Сублимационная сушилка

Сущность сублимации, или сушки продукта в замороженном состоя­нии в условиях глубокого вакуума, состоит в том, что влага в продукте, пре­вращенная в лед путем замораживания, испаряется непосредственно в суб­лиматоре под вакуумом, а лед из твердого состояния переходит в газообраз­ное, минуя жидкую фазу. Тепло, которое требуется для превращения льда в газообразное состояние и которое отнимается от продукта, компенсируется подводом тепла от какого-либо теплоносителя (пар, горячая вода).

При сушке методом сублимации хорошо сохраняется качество продук­та, высушенный продукт почти полностью восстанавливается, его можно хранить без применения холода.

К недостаткам относится сравнительно высокая стоимость сушки, большие удельные затраты всех видов энергии на единицу высушиваемого продукта.

Сублимационная сушильная установка состоит из сублиматора (су­шильная камера), теплообменника для подготовки греющего средства, цен­тробежного насоса, конденсатора, вакуум-насоса и холодильной установки.

Принципиальная схема сушки методом сублимации представлена на рис. 168.

Предварительно замороженный продукт в виде кусочков, ломтиков или фарша укладывают на пустотелые полки 2 сублиматора 1, включают вакуум- насос 3 и начинают испарение влаги из замороженного продукта при глубо- ком вакууме (остаточное давление 15—100 н/м ) и температуре 15° С. Обра­зующиеся в сублиматоре водяные пары поступают в конденсатор 4 кожухо­трубчатого типа, где конденсируются и осаждаются в виде инея. Конденса­тор охлаждается при помощи холодильного агента (рассол), посылающего от холодильной установки 5. Чем больше разность парциальных давлений водя­ных наров над поверхностью продукта и в конденсаторе, тем интенсивнее процесс удаления влаги (сушки), поэтому температура конденсации поддер­живается на возможно более низком уровне.

Рис. 168. Схема сублимационной сушилки

1 — сублиматор; 2 — пустотелые полки; 3 — вакуум-насос; 4 — кон­денсатор; 5— холодильная установка; 6 — теплообменник; 7 — центробеж­ный насос; 8 — сборник для конденсата.

Для компенсации потерь тепла па испарение влаги из продукта из теп­лообменника 6 при помощи центробежного насоса 7 подается горячая вода в пустотелые полки сублиматора. В начале процесса выпаривается наибольшее количество влаги из продукта, затем температуру теплоносителя несколько повышают.

Процесс сушки продолжается примерно 14—15 ч; остаточная влаж­ность продукта составляет 5—10%. Температура конденсации 20—25° С, производительность вакуум-насоса (по испаренной влаге) составляет 15—20 м³/кг.

Температура мяса в период замораживания —15° С, в период сублима­ции —5° С, остаточное давление в сублиматоре 2—2,5 мм рт. ст., температу­ра воды в плитах сублиматора 30—35° С.Глава IV. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БЫСТРОГО ОХЛАЖДЕНИЯ И ЗАМОРАЖИВАНИЯ МЯСА И МЯСОПРОДУКТОВ

Охлаждение — это тепловой процесс, при котором продукт отдает теп­ло в окружающую среду непосредственно или через разделяющую стенку, за которой находится хладоноситель, имеющий температуру более низкую, чем у продукта.

Процесс охлаждения осуществляется путем теплопроводности, кон­векции и лучеиспускания, как обычный тепловой процесс.

Количество тепла, отдаваемое продуктом в окружающую среду, равно теплу, теряемому путем теплоотдачи и теплу, расходуемому на испарение влаги в продукте СЬ-

Следовательно,

О = 01 + Ог. (Ш-42)

Численные значения этих составляющих уравнения характеризуются следующими данными:

1. = ^ аТ(^ - ?₂) кдж/кг, (III- 43)

где: Б — поверхность продукта, м²;

О — масса продукта, кг;

а — коэффициент теплоотдачи в окружающую среду, кдж/(м -ч-град};

Т— продолжительность теплообмена, ч;

10. — температура поверхности охлаждаемого продукта, °С;

• температура охлаждающей среды, °С.

