Snelle en goedkope kou

Vers is beter, maar snel ingevroren kan ook lekker zijn. Nieuwe koeltechnieken vriezen levensmiddelen sneller en goedkoper in. En snel betekent minder smaakverlies.

Of het een wereldwonder is, zo vaak komen mensen kijken naar de nieuwe, maar toch al weer twee jaar oude vriesmachine van de Volendamse garnalenhandelaar Klaas Puul in Volendam. Het gaat de bezoekers niet om de garnalen, het gaat ze om de goedkope kou en de fabelachtige snelheid waarmee wordt ingevroren. Het zijn vooral groentetelers die grote belangstelling hebben voor de vriezerij. Onlangs nog kwam een delegatie van Limburgse champignonkwekers naar het vrieshuis om zich te laten overtuigen door de vriestunnel. Champignons zijn net zo fijngevoelig als garnalen. Invriezen moet snel.

Er is niet wezenlijk iets nieuws aan, maar op deze schaal en met deze snelheid invriezen met twee verschillende vloeistoffen voor het transport van warmte, dat spreekt tot de verbeelding. Ook van overheidsinstanties die met milieuzaken zijn belast en opdracht hebben de sloop van de wereldbroeikas te bevorderen. Puul kreeg subsidie voor de ontwikkeling van de vriestunnel die op CO2 (koolzuur) en ammoniak draait. Er zijn er inmiddels meer gebouwd. Vries- en koelsystemen met CO2 raken razendsnel in de mode. Vorige maand is in Spakenburg ook de eerste supermarkt in Nederland overgeschakeld op een CO2 koelsysteem. De koolzuur houdt het voedsel koud, ammoniak koelt het koolzuur.

Als er meer garnalen zijn dan de Marokkaanse garnalenpelsters van Klaas Puul aan kunnen en zolang Nederlandse consumenten weigeren om zelf garnalen te leren pellen, dus eigenlijk de lekkerste garnaal, de verse zelf gepelde blijven versmaden, dan moeten garnalen worden ingevroren. Ingekocht in de goedkope tijd, te gebruiken in de dure tijd als garnalen schaars zijn.

Nooit gaan producten er op vooruit als ze worden ingevroren, maar de snelheid van invriezen heeft invloed op kwaliteitsverlies. Snel ingevroren vis is bijna zo goed als verse vis. Snel ingevroren sperziebonen zijn beter dan langzaam ingevroren bonen in een particuliere huishoudvrieskist.

De snelste manier van invriezen is die met stikstof. Vloeibare stikstof verdampt onmiddelijk als het in aanraking komt met buitenlucht. Gooi een emmertje stikstof van het balkon. Het zal de grond niet raken, het verdampt onderweg naar beneden.

De verdampende vloeistof onttrekt warmte aan de omgeving. Zoveel warmte dat alles wat in de buurt van de verdampende stikstof bevriest. En snel.

Maar stikstof kan telkens maar een keer gebruikt worden. Als de tank leeg is moet nieuwe worden besteld. Bovendien moet na het snelle invriezen het product in vriescellen worden opgeslagen die niet met stikstof koud gehouden kunnen worden.

Beter is een koudemiddel dat in een gesloten systeem telkens opnieuw verdampt en weer vloeibaar wordt. Dit principe is al anderhalve eeuw bekend. De verdampende vloeistof neemt warmte op en geeft die buiten de koelruimte weer af bij het condenseren. Het proces is te beïnvloeden met over- en onderdruk. In het deel van het circuit waar de vloeistof moet verdampen gaat dat sneller bij onderdruk en verderop, buiten de koelcel versnelt een compressor de condensatie door de vloeistof samen te persen.

Ammoniak is een fantastische koelvloeistof en werd in een ver verleden gebruikt in de eerste koelsystemen. Maar die systemen lekten. Ammoniak is giftig. Er werden andere synthetische vloeistoffen uitgevonden die onder de verzamelnaam chloorfluorkoolstoffen (cfk's) in vrijwel alle koelsystemenen werden toegepast. Freonen worden ze ook genoemd. Ze lekten er op los, maar dat gaf niet, de koelmachines werden bijgevuld.

Men dacht dat cfk's de mensen geen kwaad deden. Tot de ozonlaag om de aarde opeens mottengaten vertoonde en cfk's daar mee de schuld van kregen. Chloor werd toen voor een deel in het goed werkende koelmiddel vervangen door waterstof. Het nieuwe koelmiddel, Hcfk (freon 22) werd ondanks bezwaren van milieuorganisaties toegelaten en algemeen toegepast als vervanger van cfk. Er kwam nog een betere variant, Hfk. Het lekken van de circuits waarbinnen koelvloeistoffen worden verplaatst is nooit helemaal uitgebannen. Per jaar ontsnapt in Nederland ongeveer 5 procent van de freon uit koelinstallaties de lucht in. Het werd intussen steeds wat warmer om ons heen. Gevolg waarschijnlijk van het inmiddels internationaal erkende broeikaseffect. Hcfk's en Hfk's worden er van verdacht daar fors aan bij te dragen. Ze mogen vanaf dit jaar niet meer in nieuwe koelsystemen worden gebruikt.

