Способ замораживания мелкоштучных пищевых продуктов
Область использования: в холодильной технике, при замораживании пищевых продуктов . Сущность изобретения; к продукту на несущей поверхности подают охлажденный газ и путем механической вибрации этой поверхности создают псевдоожиженный слой. При этом режим вибрации осуществляют при условии, что разность между безразмерным коэффициентом режима работы вибратора и отношением аэродинамической силы, действующей на штучный продукт, к нормальной составляющей его силы тяжести должна быть равна единице для достижения продуктом первой критической скорости флюидизации. 2 ил., 1 табл.
сОюз сОВе тских сОцидлистических
РЕСПУБЛИК (Я)5, А 23 В 4/Об
ГОСУДАРСТ8Е ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР ««м»,; — 1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892398/13 (22) 20.12.90 (46) 30.08.92. Бюл. N 32
{71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт мясной промышленности (72) А.А. Горбатов, Н,Э. Каухчешвили, Б.Ю.
Крылов и И.М. Липень (56) Физико-технические основы холодильной обработки пищевых продуктов, и/р Э.И.
Каухчешвили, М,: Агропромиздат, 1985, с, 134 — 142 (прототип). (54) СПОСОБ ЗАМОРАЖИВАНИЯ МЕЛКОШТУЧНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Изобретение относится к холодильной технике, в частности к способам замораживания пищевых продуктов.
Известен способ замораживания мелкоштучных пищевых продуктов, предусматривающий подачу к продукту на несущей поверхности охлажденного газа и создание псевдоожиженного слоя, Недостатком способа, принятого за прототип, является большая продолжительность холодильной обработки и довольно значительные энергетические затраты.
Целью изобретения является интенсификация процесса отвода тепла и сокращение энергетических затрат.
Поставленная цель достигается техническим решением, представляющим новый способ замораживания мелкоштучных пищввых продуктов, предусматривающий подачу к продукту на несущей поверхности охлажденного газа и создание псевдоо«жйБЫ 1757«566 А1
2 (57) Область использования в холодильной технике; при заморажИвании пйщевых продуктов. Сущность изобретения: к продукту на несущей поверхности подают охлажденный газ и путем мехайической вибрации этой поверхности создают псевдоожиженный слой. При этом режим вибрации осуществляют при. условии, что разность между безразмерным коэффициейтом режима работы вибрато ра и отношением-аэродинамической силы, действующей на штучный продукт, к нормальной составляющей его силы тяжести должна быть. равна единице для достижения продуктом первой критической скорости флюидизации, 2 ил., 1 табл. женного слоя, отличающийся от известного тем, что псевдоожиженный слой создают путем механической вибрации несущей поверхности, причем режим вибрации осуществляют при условии, что разность между безразмерным коэффициентом режима работы вибратара и отношейием аэродинамической силы, действующей на штучный продукт, к нормальной составляющей его силы тяжести должна быть равна единице для достижения продуктом первой критической скорости флюидизации.
Изобретение поясйяется чертежами, где на фиг. 1 представлен характер изменений коэффициента теплоотдачи от скорости потока охлаждающего газа, а на фиг. 2 представлена схема сил, действующих на штучный продукт.
Для пояснения сути заявленного способа замораживания мелкоштучных пищевых продуктов рассмотрим механизм теплооб1757566
Суть изобретения заключается в том, что с помощью механической вибрации осуществляют режим движения штучных продуктов (в процессе холодильной обработки) соответствующий режиму начала псевдоожижения, а охлаждающий газ, например воздух может подаваться на слой продукта как сверху так и снизу.
Такая организация теплоотвода в процессе холодильной обработки позволяет ин50 тенсифицировать процесс с одновремен- ным сокращением эйергетических затрат.
Кроме того; получение псевдоожижения за счет механической вибрации обеспечивает стабильйый режим беэ каналообразования, .а при подаче охлаждающего газа сверху увеличивается локальная скорость обтекания продукта потоком(за счет их встречного движения), что также интенсифицирует процесс теплоабмена. мена между охлаждающим газам и продуктом при замораживании известным и предлагаемым способом, При замораживании мелкоштучных продуктов в плотном слое с увеличением 5 скорости подаваемого снизу потока охлаждающего газа, коэффициент теплоотдачи также повышается, но при переходе к псевдоожиженному слою (т,е. при достижении величины скорости потока больше первой 10 критической скорости V)i Последнее объясняется двумя основными причинами: — в неподвижном слое фактические (локальные) скорости обтекания продуктов ох- 15 лаждающим патокам больше, чем в псевдоожиженном, в котором увеличивается живое сечение для прохода потока газа; — каналообразование, а также прорыв через псевдоожиженный слой части охлаж- 20 дающего газа в виде пузырей резко ухудшает контакт между потоком и продуктами. На фиг, 1, показан характер изменения коэффициента теплоотдачи от скорости потока охлаждающего газа, из которого видно, 25 что величина коэффициента теплоотдачи псевдоожиженного слоя достигает величины коэффициента теплоотдачи плотного слоя (перед началом псевдоажижения) лишь при значительном увеличении скорости по- 30 тока. Таким образом, длительность процесса замораживания одного и того же продукта может быть одинаковой при сравнительно малой (плотный слой) и большой (псевдо- 35 ожиженный слой) скоростях потока охлаждающего газа. Соответственно, повышение скорости потока влечет за собой увеличение энергетических затрат. Для определения параметров механической вибрации, обеспечивающих режим начала псевдоожижения, рассмотрим два случая: — движение продукта происходит на вибрирующей поверхности без подачи охлаждающего газа — движение продуктов на вибрирующей поверхности с одновременной подачей потока охлаждающего газа сверху (т.