Количество тепла, расходуемого на испарение влаги из продукта Ог, находим по формуле

Я2 ^=(Т^ (Ш-44)

где: а — коэффициент испарения, кг/(м -ч-град);

11. — теплосодержание поверхности продукта при средней тем­пературе, равной теплосодержанию воздуха, находящегося в состоянии на­сыщения, кдж/кг;

12. — теплосодержание охлаждающего воздуха с учетом его относительной влажности, кдж/кг.

Интенсивность охлаждения зависит от физических свойств продук­та, размеров поверхности тела, по которой происходит теплоотдача, спо­соба и коэффициента теплопередачи, разности температур тела и окружаю­щей среды.

Охлаждающей средой могут служить холодный воздух, рассол, ледяная вода, газ. Теплообмен между продуктом и окружающей средой зависит от многих причин.

Для расчетов можно принимать следующие значения коэффициента теплоотдачи а. Среда	2 а, кДж/(м -ч-град)
Воздух в покое	14-40
Воздух в движении	8,4+42 ^
(здесь V скорость движения воздуха, м/сек)
Жидкость в покое	1250-2090
Жидкость в движении	8370-16700

При охлаждении продукта в жидкой среде процесс ускоряется во много раз, однако при этом не представляется возможным регулировать влажность продукта.

При охлаждении продукта воздухом последний либо увлажняют, либо осушают, доводят до необходимой температуры, обеспечивающей соответст­вующую обработку продукта.

Продолжительность процесса охлаждения (интенсивность) также имеет большое значение. При быстром отнятии тепла и соответствующей влажно­сти воздуха создается возможность обеспечить качественную термическую обработку поверхности мясных туш.

Охлаждению подвергают мясные туши крупного рогатого скота, сви­ней, овец и тушки птицы, а также субпродукты.

При замораживании мяса и мясопродуктов влага в продукте превраща­ется в кристаллическое вещество при определенной предельной температуре переохлаждения.

По мере понижения температуры влага из мяса вымораживается, при­чем каждому значению температуры соответствует определенное количество вымораживаемой воды.

По Планку, при температуре — 62 -: 65°Св мышечной ткани мяса

вымерзает вся вода, однако процесс замораживания состоит не только в вы­мораживании влаги, а связан с рядом других физических и химических изме­нений в мясе.

По мере увеличения количества замороженной влаги теплопроводность продукта повышается и процесс охлаждения и замораживания ускоряется до тех пор, пока разность температур продукта и окружающей среды не умень­шится

Скорость замораживания зависит от размеров и формы продукта, от величины жировых прослоек в мясе, теплопроводности, разности темпера­тур. Замораживание может быть двухфазным и однофазным.

Двухфазное замораживание — процесс термической обработки мяса, при котором туши и отрубы сначала охлаждают до температуры 4°С в каме­рах охлаждения, а потом помещают в морозильные камеры и замораживают до температуры — 8°С при температуре воздуха в морозилках от — 18 до —25° С.

Однофазное замораживание — это процесс, при котором парное мясо и субпродукты направляют сразу на заморозку, минуя предварительное ох­лаждение.

При охлаждении и замораживании мяса и мясопродуктов среда не должна оказывать вредного влияния на продукт, тепло о г продукта жела­тельно отводить быстро и равномерно со всех сторон, скорость процесса не должна влиять на качество продукта, охлаждающие аппараты должны быть простыми и надежными в эксплуатации.

Замораживание можно осуществлять в воздухе, рассоле или при помо­щи хладоносителей (аммиак, фреон, рассол), циркулирующих в металличе­ских плитах. Наиболее распространенным является замораживание в воздухе

• шкафах, камерах, туннелях, с применением принудительной циркуляции воздуха.

Для получения искусственного холода применяют различное холо­дильное оборудование — компрессоры, конденсаторы, испарители, воздухо­охладители, кондиционеры и другие аппараты, образующие вместе с комму­никациями (трубопроводами) и арматурой холодильные установки разной производительности и назначения.

