RU2755945C1 - Installation for liquid freezing of food - Google Patents

Installation for liquid freezing of food Download PDF

Info

Publication number
RU2755945C1
RU2755945C1 RU2021103716A RU2021103716A RU2755945C1 RU 2755945 C1 RU2755945 C1 RU 2755945C1 RU 2021103716 A RU2021103716 A RU 2021103716A RU 2021103716 A RU2021103716 A RU 2021103716A RU 2755945 C1 RU2755945 C1 RU 2755945C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
freezing
brine
freezer
food
cascade
Prior art date
Application number
RU2021103716A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Владимирович Балдуев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «МСК-Лидер»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «МСК-Лидер» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «МСК-Лидер»
Priority to RU2021103716A priority Critical patent/RU2755945C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2755945C1 publication Critical patent/RU2755945C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D13/00—Stationary devices, e.g. cold-rooms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

FIELD: refrigeration technology.
SUBSTANCE: invention relates to refrigeration technology and can be used for liquid freezing of food products. The installation for liquid freezing of food contains a refrigerator connected to a freezing chamber filled with low-temperature freezing solution, which is designed to load food into it, a stirrer for mixing the solution in the chamber, which circulates the freezing solution inside the chamber volume with a set value of liquid flow, and a control panel capable of controlling the freezing process. The refrigerating machine is represented by a cascade machine with the lower and upper branches of the cascade connected by a heat exchanger. The heat exchanger is a condenser for the lower branch and an evaporator for the upper branch of the cascade. The evaporator of the lower branch is able to take away the heat released from the freezing solution when freezing food in the freezer. The multiplicity of solution circulation inside the freezer, defined as the ratio of the value of the liquid flow through the solution stirrer with which the freezer is filled to its volume, is maintained at a value of about 7.5 h-1.
EFFECT: invention makes it possible to increase the speed of freezing food.
10 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnology area

Изобретение относится к охлаждающим приборам (холодильной технике) и может быть использовано для жидкостной заморозки пищевых продуктов.The invention relates to cooling devices (refrigeration equipment) and can be used for liquid freezing of food products.

Уровень техникиState of the art

Известна каскадная холодильная машина, раскрытая в патенте РФ на изобретение № 2563049 (опубл. 27.05.2015, приоритет 25.11.2013). Известная каскадная холодильная машина состоит из двух ветвей каскада. Конденсатор и отделитель жидкости нижней ветви каскада соединены через теплообменник, являющийся конденсатором для нижней ветви и испарителем для верхней ветви каскада. В этом теплообменнике хладагент конденсируется за счет низкопотенциальной теплоты, полученной от работы верхней ветви каскада машины. Для сброса избыточного давления нагнетания нижняя ветвь каскада соединена с ресивером, куда через соленоидный вентиль поступает часть газового потока из конденсатора.Known cascade refrigeration machine, disclosed in the RF patent for invention No. 2563049 (publ. 05/27/2015, priority 11/25/2013). The known cascade refrigeration machine consists of two cascade branches. The condenser and liquid separator of the lower branch of the cascade are connected through a heat exchanger, which is a condenser for the lower branch and an evaporator for the upper branch of the cascade. In this heat exchanger, the refrigerant is condensed due to the low-grade heat obtained from the operation of the upper branch of the machine cascade. To relieve the excess discharge pressure, the lower branch of the cascade is connected to the receiver, where part of the gas flow from the condenser enters through the solenoid valve.

