11.5. Инженерные расчеты

Оборудование для охлаждения. Объем, который занимает све­жая или уснувшая рыба, м³,

Оборудование для замораживания. Воду, превратившуюся в лед, в холодильной технологии называют вымороженной. Количество вымороженной воды, кг,

Расчет морозильных установок рассмотрим на примере воз­душной конвейерной морозильной установки, в которой продук­ты замораживают обычно в блок-формах. Объем замороженного блока, м³,

По значению F*_c подбирают воздухоохладитель. Для расчета и полбора вентилятора определяют аэродинамическое сопротивле­ние движению воздуха в циркуляционном кольце морозильной камеры.

Мощность двигателя вентилятора, кВт.

Контрольные вопросы и задания

1.Для чего применяют охлаждение гидробионтов? 2. Что такое средняя ско­рость замораживания гидробионтов? 3. Какие существуют способы и режимные параметры охлаждения гидробионтов? 4. Как классифицируют охладители? 5. Как устроен и работает емкостной охладитель? 6. Какие существуют способы замора­живания гидробионтов? 7. Как адассифицируют морозильные установки? 8. Как устроена и работает воздушная морозильная установка? 9. Как устроена и работает плиточная морозильная установка? 10. Как устроена и работает криогенная моро­зильная установка? 11. Как устроена и работает установка для рассольного замора­живания? 12. Как определить расход льда для охлаждения гидробионтов? 13. Как определить продолжительность охлаждения? 14. Как определить количество вы­мороженной влаги из рыбы? 15. Как определить продолжительность заморажива­ния гидробионтов?

Глава 12 оборудование для размораживания

Размораживание — это тепломассообменный процесс превра­щения льда, содержащегося в тканях замороженных гидробион­тов, в воду. Этот процесс является завершающей стадией холо­дильной обработки гидробионтов. Конечная температура размо­роженного сырья должна быть близкой к криоскопической, т. е. к О °С. Некоторые виды рыб размораживают иногда не до конца, на­пример, для получения ровного реза при разделке крупных (осет­ровых) рыб или для рыб с высоким содержанием влаги. В первом случае это позволяет улучшить товарный вид продукта, во вто­ром — снизить потери массы при разделке. Размораживание лри этом завершают тогда, когда температура в теле рыбы дос тигнет —4...—3 °С.

12.1. СПОСОБЫ РАЗМОРАЖИВАНИЯ ГИДРОБИОНТОВ

Для размораживания гпдробионтов применяют два способа. Первый способ заключается в передаче теплоты внешним источ­ником от поверхности рыбы к ее внутренним слоям. В продукте возникает температурный градиент, который служит движущей силой процесса (конвективный и кондуктивный нагрев). При вто­ром способе размораживания теплота внешнего источника ис­пользуется для равномерного объемного нагрева продукта, т. е. безградиентно. По первому способу замороженные гидробионты обрабатывают в воздушной и жидкой средах, во льду и в среде конденсирующегося пара под вакуумом, по второму их размора­живают электрическими токами промышленной частоты, высо­кой и сверхвысокой частоты.

Размораживание в воздушной среде применяют в условиях сво­бодного или вынужденного движения воздуха. Рыбу раскладывают на полках стеллажей (крупные экземпляры в один слой) в камере размораживания с температурой воздуха 8...20 °С и относительной влажностью 90...95 %. Размораживание в воздушной среде вследствие плохой тепло­проводности воздуха и его низкой теплоемкости протекает мед­ленно и может продолжаться до 30 ч. при этом наблюдается поте­ря массы из-за усушки. Коэффициент теплопередачи от воздуха при естественной конвекции 5 Вт/(м² К).

Для интенсификации размораживания блоки рыбы помешают в туннели (камеры), в которых повышают влажность и скорость воздуха или давление. Рекомендуемая скорость потока влажного теплого воздуха 5...6 м/с. Размораживание в жидкой среде проводят в ваннах, специаль­ных аппаратах или машинах различной конструкции. В качестве жидкой среды использую! воду или раствор NaCl. Водой рыбу размораживают орошением или погружением. При разморажива­нии в воде соотношение массы рыбы и воды должно быть 1:4...1:5. Рыбу размораживают в воде температурой не выше 15...20 "С. Продолжительность размораживания в воде мелкой рыбы не более 2 ч, крупной — не более 6 ч. Расход воды в среднем составляет 6...8 л на 1 кг размораживаемой рыбы. Для ускорения размораживания блоки с рыбой устанавливают под распылитель­ными устройствами, в которые подают водопроводную воду, либо используют ванны с проточной водой.

