Technologia kriogeniczna
& Zastosowania

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

Technology in Action

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.

Cryogenic Applications in the Food and Beverage Industry

Cryogenics plays a vital role in the food and beverage industry, offering ultra-fast cooling and freezing solutions that enhance product quality and extend shelf life. One of the most recognized uses is cryogenic freezing, where food is rapidly cooled using gases like liquid nitrogen or carbon dioxide. This results in smaller ice crystals, reduced dehydration, and superior texture, taste, and appearance.

Crust freezing is another key application—where only the outer layer of a product is frozen, allowing for clean, precise slicing without compromising the internal structure. Cryogenics is also widely used for glazing, such as cooling oils or sauces to form a smooth coating on products, particularly in coating tumblers or during seasoning of ready meals before final freezing.

In seafood processing, sub-cooling fish to -50°C allows for the immediate formation of a protective water-ice layer when briefly dipped in water. This improves storage life and product integrity.

Additional applications include product stabilization, where partial freezing increases viscosity, making foodstuffs easier to shape or portion. Cryogenics also plays a crucial role in temperature control during processing: in high-speed mixers and blenders, cryogenic injection offsets heat buildup caused by mechanical energy, maintaining safe temperatures and preventing bacterial risk.

In poultry processing, surface cryo-treatment can reduce bacterial counts—such as Campylobacter—by flash-freezing the skin.

Furthermore, in dairy and desserts, cryogenic cooling can be used to emboss logos or flatten surfaces of semi liquids products like yogurt, custard or ice cream, offering branding and visual appeal.

From protein processing to ready meals and seafood, cryogenic technology delivers clean, efficient, and high-performance solutions tailored to modern food production needs.

Cryogenic Applications in Cryobiology

In the cryobiology sector, cryogenics is essential for the freezing and preservation of biological samples such as cells, tissues, reproductive materials, or vaccines. A clear distinction is made between the freezing process itself and the long-term storage of already frozen materials.

At Dohmeyer, we specialize in the freezing stage—where a living cell is carefully cooled until it enters a dormant state. This process requires precision and the correct freezing curve, as uncontrolled temperature drops can cause irreversible cellular damage. In contrast, cryogenic storage—keeping materials frozen for months or years—is performed in standard commercial storage tanks and is outside our scope.

We design and manufacture controlled-rate freezers, which gradually lower the temperature according to a precise time-temperature profile suited to each biological material. This method is critical for sensitive samples like stem cells, embryos, or blood components, where uniform ice crystal formation is vital.

For samples requiring rapid freezing, we offer blast freezers that deliver maximum thermal force to quickly bring temperatures down—ideal for high-throughput or robust materials.

Additionally, Dohmeyer builds immersion freezers for directional freezing, where straws or vials are submerged into liquid nitrogen to control ice crystal growth across a single axis—used in advanced research and cryo-preservation protocols.

Whether it's for human cells, veterinary samples, or biotech R&D, Dohmeyer’s cryogenic expertise ensures safe, consistent, and reproducible freezing conditions tailored to your application.

Cryogenic Applications in the Modern Pharmaceutical Industry

Cryogenics plays a critical role in the production of today’s most advanced pharmaceuticals—particularly in mRNA therapies, vector DNA-based treatments, and cell therapies. Unlike traditional pharmaceuticals that rely on solid-dose formulations like pills or capsules, these modern biologics involve injectable liquids that contain fragile, highly sensitive molecules requiring precise thermal management at every step.

During the synthesis of mRNA or vector DNA, cryogenic systems are often used to control reaction temperatures, stabilize reagents, and preserve the biological integrity of active materials. In the formulation stage, cryogenics is essential for the production of lipid nanoparticles (LNPs)—tiny delivery vehicles that encapsulate mRNA for safe and efficient delivery into human cells. These nanostructures must be formed and stored at low, stable temperatures to retain their structure and functionality.

Cryopreservation is also key in cell therapies, where living cells must be frozen using tightly controlled freezing curves to ensure survival and therapeutic efficacy after thawing. Dohmeyer specializes in controlled-rate freezers that enable repeatable, precise freezing processes suited to the demands of cell-based and genetic medicines.

 From R&D to clinical manufacturing, cryogenic technology is no longer optional—it is foundational in enabling the next generation of personalized and curative treatments.

