Спосіб зниження усушки при заморожуванні харчових продуктів і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до холодильної техніки і може бути використаний на холодильниках харчової промисловості для заморожування розсипом дрібноштучних харчових продуктів (плоди, овочі, пельмени, котлети та ін.). Відомі способи і пристрої по зменшенню усушки при заморожуванні харчових продуктів [1]. У існуючих скороморозильних апаратах процеси заморожування проводять при максимально можливій швидкості промерзання продукту, що сприяє зменшенню усушки. Проте, призупинити процес випару вологи з поверхні продукту при заморожуванні не неможливо. Прототипом є "Спосіб холодильної обробки мілко штучних виробів і пристрій для його здійснення" [2], який передбачає холодильну обробку мілко штучних виробів шляхом їх обдування холодним повітрям, підморожування, перевантаження на доморожуючий пристрій з перфорованої або сітчастою поверхнею, галтування і остаточне заморожування шляхом продувки холодного повітря через шар продукту. Пристрій для холодильної обробки мілко штучних виробів включає тепло ізольовану камеру, вузол прийому і підморожування виробів, повітропровід з турбулізаіорами повітряного потоку, засіб для кінцевого заморожування, включаю чого сітчастий або перфорований барабан з внутрішнєю шнековою навивкою, повітроохолоджувачі. Необхідно відмітити, що пункти 1 та 2 способу містять в собі загальновідому інформацію про те, що при обдуванні продукту потоком повітря с температурою -28° ¸ -33°С на його поверхні завжди буде промерзла тверда кірка. Відносно швидкості потоку повітря рівному 12¸16м/с, це необхідно відмітити недолік так як це приведе тільки до невиправданих витрат електроенергії на вентилятори повітроохолоджувачів та холодильну машину. В світовій практиці в швидкоморозильних апаратах швидкість потоку повітря не перевищує 6¸8м/с. В колонці 10 (опису) вказано, що обдув напівфабрикату, який знаходиться на нижній вітці 8, відрізняється від обдування його на верхній вітці 7.......так як повітря частково відпрацьоване і. як наслідок більш тепле і з більшою вологістю. Це необхідно для того щоб знизити витрати на усушк у продукту. Але. на жаль, тут не вказується на скільки, при цьому збільшується вологість повітря і чому збільшення вологості повітря має місце тільки в одному місці апарата, а не в всьому апаратові і чому ця ознака не знайшла свого місця в формулі винаходу. Відносно ознак пристрою для холодильної обробки дрібноштучних виробів, ю вони мало відрізняються від існуючих швидкоморозильних апаратів, крім нагромадження вузлів транспортерів, приводів, перфорованих барабанів та ін. У основу винаходу поставлена задача удосконалення "Способу зниження усушки при заморожуванні харчових продуктів і пристрою для його здійснення". Поставлена задача вирішується тім, що "Спосіб зниження усушки при заморожуванні харчових продуктів і пристрій для його здійснення", що передбачають одержання здрібнених кристалів інею в потоку повітря, інтенсифікацію процесу заморожування продукту, скорочення природних утрат заморожуючого продукту, інтенсифікацію тепловіддачі у вихровому повітроохолоджувачі, переміщення продукту на хвилястій транспортерній стрічці, що запобігає змерзанню часток, і подачу до прошарку продукту, розміщеному в щільному шарі, холодного повітря, із дрібнодисперсними кристалами інею, у низсхідному потоці, відповідно до винаходу здрібнювання інею здійснюється шляхом застосування механічного очищення і руйнацією осілою на теплообмінной холодній поверхні шару інею, а також під впливом відцентрових сил в обертовому в трубі потоку повітря й інею, що притискають, через різницю щільностей повітря й інею (рповітря≡1,3¸1,45кг/м 3 і рінею≡150%500кг/м 2) його до стінки і тертям інею об стінку, що сприяє здрібнюванню й інтенсифікації тепло і масообміну в результаті турбулізації пограничного шару. Відповідно до винаходу, двухфазний холодний потік (повітря і дрібнодисперсні кристали інею, омивают вхідний у морозильний апарат, продукт із початковою температурою рівної tпр= 30°С¸-5°С і кристали інею розтоплюються на його поверхні, інтенсивно його охолоджують, створюючи водяну плівку, що при охолодженні замерзає на поверхні і запобігає усушці продукту при заморожуванні і подальшому збереженні, а при контакті потоку повітря з дрібнодисперсними кристалами інею підвищується його відносна вологість, що також зменшує усушку. Крім того, підвід в устрої двухфазного потоку (повітря і дрібнодисперсні кристали інею) у вихровий повітроохолоджувач під кутом до утворюючої тр уби теплообмінника рівним a=25°¸75° створюють умови варіації тепло і масообміну. Підвищені швидкості двухфазного потоку в замкнутому герметичному циркуляційному контурі між повітроохолоджувачем і продуктом сприяють рівномірному його омиванню нисхідним потоком повітря і дрібнодисперсними кристалами інею, на транспортній стрічці в щільному шарі. На фіг.1 зображений запропонований пристрій для заморожування і скорочення усушки, подовжній розріз по В-В; на фіг.2 - фрагмент розгортки труби вихрового теплообмінника з зображенням