Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Холодильное технологическое оборудование. Учебное пособие.pdf
51
Рис. 17. Камера замораживания мяса
с постаментным воздухоохладителем и воздуховодами:
1 – постаментный воздухоохладитель; 2 – осевой вентилятор;
3 – воздуховод с продольными соплами
Холодный воздух, выходя из сопел со скоростью 7–8 м/с,
обдувает бедренные части полутуш. Скорость движения воздуха
у бедренных частей полутуш составляет 1,5–2 м/с. Продолжительность замораживания охлажденного мяса в камере при
средней температуре воздуха –30 °С составляет 14–16 ч.
Достоинством таких камер является быстрое и равномерное замораживание мяса, а недостатком – повышенная металлоемкость и э
нергоемкость оборудования из-за наличия воздухо-
водов в камере.
На распределительных холодильниках эксплуатируются и
камеры замораживания мяса туннельного типа с вынужденным
движением воздуха и ложным потолком. Эти камеры работают
так же, как и камеры аналогичной конструкции, предназначенные для охлаждения мяса.
В камерах замораживания мяса проектная скорость выхода возду
ха из щелей ложного потолка составляет 7–8 м/с, а у
бедренных частей замораживаемых полутуш – 1–1,2 м/с. При
средней температуре воздуха в камере –30 °С продолжительность замораживания охлажденного мяса равна 20–22 ч.
В холодильниках на мясокомбинатах функционируют камеры замораживания мяса, в которых холодильная обработка
полутуш производится при естественном движении воздуха.
Оборудование таких камер состоит из пристен
ных и потолоч-
52
ных батарей, изготовленных из гладких труб. Пристен-ные батареи располагают у стен между колоннами, а потолочные – над
каркасом подвесных путей.
Отношение теплопередающей площади поверхности охлаждающих приборов к площади пола камеры составляет 3–4 м
2
на 1 м
площади пола.
Простота оборудования и отсутствие энергетических затрат на работу вентиляторов является достоинством камер замораживания мяса с естественным движением воздуха.
Однако таким камерам замораживания мяса свойственны
серьезные недостатки. Процесс холодильной обработки мяса в
них длителен и сопровождается повышенной усушкой, величина которой на 15-20 % больше, чем в камерах замораживания с
выну
жденным движением воздуха. Полутуша мяса замораживается неравномерно. Различную продолжительность замораживания бедренной и лопаточной частей полутуши можно объяснить не только их неодинаковой толщиной, но и значительным
возрастанием температуры по высоте камеры, достигающей 2–
2,5 °С на 1 м строительной высоты. Камеры замораживания мяса с пристенными и потолочными батареями имеют повышенну
ю металлоемкость оборудования, превышающую в 2–4 раза
металлоемкость оборудования камер замораживания с вынужденным движением воздуха. Значительная длина труб, из которых монтируются пристенные и потолочные батареи камер замораживания, усложняет эксплуатацию холодильной установки.
В целях интенсификации процесса холодильной обработки мяса камеры замораживания с пристенными и потолочными
батареями и естественным движением возду
ха нуждаются в мо-
дернизации.
Основы расчета камер замораживания мяса. При рас-
чете камер замораживания мяса, если задана продолжительность
цикла замораживания, производительность камеры, температура
воздуха, а также начальная и конечная температуры мяса, необходимо определить емкость камеры, ее площадь и размеры; требуемый коэффициент теплоотдачи от замораживаемого мяса,
скорость движения воздуха в зоне расположения бедренной части замораживаемой полутуши, а также скорость возду
ха на вы-
ходе из сопел; количество воздуха; тепловую нагрузку на холо-
2
53
дильное оборудование камеры; теплопередающую площадь поверхности воздухоохладителя; аэродинамическое сопротивление в циркуляционном кольце и мощность электродвигателей.
Емкость камеры замораживания мяса определяют по
уравнению (6) (см. с. 23), а площадь пола камеры – по формуле
(8) (см. с. 23).
Если в камере устанавливают постаментный воздухоохла-
дитель, то площадь камеры составляет:
′
FД=
c
Fn
,
c
′
где
– строительная площадь камеры, м2; nД = 1,1–1,15 – ко-
F
с
эффициент, учитывающий дополнительную площадь для постаментного воздухоохладителя; F
ры без учета установки в ней воздухоохладителя, м
– строительная площадь каме-
c
2
.