Maar zonder dat we het beseffen is de moderne samenleving inmiddels gebouwd op diepvries en krijgen kruidenier en visboer al een bekeuring als een worst of een haring warmer in de winkel ligt dan 6 graden boven nul.

Wat te doen?

Vijf jaar geleden werd bij TNO Milieu, Energie en Procestechniek in Apeldoorn een proefopstelling gebouwd van een tweetrapskoelsysteem. Twee koelvloeistoffen werken er in samen. Het ideale, natuurlijke ammoniak en het veilige CO2. Het is niet wenselijk om uitsluitend ammoniak te gebruiken in grote koel- en vriesinstallaties. Als het mis gaat en de ammoniak ontsnapt moet de hele omgeving van zo'n vriezerij geëvacueerd worden, maar ook bij een beetje lekken verknoeit de ammoniak de producten in het vrieshuis. CO2 doet beneden op aarde geen kwaad, het is alleen beperkt te gebruiken in grote vriesmachines. Het warmteopnemend vermogen is groot. Maar de druk van CO2 is hoog en al boven de 30 graden Celsius wil CO2 niet meer condenseren en kan dus de warmte niet meer afgeven die de koolzuur in gasvorm in de koelruimte had opgenomen. 30 graden is het al gauw in de omgeving van een warmtewisselaar waar het koelmedium zich van zijn warmte ontdoet.

Nou is CO2 ook een broeikasgas, de uitstoot ervan zou wereldwijd moeten verminderen. Maar kijk naar de kilo's. Een kilo freon 22 (Hcfk) is een paar duizend keer broeikaseffectiever dan een kilo koolzuur. Daarom is vervangen van freon 22 door koolzuur een zegen. Dat vindt ook de overheid, die er subsidie voor geeft.

Ammoniak is veel veiliger in een overzichtelijk klein koelsysteem dan in een groot circuit met veel riskante verbindingen. Het idee was om met een kleine vriezer op ammoniak een grote plens CO2 koud te maken. Of andersom bekeken, om de warmte die CO2 weghaalt uit een koelcel of vriestunnel, al bij lage temperatuur over te dragen aan gasvormige ammoniak die vervolgens wordt gecomprimeerd en daardoor condenseert en de warmte afstaat buiten de koeling.

De proefopstelling bij TNO in Apeldoorn toonde aan dat het kon en installateur Bort de Graaf, in Spakenburg las er over, net toen garnalenhandelaar Puul in Volendam bij hem kwam met een probleem. Puul wilde een grote vriestunnel maar wist van moderne milieubezwaren. `CO2', zei Bort de Graaf, gespecialiseerd in koelerij voor vis. Hij ging naar TNO, zei dat hij de proefopstelling na wilde bouwen maar dan twintig keer zo groot. Apeldoorn werd er door overrompeld maar werkte enthousiast mee aan het avontuur. Er was nogal wat ongewis.

Men kan van een muis geen olifant maken door hem eenvoudig op te blazen.

,,De markt ging sneller dan de research'', zegt Bort de Graaf. Er is veel vraag naar minder milieubezwaarlijke koelingen.

,,De innovatie is heel snel gegaan'', zegt TNO nu.

Bort de Graaf zette door, bouwde voor de Volendamse garnalenboer een CO2-vriestunnel met in een aparte ruimte een tweede kleine koeler op ammoniak en stond samen met Puul paf toen de machinerie in werking werd gezet. Hij deed het beter dan voorzien. In plaats van de voorspelde 5.000 kilo garnalen die per uur in de vriestunnel ingevroren zouden worden, gaan er in dezelfde tijd en met de zelfde energiekosten 7.000 kilo doorheen. Ook een kipnuggetfabrikant heeft al met open mond bij de garnalenvriezer staan dromen.

De CO2 die warmte uit de garnalen haalt, die daardoor in een oogwenk bevriezen, condenseert al bij vijf graden onder nul en geeft daarbij warmte af aan de ammoniak die de warmte vervolgens bij het condenseren op ongeveer 35 graden Celsius afgeeft aan de buitenlucht. In vergelijking met oudere systemen zijn kleinere compressoren nodig, er wordt veel minder elektrische energie bij gebruikt.

Volgens TNO wordt CO2 nu algemeen en wereldwijd als het nieuwe koudemiddel gezien. En er zijn al bedrijven in Nederland die hun betrekkelijk nieuwe vriesinstallatie op freon 22 versneld afschrijven om met hulp van overheidssubsidie zo snel mogelijk op koolzuur met een beetje ammoniak te kunnen overschakelen.