Холодильное технологическое оборудование (стр. 11 )

Продолжительность пребывания продукта в грузо­вом отсеке аппарата находят из зависимости

τа = τ1 + τ2 + τ3,

где τа — продолжительность пребывания продукта в грузовом от­секе аппарата, с;

τ3 — продолжительность пребывания продукта в зоне выравни­вания температуры, с.

Продолжительность замораживания продукта до криоскопической температуры в зоне предваритель­ного охлаждения τ1 можно определить по формуле Планка. Величины коэффициентов R и P находят по справочным данным в зависимости от отношения длины и ширины единичного продукта к его толщине. Количество тепла, отводимое от продукта при его холодильной обработке в зоне предварительного охлаждения qз, зависит от его вида, а также от начальной и криоскопической температур.

Температуру теплоотводящей среды (газообразного азота) в зоне предварительного охлаждения рассчиты­вают по уравнению:

где tC1 — температура теплоотводящей среды в зоне предваритель-

ного охлаждения, 0С;

tг — температура отработанного газообразного азота, удаляемого из зоны предварительного охлаждения, величиной которой необходимо задаваться, °С ( — 20... — 30°С).

Чтобы определить τ1, находят коэффициент теплоот­дачи от продукта к газообразному азоту.

Критерий Нуссельта для условий теплообмена про­дукта и газообразного азота в зоне предварительного охлаждения рассчитывают по формуле:

Nu = 0,0296Re0,8Pr0,43.

При определении значения критерия Рейнольдса, входящего в уравнение, скоростью движения газо­образного азота в зоне предварительного охлаждения следует задаться (w'=20...35 м/с), а за определяющий размер принять эквивалентный диаметр единичного продукта, замораживаемого в криогенном аппарате. Продолжительность домораживания продукта в зоне орошения τ2 также находится по формуле Планка. Ко­личество тепла, отводимое от продукта при его домораживании в зоне орошения q3, зависит от конечной температуры замороженного продукта. Температура теплоотводящей среды в зоне орошения равна темпера­туре кипения жидкого азота в зоне орошения t0. Коэф­фициент теплоотдачи от продукта к жидкому азоту, ко­торый орошает продукт, находится по формуле

где λ// - теплопроводность газообразного азота, Вт/ (мК);

с"—удельная теплоемкость газообразного азота, Дж/(кгК);

Δtа — разность температур между продуктом, поступающим в зону орошения, и кипящим азотом, °С;

ρ' — плотность жидкого азота, кг/м3;

ρ" — плотность насыщенного пара азота при температуре кипе­ния, кг/м3;

σ' - поверхностное натяжение жидкого азота, Н/м.

Продолжительность пребывания продукта в зоне вы­равнивания температур τ3 равна продолжительности за­мораживания продукта до криоскопической темпера­туры в зоне предварительного охлаждения, т. е. τ3 =τ1. Если по условиям проектирования необходимо умень­шить длину аппарата, то принимают τ3 = (0,54-0,75) τ1 или вообще отказываются от зоны выравнивания тем­ператур в аппарате, полагая τ3=0.

Емкость аппарата или массу продукта, находящего­ся на ленте грузового конвейера, определяют по фор­муле:

G=G/τ.

Площадь поверхности ленты грузового конвейера рассчитывают по уравнению:

где gf — масса продукта, размещаемого на 1 м2 площади поверх­ности ленты грузового конвейера, кг/м2.

Длину грузового конвейера находят по формуле:

где Lкн, Вкн — длина и ширина грузового конвейера, м.

По габаритным размерам находят наружную теплопередающую поверхность изолированного контура. В зависимости от величины наружной теплопередающей поверхности изолированного контура находится теплоприток Q1.

Длину изолированного контура рассчитывают по уравнению:

Lа=Lкн+Dб+2δи+2δз,

где La — длина изолированного контура аппарата, м; Dб — диаметр барабана грузового конвейера, м; δи — толщина слоя изоляционного материала, м; δз — зазор между барабаном и торцевой стенкой изолированного контура, м.

Ширину изолированного контура определяют по формуле:

Ва=Вк+2δи+2δ/з,

где Ва — ширина изолированного контура, м;

δ/з — зазор между грузовым конвейером и боковой стенкой изо­лированного контура, м.

