Скороморозильные аппараты

Скороморозильный аппарат ГКА-2 (рис. 1) изготовлен в виде горизонтальной камеры, разделенной перегородкой на два отсека. В нижнем отсеке установлены охлаждающие батареи 1, в верхнем отсеке 4 расположены вентиляционная установка 2 и ярусные направляющие полки 3, по которым перемещается продукт. Концы четных и нечетных рядов полок смещены на равные участки, благодаря этому каретки 8 (имеющие четыре ходовых ролика) и размещенные на них противни с продуктом могут совершать вертикальное зигзагообразное движение, переходя с вышележащей полки на нижележащую.

Внутри отсека 4 каретки с противнями передвигаются по нечетным полкам (1-я, 3-я, 5-я сверху) в одну сторону, а по четным полкам (2-я, 4-я, 6-я сверху) в противоположную. Такое перемещение осуществляется при помощи толкающего механизма, выполненного в виде парных вертикальных гребенок 5, зубья которых размещены над направляющими полками. Зубья гребенок скошены, благодаря чему обеспечивается плавное опускание крайней каретки с противнем с верхней полки на нижележащую.

Для загрузки и выгрузки продукта служит подъемно-опускной стол 6. При движении его вниз Г-образные упоры открывают заслонку 7 разгрузочного окна и каретка с противнем выходит на стол 6. После этого противень сдвигается на транспортер, а каретка, находясь на столе, поднимается вверх, принимая по пути два противня с продуктом. В верхнем положении упоры открывают заслонку загрузочного окна, через которое противень со свежим продуктом поступает на каретку и затем вместе с ней гребенкой вталкивается на верхнюю полку.

Производительность скороморозильного аппарата ГКА-2 при температуре кипения аммиака 40°С [т/сут (кг/с)]: зеленого горошка, вишни, черешни в коробках 10 (0,12), зеленого горошка россыпью 15 (0,18), перца россыпью 10 (0,12), томатов россыпью, кукурузы в початках 12 (0,14), сливы россыпью 15 (0,18). Температура воздуха в аппарате -35°С; поверхность батарей охлаждения 925 м2; скорость воздуха над продуктом 7 м/с; производительность вентилятора 7,7 м³/с; мощность электродвигателя вентилятора 10 кВт, электродвигателя конвейера 1 кВт; продолжительность цикла замораживания 3600... 15 840 с (1...4,4 ч).

Туннельные скороморозильные аппараты работают непрерывно. Быстрое замораживание достигается воздействием охлажденного воздуха, движущегося вдоль продукта с большой скоростью, температура которого — 30°С.

Рис. 2. Туннельный скороморозильный аппарат

Туннельный морозильный аппарат (рис. 2) имеет корпус 8, покрытый пробковой изоляцией толщиной 400 мм. В нем установлены две батареи 13 непосредственного испарения; поверхность охлаждения их 252 м². Над батареями расположен транспортер 4 с лентой из проволочной сетки шириной 2 м. Расстояние между центрами барабанов транспортера 10 м. Рабочая и холостая части ленты поддерживаются опорными роликами 5 и по краям — направляющими роликами 7.

Транспортер приводится в движение от электродвигателя 12 через червячный редуктор 11 и регулятор скорости 10; при помощи этого регулятора можно устанавливать продолжительность замораживания от 2,5 до 3,5 ч. От того же регулятора скорости транспортер получает периодическое (прерывистое) движение; это позволяет в моменты остановки загружать транспортер через загрузочное отверстие и разгружать его через отверстие 9.

Коробки с продуктом устанавливают в камере 1 предварительного охлаждения; для этого закрывают крышку 3 при закрытой резиновой завесе 2. В момент остановки транспортера планка выталкивателя перемещает коробки из камеры 1 на транспортер. Жидкий аммиак подается в отделитель 6, откуда по трубопроводам он поступает в испарительные батареи. Испарение происходит при температуре —33,3°С. После этого парообразный аммиак выходит в верхнюю часть жидкостного отделителя 6 и из него поступает в компрессор.

В жидкостном отделителе уровень аммиака поддерживается поплавковым регулятором. Циркуляция воздуха осуществляется при помощи шести осевых крыльчатых вентиляторов 14, расположенных с одной стороны батарей. Охлажденный воздух всасывается вентиляторами из нижней части батареи и по каналам нагнетается в верхнюю часть корпуса; отсюда охлажденный воздух выходит в место, где расположена рабочая часть ленты, на которой находится продукт. Плоды в картонных коробках после замораживания имеют температуру — 18°С. Производительность аппарата 400 кг/ч; габаритные размеры аппарата 11 500 х 3650 х 2300 мм.

Недостатки туннельного скороморозильного аппарата: большие габариты; недостаточное использование его объема, что приводит к значительным потерям холода; неупорядоченная циркуляция воздуха, в результате чего продукт неравномерно замораживается по ширине ленты; теплопотери через загрузочное отверстие. Кроме того, недостатком этого аппарата является также то, что он может быть применен для замораживания продуктов только одного размера.

Аппараты для замораживания продуктов в азоте (побочном продукте при получении кислорода) все более широко применяют в консервной промышленности. Жидкий азот испаряется при температуре — 195°С. Пары его направляют со скоростью 35.. .40 м/с на продукт, и в результате большой разности температур он замораживается за несколько минут.

