorach.
W świecie kriogenicznego przetwarzania żywności mieszalniki do powłok i kubki do powlekania reprezentują dwie specjalistyczne technologie zaprojektowane do różnych celów. Chociaż oboje stosują sosy, oleje lub przyprawy na podłoża spożywcze za pomocą chłodzenia kriogenicznego, ich mechanizmy i możliwości znacznie się różnią — zwłaszcza pod względem wielkości partii, objętości powłoki i intensywności ruchu.
W świecie kriogenicznego przetwarzania żywności mieszalniki do powłok i kubki do powlekania reprezentują dwie specjalistyczne technologie zaprojektowane do różnych celów. Chociaż oboje stosują sosy, oleje lub przyprawy na podłoża spożywcze za pomocą chłodzenia kriogenicznego, ich mechanizmy i możliwości znacznie się różnią — zwłaszcza pod względem wielkości partii, objętości powłoki i intensywności ruchu.
Kubki do powlekania kriogenicznego działają jako systemy wsadowe, które delikatnie obracają produkt podczas nakładania warstw sosu lub przypraw. Dzięki niskiemu ruchowi ścinania idealnie nadają się do budowania wysokich współczynników powlekania — od 10% do nawet 700% masy produktu. Typowym przykładem mogą być warzywa, gdzie do kilkukrotności masy produktu w sosie nakłada się stopniowo w wielu etapach.
Natomiast mieszalniki do powłok kriogenicznych są zaprojektowane dla małych i umiarkowanych objętości powłok, zwykle od 2% do 15% masy produktu. Działanie mieszania jest znacznie bardziej energiczne, napędzane przez wiosła. To wyższe mieszanie zapewnia równomierny rozkład sosu lub przypraw, ale także ogranicza ilość, którą można zastosować - większe ilości pękają lub oddzielą się z powodu naprężeń mechanicznych. W rezultacie miksery są używane, gdy wymagane jest precyzyjne dozowanie na niskim poziomie.
Miksery kriogeniczne doskonale sprawdzają się przy nakładaniu niewielkich ilości olejów, przypraw lub lekkich sosów - zwykle od 2% do 15% masy produktu podstawowego. To sprawia, że są idealne do składników gotowych posiłków, takich jak mieszanki warzywne, dania ryżowe, przetwory makaronowe i lekko przyprawione białka. Wysokie ścinanie łopatek gwarantuje równomierną powłokę, nawet przy lepkich lub lepkich składnikach.
Poprzez wstrzyknięcie ciekłego azotu (LN₂) lub dwutlenku węgla (CO₂) bezpośrednio do mieszalnika, produkt pozostaje w stabilnej niskiej temperaturze przez cały proces. Zapobiega to tworzeniu się grudek i zapewnia, że składniki wrażliwe na ciepło, takie jak świeże warzywa, zioła lub gotowany makaron, pozostają doskonałym IQF.
Lekkie dodatkowe chłodzenie kriogeniczne (do -26°C) na końcu mieszania może wzmocnić produkt, co poprawia obsługę, porcjowanie i pakowanie końcowe. Jest to szczególnie cenne w zautomatyzowanych liniach, w których lepkość lub zlepianie może powodować niespójności.
Miksery kriogeniczne wyposażone są w precyzyjne systemy dozowania sosów, olejów lub aromatów. Pozwala to producentom wprowadzać dokładne ilości w kontrolowanych odstępach czasu, zapewniając spójność i identyfikowalność.
W porównaniu do kubków miksery wymagają podobnej powierzchni podłogowej i dobrze nadają się do ciągłych lub półciągłych linii produkcyjnych. Ich krótkie czasy cyklu i łatwość czyszczenia sprawiają, że są atrakcyjną opcją dla środowisk o wysokiej przepustowości wymagających częstych zmian receptur.
Podsumowując, podczas gdy kubki do powlekania kriogenicznego są idealne do ciężkich, wieloetapowych zastosowań powlekania, miksery kriogeniczne są technologią z wyboru przy nakładaniu lekkich, jednolitych powłok z precyzją i szybkością. Integracja chłodzenia, mieszania i dozowania w kompaktowym systemie sprawia, że są one kamieniem węgielnym nowoczesnej produkcji żywności — szczególnie w przypadku potraw mieszanych i delikatnych produktów wymagających odpowiedniego dotyku.
W dziedzinie biotechnologii, farmaceutyków i specjalistycznych składników żywności peletyzacja kriogeniczna zyskuje na popularności. Kriogeniczny peletyzator firmy Dohmeyer to innowacyjne rozwiązanie, które przekształca wysokowartościowe substancje płynne w małe, jednolite granulki lodowe (zwane również perłami lub koralikami). Technologia ta została specjalnie zaprojektowana do zastosowań, w których kontrola temperatury, integralność produktu i stabilność mikrobiologiczna mają kluczowe znaczenie.
W dziedzinie biotechnologii, farmaceutyków i specjalistycznych składników żywności peletyzacja kriogeniczna zyskuje na popularności. Kriogeniczny peletyzator firmy Dohmeyer to innowacyjne rozwiązanie, które przekształca wysokowartościowe substancje płynne w małe, jednolite granulki lodowe (zwane również perłami lub koralikami). Technologia ta została specjalnie zaprojektowana do zastosowań, w których kontrola temperatury, integralność produktu i stabilność mikrobiologiczna mają kluczowe znaczenie.
Zasada jest prosta w koncepcji, ale wysoce inżynieryjna w wykonaniu. Ciecz - taka jak zawiesina zawierająca enzymy, pałeczki kwasu mlekowego, probiotyki, wektory wirusowe, a nawet komórki, takie jak fospolipidy - jest dozowany za pomocą precyzyjnego systemu dozowania do kąpieli ciekłego azotu (—196° C). Po kontakcie każda kropla natychmiast zamarza w kulisty pelet, osiągając temperaturę poniżej —40 °C.