Высоту изолированного контура рассчитывают по уравнению:

На= Dб+hв+ δ//з+ δ///з+ δІVз+ δи,

где На — высота изолированного контура, м;

hв — размер циркуляционного вентилятора по высоте изолированного контура, м;

δ//з, δ///з, δІVз — зазоры между циркуляционным вентилятором и лентой грузового конвейера, между циркуляцион­ным вентилятором и верхней крышкой изолирован­ного контура, между обратной ветвью грузового конвейера и нижней крышкой изолированного кон­тура, м.

Тепловую нагрузку находят по формуле:

Q0=aдпQ1+Q2+Q4,

где aдп= 1,4… 1,5.

Для криогенных аппаратов Q4 ориентировочно при­нимают (0,1…0,15) Q2.

Общий расход жидкого азота находят по формуле:

где Gаз — общий расход жидкого азота, кг/с;

Q/a — тепловая нагрузка, отводимая жидким азотом при домораживании продукта в зоне орошения, Вт;

Q/a=G/q3,

где q3— количество тепла, отводимого от замораживаемого про­дукта в зоне орошения, Дж/кг.

Тепловую нагрузку, которую можно отвести газооб­разным азотом, определяют по уравнению:

Q//a=Q0+ Q/a.

Действительную тепловую нагрузку, отводимую газообразным азотом, находят извыражения:

Q//aд= Gазс(tг-t0),

где tг – температура газообразного азота, уходящего из грузового отсека аппарата, оС.

УГЛЕКИСЛОТНЫЕ АППАРАТЫ

Мелкоштучные продукты могут замораживаться в теплоотводящей среде, состоящей из смеси газообраз­ной и мелкодисперсной твердой углекислоты (сухо­го льда), которая при атмосферном давлении, а именно такое давление и имеет место в грузовых отсеках углекислотных аппаратов, может находиться в газообраз­ном или в твердом состоянии. Смесь газообразной и твер­дой углекислоты (твердая фаза напоминает обычный снег) получается из жидкой углекислоты, которая дрос­селируется в грузовой отсек аппарата.

В грузовом отсеке такая смесь с помощью циркуля­ционных вентиляторов движется с большой скоростью (25—35 м/с), обдувая замораживаемые продукты. Про­дукт, находящийся в потоке смеси, замораживается вследствие конвективного и контактного теплообмена. В грузовом отсеке углекислотного аппарата дви­жется смесь, состоящая (по объему) из снежной мас­сы (50%) и газообразной углекислоты (50%). Такое соотношение объемов получается в том случае, если температура смеси в грузовом отсеке составляет -65…73° С. При более низкой температуре твердая угле­кислота не успевает сублимировать и образующиеся излишки твердой фазы в виде плотной снежной массы оседают на дно грузового отсека, затрудняя работу ап­парата. Рабочий запас жидкой углекислоты находится в баке (при температуре —18° С и давлении 3000 кПа). В грузовой отсек жидкость впрыскивается с помощью форсунок специальной конструкции, расположенных на коллекторах, которые соединены с баком жидкой уг­лекислоты системой трубопроводов.

При работе углекислотного аппарата автоматически поддерживают оптимальную температуру смеси в грузо­вом отсеке, чтобы исключить засорение форсунок.

Углекислотные аппараты применяют для заморажи­вания мелкоштучных пищевых продуктов (котлеты, бифштексы, кусковое мясо и др.).

Углекислотный аппарат для замораживания кули­нарных изделий (рис. 41) состоит из изолированного контура, трехсекционного грузового конвейера, электро­привода с вариатором скоростей, циркуляционных вен­тиляторов, коллекторов с форсунками, бака с жидкой углекислотой.

В грузовой отсек аппарата продукты поступают на загрузочном конвейере, расположенном у торцовой стены изолированного контура. Продукт заморажива­ется на трехсекционном грузовом конвейере, который имеет электрический привод с вариатором скоростей, что позволяет изменять скорость грузового конвейера от 2 до 6 м/мин. Ленты трехсекционного грузового кон­вейера изготовлены из нержавеющей стали и обдува­ются смесью, состоящей из газообразной и твердой уг­лекислоты.

Движение смеси в грузовом отсеке аппарата произ­водится тремя циркуляционными вентиляторами. Нап­равление движения смеси — поперечное относительно трехсекционного грузового конвейера. Скорость движе­ния смеси 30 м/с.

