Назначение и классификация оборудования для охлаждения и замораживания

1.2 Назначение и классификация оборудования для охлаждения и замораживания

1.2.1 Классификация оборудования

В основу классификации аппаратов для охлаждения и замораживания пищевых сред положены следующие признаки: назначение цикла холодильной установки, способы получения холода, число ступеней охлаждения, вид и число рабочих веществ, температурный уровень охлаждения, полезная холодопроизводительность и др.

Представленная на рис. 1 (см. прилож.) система и классификация использует наиболее существенный технологический признак холодильной обработки пищевых продуктов, который во многом определяет их качество.

Обычно охладительные установки и охладители классифицируют на: непрерывного и периодического действия, открытые и закрытые, плоские и круглые, трубчатые и пластинчатые, однорядные и многорядные (пакетные), односекционные и многосекционные, прямоточные и противоточные. Среди аппаратов для охлаждения пищевых сред наибольшее распространение получили охладители открытого (оросительные и резервуарные) и закрытого (трубчатые и пластинчатые) типов. Для охлаждения мяса, мясопродуктов, птицы, рыбы, масла, сыра, фруктов и овощей используются камеры или туннели. Камеры охлаждения могут быть цикличного (периодического) или непрерывного действия. Они представляют собой теплоизолированные помещения, оборудованные подвесными конвейерами, приборами охлаждения и системами воздухораспределения. Туннель представляют собой теплоизолированные помещения, по ширине которых вдоль туннеля расположены три (четыре) подвесных пути, а воздух охлаждают с помощью воздухоохладителей различного типа. Камеры замораживания могут быть с естественной и принудительной циркуляцией воздуха, тупиковыми и проходными, периодического и непрерывного действия. Они оснащаются подвесными путями или стоечными поддонами. В камерах с естественной циркуляцией устанавливают пристенные и потолочные охлаждающие батареи, а с принудительной циркуляцией воздуха — воздухоохладители и специальные системы воздухораспределения. Морозильные аппараты бывают воздушными, плиточными и контактными. Воздушные морозильные аппараты представляют собой теплоизолированные туннели, внутри которых размещены охлаждающие батареи, вентиляторы и транспортирующие средства. Плиточные морозильные аппараты предназначены для замораживания упакованных продуктов (рыбного филе, мяса в блоках, плодоовощных наборов и др.) и имеют систему непосредственного охлаждения. Замораживание в контактных аппаратах проводят методом орошения или погружения. Фризеры бывают периодического и непрерывного действия, а эскимогенераторы карусельного типа. Льдогенераторы служат для приготовления снежного и чешуйчатого льда, причем снежный лед получают в льдогенераторах вертикального и горизонтального типов. По назначению различают бытовые холодильники, морозильники и холодильники-морозильники. В зависимости от способа получения холода бытовые холодильники могут быть компрессионными, абсорбционными и термоэлектрическими. В зависимости от способа их установки — напольными типа шкафа, напольными типа стола и блочно-встраиваемыми. В зависимости от числа камер — одно-, двух- и трехкамерными. Установки криогенного замораживания подразделяют на рефрижераторные, ожижительные и газоразделительные. Рефрижераторные установки предназначены для охлаждения и термостатирования, ожижительные — для перевода вещества в жидкое состояние, а газораспределительные—для разделения газовых смесей на составные компоненты.

1.2.2 Конструкции холодильников и камерного оборудования

Холодильник — это промышленное специально оборудованное здание с холодильной компрессорной установкой, обеспечивающей в здании температурно-влажностный режим, соответствующий технологическим нормам хранения или производства пищевых продуктов.

В холодильниках поддерживают пониженную температуру воздуха (-12° ÷ -30°С) и повышенную относительную влажность — 80-95%.

Для создания и поддержания таких параметров воздуха здания холодильников сооружают без окон, они имеют мощную тепловую изоляцию кровли, наружных и внутренних ограждений, дверей, оснащаются оборудованием для охлаждения помещений и устройствами для предотвращения промерзания грунта в основании здания.

Различают следующие типы холодильников:

-  Заготовительные холодильники предназначены для первоначальной холодильной обработки, кратковременного хранения и подготовки заготовляемых продуктов к транспортировке на торговые предприятия или распределительные холодильники.

