Сублимация и сублиматоры, часть вторая
В прошлый раз многие требовали продолжения истории про сублиматоры. И вот оно, продолжение это, подоспело:
В предыдущей статье я рассказывал о технических проблемах сублимации продуктов. Сублимация, как метод консервации пищевых продуктов, на сегодняшний день не имеет себе равных. При практически полном сохранении структуры продукта, также практически полностью сохраняется и пищевая ценность, при этом не добавляется никаких консервантов. А продукт, теоретически, может храниться 25 лет и более без потери качества. Все так радужно, что должно быть жирное такое "НО". И это "НО" есть, не сомневайтесь. Их целых три.
1. Чрезвычайно высокая стоимость оборудования. Современный сублиматор стоит порядка 10 тысяч евро за активный квадратный метр полки. На квадратный метр полки можно положить для сублимации максимально 10 килограммов исходного продукта. Поэтому сублимировать сырье с низкой стоимостью становится невыгодно, так как машина будет окупаться очень долго. И сублиматор применяют, в основном, для сублимации относительно дорогого исходного сырья. Ягод, фруктов, готовых блюд.
2. Сублимация очень и очень энергозатратный процесс. Сначала продукт надо заморозить, следовательно надо затратить на это немало энергии, затем продукт надо нагревать, чтобы лёд обратился в пар, а ещё необходимо этот самый пар обратить в лёд в десублиматоре, чтобы удалить его из камеры, а потом этот самый десублиматор надо оттаять, чтобы удалить лёд с поверхности десублиматора. Представляете, сколько раз вода должна изменить свое агрегатное состояние, чтобы можно было ее извлечь из продукта. И каждое это превращение требует энергии. Электрической энергии. Я уже не говорю о всяких там вакуумных насосах и прочем. Это все тоже потребляет и потребляет. Таким образом, для удаления 1 килограмма воды из продукта требуется от 3.5 до 6 киловатт электрической энергии. А учитывая размеры сублиматоров, это приводит к значительным второстепенным расходам вроде стоимости подключения, установки КТП, и всего такого. Плюс требовательность к качеству электроснабжения. Стоит прерваться подаче электричества, все, привет. Вся продукция в брак.
3. Очень долгий цикл сублимации. Ввиду того, что теплоту к продукту можно подводить только контактно, (конвекции в вакууме нет) а излучением подводить непросто, скорость того самого подведения весьма ограничена. Поэтому сублимация длится 20-24 часа в среднем. Это приводит к низкой часовой загрузке сублиматора и относительно незначительного оборота средств, при значительных капитальных и производственных затратах.
Все вышеперечисленное приводит к тому, что сублиматы стоят дорого, а сублимировать имеет смысл только дорогостоящие продукты.
Несколько лет назад наша команда инженеров вознамерилась побороть хотя бы часть проблем, и сделать так, чтобы сублимировать стало выгодно продукты с низкой стоимостью. Вначале мы решили бороться со второй проблемой, а именно с высоким энергопотреблением. Для этого решили применить абсорбционный принцип удаления влаги из продукта. Сейчас коротко опишу, что это.
Если мы с вами возьмём, к примеру, стеклянную банку, и наполним ее водяным паром, и поместим в банку горстку поваренной соли, то влага впитается в соль, и влажность в банке снизится. То есть соль абсорбирует в себе воду. Соль станет влажной, а атмосфера в банке станет более сухой. Вы, наверняка, наблюдали, что соль в солонке на столе становится влажной. Это она впитывает (абсорбирует) влагу из атмосферы.
Есть вещества, которые абсорбируют воду в сотни раз сильнее поваренной соли. Наилучшим из таких абсорбентов является бромистый литий. Он также поход на поваренную соль, такие белые кристаллы. Так вот, раствор бромистого лития в воде также аномально поглощает воду и водяные пары. При этом давление водяных паров над раствором бромистого лития очень мало. И чем крепче раствор (чем больше содержание соли) и чем этот раствор холоднее, тем ниже давление водяных паров над раствором. Но если нагревать раствор, то он стремительно теряет свои абсорбирующие свойства и вода начинает его покидать.
Таким образом, если распылять охлаждённый раствор бромистого лития во влажной атмосфере, то водяные пары "прилипнут" к капелькам раствора и давление водяных паров будет падать. Бинго! Это же нам и надо! А потом этот раствор, крепость которого снизилась за счёт увеличения содержания воды, нам надо регенерировать, то есть сделать снова крепким, чтобы он смог снова поглощать водяные пары. Для этого мы направляем его в регенератор, где мы его нагреваем, он отдает содержащуюся в нем лишнюю воду, которая просто конденсируется в конденсаторе, и удаляется из процесса, а крепкий раствор охлаждается и вновь возвращается в цикл. А теплота раствора, которую нам надо удалить, обогревает теплоноситель, который греет полки. Таким образом, мы избавились от сразу двух самых значительных энергопотребителей: холодильной машины и системы обогрева полок, и заменили это дело потреблением тепла. Да, тепла, по прежнему, потребляется не мало. Но тут есть преимущества: тепло стоит сильно дешевле электроэнергии, и практически на всех пищевых производствах это тросовый ресурс, так как повсеместно потребляется водяной пар для процессов, который все равно необходимо конденсировать для возврата в котлы.
Учитывая очень значительную стоимость холодильной машины, которая стала не нужна, стоимость сублиматора в целом также радикально снизилась. Таким образом были побеждены две проблемы из трёх. Третья проблема, а именно длительность процесса, нами по прежнему не решена, но мы работаем над этим :)
Так стало экономически возможным сублимировать те продукты, которые никто сублимировать и не пытался. К примеру, лакомства для собак и кошек, представляющие собой отходы от мясокомбината по переработке КРС. Это всякие трахеи, лёгкие, желудки и прочее, и даже кровь, что для мясокомбината является проблемой.
Вот вкусняшка для человека, сублимированный банан. Хрустит как чипсы, детишки в восторге. Сделан в абсорбционной сублиматоре.
А вот грибы. Залил водой на 20 минут, и пожалуйста, свежие грибки. Или растер их в пыль, и почти готов крем-суп.
А вот пошли сублимировнные отходы. Это, к примеру, сублимированные просроченные молочные продукты. Отличная добавка в корма для сельскохозяйственных животных.
А это вот говяжьи легкие. Собаки их просто обожают, от мала до велика.
Говяжьи хвосты сублимированные. Да за такую жвачку собака готова выполнять любые команды.
А вот эти чипсы - говяжье вымя. На тестах поедаемости собачки закатывали глаза от удовольствия, а хвост готов был оторваться, так они им вертели.
А вот это сами догадаетесь что такое :), но тоже очень полезно и вкусно для собак.
Таким образом, эта технология позволила дёшево перерабатывать отходы и превращать их в доходы. В дальнейшем, если будет интересно, расскажу и сублимации жидких отходов, которых также много на пищевых производствах.
А вот это член команды тестировщиков готовой продукции. Такой взгляд приобретается, если дали попробовать продукт, и тестировщик видит, что сублимат ещё есть в руках у хозяина :)