Преимущества размораживания в воде заключаются в том, что теплообмен между рыбой и водой протекает интенсивнее, чем в воз духе. Однако при этом способе размораживания происходит экстра­гирование азотистых веществ водой и набухание рыбы, причем с по вышением температуры воды эти процессы протекают интенсивнее

Более благоприятные условия размораживания создаются, koi -да вместо воды используют 4%-ный раствор NaCl, поскольку это

способствует набуханию белков и поглощению ими влаги. Рыба, находясь в тузлуке, несколько просаливается, но после размора­живания массовая доля хлористого натрия в рыбе не превышает в наружном слое 0,6. а во внутреннем — 0.3 %. В обесшкуренной рыбе массовая доля хлористого натрия в наружном слое увеличи­вается до 1 %. Продолжительность размораживания в водном ра­створе NaCl частиковых рыб 40...60 мин при температуре раство­ра 20 "С.

Размораживание рыбы в водном растворе NaCl целесообразно при производстве продукции горячего копчения и кулинарных из­делий. Совмещение рашораживания и посола сокращает цикл производства, повышает производительность и позволяет эконо­мить энергоресурсы.

При размораживании во льду рыбу укладывают в ванны послой­но с мелкодробленым льдом, количество которого составляет 30...60 % массы рыбы. Температура таяния льда постоянна и равна 0 °С, поэтому вначале размораживание протекает при перепаде температуры 15... 18 °С. а в конце при 1... 1.5 °С. Этот способ раз­мораживания требует много времени, но поскольку рыба окруже­на все время водой, образующейся от таяния льда, усушки ее не происходит.

Размораживание конденсирующимся паром вод вакуумом проис­ходит за счет использования теплоты конденсирующегося пара на холодной поверхности продукта в герметичном объеме. При тем­пературе конденсации пара 20 °С давление пара в камере размора­живания должно составлять 2,34 кПа.

К достоинствам этого способа размораживания относятся: от­сутствие локального перегрева продукта, потерь массы и опаснос­ти бактериального загрязнения, сохранение качества продукта, высокая скорость размораживания. Кроме этого температура раз­мораживающей среды во всем объеме аппарата остается постоян­ной независимо от того, в каком месте и сколько теплоты погло­щается.

Размораживание электрическим током промышленной частоты (электротермический способ) заключается в том, что через замо­роженный продукт пропускают переменный электрический ток. который вызывает его нагревание. При размораживании блока рыбы к нему снизу и сверху прикладывают электроды (металли­ческие пластины), к которым подводят переменный электричес­кий ток напряжением 220 или 380 В. Достоинство способа состоит в высокой скорости размораживания и сохранении качества про­дукта. Недостатки способа — большой расход электроэнергии, воды, местный перегрев (провар) поверхностных слоев продукта. Это способ не нашел промышленного применения.

Размораживание токами высокой частоты (микроволновый способ) основано на использовании диэлектрических свойств за­мороженного продукта. Пели частота электрического поля составляет до 300 МГц, то размораживание осуществляют в поле кон­денсатора и источником электрических колебаний при этом явля­ется генератор. При сверхвысоких частотах, более 300 МГц, раз­мораживание происходит в поле объемного резонатора или излу­чателя и источником электрических колебаний служит магнетрон. К достоинствам этого способа размораживания относятся вы­сокая скорость процесса при сохранении качества продукта, пол­ное исключение использования на технологические цели пара, сжатого воздуха, воды и затрат на ее очистку, бактерицидный эф­фект, сокращение производственных площадей, экологическая чистота процесса. Недостатки способа — необходимость огра­ничения конечной температуры проекта при размораживании -4 °С в связи с неоднородностью и неправильностью геометри­ческой формы сырья для исключения его локального перегрева, а также высокая стоимость. Экономическую целесообразность при­менения этого способа размораживания определяют отдельно в каждом конкретном случае.

