188500. lajstromszámú szabadalom • Eljárás biológiai anyagok hűtésére
1 188 500 2 A találmány tárgya eljárás biológiai anyagok, előnyösen állati termékek és növényi termények energiatakarékos hűtve tárolására, fogyasztására vagy liofilizált szárítására. A mezőgazdasági termények mint biológiai anyagok a tárolás során tovább élnek, lélegeznek, tizekkel a belső biológiai folyamatokkal a legtöbb esetben a jelenlévő mikoorganizmusok életműködése is párosul. Mind a biológiai folyamatoknak, mind a mikroorganizmusok életműködésének az intenzitása elsősorban a nedvességtartalom és a hőmérséklet függvénye. Ezért nem megfelelő tárolási hőmérsékleten, ill. tárolási körülmények között számos biológiai anyag, így a tej és tejtermékek, húsok, zöldségek, gyümölcsök, nedves termények hosszabb-rövidebb idő alatt különböző mértékű minőségkárosodást szenvednek. E károk elhárítására vagy mérséklésére alkalmazható pl. a jelenlévő mikroorganizmusok különböző módszerekkel-eszközökkcl való elpusztítása vagy gyérítése, a belső biológiai folyamatoknak kemikáliákkal való fékezése, de mindezek mellett és legáltalánosabban a hűtés alkalmazható. A hűtés lelassítja mind a belső biológiai folyamatokat, mind a mikroorganizmusok tevékenységét. Biológiai anyagok hűtve tárolására alkalmazzák mind az egyszerű kútvizes hőcserélőket - pl. kiskapacitású tejgyűjtők esetén -, mind a tekintélyes beruházási költséget és üzemeltetési energiát igénylő hűtöházakat az értékesebb gyümölcsök, húsok tárolására. Sokszor egy-egy kevésbé értékes alapanyagot éppen a hűtve tárolás tesz éppen a fentiek miatt drágává. Nedves, nagy tömegben megjelenő terményeknél a hűtve tárolás kevésbé terjedt el. Pedig pl. a 20% nedvességtartalmű morzsolt kukoricánál a biológiai folyamatok intenzitása 20oC-on 2,5-szeresc, 30°C-on pedig 7-szerese, mint 10°C-on. Ennek ellenére a rendkívül magas létesítési ös üzemeltetési költségek miatt a hűtve tárolásra az ilyen nagytömegű terményeknél csak nagyon szűk körben és speciális adottságok mellett kerül sor. A témakör megfelelő részleteit, a technika állását az alábbi szakkönyvek foglalják össze: Dvorák, Z.— Cervenka, O.: Ipari hűtőberendezések, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1964., Gutkowski K.: Hűtőtechnikai számítások, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1966., Perry, J. M.: Vegyészmérnökök kézikönyve, I—II., Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1968., 1046-1096, 1425-1428 p.. Hűtőipari kézikönyv, szerk. : dr. Beke Gy., Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1978., Sitkéi Gy.: A mezőgazdasági anyagok mechanikája, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1978., 51-107 p. A technika állását bemutató irodalom alapján megállapíthatjuk, hogy- mind a mezőgazdasági, mind az ipari gyakorlatban nagy jelentősége van a hűtéstechnikának;- a hűtőkeverékeknek (pl. a jég sózása), ill. a természetes előfordulású hűtőközegnek (pl. kút- vagy folyóvíz, természetes jég) nincs gyakorlati jelentőségük;- a hűtéstechnika nagyipari gyakorlatban különböző elven működő, különböző energiával működtetett hűtőgépeket alkalmaz. A hűtőgépek jellemző két csoportjába a mechanikai energia, ill. a hőenergia felhasználásával működő ún. komprcssziós, ill. abszorpciós hűtőgépek tartoznak. A mechanikai energiával működtetett, kompressziós hűtőgépek vagy