Роторно морозильный аппарат
| Содержание | |
|
4 |
|
3 |
|
13 |
|
16 |
|
22 |
|
25 |
|
26 |
|
28 |
|
30 |
|
31 |
|
32 |
1 Введение
Технология
быстрой заморозки, получившая сегодня
большое распространение в
2
Литературный обзор
Большинство
пищевых продуктов в процессе
хранения может подвергаться нежелательным
изменениям. Чаще всего они вызываются
микроорганизмами, под влиянием которых
происходит распад сложных химических
веществ. В результате появляются новые,
более простые по составу вещества,
обладающие неприятным вкусом и запахом.
Консервируя пищевые продукты, можно
прекратить или замедлить деятельность
микроорганизмов, а также разрушить
ферментную систему и таким образом
предотвратить нежелательные
При
предварительном быстром
Существующие
в настоящее время способы
охлаждения включают: воздушное охлаждение
при естественной и принудительной
циркуляции в камерах, гидроохлаждение,
вакуумиспарительное
Существует ряд способов быстрого охлаждения продукта в потоке холодного воздуха со скоростью 3 м/с при температуре 0 0С и относительной влажности 90 ÷ 95 %. В некоторых случаях используют передвижные воздухоохладители, изотермические вагоны (при перевозках на дальние расстояния), передвижные установки с единовременной загрузкой 5 ÷ 6 тон (в основном для ягод). Более равномерное температурно-влажностное поле воздуха в камере обеспечивает воздушно-экранная система охлаждения, разработанная в Кишиневском политехническом институте. Охлажденный воздух разделяют на два потока: один циркулирует под перекрытием камеры между двумя экранами, а второй – в грузовом объеме камеры. Циркуляция воздуха может быть естественной и принудительной.
При туннельном способе охлаждения ящики с продуктом помещают на поддоны, которые движутся в туннеле на ленте конвейера и обдуваются холодным воздухом со скоростью 16 м/с.
Один
из новых способов – охлаждение
сжатым воздухом, нагнетаемым через
плотно установленные в несколько
рядов упаковки, открытые в сторону
направления потока воздуха. Данный
способ значительно сокращает
Вакуумное
охлаждение впервые было применено
в США в 1964 г. В настоящее время
этот способ широко распространен в
США и все большее применение
находит в Голландии, Швеции, Норвегии,
Франции, Испании и Италии. Принцип
вакуумного охлаждения основан на снижении
температуры в результате испарения
поверхностной влаги при
Для охлаждения продукты помещают в вакуумную камеру, где вакуумными или пароэжекторными насосами создается остаточное давление до 4,5 мм ртутного столба. Для удаления откачиваемой насосом влаги используют охлаждаемые или неохлаждаемые ловушки. Способ обеспечивает большую скорость охлаждения (10÷15 мин). Испарение влаги на 1% от массы продукта приводит к снижению его температуры на 5,5 0С. Максимальная потеря влаги при вакуумном охлаждении плодов и овощей в течение 15÷20 мин составляет 2,4 %, в то время как для достижения той же температуры при воздушном охлаждении в изотермических вагонах затрачивается несколько часов, а потеря влаги составляет 2,5÷3,5 %; при туннельном и камерном охлаждении она достигает 4 %.
Существует три разновидности вакуумного охлаждения:
- охлаждение испарением под вакуумом поверхностной влаги (для лиственных овощей);
- охлаждение испарением под вакуумом влаги, приобретенной продуктом в результате опрыскивания его поверхности (свекла, морковь, картофель, яблоки и др.);
- охлаждение испарением под вакуумом воды, внесенной в камеру в лотках.
Предварительное смачивание продукта перед вакуумным охлаждением дает возможность снизить его температуру до 0 0С без потерь влаги самого продукта, т.е. естественная убыль может быть сведена к нулю.
В Болгарии проводились исследования по охлаждению продуктов в среде кипящего азота. Исследования показали, что температура продуктов в данной среде понижается с большой скоростью – в среднем на 0,32 0С в секунду. Установлены три фазы охлаждения:
- нормальная – от 0 до минус 133 0С со средней скоростью понижения температуры до 0,38 0 C в секунду;
- фаза ускоренного теплообмена от минус 133 0С до минус 190 0С – обусловленного усиленной когезией и смачиванием поверхности металла жидким азотом, со средней скоростью 0,49 0С в секунду;
- фаза достижения температурного равновесия от минус 190 до минус 196 0С – протекающая со средней скоростью 0,039 0С в секунду.
Использование жидкого азота для перевозок свежих фруктов, овощей и других охлажденных грузов при температуре воздуха в кузове от 5 до 0 0С может обеспечить существенный экономический эффект.
