Швидкоморозильний флюїдизаційний апарат для заморожування дрібноштучних продуктів

Винахід належить до області холодильної техніки, а саме до швидкоморозильних флюїдизаційних апаратів для заморожування дрібноштучних продуктів (плодів, ягід, овочів, дрібних напівфабрикатів та ін.). Відомий швидкоморозильний флюїдизаційний апарат, який складається з теплоізольованої камери, повітроохолоджувача з вентиляторами, завантажувального та транспортуючого пристроїв (А.с. СРСР №516884, кл. F25D17/06). Його особливість полягає у тому, що поверхня повітроохолоджувача зрошується антифризом. Розчин антифризу поглинає вологу, яка надходить від заморожуваного продукту і цим запобігає осадженню інею на поверхні повітроохолоджувача, що поліпшує його тепловіддачу. Однак у процесі роботи апарату проходить деконцентрація розчину. Крім того антифриз забруднюється дрібними частками заморожуємого продукту. Тому для запобігання заморожування і забруднення розчину необхідно мати установку регенерації (випарювальну установку, установку очистки). Це приводить до додаткових енергетичних і капітальних витрат, збільшення площі, яка зайнята під розміщення флюїдизаційного апарату. Крім того, антифриз може потрапити на продукти, які заморожуються, погіршуючи їх якість. Відомий швидкоморозильний апарат для дрібноштучних продуктів (Патент Росії №2036396, кл. F25D13/06), який складається з теплоізольованої камери, пристрою для транспортування, розміщеного під ним трубнооребреного повітроохолоджувача, бункера для завантаження та лотка розвантаження. Апарат розділений на дві зони, підморожування та заморожування. Спонукаючим вентилятором повітря подається знизу в зону підморожування, минаючи повітроохолоджувач, підриває продукт, створюючи флюїдизаційний шар і підморожуючи продукт. В зоні заморожування повітря, яке продувається через повітроохолоджувач, подається зверху на продукт, який заморожується. У розглядаємому технічному рішенні ліквідовано основний недолік, який пов'язаний з використанням розчину антифризу. Дане технічне рішення взяте нами за прототип. Однако і воно має ряд недоліків. По-перше, низька ефективність роботи повітроохолоджувача, що зумовлено необхідністю частих відтайок поверхні повітроохолоджувача, в результаті інтенсивного нарастання інею на теплообмінній поверхні. Причиною цього є недосконала компановка пучка оребрених труб повітроохолоджувача в одній секції по відношенню до напрямку потоку вологого повітря, при якій вологе повітря направляється на нижні, найбільш холодні, ряди оребрених труб. По-друге, в зоні заморожування інтенсивність процесу не висока у наслідку того, що продукт знаходиться в щільному шарі, збільшується тривалість заморожування продукту. У основу винаходу поставлена задача створення такої конструкції швидкоморозильного флюїдизаційного апарата для заморожування дрібноштучних продуктів, у якому, шляхом скорочення непродуктивного часу відтайки інею з поверхні повітроохолоджувача, інтенсифікації процесу заморожування продукту, шляхом підтримання стійкого флюїдизаційного шару продукту по всій робочій довжині транспортуючого пристрою, забезпечується збільшення продуктивності та підвищується економічність апарата. Поставлена задача вирішується тим, що в заявленому швидкоморозильному апараті, який складається з теплоізольованої камери, трубноребристого повітроохолоджувача, спонукаючого та основних вентиляторів, завантажуючого та транспортуючого пристроїв, у вигляді сітчатого конвеєра, повітроохолоджувач складається з двох секцій. Перша секція установлена рядом з транспортуючим пристроєм, а друга безпосередньо під стрічкою конвеєра. Секції з'єднані між собою у нижній частині поворотним повітроводом, який одночасно виконує роль піддону. Основні вентилятори розміщені над транспортуючим пристроєм і з'єднані нагнитаючим повітроводом з верхньою частиною першої секції повітроохолоджувача, забезпечуючи стійкий флюїдизаційний шар на ділянці заморожування транспортуючого пристрою. Перша секція повітроохолоджувача виконана з більшою відстанню між ребрами ніж друга. Порівняльний аналіз з прототипом показує, що запропонований швидкоморозильний флюїдизаційний апарат для дрібноштучних продуктів відрізняється тим, що його повітроохолоджувач складається з двох секцій, розташованих одна за іншою, до того ж перша секція розташована поряд з конвеєрною стрічкою, а друга безпосередньо під нею. При цьому перша секція має відстань між ребрами більшу ніж друга. Секції повітроохолоджувача з'єднані між собою в нижній частині поворотним повітроводом-піддоном. Основні вентилятори, що забезпечують стійкий флюїдизаційний шар на ділянці заморожування транспортуючого пристрою, з'єднані нагнітаючим повітроводом із верхньою частиною першої секції повітроохолоджувача та розміщені над транспортуючим