Cryogenic Applications in the Recycling Industry

Cryogenic technology is becoming a key enabler in modern recycling, especially when it comes to separating complex or tightly bonded materials. By exposing materials to extremely low temperatures, their physical properties—such as flexibility, brittleness, or adhesion—change dramatically, allowing for clean, chemical-free separation.

A common application is in copper wire recycling. When copper wires coated with PVC insulation are cryogenically cooled to around -100 °C, the PVC becomes brittle while the copper remains flexible. This difference allows the two materials to separate easily, without burning, shredding, or releasing harmful toxins.

A common application is in copper wire recycling. When copper wires coated with PVC insulation are cryogenically cooled to around -100 °C, the PVC becomes brittle while the copper remains flexible. This difference allows the two materials to separate easily, without burning, shredding, or releasing harmful toxins.

The same principle applies in tire recycling, where cryogenic cooling makes the rubber brittle enough to break away cleanly from embedded steel reinforcements, improving the efficiency of material recovery.

Cryogenics is also used to pre-treat plastics for grinding. Frozen plastics become more fragile, making them easier to break down into fine particles that can be sorted and recycled more efficiently.

One of the fastest-growing applications is in battery recycling—including electric vehicle batteries and smaller lithium-ion batteries from laptops and electronics. These batteries are hazardous due to their chemical content and flammability. Cryogenic treatment renders the batteries inert by freezing the electrolyte and depressurizing the cells. This makes them safer to dismantle and allows for the clean recovery of metals like lithium, cobalt, and copper, as well as plastics and housing materials.

A highly specialized application is in explosive ordnance disposal (EOD), particularly for unexploded ordnance (UXO) such as landmines, munitions, and cluster bombs. Immersing these items in liquid nitrogen causes their components—metals, explosives, and plastics—to become brittle and inert. This allows safe mechanical dismantling without risk of detonation and enables full material recovery in an environmentally responsible manner.

From industrial waste to defense and energy sectors, cryogenics delivers safe, efficient, and sustainable recycling solutions.

Cryogenic Applications in Industrial Manufacturing

Cryogenics offers powerful solutions across a wide range of industrial processes, especially where precision, material behavior, or extreme thermal control are critical. These applications are typically highly customized, designed to meet specific engineering challenges.

One key use is cryogenic deburring of rubber and plastic parts. By exposing molded components to extremely low temperatures, burrs become brittle and detach cleanly—improving product finish without manual effort.

In metal treatment, cryogenic temperatures are used in deep cryogenic quenching to transform retained austenite into martensite. This strengthens the metal, increases wear resistance, and enhances long-term stability in tools and mechanical parts.

Another common application is cryogenic grinding. Many industrial powders—such as pigments, polymers, or spices—can only be micronized effectively by freezing the material first. This prevents heat build-up and smearing, ensuring uniform particle size.

In emissions control, cryogenic condensation is used to recover or neutralize volatile organic compounds (VOCs) from exhaust gases. These valuable or hazardous vapors condense onto cryogenically cooled surfaces, allowing for safe disposal or recovery.

Cryogenic environmental chambers enable accelerated life-cycle testing. Products are subjected to repeated freezing and heating cycles to simulate aging, stress, and material fatigue—providing valuable insights into performance and durability.

From deburring to VOC recovery, cryogenics supports cleaner, more precise, and more durable industrial processes across multiple sectors.

Cryo vs mechanical freezing

Cryogenic vs. Mechanical Freezing: A Scientific Comparison of Food Freezing Technologies

Abstract

Freezing is a critical process in food preservation, impacting product safety, shelf life, and quality. Two predominant methods are mechanical freezing, typically operating around -40°C, and cryogenic freezing, which utilizes extremely low temperatures, often around -100°C or lower.

This article provides a scientific and unbiased comparison between these methods, focusing on hygienic design, heat transfer efficiency, equipment footprint, and effects on food quality. Notably, we reference Dohmeyer’s latest top-lifting tunnel and spiral freezers, recognized for their superior heat transfer performance and hygienic construction.

1. Hygienic Design: Cryogenic vs. Mechanical Freezers

Hygienic design is paramount in food processing to prevent microbial contamination. Mechanical freezers often incorporate internal evaporator coils, fan assemblies, and complex ductwork. These components not only create dead corners but also become potential reservoirs for biofilm formation and bacterial colonization.

