Галкин М. Л., канд. тех. наук, зам. ген. директора ООО «Спектропласт»
к.т.н., акад. МАХ, Генель Л.С.
При промышленном производстве пива и напитков в большинстве случаев используются системы централизованного холодоснабжения с промежуточными хладоносителем. Технологами многих предприятий установлено, что состояние хладоносителя оказывает существенное влияние на качество производимой продукции. Почему это происходит, а также какие дополнительные опасности представляют протечки хладоносителя в продукцию мы расскажем в настоящей статье.
На момент сдачи в эксплуатацию нового холодильного оборудования поставщикам часто удаётся продемонстрировать достижимость заявленных ими характеристик холодильной системы. Однако информацию о том, что происходит с холодильным оборудованием спустя несколько лет эксплуатации потребители, как правило, узнают самостоятельно, одновременно с появляющимися проблемами, связанными с нарушением процесса холодообеспечения, протечками хладоносителя и другими нештатными ситуациями. Зачастую проявление этих проблем связано с тем, что при выборе промежуточного хладоносителя для вторичного контура холодильного оборудования проектировщики практически всегда в расчёт берут только справочные данные о его теплофизических свойствах и параметрах безопасности. А эти данные составлены исключительно для новых хладоносителей в предположении, что они будут использоваться только в новых вторичных контурах холодильного оборудования. Однако, насколько оправданы на практике такие расчёты проектировщиков?
Проведённый нами многолетний мониторинг состояния хладоносителей и охлаждаемой продукции более чем на 100 пищевых предприятиях страны, в т.ч. на производствах компаний «Очаково», «Heineken», «Эфес» и др. показал, что близкая к рассчитанным характеристикам работа новой холодильной системы продолжается от 0,5 до 3 лет. После этого, вследствие процессов коррозии, накипеобразования, взаимопроникновения хладоносителя и охлаждаемой продукции происходит ускоренное изменение состава хладоносителя и его теплофизических свойств.
В процессе длительной эксплуатации в рубашках охлаждения рабочих емкостей (акратафоров) образуются накипно-коррозионные отложения на внутренней поверхности оборудования из стали, которые состоят в основном из окислов и гидроокисей железа. Теплопроводность этих веществ на порядок хуже, чем у стали. Поэтому тепловой поток через стенку оборудования со слоем накипи может быть в разы меньше, чем через ту же стенку, но без накипи. Повышение энергозатрат на процессы теплообмена в оборудовании при наличии коррозионно-накипных отложений очевидно, однако не это главное. Эти отложения распределяются неравномерно по поверхности оборудования, в результате неравномерно снижается интенсивность теплообменных процессов и тепловой циркуляции при брожении, отстое, хранении и др. технологических процессах производства. Локальное нарушение технологии приводит в итоге к ухудшению качества всей конечной продукции.
Помимо накипи на стенках оборудования и накипно-коррозионных отложений, изменяющих фактические температурные параметры технологических процессов производства, продукты коррозии в хладоносителе опасны еще по целому ряду причин:
1. Ионы железа (Fe2+, Fe3+) и меди (Cu2+) – основные продукты коррозии – являются катализаторами коррозионных процессов, поэтому их накопление приводит к ускоренному разрушению теплообменного оборудования и трубопроводов, особенно в случае хладоносителей на основе водных растворов солей (ацетатов и формиатов калия, хлоридов кальция или натрия). Снижается надежность и срок эксплуатации оборудования.
2. При эксплуатации холодильной системы часть хладоносителя вместе с продуктами коррозии может непреднамеренно проникать в охлаждаемый продукт. Чем опасно такое проникновение?
Например, ионы железа являются мощными природными катализаторами практически всех биопроцессов, и их неконтролируемое попадание с хладоносителем в охлаждаемый продукт негативно сказывается на протекании ряда биотехнологических процессов при производстве пива и напитков и на сроках хранения готовой пищевой продукции. Ионы меди инициируют деструкцию макромолекул и образование реакционноактивных свободных радикалов, что приводит к порче пищевой продукции и ухудшает её органолептические, в том числе вкусовые, свойства. Кроме этого, большинство продуктов коррозии обладает значительно большей токсичностью, чем сам хладоноситель (например: средняя летальная доза LD50 для ацетата калия составляет – 3250 мг/кг, для ацетата никеля – 350 мг/кг; для хлорида кальция – 1000 мг/кг, для хлорида меди – 140 мг/кг; группы опасности загрязнения для водоемов: ацетат калия – 1, для ацетата никеля – 2, для хлорида кальция – 0 и для хлорида меди – 2), что может нанести вред здоровью потребителей продукции и экологии, существенно превышающий ту степень риска, которая декларируется поставщиками нового холодильного оборудования и хладоносителей.
Для организаций, эксплуатирующих холодильные системы при производстве пива, кваса и т.д., особенно важно иметь достоверную информацию об изменении состава хладоносителя, накоплении в нём продуктов коррозии, о наличии хладоносителя в охлаждаемой продукции, которое может привести к ухудшению качества продукции, сокращению срока хранения и, в итоге, к снижению её конкурентноспособности. А в худшем случае и массовому отравлению потребителей.
Профилактикой этих проблем является выбор для холодильного оборудования надежного и долговечного хладоносителя. К их числу относятся хладоносители на основе пропиленгликоля марок ХНТ, которые производятся по ТУ 2422-015-11490846-08, имеют санитарно-эпидемиологическое заключение (№40.01.05.242.П.000291.04.08), разрешающее их применение в системах охлаждения пищевых производств, в системах кондиционирования жилых домов, общественных зданий и сооружений. Эти хладоносители более 10 лет успешно эксплуатируются на ряде крупных предприятий пивобезалкогольной поромышленности.
Существенной поддержкой для технологов пищевых производств, отвечающих за качество пива и напитков, является своевременное определение протечки хладоносителя в охлаждаемый пищевой продукт. Периодический контроль состояния и химического состава хладоносителя посредством анализа проб, выявления при этом возможных нарушений коррозионного состояния холодильного оборудования, выявления причин такого нарушения выполняют в России специалисты ООО «Спектропласт». На основании результатов анализа состояния хладоносителя разрабатывается и предлагается для использования комплекс практических мер для нормализации коррозионных и теплофизических свойств хладоносителя и вторичного контура холодильного оборудования.
