3 Классификация и анализ аппаратов для реализации выбранного процесса

На сегодняшнее время существуют два вида плиточных скороморозильных аппаратов:

1) Вертикально плиточный аппарат шоковой заморозки.

2) Горизонтально плиточный аппарат шоковой заморозки.

Рисунок 5 - Горизонтально плиточный аппарат шоковой заморозки [5].

Вертикально и горизонтальный плиточный аппарат шоковой замороки: компания ООО "Владфризинг" предлагает к реализации Вертикальный плиточный аппарат шоковой заморозки, который может использоваться для заморозки влагосодержащих продуктов как на суше, так и на борту судна в блоках размером 530х530х50(100)мм. Несмотря на то, что плиточные скороморозильные аппараты вертикального и горизонтального типа с точки зрения конструкции серьезно различаются между собой, они имеют одно и то же предназначение: осуществление шоковой заморозки рыбной и мясной продукции, а также птицы в блоки определенных геометрических размеров, имеющих правильную форму и почти одинаковый вес. Продукцию в блоках очень удобно хранить и учитывать, и поэтому такой способ заморозки используется очень широко. И в вертикальных, и в горизонтальных плиточных скороморозильных агрегатах сам процесс заморозки происходит за счет контакта продукции с морозильной плитой. По ней циркулирует хладагент, имеющий температуру минус 40 °С, и для его перемещения по контуру могут использоваться три типа холодильного оборудования: компрессорные агрегаты с насосно-циркуляционной и гравитационной схемами подачи, а также с непосредственным расширением.

Принцип работы плиточных скороморозильных аппаратов. Мясная или рыбная продукция может быть хорошо заморожена в блок только в том случае, если морозильные плиты в ходе технологического процесса будут очень плотно к ней прилегать, поскольку это обеспечит использование максимально возможной площади теплообмена. Для того чтобы этого достичь, в горизонтальных и вертикальных скороморозильных аппаратах используется система гидравлики, с помощью которой продукция слегка подпрессовывается и прижимается к морозильным плитам. Именно высокая эффективность теплопередачи и отличает это морозильное оборудование от других его типов. Дело в том, что хладагент, имеющий температуру минус 40 °С контактирует с замораживаемым продуктом через достаточно тонкую стенку морозильной плиты, и поэтому отвод тепла происходит максимально быстро. В скороморозильных аппаратах других видов сначала охлаждается воздух, а затем уже он отводит тепло от продукта. Поскольку теплопроводность воздуха гораздо ниже, чем металла, то и КПД вертикальных и горизонтальных плиточных скороморозильных аппаратов намного больше. Основные различия плиточных скороморозильных аппаратов горизонтального и вертикального типа. Несмотря на то, что функции, исполняемые вертикальными и горизонтальными скороморозильными аппаратами практически одинаковы (контактная шоковая заморозка продукции в блоки), они довольно существенно различаются между собой как с конструктивной точки зрения, так и с точки зрения направлений и целей использования. Собственно говоря, об основном отличии можно судить уже по названиям. В вертикальных скороморозильных аппаратах морозильные плиты установлены, соответственно, вертикально, и в совокупности образуют ячейки.

Для того чтобы заморозить продукцию в горизонтальном плиточном скороморозильном аппарате, ее сначала требуется разместить в специальных блок-формах, очень похожих на противни, а затем уложить их на морозильные плиты. При использовании вертикальных плиточных скороморозильных аппаратов никаких противней не требуется, а продукция просто загружается в ячейки, где впоследствии успешно замораживается в блоки.