gáz vagy cseppfolyós gőz. halmazállapotú hűtőközeggel dolgoznak. Mind a kompressziós. mind az abszorpciós hűtőgépek üzemeltethetők közvetlen vagy közvetett hűtési rendszerben; az előbbi esetben a hűtőgép hűtőközege hűti le a hűtött (tároló, fagyasztó stb.) teret, míg utóbbi esetben a hűtőgép hűtőközege egy hőcserélőben hűti le a hűtött térbe cirkuláltatott hűtőközeget. Ilyen cirkuláltatott hűtőközeg a gyakorlatban pl. a nátrium-, magnézium-, kalciumklorid, alkohol, glicerin vagy etilénglikol vizes oldata. A technika állásának bemutatása jól illusztrálja azt a megállapításunkat, hogy a hűtés jelentős beruházási és üzemeltetési költséget igényel, s így vagy jelentősen leszűkül a hűtve vagy fagyasztva tárolt áruk, liofilezéssel vagy kriokoncentrálással szárított termékek köre, vagy a műveleti költség irreálisan megemeli árukat. Jelen tanulmány céljául a hűtve tartósításnak-tárolásnak, fagyasztásnak, liofilezésnek, kriokoncentrálásnak alacsony létesítési és üzemeltetési költséget igénylő módszere kidolgozását tűztük ki, amely lehetővé teszi akár nagy tömegben is a biológiai anyagok gazdaságos állagmegóvását (és e körben nem teszünk abban különbséget, hogy a tárolótér hőmérséklete az adott technológia során mennyivel alacsonyabb a környezeténél), gyorsfagyasztását, vagy az érzékeny biológiai anyagok Iiofilezését és/vagy kriokoncentrálását A hűtve tárolás, a gyorsfagyasztás vagy liofilezés és kríokoncentrálás során a biológiai anyagokat hűteni kell. Ez a hűtés igényli a tekintélyes energiát. A műtrágyázásnak ma a legkorszerűbb megoldása a folyékony műtrágyák. így az oldat- és szuszpenziós műtrágyák alkalmazása. Szuszpenziós műtrágyák előállítása során a nagyságrendben azonos nitrogén, foszfor és kálium mennyiséget tartalmazó összetétel esetén az endoterm és az exoterm folyamatok nagyjából kiegyenlítik egymást, s az előállított szuszpenzió hőmérséklete nem tér el jelentősen a kiindulási komponensekétől. De oldat-műtrágyák előállítására többnyire csak olyan nagyobb vegyi üzemek vállalkoznak, amelyeknek a tipikus — jellemzően nitrogén-forrásként alkalmazott — műtrágya komponensek hőelnyelő oldódásához hulladékhő áll rendelkezésre. Ennek hiányában a berendezés kapacitásának kihasználása, a folyékony műtrágya oldat töménysége vagy kémiai összetétele eléggé korlátozott. Felismertük, hogy a valamilyen célból hűtött biológiai anyagok nemcsak passzív komponensei lehetnek egy hűtési technológiának, hanem hőtermelő, hőenergiát hordozó aktív komponensei lehetnek egy hőenergiát igénylő rendszernek: a folyékony műtrágya gyártásnak. Ebben a rendszerben a folyékony műtrágya gyártása nem passzív, fűtést igénylő folyamat, hanem a biológiai anyagok hűtési technológiájának aktív hűtő folyamata. A biológiai anyagok hűtését, valamint a folyékony műtrágya gyártását annál inkább felfoghatjuk egy rendszer komplementer részeiként, mivel — felismerésünk szerint — ezek a népgazdasági feladatok azonos naptári időszakra esnek. Eljárásunknak a hagyományos hűtési eljárásoktól való jellemző eltérését a csatolt rajzok segítségével részletesen ismertetjük. A rajzon: az 1. ábra nedves termények hűtve tárolásának technológiai folyamatábráját mutatja be toronytároló esetében, gőznemű hűtőközeggel működő GRAN1FR1GOR KK-110 hűtőgép alkalmazása esetén; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