Охлаждение
продуктов и растительного
- охлаждение с применением принудительной циркуляции воздуха, обеспечивающей быстрое снятие тепла по всему объему продукта для последующего хранения и промышленной переработки;
- вакуумное охлаждение с целью дальнейшего кратковременного хранения, транспортировки и сохранения исходного качества для продуктов с развитой удельной поверхностью;
- охлаждение скоропортящегося сырья для последующей транспортировки проводить в парах жидкого азота, для чего создать передвижные азотные станции;
Охлаждение
всех видов скоропортящихся
Основным
физическим процессом, характеризующим
замораживание пищевых
В настоящее время в нашей стране и за рубежом для замораживания продуктов питания используются следующие основные способы:
- конвективный (в интенсивном потоке холодного воздуха);
- контактный (путем непосредственного контакта продукта с охлаждающей средой и путем контакта с плитами, охлаждаемыми хладагентом);
- криогенный (с использованием жидкого азота, жидкого воздуха, жидкой или твердой углекислоты и др.).
Для
осуществления указанных
Независимо от их типа и назначения они должны отвечать следующим требованиям:
- большая скорость замораживания при условии равномерной теплоотдачи по всей поверхности продукта;
- хладоноситель, непосредственно соприкасающийся с продуктом, должен быть безвредным для продукта и обслуживающего персонала, не должен вызывать в продуктах неблагоприятных изменений и коррозии металлических узлов аппарата, находящихся в контакте с хладоносителем;
- универсальность оборудования (возможность замораживания разных видов продуктов);
- соблюдение нормативных санитарно-гигиенических условий;
- возможность применения оборудования в непрерывной поточной линии.
Конвективный способ замораживания является наиболее доступным и распространенным. В качестве хладагента используется атмосферный воздух, который нейтрален по отношению к замораживаемому продукту, не вызывает коррозии морозильного оборудования, для его получения не требуется дополнительных затрат. Температура воздуха достигает минус 30÷45 С, а скорость 3÷16 м /с. Температура кипения хладагента минус 35÷50 С. Аппараты для данного способа замораживания делятся на туннельные и камерные. В зависимости от способа перемещения продуктов различаются типы аппаратов: с тележками-стеллажами (циклические), конвейерные, карусельные, с вертикальным перемещением продукта на непрерывном конвейере (непрерывно действующие).
Недостатки установок:
- туннельного типа – сложность конструкций (вследствие применения конвейерных систем), необходимость использования оборудования для загрузки сырья и разгрузки замороженной продукции, потери холода, большой удельный расход электроэнергии;
- камерного типа – значительная продолжительность процесса замораживания, сложность автоматизации.
В туннельных аппаратах, предназначенных для быстрого замораживания с применением способа JQF (Jndividual Quick Freeging), используется одновременный эффект флюидизации и ленточного (сетчатого) конвейера. Флюидизация позволяет разделять замораживаемые частицы с помощью воздушного обдува и интенсивного теплообмена, что не дает им возможности смерзания. Аппараты в основной своей массе имеют две зоны (конвейера). В первой происходит быстрое замораживание внешнего влажного, мягкого, легко повреждаемого продукта, и образовавшаяся замерзшая корочка («ледяная глазурь») в дальнейшем предохраняет продукт от смерзания, повреждения и применения к транспортирующему органу. Во второй зоне происходит домораживание продукта до конечной температуры. Аппараты этого типа имеют производительность от 0,2 т/ч до 12 т/ч и более (по зеленому горошку). Данные аппараты всех моделей обеспечивают: высокое качество продукта; быстрое замораживание (5÷10 мин) каждой частицы продукта, исключая его повреждение; отсутствие скапливания продукта; минимальные весовые потери продукта (в 2 раза меньше по сравнению с традиционными конвейерными аппаратами) в результате эффективного отвода тепла; свободный доступ для санобработки; возможность их использования в полностью механизированных линиях по производству быстрозамороженных продуктов растительного происхождения.
При
использовании конвективного
Контактный
способ замораживания осуществляется
путем непосредственного
В
аппаратах открытых горизонтальных
непосредственного
В аппаратах непрямого контакта продукт помещается между металлическими плитами, которые имеют каналы для циркуляции холодильного агента, или на металлическую ленту транспортера. Плиты или транспортер охлаждаются до температуры минус 30÷40 0С в результате непосредственного испарения циркулирующего хладагента. В качестве хладагентов используются аммиак, фреон, пропиленгликоль, хлористый натрий и др.