Плиточные скороморозильные аппараты различных типов отличаются между собой способом загрузки предназначенной к замораживанию продукции. В горизонтальных наполненные ею блок-формы вручную размещаются на морозильной плите, после чего в дело вступает оператор, который с помощью манипулятора сжимает морозильные плиты. После того, как процесс шоковой заморозки завершен, плиты разжимаются, и готовые блоки вручную извлекаются из аппарата. Процесс загрузки продукции в вертикальный скороморозильный аппарат происходит несколько иначе. Ручной труд при этом практически отсутствует, и за человека все делают машины, которые именуются по-разному: фаршенасосами (для загрузки фарша и мелкой рыбы) и рыбонасосами (для загрузки рыбы среднего размера). Кроме того, для загрузки продукции в ячейки вертикального плиточного скороморозильного аппарата могут использоваться такие устройства, как ленточные погрузчики. Именно с их помощью подается на заморозку рыба средних размеров и кусковое мясо непосредственно с разделочных линий. При этом функция оператора очень проста: он следит за тем, чтобы продукция распределялась по ячейкам равномерно. Когда процедура заморозки заканчивается, морозильные плиты раздвигаются гидравлическим механизмом подобно мехам гармошки, и после этого вытаскиваются готовые блоки. Применение горизонтальных и вертикальных плиточных скороморозильных аппаратов Плиточные скороморозильные аппараты горизонтального и вертикального типа изначально были задуманы для использования в рыбной промышленности и нашли широкое применение на рыболовецких судах и рыбоперерабатывающих предприятиях. С их помощью можно осуществлять консервирование свежевыловленной рыбы с использованием низких температур. Большая часть такого оборудования используется в этой отрасли и сейчас. Дело в том, что при помощи шоковой заморозки рыбы до температуры минус 18 °С достигаются две цели. С одной стороны обеспечивается сохранность продукции на длительный срок, а с другой - достигается ее соответствие современным санитарным нормам (столь низкая температура убивает в рыбе всех паразитов). Кроме того, поскольку в результате шоковой заморозки в клетках ткани не успевают образоваться крупные кристаллы льда, разрушающие их мембраны, после разморозки рыба имеет очень хорошее качество. При этом мелкая и средняя рыба (к примеру, килька, салака, навага), рыбный фарш и отходы замораживается в блоки с помощью вертикальных плиточных скороморозильных аппаратов, а вот горизонтальные используются для заморозки крупных туш лосося, палтуса, тунца и т. п. Не так давно сфера применения плиточных скороморозильных аппаратов существенно расширилась за счет мясо- и птицеперерабатывающей промышленности. Теперь с их помощью успешно изготавливаются блоки замороженного фарша и полуфабрикатов (куриных окороков, крылышек, кускового мяса). При этом каких-либо особых конструкций аппаратов для этих целей не предусмотрено, а, как показывает практика, можно с успехом использовать те модели, которые изготавливаются серийно. Пожалуй, единственным недостатком вертикальных и горизонтальных плиточных скороморозильных аппаратов является то, что после заморозки изначальная форма продукта несколько изменяется ввиду необходимости процесса подпрессовки. Кроме того, с его помощью нельзя замораживать продукцию поштучно (для этого предназначены другие виды скороморозильных аппаратов) [6], [7].

Классификация горизонтально-плиточных аппаратов шоковой заморозки:

Таблица 1 - Горизонтально плиточный аппарат шоковой заморозки ШОК-10-1/1 .

Параметры	Значения
Потребление э/энергии за сутки, кВт/ч, не более	2,0
Номинальное напряжение, В	230
Полезный объем камеры, м3	0,33
Температура воздуха полезного объёма ᵒС, не выше	От 90 до минус 35
Температура охлаждения продукта, °С	от 90 до 3
Время для охлаждения, мин	90
температура замораживания продукта, °С	от 90 до минус 18
Время для замораживания, мин	240
Номер хладагента	R404A
Общая масса хладагента, кг	2,2
Количество полок в камере, шт.	10
Типоразмер используемых гастроёмкостей /противней	GN 1/1 или 600х400 мм
Масса продукта для охлаждения, кг	42
Масса продукта для замораживания, кг	25
Габаритные размеры, мм	800х890х1640
Масса, кг	182
Производительность в кг/час	250

Таблица 2 - Горизонтально плиточный аппарат шоковой заморозки

ДПП-033-3Ш [8]

Параметры	Значения
Внутренний охлаждаемый объем, куб.м	3
Рабочая температура, °С	минус 40…минус 25
Максимальная загрузка камеры, кг	100
Время охлаждения 100 кг продукта от 70 °С до 3 °С, не более, мин	90
Время шоковой заморозки 70 кг продукта от 70 °С до минус 18 °С, не более, мин	240
Размер гастроемкости, мм	650х530х20
Установленная мощность холодильного агрегата, кВт	3,0
Габаритные размеры (без холодильного агрегата), мм	1400х1400х2500
Масса (без хол. агрегата), кг	270