Устройство холодильного оборудования, принципы его работы п экс­плуатации описаны и изучаются в специальном курсе. В настоящей главе рассматриваются только некоторые машины и аппараты для холодильной технологической обработки мяса и мясопродуктов, применяемые на пред­приятиях мясной промышленности.

Аппарат для изготовления чешуйчатого льда АИЛ-200. Аппарат (рис. 169) служит для непрерывного изготовления льда в виде чешуек или снега, путем замораживания воды на вращающийся барабан, охлаждаемый внутри испаряющимся аммиаком.

Изготовляемый лед применяется для охлаждения фарша при его кутте- ровании при выработке колбасных изделий, поэтому аппарат устанавливают в колбасных цехах мясокомбинатов.

Основным рабочим органом аппарата является барабан 1 диаметром 700 мм и длиной 800 мм, полый внутри, шлифованный снаружи, укреплен­ный на валу 2, который вращается в двух выносных подшипниках 3.

Барабан приводится во вращение от электродвигателя 4 мощностью 2,8 кВт и числом оборотов 950 в минуту через червячный редуктор 5 и пару ци­линдрических шестерен.

Число оборотов барабана 8,5 в минуту. Внутрь барабана по трубопро­воду 8 подают жидкий аммиак от холодильной установка Аммиак испаряется внутри барабана при температуре —23 °С и охлаждает поверхность барабана. Под барабаном находится ванна, в которую подается вода температурой 10°С. При непрерывном вращении барабана стенка его смачивается слоем воды, которая быстро замерзает. На другой стороне барабана установлен пла­стинчатый нож 9, плотно прижатый к его поверхности при помощи устано

-

г / 6 9 3 5

2$Ч5

Рис. 169. Аппарат для изготовления чешуйчатого льда АИЛ-200:

1 — барабан; 2 — вал барабана; 3 — подшипники вала; 4

• электродвигатель; 5 — червячный редуктор; 6 — ванна для воды; 7

• трубопровод для паров аммиака; 8 — трубопровод аммиака; 9 — пластинчатый нож; 10 — установочный болт; 11 — трубопровод го­рячей воды; 12 — корыто.

	/	1/
* * 1 ^ »	: *:
+ +■	т *(	* ■*

Испарившийся аммиак отсасывается из барабана по трубопроводу 7. Для оттаивания аппарата при его очистке и промывке к трубопроводу для подачи аммиака 8 присоединен трубопровод с горячей водой 11, имеющий запорный вентиль. Температура льда, снимаемого с барабана от —5 до

• 8° С.

Производительность аппарата зависит от температуры испарения ам­миака. При температуре поступающей воды 10°С и температуре испарения аммиака — 33° С производительность аппарата достигает 330 кг/ч; при тем­пературе испарения — 23° С производительность составляет 225 кг/ч. Сред­ний расход холода в аппарате составляет 40 ООО ккал/ч.

На предприятиях мясной промышленности применяется большое ко­личество различных скороморозильных аппаратов для замораживания мяса, субпродуктов, мясных блоков и отрубов.

Скороморозильный конвейерный аппарат ГКА-2. Аппарат (рис. 170) представляет собой изолированною камеру 2, предназначенную для не­прерывного замораживания мясных продуктов в потоке холодного воздуха. В верхней части камеры расположен грузовой отсек, в котором производится замораживание продукта, состоящий из 14 рядом полок 6 с каретками 7, на

вочных болтов 10 и соскребывает чешуйчатый лед (снег), который падает в корыто 12.

2556

гш §

и

т

которые устанавливают противни с замораживаемым продуктом.

Под ним установлены охлаждающие батареи общей поверхностью ох- лаждения 1025 м . Для циркуляции воздуха в аппарате установлен вентиля- тор 3 производительностью 7,7 м /сек, приводимый в движение от электро­двигателя 1 мощностью 10 кет и числом оборотов 970 в минуту. Температура воздуха в аппарате составляет —35° С, скорость движения воздуха над про­дуктом 7 м/сек.

Рис. 170. Скороморозильный аппарат ГКА-2¹

1 — электродвигатель; 2 — камера морозилки; 3 — вентилятор;

4. — охлаждающие батареи; 5 — щебенки; 6 — полки; 7 — каретки; 8 — загрузочное окно; 9 — подъемный винт; 10 — выгрузное окно.