пристроєм. Запропоноване компонування апарату дозволяє подавати повітря у верхню частину пучка труб першої секції повітроохолождувача, а далі через повітропровід-піддон у нижню частину пучка другої секції, і через пучок та конвеєр на продукт, що підморожується, забезпечуючи флюїдизаційний шар у процесі заморожування. Спонукаючий вентилятор продуває холодне повітря тільки через стрічку конвеєра, створюючи флюїдизаційний шар на ділянці підморожування продукту. При цьому інтенсивність наростання інею на перших рядах труб початкової секції повітроохолоджувача зменшується в результаті того, що перші ряди труб мають температуру на 1 - 2°C вище наступних (у цих рядах рухається в основному холодильний агент у вигляді пару). Основна маса інею перерозподіляється в сторону рівномірності по всій площі поверхні повітроохолоджувача. Працеспроможність повітроохолоджувача за рахункових параметрах зберігається тривалий час без проведення відтайки його поверхні. Покращуються енергетичні показники апарата в результаті зменшення аеродинамічного опору пучка, забезпечується стійкість флюїдизаційного шару продукту, збільшується продуктивність апарата. Аналіз літературних джерел показує, що невідомо технічне рішення, яке збігається по сукупності суттєвих ознак із заявленим рішенням. Нове технічне рішення дозволяє отримати позитивний ефект, шляхом скорочення невиробничого часу апарата під час відтайки поверхні повітроохолоджувача, створення стійкого флюїдизаційного шару по всій робочій довжині конвеєра і в результаті збільшення продуктивності апарата. На відміну від відомих технічних рішень поток підігрітого та зволоженого повітря подається основними вентиляторами через нагнітаючі повітроводи на верхні ряди пучка оребрених труб першої секції повітроохолоджувача. Верхні ряди труб всередині омиваються парою, а не рідким холодильним агентом як труби, що лежать нижче, і тому мають температуру на 1 - 2°C вище інших. З цієї причини на їх поверхні іній буде осідати менш інтенсивно. Ця дільниця трубного пучка, живий переріз якого найбільш інтенсивно забивається інеєм, в основному, визначає аеродинамічний опір повітроохолоджувача, У наслідку зменшення аеродинамічного опору пучка труб збільшується відрізок часу між відтайками повітроохолоджувача, формується стійкий флюїдизаційний шар продукту по всій робочій довжині конвеєра, підвищується інтенсивність заморожування, збільшується продуктивність апарата за ліпших енергетичних показників. Запропоноване технічне рішення може бути реалізоване на апараті, принципова схема якого зображена на фіг.1, а на фіг.2 показано розріз А - А на фіг.1. Апарат складається з теплоізольованої камери 1, завантажувального пристрою 2, транспортуючого пристрою у вигляді конвеєра з сітчатою стрічкою 3, основних вентиляторів 4, розміщених над стрічкою конвеєра, нагнітаючих повітроводів 5, спонукаючого вентилятора 6, який подає навітря під стрічку конвеєра, першої секції повітроохолоджувача 7, яка розміщена поряд з конвеєром, другої секції повітроохолоджувача 8, розміщеної під конвеєром, поворотного повітровода-піддона 9, який з'єднує між собою секції 7 і 8 повітроохолоджувача у нижній частині. Швидкоморозильний апарат працює наступним чином. Дрібноштучний продукт (зелений горошок, полуниця, слива та ін.) безперервно надходить з завантажувального пристрою 2 на сітчату стрічку конвеєра 3. На початковому етапі стрічки спонукаючий вентилятор 6 нагнітає повітря через стрічку конвеєра 3, направляючи його на шар продукту. Спонукаючим вентилятором 6 створюється напір повітря, яке перетворює насипний шар продукту у флюїдизаційний, та запобігає змерзанню окремих продуктів між собою та примерзання їх до стрічки конвеєра 3. Відбувається підморожування зовнішньої поверхні продукту. Далі на основній частині конвеєра 3 продукт підтримується у флюїдизаційному стані і остаточно заморожується в потоці повітря, яке продувається основними вентиляторами 4 через конвеєр 3. Продукт знаходиться у флюїдизаційному стані на протязі всього періоду заморожування. Охолодження повітря проходить у двухсекційному повітроохолоджувачі 7, 8. Підігріте та зволожене повітря на виході з флюїдизаційного шару продукту захоплюється вентиляторами 4 та поступає через нагнітаючий повітровод 5 на верхні ряди першої секції повітроохолоджувача 7. З неї через повітровод-піддон 9 на нижні ряди другої секції 8 повітроохолоджувача і далі через сітчату стрічку конвеєра 3 на продукт. Використання заявленого технічного рішення для заморожування дрібноштучних продуктів дозволить забезпечити більш рівномірне осідання інею на поверхні повітроохолоджувача, інтенсифікувати процес заморожування шляхом підтримки стійкого флюїдизаційного шару продукту по всій довжині робочої стрічки конвеєра, що у підсумку збільшить продуктивність та економічність апарату.