Известен скороморозильный аппарат рассольного типа, раскрытый в патенте РФ на полезную модель № 178890 (опубл. 23.04.2018, приоритет 04.12.2017, МПК F25D 13/00). Известный аппарат содержит морозильную ванну для заморозки продуктов в низкотемпературном рассоле. Тепло, полученное рассолом от продуктов, передается испарителю холодильной машины. Испаритель соединен с компрессором через рекуперационный теплообменник. Компрессор перекачивает в конденсатор нагретый хладагент, где он сжимается до давления сжижения. Далее хладагент поступает в теплообменник, где охлаждается, и затем через соленоидный вентиль поступает обратно в испаритель, охлаждая его внутреннюю поверхность. Контроль параметров работы холодильной машины осуществляется при помощи датчиков давления и температуры. Сигналы от этих датчиков передаются на контроллер, формирующий сигналы для управления работой холодильной машины.Known is a brine-type freezer disclosed in the RF patent for utility model No. 178890 (publ. 04/23/2018, priority 12/04/2017, IPC F25D 13/00). The known apparatus contains a freezer bath for freezing food in low-temperature brine. The heat obtained by the brine from the food is transferred to the evaporator of the refrigeration machine. The evaporator is connected to the compressor via a recuperative heat exchanger. The compressor pumps the heated refrigerant into the condenser, where it is compressed to the liquefaction pressure. Then the refrigerant enters the heat exchanger, where it is cooled, and then through the solenoid valve it flows back to the evaporator, cooling its inner surface. The parameters of the refrigerating machine are monitored using pressure and temperature sensors. The signals from these sensors are transmitted to the controller, which generates signals to control the operation of the chiller.

Известна холодильная установка, раскрытая в патенте РФ на изобретение № 2697020 (опубл. 08.08.2019, приоритет 04.02.2016). Известная холодильная установка содержит компрессор, конденсатор, расширительное устройство и испаритель, образующие контур для циркуляции хладагента. Компрессор имеет варьируемую рабочую мощность. Расширительное устройство имеет изменяемое сопротивление по отношению к потоку хладагента, проходящему через него. Управление сопротивлением расширительного устройства в зависимости от установленной мощности компрессора осуществляется на блоке управления, при этом достигается соответствие весового расхода хладагента через расширительное устройство весовому расходу хладагента через компрессор.Known refrigeration unit, disclosed in the patent of the Russian Federation for invention No. 2697020 (publ. 08.08.2019, priority 04.02.2016). The known refrigeration plant comprises a compressor, a condenser, an expansion device and an evaporator forming a circuit for circulating the refrigerant. The compressor has a variable operating power. The expansion device has a variable resistance with respect to the flow of refrigerant through it. The control of the resistance of the expansion device, depending on the installed compressor capacity, is carried out on the control unit, while the weight flow rate of the refrigerant through the expansion device corresponds to the weight flow rate of the refrigerant through the compressor.

Известно устройство для замораживания пищи, раскрытое в патенте КНР № CN110822784 (опубл. 21.02.2020, приоритет 30.11.2019). Известное устройство содержит морозильную камеру, состоящую из двух корпусов, внутри которой расположен морозильный бак. При этом в первом корпусе закреплена монтажная рама, на которой установлен испаритель, второй корпус закреплен на одной боковой стенке морозильной камеры и содержит компрессор, расположенный на дне, конденсатор и капиллярную трубу. При этом компрессор соединен с конденсатором и испарителем через трубопровод. Конденсатор соединен с испарителем через капиллярную трубу. Морозильный бак снабжен вращающимся подъемным механизмом.A device for freezing food is known, disclosed in the PRC patent No. CN110822784 (publ. 02/21/2020, priority 11/30/2019). The known device contains a freezing chamber, consisting of two bodies, inside which a freezing tank is located. In this case, a mounting frame is fixed in the first housing, on which the evaporator is installed, the second housing is fixed on one side wall of the freezing chamber and contains a compressor located at the bottom, a condenser and a capillary tube. In this case, the compressor is connected to the condenser and the evaporator through a pipeline. The condenser is connected to the evaporator via a capillary tube. The freezer tank is equipped with a rotating lifting mechanism.