Cryogenic freezers, especially those engineered by Dohmeyer, eliminate these components entirely. Their top-lifting tunnel design opens the entire chamber for cleaning access, and sloped, weld-free internal panels prevent fluid retention and allow efficient drainage. With no heat exchangers, fans, or ducts inside the food zone, cryogenic systems reduce cleaning cycle time and the use of aggressive detergents, contributing to both better hygiene and lower operational costs.

2. Heat Transfer Efficiency and Freezing Speed

The rate of heat removal during freezing is governed by Newton's Law of Cooling, where the temperature gradient (ΔT) between the product and the cooling medium is the key driving force. Cryogenic systems operating at -100°C provide a ΔT of 90–100°C versus ambient food temperatures (~0°C), while mechanical freezers at -40°C offer a much smaller ΔT of ~40°C.

This difference results in much faster heat transfer in cryogenic systems. According to research, heat transfer coefficients in cryogenic systems range between 100–140 W/m²·K, compared to 15–17 W/m²·K in mechanical air-blast systems.

Freezing Time Comparison
Foodstuff
Mechanical Freezing Time (-40°C)
Mechanical Freezing Time (-40°C)
Chicken breast (100g)
5 min
25 min
Fish fillet (cod, 100g)
4 min
20 min
Strawberries (frozen IQF)
3 min
15 min
Bread roll (50g)
4 min
18 min
Mozzarella cheese (50g)
5 min
22 min

3. Equipment Footprint and Space Utilization

Given the substantial reduction in freezing time (79% on average), cryogenic systems require much shorter residence times. This results in significantly more compact equipment. Furthermore, cryogenic freezers lack bulky internal evaporators, defrost assemblies, and air recirculation systems, allowing cryogenic systems like Dohmeyer’s top-lifting tunnel to achieve equivalent throughput in less than 25% of the floor space compared to mechanical alternatives.

4. Impact on Food Quality and Organoleptic Properties

The quality of frozen food is closely related to the size and distribution of ice crystals. Smaller, uniformly distributed crystals maintain the integrity of cellular structures, while larger crystals cause mechanical rupturing of cell walls, leading to various quality losses.

4.1 Drip Losses

Faster freezing leads to smaller ice crystals, reducing intracellular damage. Cryogenically frozen products show 30–50% lower drip loss compared to mechanical freezing.

4.2 Dehydration

Surface dehydration occurs primarily between -1°C and -5°C, where moisture sublimates. Mechanical systems expose products to this zone for 10–30 minutes, causing up to 3–5% moisture loss. Cryogenic freezing reduces exposure to under 3 minutes, limiting dehydration to less than 1%.

4.3 Taste

Cryogenic freezing rapidly halts enzymatic and oxidative processes, preserving flavor compounds. This ensures a taste closer to fresh products.

4.4 Color and Visual Appeal

Color retention is improved due to reduced enzymatic browning. Fruits and vegetables retain their natural color more effectively.

4.5 Structural Integrity Post-Thawing

Smaller ice crystals preserve cellular structure, improving texture and firmness after thawing.

5. Additional Consideration: Energy Consumption

While cryogenic systems consume liquid nitrogen, they avoid complex defrost cycles and long run times. The trade-off often favors cryogenics for high-value products.

Conclusion

While cryogenic systems consume liquid nitrogen, they avoid complex defrost cycles and long run times. The trade-off often favors cryogenics for high-value products.

  • Up to 79% faster freezing
  • 75% smaller footprint
  • Superior hygienic design
  • Enhanced product quality

Dohmeyer’s cryogenic solutions, including its top-lifting tunnel and spiral freezers, represent the industry benchmark for high-performance, hygienic, and compact freezing equipment in food and biotech applications.

Cryogenic Freezing of Premium Ice Cream Pint Cups: A Scientific Comparison with Conventional Hardening Methods

Abstract

Premium ice cream, particularly in pint-sized (450 ml) paperboard containers, requires careful handling during freezing to preserve air incorporation (overrun), texture, and product integrity.

This article provides a scientific comparison between cryogenic freezing (typically using liquid nitrogen at -90°C to -100°C) and mechanical hardening tunnels (-35°C to -45°C) in the context of high-fat, aerated dairy emulsions. Emphasis is placed on heat transfer kinetics, structural outcomes, packaging deformation, and industrial throughput.