-  Производственные холодильники являются составной частью пищевых предприятий и осуществляют холодоснабжение технологических процессов производства. Их используют для охлаждения, замораживания и хранения сырья и готовой продукции. Примером может служить холодильник мясокомбината (рис . 1.1) .

-  Распределительные холодильники предназначены для создания и хранения резервных, сезонных, текущих и страховых запасов скоро портящегося сырья и готовой продукции, обеспечивающих ритмичность производства пищевых отраслей и равномерное снабжение пищевыми продуктами населения в течение года.

1 - переходная галлерея с туннелем предохлаждения (температура воздуха t_В =-20ºС, скорость движения 6 м/с ); 2 – туннель предохлаждения перед охлаждением; 3 - туннель предохлаждения перед замораживанием; 4 - камера замораживания; 5 - камера программированного охлаждения; 6 - камера хранения охлажденного мяса; 7 – разгрузочный коридор; 8 – камера хранения мороженого мяса; 9 – экспедиция; 10 – железнодорожная платформа; 11 - авторефрижераторная платформа; 12 – машинное отделение.

Рисунок 1.1 - План холодильника мясокомбината

-     Базисные холодильники предназначены для длительного хранения резервов скоропортящихся продуктов (госрезервы).

-     Холодильники продовольственных баз предназначены для обслуживания торговой сети небольших городов. На эти холодильники поступают пищевые продукты с производственных и распределительных холодильников.

-     Перевалочные холодильники предназначены для кратковременного хранения грузов при передаче их с одного вида транспорта на другой, например, с железнодорожного транспорта на автомобильный и наоборот.

-     Холодильники предприятий розничной торговли и общественного питания предназначены для краткосрочного хранения запасов продуктов, которые реализуются предприятиями в течение нескольких дней.

-     Холодильники смешанного назначения могут выполнять функции перечисленных выше видов.

По грузовместимости холодильники подразделяют на малые (до 500 т), средние (до 5000 т) и крупные (свыше 5000 т). Грузовместимость (емкость) холодильников выражают в тоннах условного груза. За условный груз принимается мясо в полутушах, имеющее при укладке на пол в штабель объемную массу 0,35 т/м² или при размещении на подвесных путях загрузку 0,25 т на 1 м пути (исключая распределительные пути и стрелки). Конструкции здания холодильника подразделяют на несущие и ограждающие. Схемы данных конструкций приведены на рисунке 1.2 . Ограждающие конструкции защищают помещения здания от воздействия внешней среды (стены и покрытия) или условий соседних помещений (межэтажные перекрытия в многоэтажных холодильниках, полы, внутренние стены). Несущие конструкции воспринимают вес ограждающих конструкций, содержимого холодильника ( если груз подвешен на подвесных путях ), а также оборудования для транспортировки и холодильной обработки грузов .В одноэтажных холодильниках несущие конструкции монтируют из сборных железобетонных элементов-колонн, балок и плит покрытия. Сетка колонн 6x12 м. Стены самонесущие. Нагрузка на пол до 4000 кг/м².

а - стена: 1 - цементно-известковая штукатурка по металлической сетке; 2 - теплоизоляция; 3 - пароизоляция; 4 - битумная грунтовка; 5 - цементная штукатурка; 6 - кирпичная стена; 7 - штукатурка цементным раствором ;

б - стуктура стены холодильника: l - перегородка кирпичная с плиточной теплоизоляцией; 2 - кирпичная кладка; 3 - цементно-известковая штукатурка по сетке; 4 - пароизоляция; 5 - плиточная изоляция; 6 - штукатурка; 7 - антисептированные рейки, покрытые битумом ;

в - покрытие одноэтажного холодильника: 1 - кровельный ковер из рулонных материалов; 2 - защитный слой из окатанного гравия; 3 - пять слоев гидроизола или рубероида на горячей битумной мастике; 4 - холодная битумная грунтовка; 5 - армобетонная стяжка; 6 - керамзитовый гравий слоем от 100 до 330 мм; 7 - пенополистирол ПС-БС; 8 - пароизоляция; 9 - железобетонная конструкция покрытия; 10 - металлические стойки .