Gdy granulki osiągną tę temperaturę przejściową, są mechanicznie usuwane z azotu. W zależności od zastosowania można je następnie zebrać w sterylnym pojemniku, pakować zbiorczo lub natychmiast dalej przetwarzać. Cały proces jest wsadowy lub ciągły, w pełni kontrolowany i dobrze dostosowany do produkcji na skalę przemysłową.
W dziedzinie farmacji technologia ta służy do zamrażania kultur komórkowych, wektorów terapii genowej i komórek. Do zastosowań wysokiego ryzyka firma Dohmeyer oferuje wersję peletyzatora kriogenicznego, która jest w pełni kompatybilna z CIP/SIP, co oznacza, że może być automatycznie czyszczony i sterylizowany parą, umożliwiając aseptyczne środowisko przetwarzania. Zamrożone granulki można następnie zebrać w sterylnych fiolkach lub reaktorach do dalszego użycia.
n Przetwarzanie enzymów, granulowanie kriogeniczne pomaga utrzymać maksymalną aktywność biologiczną. Ultraszybki proces zamrażania zachowuje trzeciorzędową i czwartorzędową strukturę enzymów, dzięki czemu jest idealny dla producentów detergentów, biokatalizatorów lub odczynników diagnostycznych, którzy potrzebują niezawodnej wydajności po rozmrożeniu.
W produkcji żywności granulowanie kriogeniczne służy do zamrażania kultur startowych dla jogurtu, szczepów probiotycznych i bakterii spożywczych, takich jak Lactobacillus acidophilus. Powstałe granulki można łatwo dozować, suszyć lub liofilizować w celu włączenia do proszków, suplementów lub produktów fermentowanych.
Zabawne konsumenckie zastosowanie tej samej zasady można znaleźć w dziecięcych przysmakach lodowych: dobrze znane Mini Melts (c), Solero Shots® ️ lub Dip'n-Dot (c) składają się z płynów mlecznych lub owocowych, które są zamrożone na małe koraliki. Format zapewnia zabawne tekstury, spójne porcjowanie i szybkie zamrażanie, które zachowuje smak i jakość.
Tłoczenie azotem to sprytne zastosowanie ekstremalnego zimna, opracowane przez Dohmeyera, w celu rozwiązania powszechnego problemu w przetwórstwie żywności - przyklejania. Niezależnie od tego, czy chodzi o spłaszczenie warstwy owoców pod jogurtem, czy spłaszczenie pudełka lodów, konwencjonalne metalowe narzędzia do tłoczenia często stają się bałagane. Tam właśnie pojawia się tłoczenie azotem.
Tłoczenie azotem to sprytne zastosowanie ekstremalnego zimna, opracowane przez Dohmeyera, w celu rozwiązania powszechnego problemu w przetwórstwie żywności - przyklejania. Niezależnie od tego, czy chodzi o spłaszczenie warstwy owoców pod jogurtem, czy spłaszczenie pudełka lodów, konwencjonalne metalowe narzędzia do tłoczenia często stają się bałagane. Tam właśnie pojawia się tłoczenie azotem.
Stempel jest specjalną metalową płytką ze stali nierdzewnej, nasączoną ciekłym azotem, aż osiągnie -196°C. W tej temperaturze powierzchnia stempla staje się znacznie zimniejsza niż punkt zeszklenia produktu — punkt, w którym woda lub materiał organiczny stają się szkliste i sztywne, zamiast tworzyć kryształy lodu. Kiedy jedzenie dotyka stempla, nie rozmazuje się ani nie przykleja. Zamiast tego powierzchnia jest chłodzona tak szybko, że na krótką chwilę staje się nieprzylepna.
Efekt ten częściowo tłumaczy się zjawiskiem Leidenfrost: gdy coś bardzo zimnego (lub gorącego) dotyka znacznie cieplejszej powierzchni, tworzy się między nimi cienka warstwa pary. Ta bariera zmniejsza kontakt i zapobiega przywieraniu. Podczas tłoczenia azotem stempel może uderzyć w żywność, spłaszczyć je i wycofać się - wszystko jednym czystym ruchem. Nie ma pozostałości, bałaganu i żadnych przerw w produkcji.
Proces ten sprawdza się szczególnie dobrze w przypadku miękkich, lepkich potraw, takich jak kremy, przeciery owocowe i desery mleczne. Ponieważ żywność nigdy nie zamarza na stałe ani nie wiąże się z pieczęcią, sprzęt pozostaje czysty, a wyniki są spójne.
Krótko mówiąc, tłoczenie azotem zamienia odwieczny problem w zgrabne, skalowalne rozwiązanie — dzięki fizyce i odrobinie magii ciekłego azotu.
Złączka termokurczliwa to sprawdzona w czasie technika montażu mechanicznego, w której dwa elementy są łączone poprzez wykorzystanie rozszerzalności cieplnej i kurczenia się materiałów. Klasyczny przykład polega na chłodzeniu jednej metalowej części - zazwyczaj wału lub tulei - tak, aby lekko się kurczyła i można ją łatwo włożyć do innej części, takiej jak obudowa lub pierścień. Gdy chłodzona część powraca do temperatury otoczenia, rozszerza się, blokując złącze z niezwykłą precyzją i wytrzymałością.
Złączka termokurczliwa to sprawdzona w czasie technika montażu mechanicznego, w której dwa elementy są łączone poprzez wykorzystanie rozszerzalności cieplnej i kurczenia się materiałów. Klasyczny przykład polega na chłodzeniu jednej metalowej części - zazwyczaj wału lub tulei - tak, aby lekko się kurczyła i można ją łatwo włożyć do innej części, takiej jak obudowa lub pierścień. Gdy chłodzona część powraca do temperatury otoczenia, rozszerza się, blokując złącze z niezwykłą precyzją i wytrzymałością.
Podczas gdy złączka termokurczliwa na bazie ciepła jest bardziej znana, zimny koniec spektrum - kriogeniczne złączki termokurczliwe - zyskuje coraz większe zastosowanie w wysokowydajnych dziedzinach inżynierii. Wykorzystuje ciekły azot (LN₂) w temperaturze —196°C do chłodzenia składnika wewnętrznego, powodując stały skurcz bez wprowadzania naprężeń termicznych lub utleniania. Zmontowane części pasują mocniej, trwają dłużej i działają lepiej — szczególnie w zastosowaniach, w których awaria nie jest możliwa.