Противни с продуктом загружают через окно 8, находящееся в правом верхнем углу камеры, куда противни подаются при помощи подъемных вин­тов 9. В верхнем положении каретка с противнями принудительно вводится в аппарат. Дальнейшее перемещение кареток в зигзагообразном направлении сверху вниз совершается автоматически при помощи специальных гребенок

5. с зубцами.

Гребенки 5 расположены по бокам грузового отсека и при помощи специаль­ного механизма совершают движения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, благодаря чему каретки с противнями опускаются на каждый по­следующий ряд по вертикали и продвигаются по горизонтали. Гребенки 5 движутся синхронно. В то время как левая гребенка принимает очередную каретку, отходит с ней в сторону, опускает ее на один ряд и вдвигает каретку в следующий ряд, правая гребенка стоит на месте и принимает каретку на свои зубцы. Затем движение повторяется в обратном порядке, в самом ниж­нем ряду каретка выгружается через окно 10, и таким образом работа проис­ходит непрерывно.

производительность аппарата при температуре кипения аммиака — 40 С со­ставляет 10—12 тысяч блыд кулинарных изделий в смену, 20 т мяса или ры­бы в сутки (кусками 50—70 мм).

Одновременно в аппарат помещается 216 противней общая площадь противней 86 м Габариты аппарата 2400 х 7300 х 3100 мм

Гр • - г - /

.....^1Л. Л ^

5 6

Рис. 171 Роторный блочно морозильный агрегат МА-10:

1 - ротор; 2 - храповый механизм; 3 - гибкий шланг; 4, 6, 9 - гидроци­линдры; 5 - загрузочное устройство; 7 - вал; 8 - механизм подачи бумаги; 10

• кулачковый вал; 11 — толкатель.

Роторный блочно-морозильный агрегат МА-10. Агрегат (рис. 171) предназначен для непрерывной механизированной заморозки блоков из говя­дины, мяса птицы, рыбы, субпродуктов в пакетах из парафинированной бу­маги или без них. Размер блоков 380 X 380 X 75 мм.

Агрегат представляет собой ротор 1. состоящий из радиально располо­женных на вату 27 комплектов блок-форм каждая блок-форма состоит из двух половин (полуформ), которые мо гут раскрываться при помощи специального механизма на 30 мм, и плотно прижатых в рабочем положе­нии при помощи пружин.

Каждая блок-форма имеет 4 гнезда для замораживания блоков (по дли­не ротора) Хладагент (аммиак или хлористый кальций) подводится с торца вала и через коллекторы в систему гибких шлангов 3 поступает в пустотелые стенки блок-форм, а отводится с другой стороны ротора. Поворот ротора 1 осуществляется периодически при помощи храпового механизма 2, приводи­мого в движение от гидроцилиндра 4.

Загрузочное устройство 5 состоит из кассеты на 4 гнезда с поршнями, составляющими заднюю стенку кассеты и соединенных общей траверзой Кассеты и поршни, независимо одни от других, получают поступательно воз­

вратное движение в горизонтальной плоскости от гидроцилиндров 6. Над за­грузочным столом находится механизм для подачи упаковочной парафини­рованной бумаги. Механизм состоит из вала с бобинами 7, валиками для по­дачи бумаги 5 и ножевой головки, служащей для отрезания бумаги на вели­чину блока.

Под столом расположен разгрузочный механизм, состоящий из при­водного гидроцилиндра 9, кулачкового распределительного вата 10, толкате­лей 11 и ножей для центрирования блоков Все механизмы смонтированы на общей раме Ротор огражден кожухом сварной конструкции и снаружи изо­лирован. Для удобства обслуживания машины имеется площадка, огражден­ная перилами.

Агрегат работает следующим образом Продукт, подлежащий замора­живанию, подают на загрузочный стол и распределяют равномерным слоем в гнезда кассеты, после чего включают гицроцилиндры 6.