Смесь газообразной и твердой углекислоты получа­ется из жидкой углекислоты, которая находится в баке. Жидкая углекислота с помощью коллекторов и форсу­нок впрыскивается в грузовой отсек аппарата. Темпера­тура смеси в грузовом отсеке аппарата поддерживается автоматически.

Рисунок 41. Углекислотный аппарат для замораживания кулинарных изделий: 1 — загрузочный транспортер; 2 — изолированный контур; 3 — верхняя секция грузового конвейера; 4 — разгрузочный транспортер; 5 — пульт; 6 — циркуля­ционные вентиляторы с коллекторами.

Схема автоматического регулирования температуры показана на рис. 42. Автоматическое регулирование температуры смеси производится с помощью регулято­ра температуры, реле времени, а также двух соленоид­ных вентилей. Соленоидный вентиль СВ1 установлен на жидкостном трубопроводе, а СВ2 — на газовом трубо­проводе.

Если в грузовом отсеке аппарата температура смеси достигает своего нижнего предела, т. е. —73°С, то ре­гулятор температуры воздействует на соленоидный вен­тиль СВ2, и он открывается. Одновременно с этим от импульса регулятора температуры закрывается соле­ноидный вентиль СВ1 прекращая поступление жидкой углекислоты из бака. В течение определенного периода реле времени оставляет соленоидный вентиль СВ2 от­крытым; в коллекторах и форсунках поддерживается высокое давление (ЗОООкПа), что гарантирует также удаление жидкой углекислоты из системы в грузовой отсёк и продувку форсунок газом.

По истечении времени уставки реле времени закры­вает и соленоидный вентиль СВ2. Когда температура смеси в грузовом отсеке возрастет до —65° С, регуля­тор температуры открывает соленоидный вентиль СВ2. Давление в коллекторах и форсунках возрастает, и форсунки вновь продуваются газом. Реле времени за­крывает соленоидный вентиль СВ2 и открывает соленоид­ный вентиль СВ1 обеспечивая подачу жидкой углекис­лоты к форсункам.

С загрузочного транспортера продукт попадает на верхнюю секцию грузового конвейера. С верхней сек­ции замораживаемый продукт передается на среднюю с помощью передающей пластины. Аналогичным обра­зом продукт переходит на нижнюю секцию грузового конвейера. Замороженный продукт передается на на­клонный разгрузочный транспортер, с помощью ко­торого он направляется к транспортеру упаковочного автомата.

Рисунок 42. Схема автоматического регулирования температуры смеси углекислотного аппарата для замораживания кулинарных изделий: 1 — бак; 2 — газовый трубопровод; 3 —форсунка; 4 — коллектор; 5 — цирку­ляционный вентилятор; 6 — камера циркуляционного вентилятора; 7 — датчик температуры; 8 —регулятор температуры; 9 — реле времени; 10, 11 - линия связи; 12 — жидкостный трубопровод; 13, 14 — соленоидные вентили.

Аппарат прост и надежен в работе, обладает малой металлоемкостью, быстро монтируется и хорошо впи­сывается в технологические линии по производству замороженных кулинарных изделий. Все основные про­цессы такого аппарата автоматизированы и механизи­рованы.

Недостатком аппарата является повышенный рас­ход электроэнергии на привод циркуляционных венти­ляторов, которые создают движение смеси с высокой плотностью.

АППАРАТЫ ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПРОДУКТОВ ХЛАДОНОСИТЕЛЯМИ

Конструкция аппаратов замораживания продуктов хладоносителями проста, они интенсивны и обладают малой металло - и энергоемкостью. Так как в аппарате нет летучей среды, отсутствует и необходимость в гер­метизации грузового отсека, что упрощает загрузку продуктом и разгрузку аппарата.

Аппараты для замораживания продуктов хладоно­сителями применяют для холодильной обработки рыбы, перца, баклажанов, а также мелкоштучных продуктов.

Аппарат для замораживания мелко­штучных продуктов (фрикадельки или пельмени) хладоносителем (рис. 43) состоит из изолированного контура, ванны с хладоносителем, вращающихся перфорированных лопастей, загрузочной воронки, вибрирую­щего сита, оросителя, электропривода.