Proces jest koncepcyjnie prosty. Komponent — zwykle cylindryczny, taki jak koło zębate, wyścig łożyskowy lub wał wirnika — jest zanurzony lub spryskiwany ciekłym azotem w kontrolowanym środowisku. Zmniejsza to temperaturę metalu, powodując jego kurczenie się. Współczynnik rozszerzalności cieplnej stali, na przykład, wynosi około 12 x 10na °C. Spadek temperatury o prawie 200° C może zmniejszyć średnicę stalowego wału o kilka dziesiątych milimetra — na tyle, aby płynnie wsunąć go w szczelną obudowę, która w przeciwnym razie wymagałaby mocowania siły.
Po włożeniu część pozostawia się do ogrzania do temperatury otoczenia. W miarę rozszerzania się tworzy dopasowanie interferencyjne pod wysokim ciśnieniem, często osiągając kilka ton siły retencyjnej bez klejów, kołków lub spoin.
W przeciwieństwie do ogrzewania, kriogeniczne mocowanie termokurczliwe pozwala uniknąć ryzyka tworzenia się kamienia, wypaczenia materiału lub uszkodzenia termicznego. Jest to proces czysty, suchy i neutralny chemicznie. Ponieważ LN₂ całkowicie odparowuje, nie pozostawia pozostałości i nie utlenia powierzchni. Jest to szczególnie ważne w przypadku precyzyjnie obrabianych elementów, w których wykończenie powierzchni i tolerancje są krytyczne.
Pod względem właściwości mechanicznych badania pokazują, że złącza montowane kriogenicznie skurczowo zapewniają doskonałą odporność na zmęczenie i lepszą koncentryczność w stosunku do części montowanych siłą lub złączką prasową. Równomierny skurcz zapewnia symetryczne siedzenie, zmniejszając stężenie naprężeń i mikropoślizgi na styku.
Dopasowanie kriogeniczne umożliwia również ściślejsze tolerancje. Ponieważ chłodzenie jest kontrolowane i powtarzalne, pozwala na precyzyjną inżynierię, którą trudno osiągnąć za pomocą montażu na gorąco lub metod prasowych.
Kriogeniczne złączki termokurczliwe są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, obronnym i energetycznym. Aplikacje obejmują:
W precyzyjnych systemach mechanicznych — takich jak żyroskopy, siłowniki satelitarne i silniki elektryczne — dopasowanie kriogeniczne zapewnia wyrównanie komponentów i równowagę, która nie toleruje nawet przesunięć na poziomie mikronów.
Kriogeniczne mocowanie termokurczliwe można wykonać na kilka sposobów: pełne zanurzenie w łaźniach LN₂, chłodzenie natryskowe atomizowanym azotem lub poprzez przewodzenie wewnątrz komór izolowanych próżniowo. Dohmeyer i inni dostawcy przemysłowi oferują specjalnie zaprojektowane stacje termokurczliwe z kontrolą temperatury, sekwencjonowaniem czasu i zautomatyzowanymi systemami wstawiania.
Bezpieczeństwo jest kluczowym elementem procesów kriogenicznych. Operatorzy muszą pracować w pomieszczeniach wentylowanych przy użyciu odpowiednich środków ochrony osobistej (ŚOI). Ponieważ azot wypiera tlen, czujniki tlenu i alarmy są instalowane w ograniczonych obszarach. Jednak przy odpowiednim projekcie proces jest prosty i niezawodny.
Precyzja bez siły
Jedną z wielkich zalet kriogenicznego mocowania termokurczliwego jest to, że eliminuje potrzebę użycia siły podczas montażu. Nie ma ryzyka uszkodzenia drobno obrabianych powierzchni lub wywołania naprężeń wewnętrznych, które mogą później powodować zmęczenie lub pękanie. Jest to szczególnie ważne w przypadku komponentów, które będą działać pod obciążeniami dynamicznymi lub w środowiskach o wysokiej wibracji.
Co więcej, ponieważ proces ten nie obejmuje klejów, elementów złącznych ani środków chemicznych, złącze można często zdemontować i ponownie złożyć po prostu poprzez ponowne chłodzenie i odwrócenie procesu, dzięki czemu jest zarówno mocny, jak i odwracalny.
Każdy zna rozczarowanie, gdy po ugryzieniu rożka lodowego okazuje się, że wafelek jest rozmoczony. W popularnych lodach impulsowych, takich jak Cornetto, dzieje się tak dlatego, że wilgoć z lodów stopniowo zmiękcza wafelek. Aby temu zapobiec, producenci spryskują cienką warstwą tłuszczowej glazury o smaku czekoladowym wnętrze rożka przed dodaniem lodów. Ta glazura działa jako bariera przeciwwilgociowa.
Jednak jest pewien problem. Glazura nakładana jest w stanie ciekłym w temperaturze około 40°C i potrzebuje czasu na skrystalizowanie się. Jeśli lody zostaną dodane zbyt szybko, zetrą jeszcze miękką glazurę, co sprawi, że ochrona stanie się nieskuteczna. W efekcie wafelek chłonie wilgoć, a jego chrupkość znika na długo przed końcem trwałości lodów.
Dohmeyer rozwiązał ten problem dzięki przełomowej technologii kriogenicznej. Urządzenia Dohmeyer zamrażają glazurę natychmiastowo — w ciągu zaledwie 0,3 sekundy po spryskaniu. Ta ultraszybka krystalizacja utrwala warstwę tłuszczową, zanim dodane zostaną lody, zapewniając, że pozostaje ona nienaruszona.
Efekt? Idealnie chrupki wafelek, nawet po wielu miesiącach przechowywania w zamrażarce. Trwałość produktu została wydłużona ze średnio 6 do 18 miesięcy. To niewielka zmiana techniczna o ogromnym wpływie na smak i jakość — bo nikt nie lubi rozmoczonego rożka.