Таблица 3 - Горизонтально плиточный аппарат шоковой заморозки Hicold W10TGN

Параметры	Значения
1	2
Диапазон температур шокового охлаждении	90/3 °C
Диапазон температур шокового замораживания	90/минус 18 °C
Производительность шокового охлаждения за 90 мин	40 кг
Производительность шокового замораживания за 240 мин	28 кг
Кол-во противней формата GN 1/1	10 шт

Продолжение таблицы 3

1	2
Расстояние между противнями	75 мм
Вес	110 кг
Габариты	780х800х1545 мм
Изоляция	60 мм
Хладагент	R 404a
Мощность	3,35 КВт
Питание	380 В, 50 Гц (трёхфазное)

Таблица 4 - Горизонтально плиточный аппарат шоковой заморозки Hicold W14TGN [9]

Параметры	Значения
1	2
Диапазон температур шокового охлаждении	90/3 °C
Диапазон температур шокового замораживания	90/минус 18 °C
Производительность шокового охлаждения за 90 мин	50 кг
Производительность шокового замораживания за 240 мин	35 кг
Кол-во противней формата GN 1/1	14 шт
Расстояние между противнями	70 мм
Вес	160 кг
Габариты	780х800х1765 мм

Продолжение таблицы 4

1	2
Изоляция	60 мм
Хладагент	R 404a
Мощность	3,44 кВт
Питание	400 В, 50 Гц (трёхфазное)

Методика расчета

1.Техническая производительность определяется:

W_t = v _* τ, (1)

где W_t - техническая производительность, кг/ч;

v - паспортный производительность, м³;

τ - коэффициент сменности ( коэффициент рабочего времени) τ= 0.8.

2.Удельная материалоёмкость:

М_уд=М/W_т, (2)

где М_уд - удельная материалоёмкость, кг*ч/кг;

М - масса агрегата, кг.

3.Удельная энергоемкость:

N_уд = N_уст / W_т , (3)

где N_уд - удельная энергоемкость, кВт*ч/кг;

N_уст - установленная мощность, кВт.

4. Габаритность:

Г = В*Н*L / w_t , (4)

где Г - габаритные размеры, м³*ч/кг;

В - ширина, мм;

Н - высота, мм;

L - длина, мм.

Расчеты.

1.W_т1 = 25 * 0.8 = 20

W_т2 = 70 * 0.8 =56

W_т3 = 28 * 0.8=22,4

W_т4 = 35 * 0.8 = 28

2.М_уд = 182/20 = 9,1

М_уд = 270/56 = 4,8

М_уд =110/22,4 = 4,9

М_уд =160/28 = 9,3

3.N_уд1 = 2,0/20 =0,1

N_уд2 = 3,0 /56 = 0,054

N_уд3 =3,35 / 22,4 =0,15

N_уд4 = 3,44/28 =0,13

4.Г₁ = 8,00*8,90*16,40 / 20 = 58,38

Г₂ = 14,00*14,00*25,00/56 = 87,5

Г₃ = 7,80*8,00*15,45 /22,4 = 43,04

Г₄ = 7,80*8,00*17,65/28 = 39,33

Рисунок 6 - Техническая производительность аппаратов шоковой заморозки

Вывод: исходя из гистограммы 1, лучшим аппаратом является ДПП-033-3Ш, худшим Hicold W14TGN .

Рисунок 7 - Удельная материалоемкость аппаратов шоковой заморозки

Вывод: исходя из гистограммы 2, лучшим аппаратом является ДПП-033-3Ш, худшим Hicold W14TGN.

Рисунок 8 - Удельная энергоемкость аппаратов шоковой заморозки

Вывод: исходя из гистограммы 3, лучшим аппаратом является ДПП-033-3Ш, худшим Hicold W10TGN.

Рисунок 9 - Габаритные размеры аппаратов шоковой заморозки

Вывод: исходя из гистограммы 4, лучшим аппаратом является Hicold W14TGN, худшим ДПП-033-3Ш.

В результате исследований мы выявили, что лучшим аппаратом является горизонтально плиточный аппарат шоковой заморозки ДПП-033-3Ш, так как у нее самая высокая производительность, самая низкая материалоёмкость при сравнительно больших габаритах. Он в то же время он является самым энергоемким [10], [11].