Роторно морозильный аппарат

         3 Обоснование выбора конструкции аппарата 

      В производстве высококачественных мороженых  продуктов важное значение имеют  биохимические и физические изменения, скорость и продолжительность процесса замораживания, конечная температура  мороженой курицы, расход холода, а  также способы замораживания  курицы и их особенности.

      Аппараты  с радиальным расположением плит получили название роторных морозильных  аппаратов. В них удачно сочетаются преимущества воздушных и плиточных  морозильных аппаратов: процесс  замораживания непрерывен, загрузка и выгрузка механизированы, замораживание  интенсивное, блоки хорошо подпрессованы.

      Роторный  морозильный аппарат предназначен для замораживание пищевых продуктов, упакованных в тару (жилованного  мяса, субпродуктов, промысловых рыб, рыбного филе и фарша, творога  в блоках и брикетах в мелкой расфасовке, а также овощей, фруктов и других продуктов в виде блока). При замораживании  продукт находится в непосредственном контакте с морозильными плитами, которые  соединены в секции, укреплённые  на валу ротора. Такое расположение секций позволяет устанавливать  их в любой позиции, а также  механизировать и автоматизировать загрузку и выгрузку продуктов  в  условиях непрерывности замораживания.

      В роторных морозильных аппаратах  продукт замораживается в кассетах, рассчитанных на несколько блоков. Упакованные продукты не примерзают к кассетам и плитам, что исключает  оттаивание блоков при их выгрузке из аппарата.

      В зависимости от производительности аппарата ротор собирают из самостоятельных  секций, что позволяет загружать  и разгружать одну из секций продуктом, в то время как в остальных  секциях процесс замораживания  может продолжаться. Вал ротора предназначен для крепления секций, приведения их в движение и является одним из основных узлов аппарата. Вал ротора выполнен пустотелым и используется для подачи холодильного агента или хладоносителя в морозильные плиты и отвода его из них. Внутренняя полость вала разделена заглушкой на правую и левую части. В правую часть подается  холодильный агент, а из левой он отводится. В торцах вала установлены сальники, обеспечивающие уплотнение системы.

      Роторные  морозильные аппараты (МАР), состоящие  из 23 автономных двухплиточных секций, предназначены для  замораживания  рыбы.

      Морозильные секции первых роторных аппаратов типа МАР были изготовлены из нержавеющей  стали и охлаждались хладонасителем. В последующих конструкциях этих аппаратов морозильные секции были переведены на непосредственное охлаждение кипящим аммиаком, что позволило  интенсифицировать процесс замораживания  блоков и сократить продолжительность их холодильной обработки по сравнению с аппаратами, плиты которых охлаждались хладоносителем, на 20÷25%.

      В морозильные секции роторных аппаратов  холодильный агент обычно подается циркуляционным насосом. Применение насосно-циркуляционного способа подачи позволяет повысить коэффициент теплоотдачи кипящего жидкого аммиака к морозильным секциям и сократить продолжительность замораживания продуктов в аппарате.

      Морозильные аппараты типа МАР могут выпускаться  как в одинарном, так и в  спаренном варианте. В одинарном варианте каждый аппарат имеет индивидуальную насосную станцию, транспортер выгрузки и площадку обслуживания. При спаренном варианте аппараты имеют одну насосную станцию, общий транспортер выгрузки замороженных блоков и общую площадку обслуживания.

      На  базе аппаратов типа МАР для замораживания  мясных продуктов был разработан автоматизированный роторный аппарат  типа АРСА-10, а для замораживания  рыбы-АРСА-3-15Р.