напрямку потоку повітря стосовно утворюючої гр уби; на фіг.3 - поперечний розріз пристрою по А-А. Пристрій включає розвантажувальний лоток 1, поперечну перегородку у верхній частині камери, 2, що утворює замкнутий герметичний циркуляційний контур між повітроохолоджувачем і продуктом, теплоізоляційний контур 3, транспортерну стрічку 4. кожух теплообмінника вихрового повітроохолоджувача 5, теплообмінну грубу вихрового повітроохолоджувача 6, продукт, що заморожується 7, завантажувальний бункер 8, ланцюгові зірочки 9, спеціальний осьовий вентилятор 10, механізм очищення інею 11, щітки для очищення інею 12. Пристрій працює таким способом. Попередньо підготовлений продукт 7. що підлягає заморожуванню з температурою tпp = 30°¸5°C (у залежності від технологічної обробки і температури навколишньою середовища) надходить у завантажувальний бункер 8 на транспортерну стрічку 4. На стрічці продукт переміщається через морозильну камеру, що має теплоізоляційний контур 3. На початковій ділянці заморожування стрічка транспортера має хвилеподібну ділянку з загасаючою хвилею, у результаті чого частинки продукту 7. у шарі, безупинно, переміщаються одна стосовно іншої, що не дозволяє їм. надалі, змерзатися при охолодженні і заморожуванні. Заморожений продукт розвантажується через розвантажувальний лоток 1. Заморожування продукту здійснюється шляхом омивання його холодним двухфазним потоком (повітря з дрібнодисперсними кристалами інею), що подається в прошарок продукту зверху. На початковій ділянці транспортерної стрічки вхідний у камеру продукт, як указувалося вище, може мати температуру tnp ≈ 30°С¸5°С. Дрібні кристали інею, що потрапили на такий продукт будуть плавитися і прилипати до його поверхні, створюючи тонку водяну плівку. При розтоплюванні кристалів інею буде інтенсивно відбиратися тепло від продукту, при цьому охолоджуючи його, а плівка, що утворилася - охороняти від випару вологи з поверхні самого продукту. Потім, при подальшому переміщенні продукту по довжині камери, плівка на поверхні продукту буде замерзати і запобігати усушці при його заморожуванні і подальшому збереженні. При омиванні підмороженого продукту холодним двухфазним потоком, кристали інею будуть турбулізувати пограничний шар у його поверхні, тим самим інтенсифікуючи тепло і масообмін і прискоруючи процес заморожування. Велика кількість дрібних кристалів інею в повітрі підвищує його відносну вологість, що також буде позначатися на зменшенні усушки продукту. Двухфазний потік, пройшовши через шар продукту, "зверху униз", засмоктується спеціальними вентиляторами 10, що закручують потік і подають його у вихровий повітроохолоджувач, являючий собою теплообмінник "труба в грубі". Внутрішня груба 6, облегла кожухом 5. У міжтрубний простір подається холодильний агент, що через стінку 6 охолоджує двухфазний потік, якій у виді вихор у р ухається усередині труби. Усередині труби встановлений очисний устрій 11, якій має очищаючі щітки 12, які роблять обертальнопоступовий реверсивний рух "ввер х-вниз" і очищають внутрішню поверхню труби від осілого інею. Пристрій 11 має спеціальний привід (на кресленні не показане), що приводи його в дію. Закручений двухфазний потік у тр убі має обертальну складову, що створює в тр убі поле відцентрових сил. Відцентрові сили притискають очищений іній до стінки труби через значну різницю щільностей (рінею ≈ 200кг/м 3, рповітря≈ 1,4 кг/м 3). а потік повітря відносить іній, примушуючи його тертися об стінку труби. У результаті такого явища очищений іній змільчується в дрібні кристали, через тертя його об внутрішню поверхню труби й одночасно турбулізує пограничний шар на її поверхні, значно збільшуючи коефіцієнти тепло і масообміну. Закручений потік повітря разом із дрібнодисперсними кристалами інею піднімається у ви хровому повітроохолоджувачі "знизу-ввер х" ви ходить із значною швидкістю в замкнутий герметичний циркуляційний контур, утворений поперечною перегородкою 2 і внутрішньою поверхнею теплоізоляційного контуру 3, по всій довжині камери. Останнє створює умови гарантованого проходження всіх кристалів через щільний шар продукту 7. Пройшовши щільний шар продукту, потік повітря з кристалами інею. що залишились у ньому, надходить на всас вентилятора 10, де завихряется і знову подається у вихровий повітроохолоджувач, де кристали інею дробляться через тертя об внутрішню поверхню тр уби і турбулизують пограничний шар. Привід транспортерної стрічки здійснюється ланцюговими зірочками 9. У залежності від необхідних умов тепло і масообміну в тр убі ви хрового повітроохолоджувача. а також тепло і масообміну між повітрям і продуктом, що заморожується. спеціальні вентилятори 10, можуть підводити потік повітря стосовно утворюючої труби під кутом рівним a=25°¸75°. Це, у кожному конкретному випадку, створює умови варіації і може забезпечити оптимальні умови заморожування продуктів. Всі вищенаведені ознаки сприяють створенню умов для зниження \сушки продуктів, що заморожуються, і інтенсифікації процесів тепло і масообміну і, як слідство, скороченню габаритних, масових і вартісних показників.