Контактные морозильные аппараты.

 

В этих аппаратах продукты замораживаются, находясь в непосредственном контакте с охлаждаемой металлической поверхностью или жидкостью (хладоносителем, холо-дильным агентом). При этом продукт омывается практически неподвижным воздухом только с одной стороны, что уменьшает его усушку. Площадь прикосновения охлаж-дающей поверхности к продукту должна быть максимальной, а термическое сопротив-ление зоны их контакта — минимальным. Поэтому продукт должен иметь правильную геометрическую форму и быть подпрессован давлением 15 - 70 кПа. Для интенсифика-ции теплоотдачи от стенки к холодильному агенту предпочтительно использовать не-посредственное охлаждение кипящим холодильным агентом, а не рассольное. Продукт может примерзать к поверхности металла, поэтому приходится нагревать металличе-скую поверхность до положительной температуры для его извлечения. Для уменьше-ния сил сцепления продукта с металлом можно использовать антиадгезионное покры-тие поверхности металла (полиэтилен, фторопласт) или упаковку продукта.

 

К контактным морозильным аппаратам относятся плиточные, роторные, барабанные, ленточные, погружные и азотные аппараты.

В плиточных аппаратах в теплообмене участвуют по две стороны продукта и плиты.Плиты при этом можно располагать горизонтально, вертикально и радиально на вра-щающемся валу.

 

Плиточный аппарат с горизонтальными плитами периодического действия предназна-чен для замораживания продукта, в том числе и упакованного в коробки высотой 15 — 75 мм. Он имеет несущий металлический каркас, теплоизоляционное ограждение с двумя створками. Внутри расположены плиты из алюминиевого сплава, ограниченно перемещающиеся с помощью гидравлического привода. Продукт в блоках и коробках помещают между плитами, которые сближают, несколько уменьшая первоначальную высоту продукта. Величину зазора между плитами можно регулировать.

Дверные створки аппарата закрывают, после чего включается система охлаждения. По-сле окончания процесса замораживания система охлаждения отключается, открывают-ся дверные створки, раздвигаются плиты и продукт удаляется. Такие аппараты при-меняют в основном в мясной и молочной промышленности.

Для замораживания блоков рыбы применяют аппараты с вертикальными плитами.

В роторных аппаратах продукт замораживается практически непрерывно,что повы-шает производительность и обеспечивает постоянство тепловой нагрузки на холодиль-ную установку.

Роторный аппарат имеет теплоизоляционное ограждение, внутри которого находятся ротор с морозильными секциями, системы охлаждения, дозирования, загрузки и раз-грузки, автоматическое управление. Секция имеет три плиты из алюминиевого сплава с прямоугольными каналами для циркуляции холодильного агента.

Холодильный агент из циркуляционного ресивера подается насосом через торец полого вала ротора, распределяется по плитам, отводится через другой торец и поступает в циркуляционный ресивер. Две окантовки с продуктом размещаются в ячейках между средней (неподвижной) и боковыми (подпрессовывающими) плитами. Окантовка пред-ставляет собой рамку из алюминиевого профиля, в которую укладывают упаковочный

 

материал, загружают продукты, формируют их и упаковывают; в ней четыре блока продукта. Окантовка одновременно является боковой гранью плиты. Плиты в секции соединены пружинами, которые обеспечивают подпрессовку продукта. После замора-живания секция Устанавливается в положение для разгрузки, раскрывается, окантовка

 

с продуктом удаляется. Окантовка с продуктом, подготовленная для замораживания, поступает в секцию, которая закрывается. Механизм поворота переводит ротор в поло-жение для разгрузки (загрузки) следующей ячейки. Таким образом, каждая секция по-следовательно — сначала верхняя ячейка, а затем нижняя — загружается и разгружает-ся за один оборот ротора. В промежутке между этими процессами осуществляется не-посредственно замораживание продукта в виде блока.

Барабанные аппараты применяют для замораживания полуфабрикатов с влажной по-верхностью и пастообразных продуктов. Такие продукты замораживают на поверхно-сти вращающегося барабана.

Барабанный аппарат имеет теплоизоляционное ограждение, полый барабан из нержа-веющей стали с каналами для циркуляции холодильного агента, расположенными по цилиндрической образующей, нож для скалывания продукта, электрический привод, загрузочный и разгрузочный конвейеры.

Продукт подается в аппарат загрузочным конвейером. Там он падает на поверхность вращающегося барабана, прижимается к ней лентой конвейера и примораживается. За оборот барабана продукт замораживается, скалывается ножом в верхней точке и посту-пает на разгрузочный конвейер.

В ленточных аппаратах продукт замораживается на конвейерной гладкой ленте из не-ржавеющей стали во время прохождения через теплоизолированную охлаждаемую часть аппарата.