      Техническая характеристика роторных морозильных аппаратов приведена в таблице №1

Таблица №1-Техническая характеристика роторного аппарата АРСА-3-15м

        Основные достоинства роторных морозильных аппаратов следующие:    продолжительность домораживания снижена в 1,5÷2 раза по сравнению с воздушными морозильными аппаратами; непрерывность процесса замораживания создает равномерную нагрузку на холодильную установку и облегчает регулирование   режима ее работы; механизация и автоматизация работы аппаратов значительно облегчает труд обслуживающего персонала, создает высокую культуру производства и хорошие      санитарно-гигиенические     условия;    хорошая подпрессовка блоков обеспечивает ровные площади поверхности,  строгие геометрические формы и плотность блока, что повышает емкость охлаждаемых помещений на 10÷15%; предварительная упаковка продукта перед его замораживанием исключает оттаивание блоков при разгрузке, что. уменьшает теплопритоки и улучшает качество продукта; вследствие отсутствия глазуровки блоков улучшается качество продукта и снижается тепловая нагрузка на холодильное оборудование, габаритные размеры, масса и энергетические затраты роторных морозильных    аппаратов    примерно на 30÷40%- меньше, чем    воздушных    морозильных    аппаратов   такой    же производительности;   роторные   морозильные   аппараты выпускаются в собранном виде, что сокращает время и удешевляет   стоимость   монтажных   работ.      [4, c. 15] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         4 Обоснование выбора режима холодильной обработки 

      В зависимости от вида и свойств  пищевых продуктов применяют  различные технические средства и технологию охлаждения. Для осуществления процессов холодильной обработки на пищевых предприятиях используют два вида холодильных объектов: камеры холодильной обработки, в которых охлаждающей средой является воздух, и холодильные технологические аппараты, в которых в качестве охлаждающих могут быть использованы различные среды. Холодильные объекты могут быть периодического и непрерывного действия. Камеры и аппараты периодического (циклического) действия загружаются полностью, и работают циклично (загрузка, холодильная обработка, разгрузка). В камерах (аппаратах) непрерывного действия загрузка, холодильная обработка и разгрузка происходят одновременно. Различают камеры и аппараты туннельного типа. Это объекты, длина которых в несколько раз превышает ширину. Время прохождения продукта по туннелю соответствует продолжительности холодильной обработки, загрузка и разгрузка происходят одновременно на двух противоположных сторонах туннеля.

      Процесс охлаждения нужно осуществлять как  можно быстрее, так как это  обеспечивает наиболее эффективное  торможение всех изменений, которые  сокращают продолжительность хранения и могут нанести ущерб качеству продуктов.

      Ускорить  процесс можно различными способами:

1. Выбирая среду с лучшими теплофизическими свойствами. Охлаждать продукты можно в воздухе, в жидкостях (воде, морской воде, слабых солевых растворах), в водном льде. Из перечисленных сред, наибольшую теплоемкость имеет вода. Теплоотдача к воде примерно в 25÷30 раз больше чем к воздуху. Т.о., интенсифицировать процесс можно, используя жидкие охлаждающие среды.
2. Понижая температуру охлаждающей среды. Понижение температуры среды ограничено возможностью подмораживания или замораживания продукта. В связи с этим, температура среды должна быть не ниже криоскопической температуры продукта. При использовании воды, понижение температуры возможно лишь до температуры ее замерзания.
3. Увеличивая скорость движения среды. Чем выше скорость движения охлаждающей среды, тем лучше теплоотдача от поверхности продукта к среде. Для создания движения необходимы специальные устройства, на привод которых необходимы затраты электроэнергии. Т.о., использование этого фактора для интенсификации процесса ограничено экономическими показателями.

      При использовании в качестве охлаждающей  среды воздуха на качество и потери продукта влияет относительная влажность. Относительная влажность воздуха влияет на усушку продукта: чем она выше, тем меньше усушка. Однако специальных увлажняющих устройств в камерах охлаждения пищевых продуктов не предусматривают. Во-первых, процессы холодильной обработки по сравнению с холодильным хранением непродолжительны, и усушка за время охлаждения не имеет большой величины. Во-вторых, увлажнение воздуха способствует развитию и размножению микроорганизмов, которых на поверхности  охлажденных продуктов достаточное количество. Относительная влажность воздуха в камерах охлаждения пищевых продуктов самоустанавливается за счет испарения влаги с поверхности продукта и конденсации ее на поверхности охлаждающих приборов на уровне 85÷90%.