е. наибо- лее сложный, с точки зрения энергозатрат, случай) на продукт. В случае вибрации без подачи потока холодного газа, штучный продукт будет иметь контакт с вибрирующей поверхностью до тех пор, пока составляющая силы инерции частицы, нормальная к вибрирующей поверхности не превысит или станет равной нормальной составляющей силы тяжести (3), т.е, (см. фиг. 2), g — А оР з! и Р з!и в G cos а 1 где P — угол между вибрирующей плоскостью и направлением вибрации; G — сила тяжести, действующая на штучный продукт; a — угол между горизонтом и вибрирующей плоскостью; А и а — соответственно амплитуда и частота колебаний вибрирующей поверхности, При максимальной левой части (s tn e t=1 = Л или вт = ) происходит отрыв продукта от вибрирующей поверхности или; К вЂ” >1 g cosa где Кв — безразмерный параметр, называемый коэффициентом режима работы вибрирующей поверхности или вибратора. В зависимости от величины Кв могут иметь место следующие режимы: при К з<1 -движение без отрыва от вибрирующей поверхности (т.е. режим плотного слоя); при K >1 — движение с отрывом (т.е. режим псевдоожижения); при К =1 — соответствует границе режимов движения с отрывом и без отрыва материала от вибрирующей поверхности (т.е. соответствует первой критической скорости или началу процесса псевдаожижения). При подаче охлаждающего газа сверху (т,е. перпендикулярно вибрирующей поверхности с направлением скорости потока 1757566 вниз) на слой мелкоштучных продуктов по- ние материала превысит значение первой следние будут испытывать воздействие критическойскорости(например, достигнут аэродинамической силы, направление кото-. скорости витания, что нежелательно). рой противоположно направлению движу- Предлагаемый способ замораживания щей силы, действующей на штучные 5 мелкоштучныхпищевыхпродуктовреализопродукты, расположенные на вибрирующей ван следующим образом. поверхности, При этом для достижения про- Холодильную обработку ведут в теплодуктами первой критической скорости нача-. изолированной камере. В нижней части кала псевдоожижения должно удовлетво- меры устанавливают, перфорированную ряться условие: 10 вибрирующую поверхность, а в верхней части воэдуховоды для подачи отхлаждающего (2) воздуха. тт соа а Перед началом ааморажиаания температуру в камере устанавлийаютт равной темгде FA — аэродинамическая сила, действую- 15 пературе охлаждающего воздуха (минус 25 щая на штучный продукт, величина которой — минус 30ОС), определяется: . . -..: . После включения механического вибратора производят загрузку" мелкоштучного продукта через загрузочное окно, выгрузку 20 замороженных продуктов осуществляют через разгрузочное окно, Знак" вектора определяетзнакперед В таблице приведены Результаты эамовторым леном правой части выражения(2), РаживаниЯ пРи Различной скоРости подачи т.е, "общий случайн). Например, при подаче охлаждающего воздуха. Как показывают Ревоэдуха сверху вниз, это знак н+", при пода 25 зультаты замораживанйЯ сливы и вишни, че снизУ ввеРх, соответственно "-", -: -: если KQ — А. - 1, то (приведенные в где: СА — коэффициент аэродинамической силы; табл. ), предлагаемый способ позволяет со у- площадь миделевого(самого широ кратить Удельное энергопотребление на кого)сечения и.-.учного продукта;: . 30 процесс замораживания на 40-60/„при р и Ув — соответственно плотность и этой продолжительность замораживаниЯ скорость охлаждающего газа. Таким образом, для осуществления pe- e P м y .".э о жима движения штучных продуктов на виб- Способ замораживания мелкоятучных рирующей поверхности соответствующего 35 пищевых продуктов, предусматривающий начальномумоменту режима псевдоожиже- подачУ к продукту на несУщей по еРхности ния (т.е. скорость движения штучных.про- охлажденного газа и создание псевдоожидуктов достигла первой критической . женногослоя,отличающийся тем,что, скорости) при одновременной подаче свер- целью енсиф ац npî×eñcà отвода ху на псевдоожиженный слой материала по- 40 те а и со ращения энергетических затрат, током охлаждающего газа необходимо и псеадоожиженный слой создают пУтем медостаточно выполнение условия, которое ханической вибРации несущей повеРхноследует из выражения (1) и (2); . сти, пРичем Режим вибрации осуществляют при условии, что разность между безраз45 мерным коэффициентом режима работы "8 Q соз6 вибратора и отношением аэродинамической силы, действующей на штучный проВ случае нарушения поставленного ус- ДУкт, к ноРмальной составлЯющей его силы ловь!я либо не будет осуществляться режим тЯжести должна быть Равна единице длЯ псевдоожижения, либо псевдоожижение 50 ДостижениЯ продУктом пеРвой кРитической буд " epec yp" „, „„, „„„, д. и с орости флюидиэации, FA=CASM P— 1757566 1757566 ,, НапроЬение потока охиаждаюшего гам Шщуч Составитель И.Кутукова Редактор Л.Павлова Техред М.Моргентал Корректор Н,Слободяник Заказ 2942 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 303