Длину пути, необходимую для размещения мяса, рассчи-
тывают по уравнению (9) (см. с. 24).
В зависимости от площади камеры и с учетом сетки ко-
лонн холодильника находят длину и ширину камеры, где размещаются подвесные пути.
Приведенный коэффициент теплоотдачи при двухфазном
замораживании мяса можно найти из формулы Планка:
ρδ
P
q
з
=
α
пр
()
−
τ
кр
tt
с
λ
R
мз
.
⋅−
P
,
δ
– количество тепла, отводимого от 1 кг мяса при его замо-
где q
з
раживании от начальной (t
= 4 °C) до конечной (tк= –18÷–20 °С)
н
температуры, Дж/кг; τ – продолжительность процесса замораживания определяют по формуле (7) (см. с. 23); t
– криоскопиче-
кр
ская температура (температура начала замерзания соков в мясе),
°С; λ
– коэффициент теплопроводности замороженного мяса,
з.м
Вт/(м·К); R и Р – коэффициенты, зависящие от формы и соотно-
54
шения размеров замораживаемого тела (для полутуши мяса R =
0,0967, Р = 0,3571).
Продолжительность загрузки камер замораживания мяса и
выгрузки мяса из них такая же, как и продолжительность загрузки и выгрузки камер охлаждения мяса.
Для камер однофазного замораживания мяса требуемый
коэффициент теплоотдачи можно найти из формулы И.Г. Чумака. Продолжительность однофазного замораживания мяса определя
ется по формуле:
⎡
⎛
δρ
⎜
⎢
τ
=
091,0
с
о
α
⎜
⎢
пр
⎝
⎣
5,1
⎞
tt
−
снач
⎟
⎟
tt
−
⎠
2
⎛
с
ω
⎜
+
⎜
с
мзскр
.
⎝
02,1
⎤
tt
−
⎞
скр
,
⎥
⎟
⎟
tt
−
⎥
скон
⎠
⎦
– полная теплоемкость мяса при замораживании, Дж/кг;
где с
ω
с
– удельная теплоемкость замороженного мяса, Дж/(кг·К); t
з.м
= 37–39 °С; t
= –18÷–20 °С.
кон
нач
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, зависящей от скорости движения воздуха в зоне бедра,
= αпр - αи - αs.
α
к
Скорость движения воздуха в зоне бедренной части полутуши находят из уравнения подобия для теплообмена при вынужденном движении воздуха. Для бедренной части полутуши
уравнение подобия записывают в виде:
δα
к
=
λ
в
w
⎛
33,0
⎜
⎝
⎞
xm
ν
.
⎟
⎠
58,0
δ
Откуда
72,072,1
νδα
к
w
73,6
=
xm
λ
.
42,1
в
ρ
=
55
Начальную скорость воздуха, выходящего из сопел различной формы, находят по уравнению, приведенному в табл. 1
(см. с. 15).
Суммарное количество воздуха, которое подается в камеру, определяют по формуле (11) (см. с. 25), а суммарную площадь всех щелей (сопел) - по уравнению (12) (см. с. 25).
Массу подаваемого воздуха рассчитывают по формуле:
VG
,
вoв
где ρ
– плотность воздуха, подаваемого в камеру, кг/м3.
в
Тепловую нагрузку на холодильное оборудование камеры
замораживания определяют по уравнению (10) (см. с. 24).
Теплопередающую площадь поверхности воздухоохлади-
теля находят из уравнения теплопередачи.
Аэродинамическое сопротивление в циркуляционном
кольце камер замораживания складывается из падения давления
на преодоление местных сопротивлений (воздухоохладитель,
сопла, диффузор) и потери давления на трение в каналах и воздуховодах.
Мощность э
лектродвигателей рассчитывают по уравне-
нию (13) (см. с. 26).
8. Воздушные морозильные аппараты
Морозильные аппараты предназначены для холодильной
обработки пищевых продуктов, как правило, небольшой толщины и в наибольшей степени отвечают современным производственным и технологическим требованиям, так как позволяют осуществлять холодильную обработку продуктов быстро, непрерывно, в автоматическом режиме и с минимальными потерями
массы продукта.