Wytłaczanie azotowe to sprytne zastosowanie ekstremalnego zimna, opracowane przez Dohmeyer, które rozwiązuje powszechny problem w przetwórstwie spożywczym — przywieranie. Niezależnie od tego, czy chodzi o wyrównanie warstwy owocowej pod jogurtem, czy spłaszczenie pudełka z lodami, tradycyjne metalowe stemple często powodują bałagan. Właśnie tutaj z pomocą przychodzi wytłaczanie azotowe.
Stempel to specjalna stalowa płyta, zanurzana w ciekłym azocie aż do osiągnięcia temperatury –196°C. W tej temperaturze powierzchnia stempla jest znacznie zimniejsza niż punkt witryfikacji produktu — moment, w którym woda lub materiały organiczne stają się szkliste i sztywne, zamiast tworzyć kryształy lodu. Gdy jedzenie styka się ze stemplem, nie rozmazuje się ani nie przywiera. Powierzchnia jest schładzana tak szybko, że przez krótki czas staje się nieklejąca.
Ten efekt częściowo wyjaśnia zjawisko Leidenfrosta: gdy coś bardzo zimnego (lub gorącego) dotyka znacznie cieplejszej powierzchni, między nimi tworzy się cienka warstwa pary. Ta bariera zmniejsza kontakt i zapobiega przywieraniu. W wytłaczaniu azotowym stempel może uderzyć w produkt, go spłaszczyć i cofnąć się — wszystko w jednym, czystym ruchu. Nie pozostawia pozostałości, nie powoduje bałaganu i nie przerywa produkcji.
Proces ten działa szczególnie dobrze w przypadku miękkich, kleistych produktów, takich jak kremy, puree owocowe czy desery mleczne. Ponieważ żywność nigdy nie zamarza całkowicie ani nie przywiera do stempla, urządzenie pozostaje czyste, a efekty są powtarzalne.
Podsumowując, wytłaczanie azotowe zamienia odwieczny problem w sprytne, skalowalne rozwiązanie — dzięki fizyce i odrobinie magii ciekłego azotu.
Cryo-coating to zaawansowana technologia spożywcza opracowana i udoskonalona przez firmę Dohmeyer, która umożliwia precyzyjne i równomierne nanoszenie sosów lub przypraw na zamrożone produkty żywnościowe.
Technologia ta łączy głębokie mrożenie kriogeniczne z kontrolowanym procesem nakładania warstw, umożliwiając uzyskanie produktów pokrytych powłoką o wysokiej atrakcyjności wizualnej i sensorycznej, przy jednoczesnym zachowaniu integralności strukturalnej i spójności produktu.
Proces rozpoczyna się od kriogenicznego zamrożenia produktu bazowego — warzyw, mięsa, makaronu lub ryżu — do temperatury około –55 °C. W tej temperaturze żywność nie jest jedynie zamrożona; jest naładowana energią chłodniczą, co oznacza, że jej powierzchnia wykazuje silną bezwładność termiczną. Ta ultraniska temperatura ma kluczowe znaczenie, ponieważ w momencie rozpylania płynnej przyprawy lub sosu na powierzchnię produktu, ciecz natychmiast zamarza w kontakcie, tworząc cienką, równomierną warstwę, która ściśle przylega i nie spływa.
To, co czyni cryo-coating wyjątkowym, to metoda warstwowego nanoszenia. Po pierwszym natrysku przyprawy, który natychmiast zamarza na powierzchni produktu, cała partia jest ponownie kriogenicznie schładzana, aby przywrócić temperaturę powierzchni do –55 °C. Następnie nakładana jest druga warstwa, która również natychmiast zamarza, a po niej trzecia. W ten sposób możliwe jest uzyskanie powłoki o masie aż 9 razy większej niż masa samego produktu bazowego. Każdy cykl tworzy coraz grubszą „skorupę” z zamrożonego sosu wokół rdzenia. Dzięki temu etapowemu podejściu możliwa jest niezwykła precyzja — producenci mogą zdecydować się na nałożenie zaledwie 10% powłoki (10 kg sosu na 100 kg produktu) lub aż do 700% (700 kg sosu na 100 kg produktu).
Ta metoda jest szczególnie skuteczna w produkcji składników dań gotowych typu IQF, takich jak dania ryżowe, mieszanki warzywne, vol-au-vent z kurczakiem lub wołowina à la Stroganow. Jedynym ograniczeniem jest wyobraźnia: penne arrabbiata, makaron genovese z pesto albo zupa kukurydziana.
W produkcji formowanych produktów spożywczych, takich jak burgery, nuggetsy z kurczaka czy roślinne zamienniki, kluczowe jest uzyskanie jednorodnej konsystencji. Tego typu mieszanki — zazwyczaj składające się z mielonego mięsa lub białek roślinnych, przypraw i substancji wiążących — muszą osiągnąć określoną lepkość, aby zapewnić płynne przetwarzanie w maszynach formujących.
Jednak naturalne składniki różnią się między partiami: zawartość tłuszczu, wody oraz struktura mogą się zmieniać, co wpływa na spójność produktu i prowadzi do nieregularności kształtu lub problemów w produkcji.
Aby temu zaradzić, Dohmeyer opracował kriogeniczny system wtrysku, który można bezpośrednio zamontować na istniejących mikserach przemysłowych (GEA, Seidelmann, FPEC, N&N, ...). System składa się z dysz wtryskowych zamontowanych od dołu, zdolnych do dostarczania ciekłego azotu (LN₂) lub ciekłego dwutlenku węgla (LCO₂) podczas procesu mieszania. Pozwala to producentom stabilizować temperaturę i kontrolować lepkość mieszanki w czasie rzeczywistym — niezależnie od zmienności składników.
Innowacja polega na wszechstronności dyszy: jednolitym projekcie, który wytrzymuje zarówno ekstremalnie niskie temperatury ciekłego azotu (–196°C), jak i wysokie ciśnienia robocze ciekłego CO₂ (400 psi / 28 bar). Oznacza to, że producenci mogą swobodnie przełączać się między chłodziwami w zależności od dostępności, kosztów lub dostawcy gazu — bez konieczności zmiany sprzętu.