Скороморозильный аппарат имеет туннель, разделенный по длине на три секции. Через весь туннель проходит транспортер с сетчатой лентой из нержавеющей стали, перемещающий продукт, подлежащий замораживанию. Над транспортером в каждой секции установлена нагнетательная камера, в днище которой укреплены сопла, направленные на продукт. В первой секции туннеля продукт охлаждается до температуры замораживания; во второй — замораживается и в третьей — «закаляется». Парообразование азота происходит во второй секции в испарителе; пары азота из испарителя воздуходувкой нагнетаются в камеру и через сопла направляются на продукт. Воздуходувки первой и третьей секций отбирают пары азота из второй секции и подают их через нагнетательные камеры и сопла на продукт. Количество циркулирующих паров азота регулируется в зависимости от температуры смеси. Давление паров азота в туннеле несколько выше атмосферного, что предотвращает попадание наружного воздуха и влаги, и поэтому снеговой шубы внутри аппарата не образуется.

Испытания показали, что 90% затраченного холода расходуется на отбор теплоты от продукта и 10% — на компенсацию теплопри- токов от воздуходувки, транспортера и стенок туннеля.

Целесообразность использования азота определяют экономическим расчетом; при этом приближенно можно считать, что 1 кг жидкого азота, испаряясь и нагреваясь затем до -25°С, способен отдать около 376,8 кДж/кг (90 ккал/кг), чего достаточно для охлаждения и замораживания 1 кг продукта до — 18°С.

Многоплиточные скороморозильные аппараты применяют для замораживания плодов, овощей, филе рыбы и мяса в картонных коробках. В этих аппаратах теплообмен между хладагентом и продуктом происходит через перегородку (стенку).

Аппараты работают как с непосредственным испарением жидкого аммиака, так и с рассольным охлаждением.

Конструкция аппаратов в той части, где осуществляются подача и отвод хладагента, зависит от его вида.

Многоплиточный скороморозильный аппарат, работающий с рассольным охлаждением, выполнен в виде шкафа, имеющего одну или две двери, через которые загружают и выгружают продукт, уложенный в картонные коробки. Внутренние размеры шкафа 1757 х 1230 х 1600 мм. В шкафу горизонтально одна над другой расположены 11 плит размером 1320 X 1000 х 40 мм. Плиты изготовлены из сплава алюминия и имеют внутри зигзагообразный канал, по которому движется рассол, охлажденный до —25...—30°С. Верхняя плита закреплена неподвижно; все остальные плиты могут двигаться вертикально вверх или вниз по специальным направляющим. Плиты перемещаются гидравлическим плунжером, приводимым в движение давлением масла 1,0... 1,2 МПа; масло нагнетается шестеренным насосом через масляный ресивер.

При подъеме плит зазор между ними фиксируется уложенными по краям деревянными планками, высота которых на 2...3 мм меньше высоты коробки. Общий максимальный подъем плит 625 мм. При перемещении нижней плиты вверх она упирается планками в вышележащую, поднимает ее до встречи со следующей плитой и т. д. Коробки с продуктом плотно зажимаются между двумя плитами, но не раздавливаются благодаря деревянным планкам, фиксирующим зазор.

Рассол поступает в плиты и выходит из них через патрубки, соединенные шлангами с вертикальными коллекторами; через один подается охлажденный рассол во все плиты; через другой отводится нагревшийся рассол на охлаждение. Скорость циркуляции рассола в плитах 0,2...0,3 м/с.

Аппарат работает периодически; производительность его зависит от количества продуктов, загружаемых одновременно, продолжительности замораживания, загрузки и выгрузки.

Показатели работы аппарата при замораживании продукта до температуры — 18°С приведены в табл. 1.

1. Характеристика работы аппарата

Такую же конструкцию имеют многоплиточные скороморозильные аппараты, работающие с непосредственным испарением аммиака в каналах плит; конструктивно такие аппараты отличаются от описанного выше только устройством приспособлений для подачи жидкого и отвода парообразного аммиака.

В аппарате установлено 11 плит размером 1300 х 1100 х 40 мм из алюминия с зигзагообразным змеевиком. Жидкий аммиак температурой -30°С поступает через поплавковый регулирующий вентиль в вертикальный коллектор и затем по шлангам — в каждую плиту. Коллектор соединен с ресивером жидкого аммиака, расположенным над аппаратом. Пары аммиака отсасываются из каждой плиты по шлангам во второй коллектор, откуда они направляются к компрессору.

Основные недостатки плиточных скороморозильных аппаратов: сравнительно небольшая производительность, что вынуждает устанавливать большое число аппаратов и приводит к увеличению расходов на обслуживающий персонал;

применение ручного труда при замораживании продукта в коробках и в особенности в формах (подготовка продукта, укладка в коробки, загрузка, выгрузка, перемещение);

неприспособленность аппаратов для одновременной загрузки продуктов разных размеров и разной толщины;

периодичность работы аппаратов, связанная с необходимостью загрузки и выгрузки продукта;

небольшая производительность аппаратов из-за большого термического сопротивления в месте контакта коробок (форм) и плит.