Способ замораживания плодов и овощей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к холодильной технике. Сущность: продукты перемещают на транспортере и подмораживают в псевдоожиженном слое при чередовании по длине транспортера зон со струями повышенного напора воздуха с зонами без таких струй, а домораживание осуществляют при расположении продукта на ленте транспортера в плотном слое и подаче на него воздуха в нисходящем потоке. Устройство содержит теплоизолированную камеру, разделенную перегородками на секции подмораживания и домораживания, транспортер для продуктов, расположенные под ним воздухоохладители, систему воздухораспределения, расположенную под транспортером в секции подмораживания и содержащую ряды ячеек, и поворотные лопасти, установленные под ячейками с возможностью их поочередного перекрывания. Вентиляторы воздухоохладителей установлены с возможностью подачи воздуха в первой секции под транспортер, а во второй секции - на транспортер сверху. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано на холодильниках пищевой промышленности.

Известны способы и устройства по замораживанию плодов, овощей и полуфабрикатов.

Прототипом является скороморозильный аппарат для замораживания мелкоштучных продуктов, включающий теплоизолированную камеру с загрузочным и разгрузочным патрубками, установленный в камере воздухоохладитель, размещенный над ним транспортер для продуктов с гибкой перфорированной лентой, всасывающий и нагнетательный вентиляторы, жесткую решетку, неподвижно укрепленную под верхней ветвью транспортера, и блок перегородок, укрепленных над верхней ветвью ленты транспортера с возможностью перемещения их в горизонтальной плоскости и поворота каждой из них вокруг горизонтальной оси.

Кроме того, в существующих скороморозильных аппаратах процесс замораживания осуществляется двухстадийно подмораживание на первой ленте транспортера в тонком пвсевдоожиженном слое и домораживание на второй ленте в псевдоожиженном или плотном слоях. В этом случае необходимо наличие двух транспортеров и соответственно двух к ним приводов. Подмораживание и домораживание осуществляются в восходящем потоке холодного воздуха.

Площадь первой поддерживающей сетки транспортера скороморозильного аппарата определяется зависимостью F (1) где G производительность скороморозильного аппарата, кг/ч; τ₁ время подмораживания, ч; Н_о высота неподвижного слоя продукта на первой транспортерной ленте, м; ρ_п насыпная плотность продукта, кг/м³.

Из уравнения (1) видно, что площадь поддерживающей сетки можно уменьшить (а следовательно, и габариты аппарата) путем сокращения времени подмораживания τ₁ или увеличением толщины слоя продукта Н_о.

Сокращение времени подмораживания при неизменной температуре охлаждающего воздуха связано с увеличением скорости движения воздуха ω (м/с), в результате чего потребляемая мощность вентиляторов скороморозильного аппарата возрастает в ω³ раз.

При увеличении же Н_о мощность на электродвигатели вентиляторов скороморозильного аппарата увеличивается прямо пропорционально толщине неподвижного слоя.

Таким образом, второй путь по уменьшению габаритных размеров устройства (уменьшение площади поддерживающей сетки) является более рациональным.

Скороморозильному аппарату присущи недостатки, связанные с устройством неподвижной решетки под верхней ветвью транспортера, что вызывает некоторую непроизводительную потерю напора потока воздуха, а устройство блока поворотных перегородок, укрепленных над верхней ветвью ленты транспортера с возможностью перемещения их в горизонтальной плоскости, усложняет эксплуатацию аппарата.

Так, при временной остановке транспортера ворошители продукта над сеткой транспортера могут вмерзать в продукт, а затем при возобновлении работы транспортера этим же продуктом (в виде замерзшей пластины) разрушиться. Кроме того, при замораживании таких нежных ягод как клубника или малина ввод в псевдоожиженный слой посторонних движущихся предметов будет нарушать их целостность, что отразится на товарном качестве.

Подмораживание плодов и овощей в тонком слое на первом тpанспортере в аппаратах ZFT-1 имеет тот недостаток, что из-за прорывов струй через тонкий слой не весь продукт псевдоожижается и часть его может примерзать к сетке. Перемешивание же продукта на всей сетке транспортера струями повышенного напора не предусматривается.

Как правило, домораживание на втором транспортере осуществляется также в псевдоожиженном слое.

Следует отметить, что переход от плотного слоя (путем увеличения скорости восходящего потока воздуха) к псевдоожиженному для мелкоплодного сырья связан с резким падением коэффициента теплоотдачи, что удлиняет время домораживания и способствует росту энергетических затрат на вентиляторы скороморозильного устройства. Увеличить же скорость воздуха выше критической (начало псевдоожижения в плотном слое) при восходящем потоке воздуха не представляется возможным.