Podczas pracy substancja chłodząca jest precyzyjnie wtryskiwana w trakcie mieszania. Czujniki monitorują temperaturę i regulują dawkowanie, aby utrzymać optymalne warunki, zazwyczaj tuż poniżej punktu zamarzania. Na tym etapie pasta staje się zwarta, ale plastyczna — idealna do formowania z maksymalną wydajnością.
Efekt: powtarzalny, ustandaryzowany proces, który zapewnia, że każda partia ma taką samą lepkość, formowalność i właściwości — dzień po dniu.
IQF, czyli Individually Quick Frozen (indywidualne szybkie mrożenie), to metoda zamrażania żywności w sposób jednostkowy, a nie zbiorczy. Zasada jest prosta: każda krewetka, każda różyczka brokuła, każdy kawałek makaronu czy mięsa powinien opuszczać zamrażarkę jako osobny, swobodnie przesypujący się element. Choć brzmi to nieskomplikowanie, w praktyce osiągnięcie prawdziwej jakości IQF jest wyzwaniem technologicznym.
Powód tkwi we właściwościach fizycznych wody. Większość produktów spożywczych zawiera od 60% do 90% H₂O. Gdy woda zamarza, zwiększa swoją objętość — o około 9% — zmieniając się w lód. To rozszerzanie może sprawić, że kawałki żywności, nawet jeśli zostały ułożone osobno na taśmie, zaczną się stykać i łączyć ze sobą podczas mrożenia. Po zamarznięciu te połączenia stają się bardzo trwałe i niemal niemożliwe do rozerwania bez uszkodzenia produktu.
Tu nie chodzi tylko o nakład pracy: nawet starannie ułożone, ręcznie posortowane produkty mogą się ze sobą skleić podczas mrożenia. Dlatego firma Dohmeyer opracowała gamę urządzeń, które aktywnie zapobiegają sklejaniu się produktów w trakcie procesu mrożenia, zamiast próbować rozwiązywać problem dopiero po fakcie.
Pierwszą innowacją jest zamrażarka trójpoziomowa Three-Deck Freezer (znany także jako 3-Tier Freezer). Ten tunelowy system mrożenia wykorzystuje trzy poziome przenośniki taśmowe ułożone pionowo jeden nad drugim. Produkty trafiają najpierw na górną taśmę, gdzie są częściowo zamrażane, a następnie spadają na drugą taśmę. Upadek naturalnie przerywa ewentualne słabe połączenia, które mogły zacząć się tworzyć. Druga taśma pracuje około 15% szybciej, co dodatkowo pomaga rozdzielić produkty. Ten sam proces powtarza się między drugą a trzecią taśmą. Gdy produkt opuszcza urządzenie w pełni zamrożony, jego rozdzielenie jest gwarantowane. Konstrukcja ta idealnie nadaje się do małych kawałków mięsa, porcji ryb czy dodatków do pizzy—nie sprawdza się natomiast przy dużych, płaskich produktach, takich jak burgery czy filety.
Dla większego wsadu i oszczędności miejsca, Dohmeyer oferuje również tunel Multi-Belt Freezer, wyposażony w 5, 7, a nawet 9 taśm ułożonych w pionowej konstrukcji mieszczącej się w przestrzeni typu „walk-in”. System ten działa na tej samej zasadzie co zamrażarka trójpoziomowa, ale zapewnia znacznie większą wydajność przy bardziej kompaktowych wymiarach. Produkt w kontrolowany sposób spada z jednej taśmy na kolejną, nieustannie się rozdzielając i zamrażając na każdym poziomie. Rozwiązanie to jest szczególnie odpowiednie dla producentów dysponujących ograniczoną powierzchnią zakładu, ale wymagających wysokiej przepustowości.
Podczas przetwarzania lepkich lub delikatnych produktów podatnych na kruszenie—takich jak roślinne zamienniki mięsa czy mielona wołowina—CryoRoll oferuje zupełnie inne podejście. Ten cylindryczny, obrotowy tunel delikatnie przetacza produkt wzdłuż lekkiego nachylenia. Wewnętrzne łopatki podnoszą i opuszczają produkt w sposób ciągły, zapewniając jego ruch i rozdzielanie. Ciekły azot lub CO₂ są wtryskiwane bezpośrednio do bębna, zamrażając produkt w trakcie ruchu. Ponieważ CryoRoll to system zamknięty, nie dochodzi do utraty produktu oraz drobnych frakcji, co czyni go idealnym rozwiązaniem do materiałów o wysokiej wartości lub małych składników, takich jak ryż, mielone mięso czy mieszanki roślinne.
Kuzynem CryoRoll jest Cryogenic Tumbler (Bęben Kriogeniczny), który działa na tej samej zasadzie, ale w trybie wsadowym. Bęben jest napełniany, zamykany, a następnie obracany, podczas gdy do wnętrza wprowadzane jest chłodziwo. To wysoce kontrolowane środowisko, które gwarantuje zerową utratę produktu. Choć pod względem obsługi delikatnych lub bogatych w cząstki składników dzieli zalety z Cryorollem, jego główną różnicą jest tryb pracy – wsadowy.
Wszystkie te systemy mają jeden cel: dostarczanie idealnie zamrożonych, nieprzywierających, pojedynczych elementów — niezależnie od formatu wsadowego. Niezależnie od tego, czy produkt trafia do tunelu w grudkach, wiórkach czy w postaci sypkiej, technologia kriogeniczna Dohmeyer zapewnia jego rozdzielenie na każdym etapie mrożenia, a nie dopiero na końcu. W przeciwieństwie do mechanicznego rozdzielania po zamrożeniu, które może uszkodzić produkt, rozwiązania Dohmeyer zachowują strukturę, wygląd i integralność każdej sztuki.