1. Thermal Properties of Ice Cream

Ice cream is a complex multiphase system of ice crystals, air bubbles, fat globules, and unfrozen sugar solution. Key thermal characteristics include:

  • Initial draw temperature (post-filling): -5°C to -6°C
  • 75% smaller Final target core temperature: -18°C to -20°C
  • Freezing point depression due to sugars and salts: ~-2°C
  • Latent heat of fusion: ~250 kJ/kg

2. Heat Transfer: Cryogenic vs. Mechanical

The rate of ice cream hardening is governed by the overall heat transfer coefficient U, surface area A, and temperature gradient ΔT:

q = U × A × ΔT
Cryogenic Freezing
  • Surface temperature: Nitrogen vapor in tunnels    reaches -90°C to -100°C
  • ΔT: ~95°C (from -6°C to -100°C)
  • U-value: Up to 100–200 W/m²·K
  • Time to core -18°C: ~15 minutes for a 450 ml pint
Mechanical Hardening Tunnel
  • Surface temperature: Nitrogen vapor in tunnels    reaches -90°C to -100°C
  • ΔT: ~95°C (from -6°C to -100°C)
  • U-value: Up to 100–200 W/m²·K
  • Time to core -18°C: ~15 minutes for a 450 ml pint

3. Product Quality: Overrun, Texture, and Ice Crystal Control

Ice cream 'drawn' from the freezer contains 30–100% overrun. Cryogenic hardening:

  • Preserves air cells and fine ice structure
  • Ice crystals remain <30 µm
  • Maintains scoopability and creaminess
  • Minimizes shrinkage and recrystallization

4. Cup Stability and Packaging Integrity

Mechanical tunnels risk cup deformation due to long exposure. Cryogenic freezing:

  • Freezes surface quickly and uniformly
  • Preserves shape and lid fit
  • Reduces vapor absorption and label issues

5. Throughput and Line Integration

Cryogenic hardening in ~15 min allows inline integration, while mechanical tunnels require 60–90 min residence and large infrastructure. Benefits:

  • Smaller footprint
  • No defrost cycles
  • Better flow in high-mix, low-volume production

6. Energy Considerations

Cryogenic systems consume LN₂, with energy externalized. Mechanical systems rely on electricity for compressors and fans. Cost-efficiency depends on volume and supply chain context.

7. Comparison Summary Table

Feature
Cryogenic Tunnel (-90°C to -100°C)
Mechanical Freezing Time (-40°C)
Final temp (core)
-18°C
-18°C
Time to -18°C (450 ml)
15 min
60–90 min
Footprint
6–12 meters
30–50 meters
Ice crystal size
<30 µm
>50 µm
Overrun stability
Excellent
Moderate
Cup deformation
Low
High
Line integration
Inline
Buffered
Energy source
LN₂
Electricity
Defrost required
No
Yes

8. Limitations and Considerations

Cryogenic systems need LN₂ infrastructure and packaging must be suitable for rapid freezing. However, they are ideal for high-quality, flexible production scenarios.

Conclusion

Cryogenic freezing at -90°C offers substantial thermal and quality advantages for premium pint ice cream. With faster freezing, better texture retention, and integration into modern lines, it provides a high-performance alternative to conventional mechanical tunnels.

Scientific Analysis of Cryogenic (-100°C) vs Mechanical (-40°C) Freezing in Ready Meal Applications

Abstract

In the processing of ready-to-eat (RTE) meals, freezing is not just a preservation method—it's a critical determinant of texture, safety, and post-thaw consumer experience.

This article presents a scientific comparison between cryogenic and mechanical freezing systems, focusing on heat transfer mechanics, product integrity, hygienic requirements, and spatial efficiency. Each chapter is grounded in empirical findings and food engineering principles, with minimal commercial language.

1. Heat Transfer and Freezing Kinetics

The efficacy of freezing depends on Newtonian heat transfer dynamics:

q = h × A × ΔT

Where ΔT is the temperature gradient between product core (~+5°C) and cooling medium (cryogenic gas or refrigerated air). Cryogenic systems offer ΔT ≈ 100°C; mechanical systems offer ΔT ≈ 35-40°C.


Measured freezing times for common ready meal components:


Cryogenic hardening in ~15 min allows inline integration, while mechanical tunnels require 60–90 min residence and large infrastructure. Benefits:

Lasagna slice (300g): Cryo = 9 min, Mech = 38 min
Rice + sauce tray (250g): Cryo = 7 min, Mech = 32 min
Mac & cheese (200g): Cryo = 6 min, Mech = 28 min
Chicken curry + rice (350g): Cryo = 10 min, Mech = 42 min
Couscous + vegetables (250g): Cryo = 8 min, Mech = 30 min


Average freezing time reduction: ~76.5%

This sharper thermal gradient ensures:

  • Faster phase transition through the critical -1°C to -5°C zone
  • Lower microbial risk
  • Smaller ice crystal formation, as expanded below.