        Жидкие охлаждающие среды обладают большей теплопроводностью и теплоемкостью, чем газообразные, поэтому их применение существенно сокращает продолжительность холодильной обработки продуктов. Наиболее распространенная жидкая охлаждающая среда, используемая для охлаждения продуктов до температуры, близкой к 0 ^оС, – вода. Охлаждение продуктов в жидкой холодной среде производится методами погружения и орошения. При непосредственном контакте с продуктом, вода должна быть чистая, безупречная с санитарной точки зрения. Чистая вода не может быть использована для понижения температуры продукта ниже 0 ^оС, т.к. при такой температуре она превращается в лед. Вода с температурой, близкой к 0 ^оС, называется "ледяная". Ее получают, смешивая с большим количеством водного льда, а чаще – в испарителях холодильных машин и установок. Используют также слабые солевые растворы. Добавление соли к воде позволяет понизить температуру ее замерзания. Чаще всего применяют 2÷4% раствор поваренной соли в пресной воде. Широкое применение в качестве охлаждающей среды на рыболовецких судах получила морская вода. В 1л морской воды растворено примерно 35 г солей, из которых 27,2 г NaCl и 3,8 г MgCl₂. Для замораживания продуктов применяют водные растворы солей высокой концентрации (рассолы). Наиболее часто применяют растворы хлорида натрия NaCl (ξ=23,1%) и хлорида кальция СaCl₂ (ξ=29,9%). Раствор NaCl – дешев, нетоксичен, обладает высокой теплопроводностью и низкой вязкостью, позволяет понизить температуру продуктов до минус 20^оС, однако обладает высокой коррозионной активностью, при непосредственном контакте с продуктами частично их просаливает. Раствор СaCl₂ в сравнении с раствором NaCl, обладает меньшей коррозионной активностью, более низкой температурой замерзания (минус 55 ^оС), однако более дорогой и токсичный, имеет более низкую теплоемкость и более высокую динамическую вязкость. Меньшей токсичностью и коррозионной активностью обладают гликоли – водные растворы жидкостей, имеющих низкую температуру замерзания. Наиболее широкое применение находят этиленгликоль и пропиленгликоль. Однако такие среды, по сравнению с рассолами, более дорогие, более вязкие и менее теплопроводные. Применяются также и жидкие криогенные среды, наиболее часто – жидкий азот. Это среды, имеющие очень низкую температуру нормального кипения. При атмосферном давлении он кипит при температуре минус 195,6 ^оС. В такой среде методом орошения или погружения можно заморозить продукт за несколько секунд. Для своей установки мы принимаем хладагент R22 c температурой кипения (минус 40 °С).

        Одним из перспективных направлений совершенствования холодильной цепи является производство замороженных продуктов в блоках. Получение замороженного продукта правильной геометрической формы и стандартных размеров позволяет рационально использовать замораживающее оборудование, увеличить загрузку камер хранения и транспортных средств, механизировать и автоматизировать практически все технологические операции холодильной цепи. И все это при сохранении качественных показателей продукта. Особенно эффективно производство в блоках продуктов животного происхождения — мяса и рыбы. В настоящее время большую часть производимого в стране мяса консервируют в виде полутуш. Замораживают полутуши в воздушных морозильных камерах на подвесных путях. Средняя нагрузка на 1 м подвесного пути, например, для говяжьих полутуш составляет 250 кг. Продолжительность замораживания до минус 8 °С 36÷48 ч. При этом нагрузка на площадь камеры колеблется от 5 до 10 кг/(м² • ч). При замораживании парного мяса усушка в воздушных морозильных камерах составляет от 1,01 % для свинины жирной без шкуры, до 2,95 % — для туш мелкого рогатого скота II категории

        Мясные блоки замораживают в специальных морозильных аппаратах до температуры не выше минус 18 ° С .При этом съем продукции с единицы площади, занимаемой аппаратом, может быть около 100 кг/(м² • ч). Дополнительный эффект получают при замораживании безкостного мяса в блоках. В этом случае кости, которые составляют до 30% массы туши и при холодильной обработке являются балластом, исключаются из последующих звеньев холодильной цепи. 

  Усушка продуктов  при замораживании  в блоках 

Мясо охлажденное на костях и без костей в металлических блок-формах

без крышек                                 0,6            0,7

с крышками                          0,3           0,34 
 
 
 
 
 
 
 
 

Продолжение