Рисунок 1.2 – Строительно–изоляционные конструкции холодильников

В наружных стенах зданий можно выделить три основных слоя. Средний слой — тепловая изоляция из теплоизоляционных материалов. Наружный слой — несущий, выполняется из кирпича или железобетонных панелей . Между наружным слоем и тепловой изоляцией осуществляется пароизоляция, защищающая тепловую изоляцию от увлажнения.

Третий слой — внутренний — оштукатурен и предназначен для защиты теплоизоляции от разрушения при грузовых работах на холодильнике.

В последнее время строят одноэтажные холодильники из облегченных конструкций. Элементы наружных стен и покрытия монтируют из облегченных трехслойных панелей "сэндвич" (рис 1.3). В этом случае большие холодильные камеры могут быть без внутренних колонн. Здания холодильников такого типа бывают двух видов; с внутренним или наружным каркасом.

1 - профилированный лист из стали или алюминия (δ_ал=3 мм); 2 - теплоизоляция (пенополиуретан); 3 - гнутый профиль из стали или алюминия; 4 - полиэтиленовый колпак на эпоксидной смоле; 5 - уплотняющий профиль из эластичного пенополиуретана; 6 - бакелизированная фанера; 7 - герметизирующая мастика; 8 - участок теплоизоляции, пропитанный синтетическими смолами .

Рисунок 1.3 - Конструкция наружной стены из панелей «сэндвич»

Данная строительная конструкция холодильника и, в частности, его теплоограждающая конструкция являются на сегодняшний день самой передовой среди существующих в данной области.

Рисунок 1.4 - Схема строительной конструкции холодильника из панелей «сэндвич»

В отличие от существующих зданий холодильников, каркасы которых выполняются из сборных железобетонных конструкций с многослойными ограждающими стенами из кирпича или железобетонных панелей с тепловой изоляцией, каркас холодильных модулей выполняется из металлических рам, профильного железа и трубных стоек, а стены — из теплоизолированных пенополиуретаном панелей типа "сэндвич". Такая конструкция модуля позволяет транспортировать его в разобранном виде по железной дороге и автомобильным транспортом (рис.1.4).

Холодильник имеет каркас из колонн 6 и балок 10. Сетка колонн имеет размеры 6×6 (36) м. С помощью крепежных элементов к колоннам крепятся изолирующие стеновые панели «сэндвич» 7, а на балки укладываются потолочные панели 8. Верх холодильника покрывается кровлей 9, имеющей дополнительную теплоизоляцию для защиты потолочных панелей от нагревания прямым солнечным излучением. Колонны ставятся на специальные фасонные опоры и скрепляются с опорной поверхностью анкерными болтами.

Изолирующие панели типа «сэндвич» изготавливаются из двух аллюминиевых или стальных листов 14 и 15 толщиной 1 мм [λ _ал = 210 Вт/(м×К)], между которыми нагнетается жидкий пенополиуретан, который при застывании превращается в жесткую пену 11 с очень низкой теплопроводностью [λ_из=0,035.:.0,04 Вт/(м×К)]. Толщина готовой панели бычно составляет 150 – 200 мм. Металлические листы штампуются таким образом, что изолирующий слой пенополиуретана полностью изолируется от окружающей атмосферы, то есть находится в герметичной полости панели. В результате получается полная и надежная пароизоляция пенополиуретана от влаги, содержащейся в воздухе.

На стыках между панелями устанавливаются прокладки 12 из каучуковой ленты, а внешняя поверхность стыка замазывается герметизирующей смесью 13.

Данная конструкция легка в монтаже. Холодильники с применением новой строительной технологии монтируются в течение нескольких месяцев. Стоимость строительства этим методом на 40-50 % ниже стоимости строительства традиционными методами. Кроме того, теплоизоляционные панели неприхотливы к условиям эксплуатации и не требуют ухода и технического обслуживания.

Покрытия холодильников состоят из несущих конструкций (балок, ферм, плит), теплоизоляции и плоской кровли — гидроизоляции и основания под нее.

Для гидроизоляции наклеивают на горячей битумной мастике на основание 4-5 слоев рубероида. Для повышения отражающей способности кровли на ее поверхность укладывают более светлый материал. В России разработан и выпускается теплоотражательный материал ДМПС (дублированный металлизированной пленкой спецматериал), имеющий степень черноты не более 0,06.