2. Structural Integrity and Post-Thaw Quality

The microstructure of complex meals—especially those combining protein, starch, and emulsified fats—is highly sensitive to freezing dynamics.

  • Cryogenic freezing forms intra-cellular ice crystals <10μm
  • Mechanical freezing leads to intercellular ice crystals >50μm

The microstructure of complex meals—especially those combining protein, starch, and emulsified fats—is highly sensitive to freezing dynamics.

  • Better texture retention
  • Less syneresis (e.g., in béchamel or tomato sauces)
  • Firmer reheated starches (e.g., rice, pasta)

3. Hygienic Design Considerations

Ready meal lines process cooked, often high-risk foods. Cleaning protocols are stringent.

  • Mechanical freezers contain evaporators and air channels that retain condensate and food particles.
  • Cryogenic systems (especially those without internal exchangers) eliminate these niches.

Smooth internal walls, sloped drainage, and top-lifting access improve cleanability and reduce downtime between shifts.

4. Moisture Retention and Dehydration

Surface dehydration occurs mainly in the -1°C to -5°C plateau. Longer time in this zone increases sublimation.

  • Smaller Mechanical: 3–5% weight loss from dehydration (USDA, 2022)
  • Cryogenic: typically <1% moisture loss

Consequences:

  • Reduced cooking yield
  • Lower visual quality (frosting, crusting)
  • Impact on taste perception and reheating behavior

5. Space Utilization and Equipment Footprint

Surface dehydration occurs mainly in the -1°C to -5°C plateau. Longer time in this zone increases sublimation.

A 76.5% reduction in freezing time translates into shorter conveyors or spirals. Without bulky fans or evaporators, cryogenic systems:

  • Save 70–80% of floor space
  • Allow flexible placement in cook–chill–freeze zones
  • Suit modular plant upgrades and space-limited retrofits

6. Performance with Multi-Component Meals

Meals with thermal heterogeneity—such as rice + curry or pasta + sauce—freeze unevenly in traditional systems.

Cryogenic gas flow ensures:

  • Rapid freezing of both water-rich and dense components
  • Less phase separation (e.g., no grainy cheese or split sauces)
  • Uniform product behavior post-thaw

Conclusion

Mechanical freezers remain widespread in bulk commodity processing. However, for ready meals that require fine control of texture, moisture, and reconstitution quality, cryogenic systems offer scientifically validated advantages.

Faster freezing, better hygiene, and higher food integrity make them a preferred choice for demanding food engineering environments.

Zastosowania

Cryo Grinding

Guma, tworzywa sztuczne lub przyprawy są schłodzone do —196 °C, stają się kruche i pękają czysto podczas mielenia. Otrzymujesz stały rozmiar cząstek przy niższej energii i zużyciu ostrza.

Guma, tworzywa sztuczne lub przyprawy są schłodzone do —196 °C, stają się kruche i pękają czysto podczas mielenia. Otrzymujesz stały rozmiar cząstek przy niższej energii i zużyciu ostrza.

Metal Treatment

Elementy schładzane są do –180 °C, co powoduje przemianę zatrzymanego austenitu i zwiększa odporność na zużycie; kontrolowane ponowne podgrzanie zapewnia stabilność wymiarową. Szeroko stosowane w przypadku narzędzi tnących, przekładni i w sportach motorowych.

Elementy schładzane są do –180 °C, co powoduje przemianę zatrzymanego austenitu i zwiększa odporność na zużycie; kontrolowane ponowne podgrzanie zapewnia stabilność wymiarową. Szeroko stosowane w przypadku narzędzi tnących, przekładni i w sportach motorowych.

Mixing

Mieszalniki łopatkowe dozują LN₂/LCO₂ bezpośrednio do poruszającej się masy, utrzymując ścisłą kontrolę temperatury podczas mieszania nawet do 15% przypraw. Efekt: jednolity kolor, smak i tekstura.

Mieszalniki łopatkowe dozują LN₂/LCO₂ bezpośrednio do poruszającej się masy, utrzymując ścisłą kontrolę temperatury podczas mieszania nawet do 15% przypraw. Efekt: jednolity kolor, smak i tekstura.