Крышка изолированного контура изготовлена съем­ной для санитарной обработки грузового отсека аппарата. В грузовом отсеке аппарата находится ванна с хладоносителем (раствор хлористого натрия), который подается в ванну через пустотелый вал с закрепленны­ми вращающимися перфорированными лопастями. При замораживании продукта он нагревает хладоноситель. Из ванны отепленный хладоноситель удаляется через специальный сливной патрубок. Движение хладоносителя в аппарате и трубопроводах, соединяющих аппарат с испарителем, производится насосом.

Рисунок 43. Аппарат для замораживания мелкоштучных продуктов хладоносителем: 1 — загрузочная воронка; 2 —пустотелый вал; 3 — вращающиеся перфориро­ванные лопасти; 4 — ороситель; 5 — вибрирующее сито; 6 — ванна с хладоно­сителем; 7 — изолированный контур.

В грузовой отсек аппарата продукт попадает через загрузочную воронку и удаляется из него вращающими­ся перфорированными лопастями. Вибрирующее сито и ороситель, через который на продукт подается вода, предназначены для удаления жидкого хладоносителя с замороженного продукта. Время пребывания продукта в аппарате зависит от частоты вращения перфориро­ванных лопастей, которое с помощью привода (обычно вариатора скоростей или сменных шестерней) изменяет­ся от 0,005 до 0,05 с-1.

Через загрузочную воронку замораживаемый про­дукт попадает в грузовой отсек аппарата. Вращающие­ся перфорированные лопасти перемещают продукт в ванне с хладоносителем. Продукт, погруженный в хо­лодный хладоноситель, замораживается и поступает на вибрирующее сито. Для удаления пленки хладоносите­ля площадь поверхности продукта орошается водой, по­даваемой оросителем. Замороженный продукт направ­ляется к транспортеру разгрузки, который направляет его на расфасовку и последующую упаковку.

Конструкция аппарата проста и надежна в работе. Применение в качестве хладоносителя раствора хло­ристого натрия не позволяет уменьшить температуру теплоотводящей среды ниже —20°С, что является при­чиной повышенной продолжительности замораживания мелкоштучных продуктов в аппарате.

Своеобразно устроен барабанный аппарат для замораживания мелкоштучных неупакованных про­дуктов, которые могут поступать навалом (рис. 44). Аппарат состоит из изолированной ванны, трех бараба­нов со спиральными перфорированными направляющи­ми, электродвигателя, вариатора скоростей, загрузоч­ной воронки и разгрузочного транспортера.

Рисунок 44. Барабанный аппарат для замораживания продуктов хладоносителем:

1 —разгрузочный транспортер; 2 — средний барабан; 3—наружный барабан; 4 — загрузочная воронка; 4 — внутренний барабан; 5 — изолированная ванна с хладоносителем. (Стрелки показывают направление движения замораживаемых продуктов).

Ванна аппарата изолирована пенополиуретаном. В ванне находятся три барабана, которые медленно вращаются электродвигателем через вариатор скоростей. На внутренней площади поверхности барабанов имеют­ся спиральные перфорированные направляющие, предна­значенные для организации направленного движения мелкоштучных продуктов при их замораживании в ап­парате. В аппарат продукты вместе с хладоносителем поступают через загрузочную воронку. Отепленный хла­доноситель удаляется из ванны через патрубок. Хладо­носитель (хлористый натрий) охлаждается в испарите­ле холодильной установки. Движение хладоносителя по циркуляционному кольцу «аппарат — испаритель — аппарат» производится насосом. Перед поступлением в испаритель хладоноситель проходит через фильтр для его очистки от загрязнений, которые попадают в него при контакте с замораживаемым продуктом. Из изоли­рованной ванны продукты, замороженные в аппарате, удаляются разгрузочным транспортером.

Продукт вместе с охлажденным хладоносителем по­ступает во внутренний барабан через загрузочную во­ронку и движется вдоль его оси в сторону разгрузочно­го транспортера. Пройдя внутренний барабан, продукт и хладоноситель переходят в средний барабан, где так­же движутся вдоль оси, но уже в противоположном направлении. Из наружного барабана замороженный продукт ссыпается в ячейки разгрузочного транспорте­ра, с помощью которого продукт удаляется из изолиро­ванной ванны и направляется для расфасовки и упа­ковки.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13