При замерзании грунта создается вертикальная выталкивающая сила, воздействующая на здание. Это приводит к деформации полов и конструкций здания и даже к его разрушению. Грунт в основании холодильника защищают от промерзания путем подвода тепла к основанию здания одним из трех способов: теплым воздухом, нагретой жидкостью и электрообогревом. Пол холодильника имеет следующее устройство: на укатанном слое грунта делается бетонная стяжка 1, в которую закладываются металлические или асбестовые трубы 2, назначение которых – обогрев строительной конструкции пола для защиты грунта от промерзания. Для обогрева применяются маслообразные жидкости или горячий воздух из калорифера. На бетонную стяжку укладывается слой гидроизоляции 3 для защиты камеры от влаги. Далее создается термоизоляция 3 – самая ответственная часть пола, подлежащая расчету. Обычно в качестве термоизоляции используют пенобетон. На термоизоляцию наносится слой 5 сверхпрочного бетона или асфальт (чистый пол).

По воздушной системе обогрева грунта летом вентилятором прогоняется теплый наружный воздух, а зимой — подогретый (рис.1.5, а).

При жидкостном обогреве в железобетонную плиту основания, расположенную под полом, закладывают систему трубопроводов (рис. 1.5, б), по которой с помощью насоса циркулирует жидкость (этиленгликоль, смазочное масло), подогреваемая в теплообменниках паром, электроэнергией и т.д. Электрический обогрев осуществляется электронагревателями, к которым электрический ток подводится через трансформаторы, понижающие напряжение до 36 В.

Стальные стержни (арматурная проволока) укладывают в бетонные плиты основания. Особое внимание уделяют гидроизоляции всей конструкции пола, которую выполняют в виде двух слоев гидроизола на горячей битумной мастике.

В зоне расположения устройств для обогрева грунта необходимо поддерживать температуру 2°С.

а - шанцевые; б - с подогревом электротоком или горючим маслом; 1 - асфальт слоем 40 мм; 2 - бетонное основание толщиной 120 мм; 3 - керамзитовый щебень слоем 400-700 мм; 4 - керамзитовый щебень слоем 100 мм; 5 - гидроизоляция; 6 — асбоцементные трубы диаметром 300 мм; 7 - грунтовая засыпка; 8 - электронагреватели или трубы с горячим маслом; 9 - уплотненный грунт.

Рисунок 1.5 - Конструкции полов холодильников

Если несущие колонны металлические, то их крепление осуществляется анкерными болтами (рис.1.6).

Межкамерные перегородки сооружают из блоков строематериалов с хорошими теплоизоляционными свойствами (пенобетон, пеностекло) или двуслойными - кирпичная стенка (бетонные панели) и эффективная изоляция с защитой от увлажнения пароизоляцией и оштукатуриванием внешних поверхностей.

В холодильниках устанавливают специальные изолированные двери. Конструкция крепления откатной двери представлена на рисунке 1.7.

Рисунок 1.6 - Крепеж металлических колонн анкерными болтами

Для уменьшения притока теплого воздуха в охлаждаемые помещения при открывании дверей их оснащают воздушными завесами (рис. 1.8) или брезентовыми шторами.

Рисунок 1.7 – Крепление откатной двери холодильника

Рисунок 1.8 – Схема воздушной завесы

Камеры холодильников в зависимости от назначения классифицируются:

1) по назначению: (камеры охлаждения продуктов , камеры хранения охлажденных продуктов, камеры замораживания, камеры хранения замороженных продуктов);

2) по характеру действия (камеры непрерывного и периодического действия );

3) по конструкции (камеры проходного и тупикового типа);

4) по способу хранения груза (камеры хранения груза штабелированием или на подвесных путях);

5) по способу циркуляции воздуха (с естественной или принудительной циркуляцией воздуха).

Камеры охлаждения (рис. 1.9) с поперечным движением воздуха или с дутьем воздуха сверху вниз предназначены для охлаждения мяса и могут быть циклического (периодического) или непрерывного действия.

Вместимость камер циклического действия рассчитывают не более чем на полусменную производительность цеха первичной переработки скота, а непрерывного — на всю выработку мяса в смену.

Камера охлаждения с поперечным движением воздуха (рис. 1.9, а) состоит из воздухоохладителя 1, перегородок 2, охлаждаемых полутуш мяса 3, перемещаемых с помощью подвесного пути 4 (стрелки показывают направление движения воздуха).