Od warzyw i ryb po białka alternatywne i mięso – IQF to złoty standard jakości produktów i wygody dla konsumenta. Dzięki głębokiej wiedzy i szerokiemu zakresowi dopasowanych rozwiązań, Dohmeyer jest jednym z najbardziej zaawansowanych światowych liderów technologii IQF.
Firma Dohmeyer opracowała kilka systemów dostosowanych do przemysłowego krio-szczelinowania, oferując wydajne, skalowalne rozwiązania w szerokim zakresie wyzwań związanych z recyklingiem.
Każda z tych technologii opiera się na precyzyjnej kontroli przepływu kriogenicznego, równomiernym chłodzeniu i płynnej integracji z istniejącymi procesami mechanicznymi.
Używane opony składają się z gumy wzmocnionej stalowym drutem. Są rozdrabniane na kawałki wielkości kciuka i schładzane do około –90°C w urządzeniu zwanym CryoRoll. W tej temperaturze guma staje się twarda jak szkło, podczas gdy zatopiona stal pozostaje elastyczna. Po schłodzeniu zamrożone kawałki opon trafiają do młyna młotkowego, który rozbija kruche gumowe fragmenty, uwalniając stal. Efektem jest separacja na dwie frakcje: drobny proszek gumowy i zwinięty drut metalowy - gotowe do ponownego wykorzystania.
Pozostałości farby w zużytych metalowych puszkach utrudniają recykling. Poprzez kriogeniczne schłodzenie puszek do około –100°C farba twardnieje i staje się krucha. Następnie puszkę mechanicznie zgniata się lub rozbija. Farba odpryskuje w formie łusek, a metalowa struktura pozostaje nienaruszona. Dzięki temu możliwe jest czyste oddzielenie obu komponentów — metalu i farby — co pozwala na ich osobne odzyskanie i recykling.
Miedziane przewody, często pokryte izolacją PVC lub teflonową, są trudne do przetworzenia tradycyjnymi metodami. Dzięki kriogenicznemu łamaniu przewody są zanurzane w ciekłym azocie lub wystawiane na działanie kriogenicznego powietrza, schładzając je do temperatur nawet –196°C (w przypadku teflonu). Po zamrożeniu przewód jest wyginany lub przeprowadzany przez wałki. Izolacja plastikowa pęka i rozpada się, podczas gdy miedź pozostaje elastyczna i nienaruszona. Ten proces umożliwia niemal całkowite odzyskanie czystej miedzi oraz redukuje pracę manualną.
Niektóre zastosowania nie polegają na rozdzielaniu kompozytów, ale korzystają z cryo-fracturing w celu uzyskania ultradrobnych proszków. Wulkanizowane granulki gumy (wióry) pochodzące z recyklingowanych opon są schładzane do –100°C, a następnie przeprowadzane przez młyny o wysokiej prędkości. Ponieważ guma jest wstępnie schłodzona, pochłania ciepło mechaniczne generowane podczas mielenia bez zmiękczania materiału, co pozwala na redukcję rozmiaru do poziomu mikronów. Efektem jest sypki, reaktywowany proszek gumowy wykorzystywany do produkcji nowych opon lub elementów przemysłowych.
Niektóre tworzywa sztuczne stają się kruche w niskich temperaturach i mogą być kriogenicznie rozdrabniane na czyste, jednorodne płatki. W przypadku skomplikowanych strumieni odpadów polimerowych lub zanieczyszczonych tworzyw, kriogeniczne stwardnienie umożliwia szybkie zmniejszenie rozmiaru bez rozmazywania czy zatykania typowego dla rozdrabniaczy działających w wyższych temperaturach. Płatki można łatwiej sortować i przetapiać, co poprawia efektywność recyklingu w dalszych etapach.
Jednym z najbardziej obiecujących i niezbędnych zastosowań kriogenicznego kruszenia jest recykling baterii. Baterie, czy to z laptopów, pojazdów elektrycznych, czy urządzeń domowych, zawierają metale, tworzywa sztuczne oraz czarną masę (wartościową mieszaninę litu, kobaltu i innych drobnych cząstek). Jednak stanowią również poważne zagrożenie: pod wpływem kontaktu z powietrzem lub uszkodzeń mechanicznych ogniwa litowo-jonowe mogą wejść w reakcję termiczną — czyli zapalić się lub wybuchnąć.
Samozapłon jest wywoływany przez reakcje wewnętrzne między elektrolitem, powietrzem oraz wzrostem temperatury spowodowanym stresem mechanicznym. Kriogeniczne kruszenie zapewnia bezpieczny i kontrolowany sposób dezaktywacji baterii przed demontażem. Badania oraz doświadczenia przemysłowe wykazały, że schłodzenie baterii poniżej –80°C skutecznie eliminuje wszelkie pozostałe ładunki i aktywność elektrochemiczną. W takich temperaturach nawet uszkodzone ogniwa stają się obojętne.
Po dezaktywacji, zamrożone baterie mogą być bezpiecznie rozdrabniane lub otwierane. Tworzywa sztuczne i metale można oddzielić metodami mechanicznymi, a czarna masa może być zebrana przy minimalnym ryzyku zapłonu.
Dohmeyer opracował systemy specjalnie do tego zastosowania, w których baterie są zanurzane w kriogenicznych komorach i automatycznie rozładowywane przed trafieniem na linie kruszenia i sortowania. Zapewnia to bezpieczeństwo i odzysk materiałów w jednym, zintegrowanym procesie.
Obróbka kriogeniczna, DCT (deep cryogenic treatment) to proces metalurgiczny polegający na schładzaniu metali do bardzo niskich temperatur, zwykle około –180°C, w celu poprawy ich właściwości mechanicznych.
Proces ten zyskał znaczną uwagę w branżach takich jak lotnictwo, motoryzacja i przemysł narzędziowy, gdzie kluczowe są właściwości materiałów.
Jednym z głównych celów obróbki kriogenicznej jest przemiana pozostałej austenitu w martenzyt. Pozostały austenit to miększa faza, która może osłabiać twardość i stabilność wymiarową stali. Poddając stal bardzo niskim temperaturom kriogenicznym, pozostały austenit przekształca się w martenzyt, twardszą i bardziej stabilną fazę, co poprawia ogólne właściwości materiału.