Кассеты с поршнями движутся вперед и входят в раскрытую блок фор­му, находящуюся против сто та загрузки Ротор в это время не движется При этом слой бумаги покрывает кассету и продукт снизу и сверху, после чего бумага отрезается при помощи ножевой головки Затем кассета отходит назад, а поршни продолжают немного подпрессовывать продукт в гнездо блок- формы Одновременно загружаются и формуются четыре блока После этого поршни также отходят назад, а блок-форма плотно закрывается с помощью пружин.

Затем автоматически приводится в движение кулачково­распределительный вал 10, специальные клинья раскрывают другую блок форму, находящуюся под загрузочным стоном, ножи устанавливают заморо­женный блок по центру, и он под действием толкателя 11 и собственного ве­са выпадает из блок-формы на транспортер отбора блоков. Ножи и клинья отходят, толкатель возвращается в прежнее положение, блок-форма закры­вается при помощи сжимающих пружин, начинается поворот ротора при по­мощи храпового механизма 2.

Ротор поворачивается через три блока на четвертый так, что разгру­женный блок становится под новую загрузку, а загруженная блок-форма на­чинает цикл замораживания, который продолжается в течение 27 описанных циклов загрузки и выгрузки. За это время блок форма совершает три полных оборота и в конце четвертого попадает под разгрузку. Весь цикл загрузки и разгрузки форм и поворачивания ротора совершается синхронно и автомати­чески, рабочий, стоящий на площадке, обеспечивает лишь загрузку продукта в гнезда кассет и следит за работой аппарата, управление которой произво­дится при помощи электрогидравлической системы.

Производительность аппарата при непрерывной работе и темпе­ратуре хладагента — 28° С составляет 10 т/сутки замороженных блоков.

Длительность замораживания (до средней температуры блока — 18° С и в центре блока до —8° С) составляет 2,3 ч Вес блока 10 кг Мощность элек­тродвигателя агрегата 1,7 кВт. Агрегаты можно комплектовать по нескольку штук в поточную линию.

Аппарат для заморозки пельменей типа СМА-1. Аппарат (рис 172) представляет собой разборную изолированную камеру 1 размерами 3100 х 2000 х 1650 мм, в которой смонтирован цепной роликовый конвейер 2, имеющий через каждые 40 мм длины проволочные лопасти 3. Под конвейе­ром расположена приводная станция 4, состоящая из электродвигателя мощ­ностью 0,6 кВт, червячного редуктора, вариатора скоростей, а также цепной передачи, приводящей в движение звездочку конвейера.

Вдоль конвейера, вплотную к нему, установлены с обоих сторон испа­рители 5, выполненные из медных ореберных труб диаметром 16 мм.

Для подачи воздуха служит центробежный вентилятор о ш па ЭВР-2 производительностью 1500 м /ч, приводимый в движение от другого элек­тродвигателя мощностью 1,7 кВт. От вентилятора ведут воздуховоды 7, рас­положенные перпендикулярно к испарителям и конвейеру так, что воздух продувается через испаритель, охлаждается и, двигаясь через конвейер, дела­ет три полных оборота.

ПаЛй.

П

-I,

в 68

Т Л ,га|	*=5 ;|шн	їНйаірі ргдарцЩ	МІ«#
і		I 1 а .-Фэйр ч»...тЯт4

не Пе 03

N	У ( - ї £=
Ш		шш	вш
			»ти, Д.І — ■ « ^ ■

31

-■ '* о

Рис 172 Аппарат для заморозки пельменей СМА-1:

1 — камера заморозки; 2 — роликовый конвейер; 3 — лопасти кон­вейера; 4 — приводная станция; 5 — испаритель; 6 — центробежный вен­тилятор; 7 — воздуховод; 8 — выгрузное окно; 9 — разгрузочное окно; 10 — водосток, 11 — разгрузочное устройство.

Испарители-воздухоохладители закрыты кожухами и имеют поддоны для сбора воды, образующейся при оттаивании снеговой шубы при помощи

специальных отепляющих устройств. Вода удаляется через водостоки 10 Температура воздуха для замораживания пельменей составляет —30° С, ско­рость движения воздуха над продуктом 1,6 м/сек. Испарители охлаждаются от фреонового компрессора, температура испарения фреона — 45°С , произ­водительность компрессора 12 тыс ккал/ч.