Известно решение, раскрытое в патенте ЕПВ № EP3139115 (опубл.08.03.2017, приоритет 18.08.2016). Известное решение содержит отделение для свежих продуктов, в которое помещаются продукты для охлаждения; морозильное отделение, которое поддерживается при более низких температурах, чем отделение для свежих продуктов, и в которое пищевые продукты помещаются для замораживания; специальное отделение, которое расположено внутри отделения для свежих продуктов и в котором поддерживается температура между температурой отделения для свежих продуктов и температурой морозильного отделения; компрессор, обеспечивающий сжатие хладагента; конденсатор, который позволяет текучему хладагенту, выходящему из компрессора, переходить в жидкую фазу за счет конденсации; по меньшей мере, один испаритель отделения для свежих продуктов, обеспечивающий охлаждение отделения для свежих продуктов; по меньшей мере, один испаритель морозильной камеры, обеспечивающий охлаждение морозильной камеры; первый датчик температуры, который измеряет температуру отделения для свежих продуктов, для управления процессом охлаждения; второй датчик температуры, который измеряет температуру морозильной камеры для управления процессом замораживания; первый клапан, который расположен на выходе из конденсатора, и блок управления, позволяющий направлять хладагент, покидающий конденсатор, в испаритель отделения свежих продуктов или испаритель морозильной камеры и оценивать данные, полученные от первого датчика температуры и второго датчика температуры.The known solution is disclosed in EPO patent No. EP3139115 (publ. 08.03.2017, priority 18.08.2016). The known solution comprises a fresh food compartment in which food is placed for cooling; a freezer compartment that is maintained at lower temperatures than the fresh food compartment and in which food is placed for freezing; a special compartment which is located inside the fresh food compartment and which maintains a temperature between the temperature of the fresh food compartment and the temperature of the freezer compartment; compressor to compress the refrigerant; a condenser that allows the refrigerant fluid leaving the compressor to be converted to a liquid phase by condensation; at least one fresh food compartment evaporator for cooling the fresh food compartment; at least one freezer evaporator for cooling the freezer; a first temperature sensor that measures the temperature of the fresh food compartment to control the cooling process; a second temperature sensor that measures the temperature of the freezing compartment to control the freezing process; a first valve located at the outlet of the condenser; and a control unit for directing the refrigerant leaving the condenser to the fresh food compartment evaporator or freezer compartment evaporator and evaluating the data received from the first temperature sensor and the second temperature sensor.

Известно решение, раскрытое в патенте КНР № CN110879000 (опубл.13.03.2020, приоритет 12.09.2019). Известное решение включает в себя морозильную камеру и конвейерный механизм. Морозильная камера заполнена охлаждающей жидкостью, конвейерный механизм состоит из двухспиральной или одинарной спиральной конвейерной ленты, при этом основная спиральная конструкция расположена внутри морозильной камеры; теплоизоляционный слой расположен снаружи морозильной камеры, а испаритель, соединенный с холодильной установкой, расположен внутри корпуса морозильной камеры; компрессор расположен снаружи морозильной камеры.There is a known solution disclosed in the PRC patent No. CN110879000 (published on March 13, 2020, priority September 12, 2019). The known solution includes a freezer and a conveyor mechanism. The freezer compartment is filled with cooling liquid, the conveyor mechanism consists of a double-spiral or single spiral conveyor belt, while the main spiral structure is located inside the freezer; an insulating layer is located outside the freezing chamber, and an evaporator connected to the refrigeration unit is located inside the freezing chamber body; the compressor is located outside the freezer.

Известна холодильная машина, раскрытая в заявке на патент Японии № JP 2019113223 (опубл. 11.07.2019, приоритет 21.12.2017). Известная машина содержит емкость для незамерзающей жидкости, в которую встроено средство для крепления объекта замораживания. Внутри емкости установлен металлический охлаждающий змеевик, проходящий вдоль поверхностей противоположных внутренних боковых стенок емкости для незамерзающей жидкости. Также емкость содержит средство для перемешивания жидкости для перемещения жидкости со дна емкость наверх.Known refrigeration machine, disclosed in the patent application of Japan No. JP 2019113223 (publ. 07/11/2019, priority 12/21/2017). The known machine contains a container for an anti-freeze liquid, into which a means for fixing the object to be frozen is built. A metal cooling coil is installed inside the container, which runs along the surfaces of the opposite inner side walls of the container for antifreeze liquid. The container also contains means for mixing the liquid for moving the liquid from the bottom of the container upward.