Таким образом, существующим способам и устройствам по замораживанию плодов и овощей присущи следующие недостатки: усложнение конструкции и увеличение энергетических затрат; наличие двух транспортеров и соответственно двух к ним приводов; отсутствие перемешивания продукта на всей первой сетке транспортера струями воздуха повышенного напора; невозможность более интенсивного домораживания плодов и овощей на втором транспортере в плотном слое.

Цель изобретения устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что подмораживание в псевдоожиженном слое осуществляют при чередовании по длине транспортера зон со струями повышенного напора воздуха с зонами без таких струй, а замораживание осуществляют при расположении продукта на ленте транспортера в плотном слое и подаче на него воздуха в нисходящем потоке.

Интенсификация процесса домораживания осуществляется при скорости потока воздуха выше критической скорости псевдоожижения.

Кроме того, в устройстве камера разделена на секцию подмораживания и секцию домораживания вертикальной поперечной перегородкой и установленной над верхней ветвью транспортера подвижной перегородкой, при этом вентиляторы воздухоохладителей установлены с возможностью подачи воздуха в первой секции под транспортер, а во второй секции на транспортер сверху, причем система воздухораспределения расположена под транспортером в секции подмораживания и содержит ряды ячеек и поворотные лопатки, установленные под ячейками с возможностью их поочередного перекрывания.

Для предотвращения примерзания плодоовощного сырья к сетке транспортера в скороморозильном аппарате при его замораживании с одновременным сокращением энергетических затрат процесс проводится в две стадии.

На первой стадии в псевдоожиженном слое осуществляется подмораживание плодов или овощей, при котором происходит их охлаждение и образование на поверхности тонкого замороженного слоя. Это предотвращает дальнейшее их комкообразование и примерзание к сетке транспортера. Подмораживание может осуществляться в диапазоне температур холодного воздуха минус 20 минус 30^оС. При подмораживании необходимо интенсивное перемешивание плодоовощного сырья, что достигается путем повышения скорости потока воздуха на отдельных, чередующихся, участках. Так, критическая массовая скорость начала псевдоожижения для плодов и овощей ориентировочно составляет, кг/(м² ˙ с): Зеленый горошек 2 Вишни 3 Сливы 4 Абрикосы 4,7 Для осуществления нормального псевдоожижения скорость фильтрации воздуха должна превышать примерно в 2 раза критическую. При частичном перекрытии лопастями живого сечения ячеек под верхней ветвью сетки транспортера скорость потока воздуха (скорость струй) будет достигать для зеленого горошка ρω=7 кг/(м² ˙ с), для вишен 9 кг/(м² ˙ с), слив 12 кг/(м² ˙ с) и абрикосов 14 кг/(м² ˙ с) (ρ, кг/м³ плотность воздуха, ω, м/с скорость воздуха).

Вторая стадия домораживание, осуществляется в плотном слое при вышеуказанных температурах и омывании плодов или овощей нисходящим потоком воздуха. Массовая скорость фильтрации в зависимости от необходимой продолжительности процесса замораживания может изменяться в интервале, кг/(м² ˙ с): зеленый горошек 2-4; вишни 3-5; сливы 3-6; абрикосы 3-6. Для обеспечения замораживания указанных плодов и овощей необходимо устанавливать вентиляторы с регулируемым расходом и напором.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для замораживания, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг. 4.

Устройство включает теплоизолированный контур 1, неподвижную поперечную перегородку 2 камеры, поворотную поперечную перегородку 3, неподвижный воздухораспределитель 4, загрузочный бункер 5, поворотную лопасть воздухораспределителя 6, транспортерную сетчатую ленту 7, ребристо-трубные воздухоохладители 8 и 11, корпус устройства 9, вентиляторы 10, разгрузочный лоток 12, тяги 13 и 14 и приводной барабан 15.

Устройство работает следующим образом.

Продукт подается в загрузочный бункер 5, откуда поступает в холодный контур на транспортерной сетчатой ленте 7. Дойдя до стенки устройства 9, под воздействием холодных воздушных струй плодоовощное сырье псевдоожижается и в виде псевдоожиженного слоя перемещается до подвижной поперечной перегородки 3. Через образованное отверстие в неподвижной поперечной перегородке 2 плоды или овощи пересыпаются на вторую часть конвейера. На первой части конвейера плоды подмораживаются и подсушиваются, в результате чего они не могут примерзать к сетке и смерзаться в комки при домораживании на второй части конвейера. Замороженные плоды или овощи через разгрузочный лоток 12 передаются на упаковку. Привод сетки транспортера осуществляется через приводной барабан 15.