Kompatybilne urządzenia

IQF

Produkt przemieszcza się kaskadowo z poziomu na poziom przez śnieg LN₂ lub CO₂, osiągając ≤ –110 °C w ciągu kilku minut. Wilgoć zostaje zamknięta wewnątrz, dzięki czemu owoce, mięso w kostkach czy warzywa pozostają całkowicie oddzielone i gotowe do pakowania.

Produkt przemieszcza się kaskadowo z poziomu na poziom przez śnieg LN₂ lub CO₂, osiągając ≤ –110 °C w ciągu kilku minut. Wilgoć zostaje zamknięta wewnątrz, dzięki czemu owoce, mięso w kostkach czy warzywa pozostają całkowicie oddzielone i gotowe do pakowania.

CFU Reduction

Krótkie, powierzchniowe mrożenie szokowe wywołuje śmiertelny stres termiczny dla mikroorganizmów, redukując ich liczebność w ciągu kilku sekund. Wydłuża to trwałość i poprawia bezpieczeństwo produktu, zachowując jednocześnie smak i kolor.

Krótkie, powierzchniowe mrożenie szokowe wywołuje śmiertelny stres termiczny dla mikroorganizmów, redukując ich liczebność w ciągu kilku sekund. Wydłuża to trwałość i poprawia bezpieczeństwo produktu, zachowując jednocześnie smak i kolor.

Kompatybilne urządzenia

Freezing

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.

Control Rate Freezing

Od 0,1 do 3000 K/min – system realizuje indywidualnie zaprojektowane profile temperaturowe i rejestruje dane co sekundę, zapewniając pełną identyfikowalność. Idealny do biologii, elektroniki i badań materiałowych.

Od 0,1 do 3000 K/min – system realizuje indywidualnie zaprojektowane profile temperaturowe i rejestruje dane co sekundę, zapewniając pełną identyfikowalność. Idealny do biologii, elektroniki i badań materiałowych.

Kompatybilne urządzenia

Controlled Rate Freezer

Fat Glaze Crystalization

LN₂ wymusza szybkie mikrokryształkowanie warstw tłuszczu w rożkach lub batonach, zapewniając gładszą teksturę i dłuższą trwałość. Produkcja przyspiesza, a ryzyko powstawania szronu znacząco spada.

LN₂ wymusza szybkie mikrokryształkowanie warstw tłuszczu w rożkach lub batonach, zapewniając gładszą teksturę i dłuższą trwałość. Produkcja przyspiesza, a ryzyko powstawania szronu znacząco spada.

Kompatybilne urządzenia

Ice Glazing

Ultra-niskie temperatury pozwalają na dozowanie do 23% wody w jednym cyklu, tworząc przezroczystą, równomierną glazurę. Warstwa ta chroni owoce morza lub warzywa przed odwodnieniem podczas przechowywania.

Ultra-niskie temperatury pozwalają na dozowanie do 23% wody w jednym cyklu, tworząc przezroczystą, równomierną glazurę. Warstwa ta chroni owoce morza lub warzywa przed odwodnieniem podczas przechowywania.

Crust Freezing

Na powierzchni tworzy się cienka, zewnętrzna powłoka w temperaturach kriogenicznych, utrzymując kształt podczas krojenia, panierowania lub dekorowania, a jednocześnie wnętrze pozostaje elastyczne. Dokładność wymiarowa i wydajność znacznie się poprawiają.

Na powierzchni tworzy się cienka, zewnętrzna powłoka w temperaturach kriogenicznych, utrzymując kształt podczas krojenia, panierowania lub dekorowania, a jednocześnie wnętrze pozostaje elastyczne. Dokładność wymiarowa i wydajność znacznie się poprawiają.

Consistency Control

CO₂ w stanie sublimacji szybko chłodzi pasty, ciasta i masy, poprawiając ich konsystencję bez zwiększania wilgotności. Płynniejszy i bardziej kontrolowany przepływ podnosi wydajność i precyzję porcjowania.

CO₂ w stanie sublimacji szybko chłodzi pasty, ciasta i masy, poprawiając ich konsystencję bez zwiększania wilgotności. Płynniejszy i bardziej kontrolowany przepływ podnosi wydajność i precyzję porcjowania.

Kompatybilne urządzenia

Shaping & Embossing

Delikatne kriogeniczne schładzanie pozwala precyzyjnie odcisnąć logo, wzory lub skomplikowane kształty 3D na produktach spożywczych bez przywierania. Wzór pozostaje trwały podczas dalszej obróbki.