Аппараты изготовляют на специализированных заводах,
что предопределяет их высокое качество и мини
ты при монтаже и наладке.
мальные затра-
56
В промышленности применяют аппараты разнообразных
типов, отличающиеся способом отвода теплоты от продукта, средой, непосредственно воспринимающей теплоту от продукта
(воздух, углекислота, кипящие и некипящие жидкости); типом
устройства для транспортирования продукта в процессе холодильной обработки (механический конвейер, воздушный поток) и
др. Холодильные аппараты применяют в основном для быстрого
замораживания продуктов, поэтому их часто наз
ывают скоромо-
розильными.
В воздушных морозильных аппаратах теплота от продукта
воспринимается воздухом и передается поверхности охлаждающих приборов. Воздушные морозильные аппараты появились
первыми и сейчас наиболее распространены. Воздух – естественная для пищевых продуктов среда и сама по себе ничего не стоит.
Его можно использовать для холодильной обработки всех пи
щевых продуктов в широком интервале температур, скоростей движения и давлений. Указанные достоинства воздуха в значительной степени предопределяют универсальность применения и простоту конструкции аппарата. Недостатками воздуха являются относительно низкая способность аккумулировать теплоту и предрасположенность к поглощению влаги.
Воздушный аппарат представляет собой устройство, име-
ющее теплоизоляционную ограждающую к
онструкцию, внутри
которой располагаются испарители (воздухоохладители), системы подачи воздуха, транспортирования продукта, автоматического управления и регулирования.
Теплоизоляционное ограждение аппарата состоит из плит,
включающих слой (80–120 мм) теплоизоляционного материала
(пенополистирол, пенополиуретан, рипор), наружную и внутреннюю облицовку из листового металла (оцинкованная сталь,
алюминий) или пластика. Такая облицовка придает плите жесткость и прочность, я
вляется пароизоляцией и защитой от меха-
нических повреждений теплоизоляционного материала.
Испаритель выполняют из ребристо-трубных элементов с
переменным шагом оребрения, уменьшающимся по ходу движения воздуха от 20–30 до 10–15 мм. Такое исполнение испарителя связано с тем, что в процессе холодильной обработки продукт теряет много влаги, которая в виде инея ос
аждается на по-
57
верхности испарителя. Причем иней выпадает неравномерно по
глубине, в основном на первых по ходу движения воздуха рядах
труб, уменьшая межреберное пространство и площадь живого
сечения воздухоохладителя. Переменный шаг оребрения, тем
самым, обеспечивает сохранение номинальной площади живого
сечения воздухоохладителя по длине. Иногда первые ряды труб
воздухоохладителя выполняют из гладких труб и выделяют в
самостояте
льную секцию, с поверхности которой можно оттаи-
вать иней независимо от других секций.
Система подачи воздуха включает вентиляторы (осевой,
центробежный) и воздухораспределители (канал, жалюзи, отражатели). Вид системы зависит от аэродинамического сопротивления движению воздуха и взаимного расположения испарителя
и продукта. В зависимости от компоновки последних воздух может циркулировать вдоль или поп
ерек объема, занимаемого продуктом и системой транспортирования. Длина циркуляционного
контура и в первую очередь участка контакта с продуктом должна быть по возможности меньше, так как при этом будут меньше
аэродинамическое сопротивление и величины изменения скорости движения воздуха и его температуры. Чем меньше изменяются скорость дви
жения и температура воздуха, тем равномерней
происходит холодильная обработка продукта и меньше его потери вследствие испарения влаги, так как способность воздуха поглощать влагу увеличивается с повышением его температуры.
Вид системы транспортирования продукта зависит в основном от целевого назначения аппарата (ассортимента замораживаемых продуктов) и его производительности. Это могут быть
тележки (этаж
ерки), конвейер непрерывного или периодического
действия.
Тележечные аппараты. Аппараты, в которых продукты
размещают на тележках, применяют для замораживания различных по форме и размерам продуктов, поступающих на обработку в относительно небольших количествах. Аппараты универсальны, просты и надежны в эксплуатации, но требуют значительных затрат ручного труда (рис. 18). Внутри теплоизоляционного ограждения находятся воздухоохладители, тележки,
ложный потолок (для о
рганизации продольного движения воз-
духа) или канал в верхней части аппарата (для организации по-
)
)
58
перечного движения воздуха). Воздух всасывается вентиляторами, проходит через воздухоохладители, затем обдувает продукты и поступает в канал.