Пельмени загружают через окно 8 вместе с лотками, на которых они были отштампованы. Лотки принимают вертикальное положение и продви­гаются при помощи проволочных лопастей конвейера, делают полный обо­рот вокруг конвейера и выгружаются через окно 9.

Скорость конвейера регулируют при помощи вариатора так, что пель­мени находятся в аппарате 25—30 мин. При этом пельмени замораживаются до —14° С. Одновременно на конвейере находится 125 лотков с пельменями. При прохождении по нижней ветви конвейера лотки с пельменями удержи­ваются остановами, укрепленными на лопастях конвейера. В конце конвейе­ра установлено разгрузочное устройство 11, при помощи которого лоток на­правляется в разгрузочное отверстие 9.

В аппарате установлено блокирующее устройство и световой сигнали­затор, оповещающий о неисправной работе механизмов Температура в каме­ре контролируется при помощи однопозиционного термостата, а работа двухступенчатого фреонового агрегата ФДС-1М автоматически регулируется приборами (реле давления на линии всасывания холодильного агента). Для оттаивания испарителей установлены соленоидные вентили. Аппарат отли­чается простотой конструкции, обслуживается одним человеком.

Производительность аппарата составляет 80 кг/ч, расход электроэнер­гии на 1 т пельменей 20,6 кВт-ч, естественная убыль продукта 0,8%.

Рис 173 Мембранный агрегат ФБМ:

1 — питатель; 2 - загрузочный ковш; 3 — мембранное морозиль­ное устройство; 4 - изоляционный слой.

Мембранный аппарат ФБМ. Агрегат (рис. 173) системы Шеффера для замораживания мяса в блоках применяется в цехах выработки мясных и субпродуктовых блоков. Агрегат состоит из питателя 1 с загрузочным ков­шом 2 и мембранного морозильного устройства 3, закрытого снаружи термо­изоляционным слоем 4, Питатель представляет собой систему металлических форм, скрепленных между собой каркасом, открытых сверху и снизу.

Размер сечения металлической формы 100 х 190 мм. Перед началом за­грузки снизу на формы надевают бумажные парафинированные пакеты. Пи­татель поднимают (рис. 173 а), надевают пакеты, после чего опускают в мем­бранное морозильное устройство (рис. 173 6) так, что каждый пакет входит в соответствующее ему гнездо морозильной камеры.

Затем из ковша 2 емкостью 350 кг выгружают продукт, подлежащий заморозке (мясо кусками, субпродукты, рыбу и пр.), и заполняют вручную все формы, слегка подпрессовывая продукт руками. При помощи подъемного устройства поднимают питатель, а бумажные мешки с продуктом остаются в гнездах морозильной камеры.

Конструкция мембранной морозильной камеры позволяет при подаче в нее холодного рассола хлористого кальция с температурой - 25°С заморажи­вать блоки в течение 4 ч. При этом стальные стенки гнезд, прикрепленные к резиновым манжетам, под давлением рассола 0,2 кг/см раздвигаются по ти­пу мембраны и плотно сжимают блок, обеспечивая достаточно хорошую контактную теплопередачу. Во время замораживания аппарат закрывают сверху резиновой крышкой для изолирования от окружающего воздуха. По­сле окончания процесса замораживания прекращают подачу рассола, стенки гнезд сжимаются, замороженные блоки в пакетах освобождаются и вместе с дном камеры опускаются, откуда направляются в холодильник.

В каждой морозильной камере 48 гнезд (ячеек) высотой 380 мм. Су­точная производительность одного мембранного аппарата 2000 кг.

При необходимости повышения производительности можно соединить несколько мембранных аппаратов в одну поточную линию заморозки блоков. В мясной и птицеперерабатывающей промышленности еще применяется большое количество различных по конструкции морозильных камер и аппа­ратов, представляющих собой закрытые шкафы, изолированные снаружи, в которых замораживание производится обычным путем при помощи холо­дильной установки, смонтированной в одном блоке с камерой