Камера охлаждения с дутьем воздуха сверху вниз (рис. 1.9, б) включает в себя воздухоохладитель 1, вентилятор 2, ложный потолок 4 и охлаждаемые туши 5, перемещаемые с помощью подвесного пути 3. На подвесных путях камер охлаждения туши размещают с интервалами на рамах в 30...50 мм.

На участке подвесного пути длиной 1 м размещают 2...3 говяжьих или 3...4 свиных полутуши. Крупные туши размешают в зоне с наиболее низкой температурой и наиболее интенсивным движением воздуха.

Камеры замораживания (рис. 1.10) обеспечивают замораживание мяса и мясопродуктов и состоят из батарей и воздухоохладителей и могут быть с вынужденным или естественным движением воздуха.

Рисунок 1.9 - Схема камеры охлаждения мяса :

а) с поперечным движением воздуха; б) с дутьем воздуха сверху вниз

Оборудование камеры замораживания туннельного типа с поперечными движением воздуха (рис. 1.10, а) состоит из потолочных воздухоохладителей с направляющими аппаратами 6, расположенных над ложным потолком 3 и подвесными путями 5, укрепленными на подвесках 2. Охлажденный в воздухоохладителях воздух через нагнетательные отверстия 4 в ложном потолке омывает полутуши мяса, и отепленный воздух через всасывающее отверстие вновь направляется на охлаждение в воздухоохладитель.

В морозильной камере туннельного типа с межрядными батареями (рис. 1.10, б) размещено четыре туннеля, в каждом из которых имеется один подвесной путь для подвешивания и передвижения мяса. Вдоль стен каждого туннеля установлены пристенные оребренные батареи 6. Нагнетаемый вентилятором 3 воздух по каналу, образованному ложным потолком и перекрытием камеры, через нагнетательное отверстие 1 направляется в первый туннель, в котором, двигаясь сверху вниз, омывает замораживаемые полутуши.

Рисунок 1.10 – Схема камеры замораживания мяса :

а) с поперечным движением воздуха; б) c межрядными батареями

Через отверстие 5 в нижней части перегородки 2 первого туннеля воздух попадает во второй туннель, в котором он циркулирует уже снизу вверх. Далее воздух через отверстие перегородки переходит в третий туннель, опускается вниз и направляется в четвертый туннель, из которого засасывается вентиляторами через всасывающее отверстие 4, и снова направляется в первый туннель. Приближение в таких камерах теплоотводящих приборов поверхности продукта дает возможность использовать не только конвективный, но и радиационный теплообмен, что сокращает продолжительность замораживания и уменьшает усушку.

Камеры замораживания с ложным потолком (рис.1.11) имеют воздухоохладитель с всасывающим отверстием около пола камеры. Охлажденный воздух выбрасывается вентилятором 1 в пространство между перекрытием и ложным потолком. В грузовой объем воздух поступает через щелевые сопла 2 по обе стороны ниток подвесных путей 3.

Рисунок 1.11 – Камера замораживания с ложным потолком

К камерным приборам охлаждения относятся воздухоохладители и пристенные батареи.

Воздухоохладители бывают постаментные и подвесные и компонуются из секций-модулей. Распространены воздухоохладители из оребренных труб или пластин с каналами, внутри которых кипит хладагент или циркулирует хладоноситель. Воздух продувается с помощью вентилятора. Разность температур воздуха и поверхности охлаждения может достигать 12°С.

Для охлаждения камер длительного хранения мороженых грузов используют панельные батареи, представляющие собой стальные листы, к которым приваривают цельнотянутые трубы. Пристенные и потолочные батареи (рис. 1.12) могут применяться как отдельно от воздухоохладителей (тихое охлаждение), так и совместно с ними. Наружная поверхность труб может быть гладкой или оребренной.

1 – труба; 2 – лента; 3 – уголок; 4 – хомутик; 5 – калач

Рисунок 1.12 – Пристенная батарея

1.3 Патентная проработка проекта

1.3.1 Камера холодильной обработки мяса с системой увлажнения воздуха

Целью изобретения является снижение усушки.