Jednym z głównych celów obróbki kriogenicznej jest przemiana pozostałego austenitu w martenzyt. Pozostały austenit to miększa faza, która może osłabiać twardość i stabilność wymiarową stali. Poddając stal bardzo niskim temperaturom, pozostały austenit przekształca się w martenzyt, twardszą i bardziej stabilną fazę, co poprawia ogólne właściwości materiału.
Badania empiryczne wykazały, że obróbka kriogeniczna może prowadzić do istotnej poprawy właściwości mechanicznych. Na przykład badania stali nierdzewnej AISI 420 pokazały, że obróbka kriogeniczna zwiększa twardość oraz odporność na uderzenia. Próbki poddane obróbce charakteryzowały się udoskonaloną mikrostrukturą z równomiernie rozmieszczonymi węglikami, co przekładało się na zwiększoną odporność na zużycie.
W innym badaniu dotyczącym martenzytycznej stali nierdzewnej X17CrNi16-2, głęboka obróbka kriogeniczna skutkowała wzrostem twardości, wytrzymałości na rozciąganie oraz odporności na ścieranie. Za główne mechanizmy tych ulepszeń uznano przemianę austenitu szczątkowego w martenzyt oraz wydzielanie drobnych węglików.
Przemysł lotniczy jest na czele we wdrażaniu obróbki kriogenicznej ze względu na rygorystyczne wymagania dotyczące wydajności materiałów. Elementy takie jak podwozie, łopatki turbin czy elementy konstrukcyjne zyskują na wydłużonej żywotności zmęczeniowej i stabilności wymiarowej dzięki obróbce kriogenicznej. Firmy takie jak Boeing i Airbus wprowadziły obróbkę kriogeniczną do swoich procesów produkcyjnych, aby sprostać tym wymaganiom.
Podobnie przemysł motoryzacyjny wykorzystuje obróbkę kriogeniczną do elementów takich jak koła zębate, wały korbowe i tarcze hamulcowe. Zwiększona odporność na zużycie oraz zmniejszone naprężenia własne przekładają się na dłuższą żywotność i niższe koszty utrzymania.
Typowy cykl obróbki kriogenicznej obejmuje kontrolowaną fazę chłodzenia, podczas której element jest stopniowo schładzany do docelowej temperatury (około –180°C), aby zapobiec szokowi termicznemu. Następnie element utrzymywany jest w tej temperaturze przez określony czas, zazwyczaj od 12 do 36 godzin, co zapewnia pełną przemianę austenitu szczątkowego oraz wytrącenie węglików. Po fazie kriogenicznego utrzymania temperatura elementu jest powoli podnoszona do temperatury pokojowej, a następnie może być on poddany procesowi odpuszczania, mającemu na celu złagodzenie naprężeń wewnętrznych i stabilizację mikrostruktury.
Warto podkreślić, że skuteczność obróbki kriogenicznej zależy od składu materiału oraz wcześniejszego wyżarzania. Nie wszystkie stale reagują jednakowo na obróbkę kriogeniczną, dlatego parametry procesu muszą być dostosowane do konkretnego materiału i oczekiwanych właściwości.
Kriogeniczne obróbki to proces potwierdzony naukowo, który poprawia właściwości mechaniczne metali poprzez przemiany mikrostrukturalne. Dzięki przekształceniu austenitu pozostającego w stali w martenzyt oraz wytrącaniu drobnych węglików, proces zwiększa twardość, odporność na zużycie oraz stabilność wymiarową. Jego zastosowanie w kluczowych gałęziach przemysłu podkreśla wartość tej technologii w produkcji wysokowydajnych komponentów.
W miarę jak badania dalej pogłębiają wiedzę na temat mechanizmów obróbki kriogenicznej, przewiduje się, że jej zastosowania będą się nadal rozszerzać na różne sektory.
Cryo-grinding to precyzyjny proces mielenia, w którym materiały są schładzane do temperatur poniżej zera przed lub w trakcie mechanicznego rozdrabniania. Chociaż tradycyjne procesy mielenia są powszechnie stosowane w sektorze spożywczym i przemysłowym, często napotykają ograniczenia wynikające z ciepła wytwarzanego przez tarcie.
To lokalne nagromadzenie ciepła może prowadzić do utraty lotnych składników, rozmazywania, utleniania, a nawet samozapłonu niektórych produktów. Cryo-grinding z wykorzystaniem ciekłego azotu (–196°C), stanowi skuteczne i sprawdzone rozwiązanie.
Jednym z najczęstszych zastosowań cryo-grinding jest przemysł spożywczy — zwłaszcza w przypadku przypraw, ziół i innych związków aromatycznych. Czarny pieprz, gałka muszkatołowa, cynamon, kurkuma, a nawet ziarna kawy są bogate w lotne olejki eteryczne odpowiedzialne za ich charakterystyczny aromat i smak. Jednak podczas standardowych operacji mielenia mechaniczny nacisk powoduje gwałtowny wzrost temperatury powierzchni, często przekraczający 60–90°C. Ten skok temperatury powoduje odparowanie olejków eterycznych, co prowadzi do znacznej utraty smaku i aromatu.
Badania wykazały, że mielenie przypraw w temperaturze otoczenia może powodować utratę aromatu sięgającą nawet 40% na skutek ulatniania się związków takich jak eugenol, piperyna czy limonen. Cryo-grinding, poprzez wcześniejsze schłodzenie ziaren (np. ziaren pieprzu czarnego) do temperatury około –100°C, zapobiega tej utracie. Zmagazynowana energia chłodnicza kompensuje ciepło wytwarzane podczas mielenia, utrzymując produkt poniżej temperatury lotności. W rezultacie olejki eteryczne pozostają nienaruszone i trafiają do końcowego konsumenta, zachowując świeżość, intensywność smaku i trwałość produktu.