Регулирование высоты псевдоожиженного слоя на первой части конвейера (подмораживание) осуществляется путем изменения высоты подъема поворотной перегородки 3
На первой части транспортера плоды или овощи замораживаются в восходящем потоке воздуха. Воздух вентилятором 10 засасывается из камеры и продувается через ребристо-трубный воздухоохладитель, внутри труб которого кипит холодильный агент. Пройдя воздухоохладитель, воздух охлаждается и затем поступает в воздухораспределительное устройство. Воздухораспределительное устройство предназначено для равномерного распределения потока воздуха по всей площади поддерживающей ветви первой части транспортера.

Воздухораспределительное устройство состоит из двух частей: неподвижной 4 и подвижной 6. Неподвижная часть воздухораспределительного устройства представляет собой квадратные ячейки (в плане) (фиг. 4 а), образованные из листового материала, а подвижная часть состоит из поворотных лопастей 6, прикрепленных на шарнирах к нижней неподвижной части (фиг. 5 б, в, г). В нижней части поворотных лопастей 6 на шарнирах крепятся тяги 13 и 14 (фиг. 5 д, е). Перемещая тяги влево или вправо, можно перекрывать (чередуя) часть сечения неподвижного воздухораспределителя. При этом четные и нечетные лопатки поворачиваются всегда в противоположном направлении, тем самым закрывая или открывая часть каналов.

На фиг. 5 б, в и г показаны возможные вариации работы воздухораспределительного устройства.

В варианте, показанном на фиг. 5 в, поперечное сечение воздухораспределительного устройства уменьшается в два раза, в результате увеличиваются скорость и напор воздуха, что способствует более интенсивному псевдоожижению над этими каналами. Затем, повернув поворотные лопасти (фиг. 3 г), открываем другие каналы, а первые закрываем. Таким образом, обеспечивая привод тяг 13 и 14, можно непрерывно или периодически перемешивать струями воздуха плоды или овощи на первой части сетки транспортера. Холодный воздух, пройдя через слой продукта на первой части транспортера, отепляется и снова засасывается вентиляторами.

На второй части ленты транспортера плоды или овощи домораживаются в плотном слое. Холодный воздух после воздухоохладителя 11 засасывается вентилятором 10 и подается в верхнюю часть камеры, а затем проходит через продукт сверху вниз (нисходящий поток воздуха).

Отепленный поток воздуха (после слоя продукта) поступает в воздухоохладитель 11, где охлаждается. В этом случае при скорости воздуха выше критической скорости псевдоожижения продукт псевдоожижаться не будет, что будет способствовать интенсификации домораживания при меньших энергетических затратах.

Для предотвращения смешивания потоков воздуха в зоне подмораживания и в зоне домораживания камера разделена перегородкой 2.

Использование способа и устройства позволит сократить энергетические и капитальные затраты.

Формула изобретения

1. Способ замораживания плодов и овощей, предусматривающий перемещение их на транспортере и подачу к слою продуктов холодного воздуха с обеспечением их подмораживания в псевдоожиженном слое и дальнейшего домораживания, отличающийся тем, что подмораживание в псевдоожиженном слое осуществляют при чередовании по длине транспортера зон со струями повышенного напора воздуха с зонами без таких струй, а домораживание осуществляют при расположении продукта на ленте транспортера в плотном слое и подаче на него воздуха в нисходящем потоке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что домораживание осуществляют при скорости потока воздуха выше критической скорости псевдоожижения.

3. Устройство для замораживания плодов и овощей, содержащее теплоизолированную камеру, транспортер для продуктов, расположенные под ним воздухоохладители с ребристо-трубными теплообменниками и вентиляторами, систему воздухораспределения, загрузочный бункер, разгрузочный лоток, отличающееся тем, что камера разделена на секцию подмораживания и секцию домораживания вертикальной поперечной перегородкой и установленной под верхней ветвью транспортера подвижной перегородкой, при этом вентиляторы воздухоохладителя установлены с возможностью подачи воздуха в первой секции под транспортер, а во второй секции на транспортер сверху, причем система воздухораспределения расположена под транспортером в секции подмораживания и содержит ряды ячеек и поворотные лопасти, установленные под ячейками с возможностью их поочередного перекрывания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5