Общим недостатком известных аналогов является недостаточно высокая скорость заморозки пищи.A common disadvantage of the known analogs is the insufficiently high speed of food freezing.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническая задача, положенная в основу настоящего изобретения, заключается в обеспечении жидкостной заморозки пищи.The technical problem underlying the present invention is to provide liquid freezing of food.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении скорости заморозки пищи.The technical result achieved with the implementation of the invention is to increase the speed of freezing food.

Изобретение раскрывает установку для жидкостной заморозки пищи, содержащую холодильную машину, связанную с заполняемой низкотемпературным рассолом морозильной камерой, которая предназначена для загрузки в нее пищи, мешалку для перемешивания рассола в камере, обеспечивающую циркуляцию рассола внутри объема камеры с заданным значением расхода жидкости, и пульт управления, способный контролировать процесс заморозки. Холодильная машина представлена каскадной машиной с нижней и верхней ветвями каскада, связанными теплообменником. Теплообменник является конденсатором для нижней ветви и испарителем для верхней ветви каскада. Испаритель нижней ветви способен отбирать у рассола тепло, выделяемое при заморозке пищи в морозильной камере. При этом кратность циркуляции рассола внутри морозильной камеры, определяемая как отношение значения расхода жидкости через мешалку для рассола, которым заполнена морозильная камера, к его объему, поддерживается на уровне значения около 7,5 час-1.The invention discloses an installation for liquid freezing of food, comprising a refrigerating machine associated with a freezer chamber filled with low-temperature brine, which is designed to load food into it, a mixer for mixing the brine in the chamber, which circulates the brine inside the chamber with a predetermined liquid flow rate, and a control panel able to control the freezing process. The refrigeration machine is a cascade machine with a lower and upper cascade branches connected by a heat exchanger. The heat exchanger is a condenser for the lower leg and an evaporator for the upper leg of the cascade. The bottom branch evaporator is able to remove the heat generated by the freezing of food in the freezer from the brine. In this case, the frequency of circulation of the brine inside the freezer, defined as the ratio of the value of the flow rate of liquid through the mixer for the brine, which is filled with the freezer, to its volume, is maintained at a value of about 7.5 h -1 .

Дополнительные преимущества и существенные признаки настоящего изобретения представлены в следующих частных вариантах осуществления.Additional advantages and essential features of the present invention are presented in the following particular embodiments.

В частности, низкотемпературный рассол представлен 95% раствором этилового спирта.In particular, the low-temperature brine is represented by a 95% ethanol solution.

В частности, испаритель нижней ветви представлен змеевиком, расположенным вдоль внутренней поверхности стенок морозильной камеры.In particular, the evaporator of the lower branch is represented by a coil located along the inner surface of the walls of the freezing chamber.

В частности, пульт управления содержит программное обеспечение, позволяющее оператору контролировать заморозку, вести электронный журнал учета и сохранять его в архив, устанавливать время заморозки и выбирать тип замораживаемого продукта.In particular, the control panel contains software that allows the operator to control the freezing, keep an electronic logbook and save it to the archive, set the freezing time and select the type of product to be frozen.

В частности, пульт управления способен автоматически поддерживать температуру рассола внутри морозильной камеры на уровне -10*С…-15*С в режиме ожидания.In particular, the control panel is able to automatically maintain the temperature of the brine inside the freezer at -10 * C ... -15 * C in standby mode.