12.2. АППАРАТЫ ДЛЯ РАЗМОРАЖИВАНИЯ

Аппараты для размораживания гидробионтов называются деф­ростерами. Их классифицируют: по виду обрабатываемого сырья — для рыбы, нерыбных объектов и комбинированные; по принципу действия — периодического и непрерывного действия; по способу нагрева — поверхностного и объемного нагрева; по виду размора­живающей среды — воздушные, жидкостные, паровакуумные и электрические (электротермические и микроволновые); по виду контакта с размораживающей средой — бесконтактные и контакт­ные (погружные, оросительные и комбинированные); по характеру циркуляции размораживающей среды — с естественной и принуди­тельной циркуляцией; по конструктивному признаку — конвейер­ные, камерные, туннельные, роторные; по способу механизации — немеханизированные и механизированные; по виду загрузки — с загрузкой блоками, поштучно, навалом; по виду транспортных средств перемещения размораживаемого продукта —тележечные. контейнерные, конвейерные и гравитационные. Кроме этого деф ростеры могут быть составными частями установок для разморажи­вания и мойки, размораживания и посола.

Универсальный дефростер непрерывного действия оросительного типа (рис. 12.1, а) предназначен для размораживания блоков мо роженой рыбы размером 600 х 250 х 800 мм и массой 10... 12 кг. Дл¹ размораживания используется вода температурой 18...20°С, под:; ваемая под давлением 0,196 МПа, расход 3 м³. Начальная темпера тура блока рыбы —18 "С. "Температура рыбы после разморажив. ния —1...0 "С. Вода подогревается паром давлением 0,59 МПа, р^. ход 280 кг/ч.

Блок мороженой рыбы (рис. 12.1. б) со стола загрузки вручную сталкивают в одну из раскрытых кассет полотна верхнего кон­вейера.

При переходе цепи со звездочки на прямолинейный участок кассета закрывается, блок рыбы из горизонтального положения переходит в вертикальное и вся поверхность блока орошается кру­говой пленкой воды, стекающей с обтекателей. При переходе бло­ков с верхней на нижнюю ветвь конвейера упоры кронштейнов кассеты удерживают их от выпадения.

На нижней ветви верхнего конвейера блок рыбы переворачива­ется на 180° и орошается струями воды, стекающими с блоков, движущихся выше. После прохождения нижней ветви верхнего конвейера кассеты, огибая звездочки, раскрываются и блоки под действием собственной силы тяжести выпадают, а задержавшиеся выталкиваются упорами на полотно нижнего конвейера, на кото­ром они также орошаются струями воды, стекающими с блоков, расположенных выше. Если блок остался в кассете, то упоры вы­талкивателя, попадая между кассетами, выталкивают его на виб­ролоток. При перегрузке с верхнего конвейера на нижний блоки рыбы, попадая на вибролоток, распадаются.

Окончательное размораживание рыбы происходит на нижнем конвейере струями воды, стекающими с блоков верхнего конвейе­ра, или погружением конвейера с рыбой в ванну с водой. Для ин­тенсификации теплообмена воду барботируют воздухом давлени­ем 0,59 МПа, расход 0,35 м'/ч.

Производительность дефростера 1000 кг/ч, установленная мощность электропривода вместе с насосом 8,6 кВт, габаритные размеры 8500 х 2345 х 2500 мм, масса 3075 кг.

Механизированный дефростер погружного типа (рис. 12.2) пред­назначен для размораживания брикетов мороженой сардины, сельди, салаки, скумбрии, ставриды и других мелких видов рыб.

Размораживание рыбы осуществляется при ее транспортирова­нии вдоль ванны (вместимостью 16 м³) с водой, подогреваемой паром до температуры 298 К. Расход воды 154м³/ч. Пар (расход 150 кг/ч) подают в паровой барботер для нагрева воды до 25 "С и поддержания этой температуры в течение процесса разморажива­ния. Для ускорения размораживания рыбы воду в ванне турбули-зируют воздухом (расход 530 м³/ч) под давлением 0,12 МПа.

Блок рыбы вручную сталкивают с загрузочной площадки на по­лотно дефростации. Скорости движения полотен дефростации и выносного конвейера соответственно равны 0,002...0,009 м/с и 0,009...0,04 м/с. Размороженная рыба, прошедшая через ванну, ополаскивается струями чистой воды из оросителя, выводится вы­носным конвейером через лоток выгрузки и идет на дальнейшую переработку. Производительность дефростера 1500 кг/ч, установ­ленная мощность электропривода 4,5 кВт, габаритные размеры 15 300 х 1400 х 1700 мм, масса 2800 кг.

Дефростер для блоков морепродуктов (рис. 12.3) предназначен для размораживания мороженой рыбы, кальмаров, креветок. Еди­новременная загрузка аппарата 1500 кг блоками размером 800 x250 x80 мм. Основная часть дефростера — ванна, дно кото­рой имеет уклон в сторону выгрузки.