В
зависимости от расположения плит применяются
горизонтальные и вертикальные скороморозильные
аппараты. Наиболее распространенными
являются горизонтальные. Характерной
особенностью плиточных аппаратов,
как горизонтальных, так и вертикальных,
является возможность регулирования
производительности (путем изменения
числа плит), которая по сравнению
с аппаратами конвективного охлаждения
выше в 2 раза. Основное преимущество этих
аппаратов – сохранение правильной
формы и товарного вида упакованных
продуктов в результате подпрессовки,
которая сокращает
В отечественной промышленности для замораживания
мясных и картофельных полуфабрикатов
(пельменей, вареников, фрикаделек) применяется
конвейерный скороморозильный аппарат
В2-ФМА 1, разработанный Минским ЭКБ «Мясомолмаш»
и выпускаемый производственным объединением
«Одессапродмаш». Продукт прилипает к
металлической ленте конвейера, которая
охлаждается холодильным воздухом.
Одними
из перспективных являются роторные
скороморозильные агрегаты, которые
характеризуются высокой
За
рубежом самое широкое
Криогенный способ замораживания способствует сохранению исходного качества продуктов – структуры, содержания витаминов, ароматические вещества, тканевые соки, вкусовые и питательные свойства при дефростации (оттаивании). Однако быстрое замораживание может привести к нежелательному растрескиванию продукта вследствие быстрого образования кристаллов льда и повышения внутреннего давления. Происходит быстрый перепад температур между затвердевшей поверхностью и центром продукта, в толще которого только начинается фазовое превращение влаги. Поэтому замораживание способом орошения жидким азотом или в потоке газообразного азота с применением постадийного охлаждения целесообразнее, чем замораживание погружением.
Проведенные
экспериментальные исследования по
замораживанию пельменей
Сжиженная
двуокись углерода, применяемая за
рубежом для замораживания
Замораживание с использованием криогенных сред по сравнению с замораживанием в воздушных туннельных и камерных морозилках имеет ряд достоинств:
- большая скорость замораживания, обеспечивающая образование мелкокристаллической структуры льда;
- уменьшение потерь продукта при замораживании в результате испарения влаги;
- сокращение потребности в производственных площадях;
- лучшее сохранение влагоудерживающих (гидрофильных) свойств ткани при ее замораживании;
- высокая производительность при меньших размерах установки;
- легкость управления;
- компактность и малогабаритность установки, а также механизация и автоматизация всех процессов, что ведет к снижению общих затрат на погрузочно-разгрузочные работы.
Большинство
овощей перед замораживанием подвергаются
бланшированию, при этом нарушается
полупроницаемость клеточных
Так,
например, исследование структуры бланшированного,
резанного столбиками картофеля
показало, что при бланшировании
под воздействием высокой температуры
структура тканей картофеля изменяется,
но характер этих изменений неодинаков
по всей толщине резаного картофеля.
Структура поверхностных слоев
при бланшировании претерпевает
более глубокие изменения, чем центральные
слои столбиков. В случае нарушения
режима бланширования наблюдается
неравномерное изменение
Качество замороженной растительной ткани в большей степени зависит от условий замораживания, влагоудерживающей способности и количества связанной воды. Замерзанию подвергается прежде и легче всего свободная вода. Связанная вода играет в протоплазме клетки структурообразующую роль. Считается, что если вымерзает хотя бы часть связанной воды, то исключается возможность полного восстановления первоначальных свойств. Опыты, проведенные с картофелем, показали, что, когда замерзало 35 % содержащейся в тканях воды, не погибала ни одна клетка. Дальнейшее вымораживание стало действовать на клетки губительно и, когда вымерзало 70 % воды, все они погибали.
Основными параметрами в процессе замораживания продуктов являются температура в толще продукта и скорость замораживания. Обычно замораживание проводят до достижения температуры в толще продукта –15 0С. Так как к этому времени наружные слои продукта имеют более низкую температуру, то при последующем хранении температура выравнивается до минус 18÷минус 20 0С. Существует определенная зависимость между скоростью замораживания материала и степенью разрушения его структуры. Быстрое замораживание способствует образованию мелких, равномерно распределенных кристаллов льда. Большая скорость замораживания обеспечивает следующие преимущества по сравнению с медленно замораживаемыми продуктами:
- образующиеся кристаллы льда гораздо меньше по размеру, что способствует сокращению разрыва клеток;
- меньше времени остается на диффузию солей и их концентрацию, так как период замораживания значительно короче;
- рост микроорганизмов, окисление и другие нежелательные изменения в продукте сводятся к минимуму.
Медленное
замораживание, наоборот, способствует
образованию крупных кристаллов
льда, расположенных преимущественно
в межклеточном пространстве. В результате
давления кристаллов льда на оболочку
клеток, особенно в местах наиболее
интенсивного их скопления, происходит
разрыв клеток, что приводит к частичному
или полному разрушению микроструктуры
объекта замораживания. По-видимому,
с точки зрения сохранения первоначальных
свойств пищевых продуктов, быстрое
замораживание более