Delikatne kriogeniczne schładzanie pozwala precyzyjnie odcisnąć logo, wzory lub skomplikowane kształty 3D na produktach spożywczych bez przywierania. Wzór pozostaje trwały podczas dalszej obróbki.

Cooling

Kontrolowany strumień ciekłego azotu lub CO₂ usuwa ciepło w ciągu sekund, obniżając temperaturę wnętrza przy minimalnym odwodnieniu. Idealne jako etap pośredni przed krojeniem, pakowaniem lub glazurowaniem.

Kontrolowany strumień ciekłego azotu lub CO₂ usuwa ciepło w ciągu sekund, obniżając temperaturę wnętrza przy minimalnym odwodnieniu. Idealne jako etap pośredni przed krojeniem, pakowaniem lub glazurowaniem.

Cryocoating

Obracający się bęben chłodzony azotem miesza produkt z czekoladą, sosami lub suchymi przyprawami, tworząc idealnie równomierną warstwę. Jednoczesne chłodzenie stabilizuje strukturę i wydłuża trwałość.

Obracający się bęben chłodzony azotem miesza produkt z czekoladą, sosami lub suchymi przyprawami, tworząc idealnie równomierną warstwę. Jednoczesne chłodzenie stabilizuje strukturę i wydłuża trwałość.

Cryofracture & Recycling

Materiały są schładzane do temperatury kruchości i rozdrabniane bez pyłu i energochłonnego mielenia. Kruszenie kriogeniczne ułatwia dalsze przetwarzanie i obniża całkowite zużycie energii.

Materiały są schładzane do temperatury kruchości i rozdrabniane bez pyłu i energochłonnego mielenia. Kruszenie kriogeniczne ułatwia dalsze przetwarzanie i obniża całkowite zużycie energii.

Nasze najbardziej wyjątkowe technologie

Szybka krystalizacja glazury tłuszczowej w rożkach lodowych.

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 i moc Efektu Leidenfrosta

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: nauka o powlekaniu smakiem żywności

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.

Standaryzacja lepkości w mieszaniu żywności przy użyciu dyszy wtryskowej Bottom Injection Nozzle

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: Wyzwanie mrożenia produktów indywidualnie i jak Dohmeyer je rozwiązuje

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.

3-Deck Freezer

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.

Multi-Belt Freezer

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.

CryoRoll

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.

Cryogenic Tumbler

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.

Your perfect IQF

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.

Technologie Dohmeyer Cryo-Fracturing

Dohmeyer opracował kilka systemów dostosowanych do przemysłowego Cryo-Fracturing (kruszenie), oferując wydajne i skalowalne rozwiązania dla szerokiego zakresu wyzwań związanych z recyklingiem.

Każda z tych technologii opiera się na precyzyjnej kontroli przepływu chłodziwa, równomiernym schładzaniu oraz bezproblemowej integracji z istniejącymi procesami mechanicznymi.

1. Recykling opon: separacja gumy i stali

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.

2. Recykling puszek po farbie

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.

3. Odzysk kabli elektrycznych i przewodów

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.

4. Mikronizacja gumy do ponownego wykorzystania

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.

5. Rozdrabnianie plastiku w celu uzyskania wysokiej czystości płatków

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.

6. Recykling baterii: bezpieczeństwo i separacja w jednym kroku

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.

Kriogeniczne hartowanie metali: dowody naukowe i zastosowania przemysłowe

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.

Mikrostrukturalne przemiany wywołane obróbką kriogeniczną

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.

Poprawa właściwości mechanicznych

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.

Zastosowania przemysłowe i wdrożenia

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.

Parametry procesu i zagadnienia do rozważenia

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.

Wnioski

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.

Szybka krystalizacja polewy tłuszczowej w rożkach lodowych typu cornet

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.

Zachowanie aromatu i olejków eterycznych w przyprawach

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.

Zapobieganie rozmazywaniu, topnieniu i samozapłonowi w materiałach przemysłowych

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.

Podajnik ślimakowy Cryogenic Screw: kontrolowane i wydajne chłodzenie

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.

Podsumowanie i wpływ na przemysł

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.

Fast Crystallisation of Fat Glaze in Cornet Ice Cream Cones

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.

Heading

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.

Heading

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.

Heading

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.

Heading

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.

Heading

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.

Heading

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

Napisz do nas