Камера для холодильной обработки мясных туш (рисунок 1.13) содержит теплоизолированный корпус 1 с дверями 2, 3 для загрузки и выгрузки туш, систему циркуляции воздуха, включающую расположенные вдоль корпуса воздухоохладители 4 с нагнетательными патрубками 5, подвесные пути 6 для размещения мясных туш. Система циркуляции воздуха снабжена линией подвода увлажненного воздуха, содержащей всасывающий раструб 7 с вентилятором 8, размещенный над дверью 2 для загрузки и распределительный коллектор 9 с отводными трубками 10, подсоединенными к нагнетательным патрубкам воздухоохладителей 4.

Рисунок 1.13 - Камера холодильной обработки с увлажнением воздуха

При эксплуатации камеры через загрузочную дверь 2 по подвесному пути 6 парные мясные туши поступают в полость корпуса 1. Воздух с помощью вентиляторов подается в батареи воздухоохладителей 4. После охлаждения поступает в грузовой объем, омывает поверхность мясных туш и охлаждает их. В процессе загрузки камеры происходит воздухообмен между полостью корпуса 1 и смежным помещением, из которого производится загрузка мясных туш. Теплый и влажный воздух проникает в корпус через верхнюю часть загрузочной двери 2 и поднимается в раструб 7. Из раструба 7 с помощью вентилятора 8 по коллектору 9 влажный и теплый воздух подается в нагнетательные патрубки 5, где смешивается с холодным и сухим воздухом из воздухоохладителей 4. Это приводит к увеличению влажности охлаждающего воздуху, поступающего в полость корпуса 1 (грузовой объем) и омывающего поверхность охлаждаемых мясных туш, и, соответственно, к снижению интенсивности усушки.

Данное устройство позволяет снизить усушку на 10- 15%.

Камера для холодильной обработки мясных туш, содержащая теплоизолированный корпус с дверью для загрузки мясных туш, подвесные пути, систему циркуляции воздуха, включающую расположенные вдоль корпуса воздухоохладители, отличается тем, что, с целью снижения усушки, система циркуляции воздуха снабжена линией подвода увлажненного воздуха, содержащей всасывающий раструб с вентилятором, размещенный над дверью для загрузки, и распределительный коллектор с отводными трубками, подсоединенными к нагнетательным патрубкам воздухоохладителя [Приложение Б а.с. № SU 1763824 А1].

Похожие работы

Переработка мяса

Скачать

87328

19

0

... 21 23 8 27,0 Поросята тощие 4 3 10 13 2 50 Итого 480 334 531 382 217 45,2   Данные таблицы 3.2. свидетельствуют о том, что количество скота, поступаемого на переработку в мясо-жировой цех, резко уменьшилось и составило к уровню 1994 года 13.4 %. Животных доставляют на предприятие автомобильным транспортом, так как он наиболее экономичный и быстрый при перевозках. ...

Ассортимент и особенности технологии блюд из жареного и тушёного мяса

Скачать

87139

19

2

... припускании, жарке, тушении, запекании. Продукцию подразделяют на блюда и горячие закуски, температура их при подаче должна быть в пределах 60…65? С. 3. Ассортимент блюд. Особенности приготовления Блюда из жареного мяса Для приготовления жареных блюд используют говядину (вырезку, толстый и тонкий края, верхний и внутренний куски тазобедренной части), баранину, козлятину, телятину, свинину. ...

Разработка проекта молодежного кафе высшей категории на 85 посадочных мест

Скачать

172519

51

14

... в металлопластиковых каркасах, металлические (противопожарные). Заполнение оконных проемов – остекленные витражи из легких металлоконструкций, деревянные и металлопластиковые. В здании молодежного кафе высшей категории на 85 посадочных мест проектом предусмотрены размещение следующих помещений согласно СНиП II – Л, 8 – 71 «Предприятия общественного питания»: Рестораны в городах и поселках ...

Общие принципы технологии криогенного охлаждения мяса индейки

Скачать

90697

19

0

... усушки при интенсифицированном охлаждении (в % к массе остывшего мяса). Режим холодильной обработки Индейки При охлаждении остывшего мяса птицы до +4 С 0,5 Охлаждение можно производить парами жидкого азота или в холодном рассоле с добавлением в него жидкого азота. Технология двухстадийного охлаждения птицы сначала орошением, а затем погружением включает:  -предварительный ...