Продукт (мясо, рыба, птица, овощи) укладывают на металлические противни (лотки) с зазором, необходимым для циркуляции воздуха, и устанавливают на тележку.
а
б
Рис. 18. Тележечный аппарат:
а) с продольным движением воздуха; б) с поперечным движением воздуха;
1 – грузовой отсек; 2 – этажерки или тележки; 3 – вентилятор;
4 – ложный потолок; 5 – воздухоохладитель
Тележка по рельсам (вручную или конвейером) закатывается в аппарат через загрузочную дверь, и одновременно выталкивается другая тележка с уже замороженным продуктом. С
этой тележки противни снимают, продукт извлекают, при необходимости упаковывают и направляют на хранение. Некоторые
виды неупакованных продуктов (мясо, рыба) примерзают к противню. В этом случае противень н
агревают, погружая на короткое время в теплую воду или орошая водой. После санитарной
обработки противни и тележку возвращают для загрузки.
59
В тележечных аппаратах скорость движения воздуха равна 8–10 м/с. При одинаковой скорости движения воздуха в аппаратах с продольным направлением воздух нагревается больше, чем в аппаратах с поперечным движением воздуха. Техническая характеристика некоторых типов тележечных аппаратов,
представлена в табл. 2.
Таблица 2
Технические характеристики аппаратов АСМТ
Технические
характеристики
Производительность
за 23 часа при замораживании продукта
= + 15 °C до
от t
нач
= –18 °C, т
t
кон
Количество тележек
в туннеле (комплект
поставки), шт.
Потребляемая мощность, кВт:
аппарата
агрегата
оттайки испарите-
ля
Температура воздуха в камере, °
Габаритные размеры аппарата, мм:
длина
глубина
высота
Масса аппарата, кг 2200 2800 3200 3500 3500
Рекомендуемый тип
агрегата
АСМТ-3 АСМТ-4 АСМТ-6 АСМТ-8 АСМТ
-10
2,9 3,8 5,8 7,7 9,6
3(6) 4(8) 6(8) 8(10) 10(12)
7,2
31,5
13
3200
2900
2965
АКК-20В АКК-
7,2
35
15
4100
2600
2965
30В
7,2
54
20
-32 ± 2
4100
2900
2965
АКК-40В АКК-
14,4
64,5
27
4700
4100
2965
50В
14,4
70
32
4700
4100
2965
Аппараты скороморозильные туннельные типа АСМТ являются универсальными аппаратами и предназначены для замораживания в потоке холодного воздуха любых продуктов как в
60
упакованном, так и в неупакованном виде. Также аппараты могут быть использованы для закалки мороженого.
Внешний вид представлен на рис. 19.
Рис. 19. Скороморозильный туннельный аппарат АСМТ
Конвейерные морозильные аппараты предназначены для
замораживания относительно большого количества продуктов,
близких по форме и размерам. Используют аппараты, в которых
продукт транспортируется конвейером различного типа: цепным, лотковым, пластинчатым, ленточным с электрическим или
гидравлическим приводом, действующим непрерывно или циклически. Такие аппараты (по сравнению с тележечными) имеют
большую производительность и более высокий у
ровень механизации и автоматизации трудоемких операций. Они легко вписываются в состав технологической линии. Аппарат такого типа,
оснащенный циклически движущимся конвейером (рис. 20),
предназначен для замораживания крупнокусковых продуктов
(мясо, рыба, птица, готовые блюда) в упаковке (картонная коробка, блок-форма) и может работать в автоматическом режиме.
Продукт замораживания находится в каретках, боковые
стенки кото
рых выполнены из алюминиевого листа, а дно – из
стальной оцинкованной сетки. Каретки размещены в горизонтальных направляющих стеллажа в охлаждаемом объеме.
Аппарат имеет большое число механизмов для горизонтального и вертикального перемещения кареток, работа которых
скоординирована и выполняется автоматически по заранее заданной программе.