В охлаждаемой части под лентой располагаются емкости, заполненные хладоносителем настолько, что движущаяся лента конвейера «плавает» на его поверхности. Заполнение емкостей обеспечивается непрерывной подачей охлажденного в испарителе хладоноси-теля. Охлажденный хладоноситель подается в емкости форсунками, расположенными ниже его уровня, благодаря чему достигается постоянство его температуры. Избыток хладоносителя отводится в испаритель.

 

В погружных (иммерсионных) аппаратах замораживаемые продукты находятся в жид-кости (хладоносителе). Обычно это продукты большой толщины и неправильной фор-мы (крупнокусковое мясо, тушки птицы), упакованные в термоусадочную полимерную пленку, плотно прилегающую к поверхности продукта и непроницаемую для хладоно-сителей. В качестве хладоносителей используют вещества, разрешенные к применению органами здравоохранения. Они должны быть нетоксичны и инертны, иметь тем-пературу замерзания не менее чем на 10 К ниже рабочей температуры, так как вблизи температуры замерзания резко увеличивается вязкость вещества. Таким требованиям соответствуют водные растворы хлорида натрия, пропиленгликоля и хлорида кальция, нижним пределом использования которых является температура соответственно -15, - 40 и -45 °С.

Конструктивно погружные аппараты представляют собой теплоизолированный корпус, внутри которого находится емкость, заполненная хладоносителем. В емкости размеща-ется испаритель холодильной машины с мешалкой. Над испарителем ниже уровня хла-доносителя находятся две сетчатые перегородки, образующие канал, по которому дви-жется замораживаемый продукт. В верхней части аппарата, над емкостью, монтируется конвейер, тяговые цепи которого оборудованы поперечно расположенными верти-кальными решетчатыми пластинами, которые, перемещаясь между сетчатыми перего-родками, транспортируют продукт через емкость с хладоносителем.

Замораживают продукт в определенной последовательности. Упакованный в пленку под вакуумом, он подается из упаковочного автомата к загрузочному окну и сбрасыва-ется в аппарат. Продукт падает в канал, образованный двумя сетчатыми перегородками,

 

захватывается пластинами конвейера и транспортируется под уровнем хладоносителя, так как верхняя перегородка препятствует его всплытию. Не доходя до края емкости, он выводится из хладоносителя для удаления. Далее продукт поступает на моечный конвейер, где орошается водой.

 

Недостаток этих скороморозильных аппаратов — вероятность перекрестного зараже-ния продукта, что исключается при оросительном или комбинированном способе ох-лаждения.

Особый интерес представляют аппараты, в которых замораживание продуктов осуще-ствляется в веществах, изменяющих фазовое состояние (кипение, сублимация), так как интенсивность теплоотвода от продукта при этом резко возрастает. В этих аппаратах в качестве охлаждающих веществ обычно применяют жидкости: азот, углекислоту и хла-доны. Преимущественно используют азот как наиболее дешевый и доступный. В усло-виях атмосферного давления он кипит при температуре -195,8 °С и имеет скрытую теп-лоту парообразования 199,8 кДж/кг. Азот инертен по отношению к продуктам и конст-рукционным материалам.

Азотные аппараты имеют легкий несущий каркас,теплоизоляционное ограждение,системы транспортирования продукта, подачи и удаления газа, охлаждения, автомати-ческого управления и регулирования. Система охлаждения состоит из емкостей для хранения жидкого азота, распределительных форсунок, емкости для сбора неиспарив-шегося жидкого азота, насоса, контрольно-измерительных и регулирующих приборов. Продукт в аппарате может замораживаться погружением в жидкий азот, орошением им и в потоке газообразного азота либо при комбинации этих способов.

Замораживать продукт с положительной температурой в жидком азоте нецелесообраз-но из-за большой разности температур, так как в зоне контакта образуется газовая про-слойка, в результате чего коэффициент теплоотдачи резко уменьшается. Кроме того, велика вероятность растрескивания и деформации продукта вследствие внутренних на-пряжений, возникающих из-за неравномерного по объему льдообразования.

 

Экономичнее замораживать продукт в аппарате с двумя зонами: предварительного за-мораживания газообразным азотом и домораживания в жидком азоте.

Продукт конвейером подается в первую зону, в которой 30 — 40 % теплоты отводится потоком газообразного азота. Пройдя через емкость с жидким азотом, он доморажива-ется и выводится из аппарата. Газообразный азот удаляется из аппарата с помощью вентилятора и нагнетается в область загрузочного окна аппарата, создавая завесу на пу-ти теплого воздуха.

Аппараты, в которых продукт орошается жидким азотом, имеют три- четыре зоны, что обеспечивает эффективный теплоотвод и снижение расхода жидкого азота на замора-живание.