Размораживание осуществляется орошением водой, которую подают из коллектора насосом. Блоки замороженного продукта загружают в промежутки между барботерными трубками. При орошении водой блоки размораживаются и разламываются. От­павшая рыба, кальмары или креветки проваливаются на наклон­ное дно ванны и уносятся с водой, которая через водоотделитель-ные лотки поступает в резервирующую емкость для последующей рециркуляции. Мощность установленного электропривода насоса 20 кВт, габаритные размеры дефростера 6200 х 3400 х 2050 мм, масса 4240 кг.

Паровакуумный дефростер пе­риодического действия (рис. 12.4) представляет собой вакуумную ка­меру, внутри которой на стелла­жах размешают блоки заморожен­ного продукта. После загрузки продукта в камеру ее вакуум и ру ют и подают воду из оросителя. Обра­зующийся водяной пар орошает блоки продукта, отепляя их. Кон­денсат стекает с продукта и соби­рается в емкости, находящиеся в нижней части вакуумной каме­ры. После заполнения этой ем­кости подачу воды прекращают и в вакуумную камеру подают пар и воздух. Воздух, смешиваясь с паром, образует паровоздушную смесь, которая интенсивно воз­действует на блоки заморожен­ного продукта и разрушает их. Дополнительно на продукт воз­действуют вибрацией. Разморо­женная рыба падает на рольганг и транспортируется в бункер. По окончании размораживания и разгерметизации вакуумной камеры открывают крышку бунке­ра и продукт выгружают. Затем технологический цикл размора­живания повторяют.

Аппарат периодического действия (рис. 12.5) предназначен для СВЧ-размораживания блоков пищевых продуктов. Основной эле­мент аппарата — генератор СВЧ-энергии, представляющий собой прибор, в котором электрическая энергия постоянного или пере­менного тока преобразуется в энергию электромагнитного поля сверхвысоких частот. СВЧ-генератором промышленного приме­нения служит магнетрон непрерывного действия, представляю­щий собой генераторную лампу, которая работает при нагрузке с большим коэффициентом отражения и не требует сложных источ­ников питания.

Продукт вручную укладывают на диэлектрический поддон и загружают в рабочую камеру. Разовая загрузка продукта в камеру до 200 кг. Размеры рабочей камеры со столом и волноводом 2130 x1651x1220 мм.

Энергия от СВЧ-генератора мощностью 25 кВт и частотой 915 МГц подается через горизонтальный и вертикальный волно­воды к вращающимся узлам ввода энергии, размещенным в верх­ней и нижней стенках рабочей камеры. Такая схема ввода энергии обеспечивает равномерность температурного поля по всему

объёмуму продукта при скорости размораживания 0,2 °С/с и производи­тельности аппарата 700 кг/ч.

Для непрерывного СВЧ-размораживания применяют аппараты конвейерного и роторного типов.

Аппарат конвейерного типа (рис. 12.6) размораживает блоки продукта температурой —18...—8°С в контейнерах из диэлектри­ческого материала. Продукт загружают на конвейер, который транспортирует его в рабочую камеру. В камере происходит объемный прогрев блоков рыбы, и они размораживаются. Мощ­ность СВЧ-энергии, вводимой в камеру, 20...50 кВт при частоте

колебаний 915 ± 25 МГц. Продолжительность обработки в аппара­те 5... 15 мин.

Производительность аппарата 1000... 1200 кг/ч. Установленная мощность СВЧ-генератора 120 кВт, габаритные размеры 4050 х 1100 х 2440 мм, масса 4500 кг.

12.3. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

Тепловой расчет дефростеров заключается в определении рас­хода теплоты на размораживание и его продолжительности. Рас­ход теплоты при размораживании определяют из уравнения теп­лового баланса

Расход теплоты в окружающую среду за счет конвекции и луче­испускания, Дж,

Контрольные вопросы и задания

1.Что такое размораживание' 2. Какие существуют способы размораживания гидробионтов? 3. Как классифицируют дефростеры'.' 4. Опишите устройство и принцип работы дефростера оросительного типа. 5. Опишите устройство и прин­цип работы дефростера погружного типа. 6. Опишите устройство и принцип рабо­ты паровакуумного дефростера. 7 Как определить расход теплоты на разморажива­ние гидробионтов'.' 8. Как определить продолжительность размораживания? 9. Рас­скажите об устройстве и принципе работы аппарата для СВЧ-размораживания.