Innym kluczowym obszarem zastosowania cryo-grinding jest przetwarzanie materiałów wrażliwych na ciepło lub termoplastycznych. Wulkanizowana guma, tworzywa termoutwardzalne, siarka, woski, a nawet farmaceutyki mogą sprawiać trudności w tradycyjnych urządzeniach mielących. Pod wpływem dużych sił ścinających i uderzeń materiały te mają tendencję do mięknięcia, topnienia lub rozmazywania się, co prowadzi do odkładania się produktu wewnątrz urządzenia i utraty jednorodności cząstek. W skrajnych przypadkach, drobne proszki, takie jak siarka, mogą ulec zapłonowi, stanowiąc poważne zagrożenie wybuchem.
Poprzez schłodzenie takich materiałów poniżej ich temperatury przejścia szklistego — zazwyczaj w zakresie od –60°C do –110°C — stają się one kruche i łatwo pękają pod wpływem uderzeń. Na przykład cryo-grinding gumy w temperaturze –90°C umożliwia uzyskanie ultradrobnych proszków bez zjawiska sklejania się cząstek. Siarka, która stwarza ryzyko zapłonu podczas mielenia w powietrzu, pozostaje stabilna i niereaktywna, gdy zostanie uprzednio zamrożona i zmielona w kriogenicznej, beztlenowej atmosferze.
Oprócz kontroli temperatury, cryo-grinding przynosi istotną korzyść w zakresie bezpieczeństwa: atmosferę obojętną. Opary azotu lub dwutlenku węgla wypierają tlen wewnątrz urządzenia mielącego, co znacznie zmniejsza ryzyko wybuchu pyłu. Jest to szczególnie ważne w przypadku łatwopalnych proszków, takich jak mąka, siarka czy niektóre polimery. Ta obojętna atmosfera minimalizuje również utlenianie, co jest kluczowe dla produktów takich jak kurkuma czy zielona herbata, które są bardzo wrażliwe na kontakt z tlenem.
Połączenie fizycznego chłodzenia i wypierania tlenu daje cryo-grinding unikalną podwójną przewagę: zachowanie jakości produktu przy jednoczesnym zapobieganiu zapłonowi i degradacji.
Cryo-grinding to nie tylko technologiczna innowacja — jest to konieczność w branżach, gdzie jakość produktu, bezpieczeństwo i wydajność są kluczowe. Niezależnie od tego, czy celem jest zachowanie delikatnych aromatów w przyprawach, czy bezpieczne i czyste przetwarzanie materiałów przemysłowych, cryo-grinding wykazuje znacznie lepsze wyniki niż mielenie w temperaturze otoczenia.
Systemy podajników ślimakowych Cryogenic Screw firmy Dohmeyer zostały zintegrowane na całym świecie w młynach przypraw, zakładach chemicznych oraz liniach recyklingowych. Ich zdolność do precyzyjnego chłodzenia, dozowania i tworzenia atmosfery obojętnej podczas mielenia uczyniła je niezbędnym wyposażeniem dla producentów dążących do uzyskania spójności, bezpieczeństwa i wysokiej jakości produktu.
W czasach, gdy klienci oczekują świeższej żywności, czystszych procesów i bezpieczniejszej eksploatacji, cryo-grinding daje mroźną, lecz zdecydowaną przewagę.
IQF, or Individually Quick Frozen, is a method of freezing food items one by one, rather than in bulk. The principle is simple: each shrimp, each broccoli floret, each piece of pasta or diced meat should come out of the freezer as an individual, free-flowing unit. While it may sound straightforward, in practice, achieving true IQF quality is technically demanding.
The reason lies in the physics of water. Most food items contain between 60% and 90% water. When water freezes, it expands—by approximately 9%—as it turns to ice. That expansion can cause pieces of food, even if laid separately on a belt, to touch and fuse during freezing. Once frozen together, these bonds are rock-solid and nearly impossible to break without damaging the product.
The reason lies in the physics of water. Most food items contain between 60% and 90% water. When water freezes, it expands—by approximately 9%—as it turns to ice. That expansion can cause pieces of food, even if laid separately on a belt, to touch and fuse during freezing. Once frozen together, these bonds are rock-solid and nearly impossible to break without damaging the product.
The reason lies in the physics of water. Most food items contain between 60% and 90% water. When water freezes, it expands—by approximately 9%—as it turns to ice. That expansion can cause pieces of food, even if laid separately on a belt, to touch and fuse during freezing. Once frozen together, these bonds are rock-solid and nearly impossible to break without damaging the product.
The reason lies in the physics of water. Most food items contain between 60% and 90% water. When water freezes, it expands—by approximately 9%—as it turns to ice. That expansion can cause pieces of food, even if laid separately on a belt, to touch and fuse during freezing. Once frozen together, these bonds are rock-solid and nearly impossible to break without damaging the product.
The reason lies in the physics of water. Most food items contain between 60% and 90% water. When water freezes, it expands—by approximately 9%—as it turns to ice. That expansion can cause pieces of food, even if laid separately on a belt, to touch and fuse during freezing. Once frozen together, these bonds are rock-solid and nearly impossible to break without damaging the product.
The reason lies in the physics of water. Most food items contain between 60% and 90% water. When water freezes, it expands—by approximately 9%—as it turns to ice. That expansion can cause pieces of food, even if laid separately on a belt, to touch and fuse during freezing. Once frozen together, these bonds are rock-solid and nearly impossible to break without damaging the product.
The reason lies in the physics of water. Most food items contain between 60% and 90% water. When water freezes, it expands—by approximately 9%—as it turns to ice. That expansion can cause pieces of food, even if laid separately on a belt, to touch and fuse during freezing. Once frozen together, these bonds are rock-solid and nearly impossible to break without damaging the product.
The reason lies in the physics of water. Most food items contain between 60% and 90% water. When water freezes, it expands—by approximately 9%—as it turns to ice. That expansion can cause pieces of food, even if laid separately on a belt, to touch and fuse during freezing. Once frozen together, these bonds are rock-solid and nearly impossible to break without damaging the product.
Czy potrzebujesz więcej informacji?
Contact Us