В частности, пульт управления способен предохранять установку от аварийных режимов работы.In particular, the control panel is capable of protecting the unit from emergency operation modes.

В частности, на жидкостной линии нижней ветви холодильной машины установлены маслоотделитель, фильтр-осушитель и буферная емкость, на жидкостной линии верхней ветви компрессорно-конденсаторного блока установлены фильтр-осушитель и терморегулирующий вентиль.In particular, an oil separator, a filter drier and a buffer tank are installed on the liquid line of the lower branch of the refrigerating machine, a filter drier and a thermostatic valve are installed on the liquid line of the upper branch of the condensing unit.

В частности, на жидкостной линии компрессорно-конденсаторного блока в нижней и верхней ветви расположено смотровое стекло.In particular, on the liquid line of the condensing unit, a sight glass is located in the lower and upper branches.

В частности, на смотровом стекле установлен индикатор влажности.In particular, a humidity indicator is installed on the sight glass.

В частности, в качестве хладагента для нижней ветви каскада используют низкотемпературный фреон R23.In particular, low-temperature R23 freon is used as a refrigerant for the lower branch of the cascade.

В частности, в качестве хладагента для верхней ветви каскада используют фреон R507a или R407f.In particular, freon R507a or R407f is used as a refrigerant for the upper branch of the cascade.

Термин "кратность циркуляции" характеризует интенсивность течения (или перемешивания) жидкости внутри замкнутого объема морозильной камеры и определяется как отношение расхода жидкости через мешалку к объему жидкости, которой заполнена морозильная камера. Скорость заморозки пищевого продукта напрямую зависит от интенсивности отвода теплоты от продукта к теплоотводящей среде (рассолу) и поддержания ее низкой температуры. Низкая температура рассола поддерживается за счет работы двухкаскадной холодильной машины. The term "circulation ratio" characterizes the intensity of the flow (or mixing) of the liquid inside the closed volume of the freezer and is defined as the ratio of the flow rate of the liquid through the mixer to the volume of the liquid with which the freezer is filled. The speed of freezing a food product directly depends on the intensity of heat removal from the product to the heat-removing medium (brine) and maintaining its low temperature. The low temperature of the brine is maintained by the operation of a two-stage refrigeration machine.

Процесс отвода теплоты от продукта интенсифицируется за счет постоянного движения рассола внутри объема камеры. Циркуляция рассола в камере достигается за счет его перемешивания с заданной скоростью течения, обеспечиваемой мешалкой или насосом. Для морозильных камер различного объема целесообразно устанавливать различное значение расхода жидкости для рассола, чтобы отвод теплоты от продукта происходил с одинаковой интенсивностью независимо от объема камеры. Иными словами, увеличение расхода жидкости осуществляется кратно увеличению объема жидкости, которым заполнена морозильная камера. The process of removing heat from the product is intensified due to the constant movement of the brine inside the chamber volume. The circulation of the brine in the chamber is achieved by mixing it at a predetermined flow rate provided by a stirrer or pump. For freezers of different volumes, it is advisable to set a different value for the liquid flow rate for the brine, so that heat is removed from the product with the same intensity regardless of the volume of the chamber. In other words, an increase in the flow rate of liquid is carried out by a multiple increase in the volume of liquid, which is filled with the freezer.

Предпочтительным значением для кратности циркуляции является значение 7,5 час-1, которое поддерживается постоянным при работе установки. При уменьшении этого значения не обеспечивается оптимальная интенсивность отвода тепла от продукта, и как следствие, снижается скорость заморозки продукта. При увеличении этого значения требуется значительное увеличение холодопроизводительности холодильной машины, чтобы испаритель нижней ветви каскада успевал отбирать выделенное продуктом тепло у рассола. Исходя из значения кратности циркуляции устанавливаются параметры работы средств перемешивания рассола. Например, при объеме рассола, которым заполнена морозильная камера, равному 1м3, устанавливается значения для расхода жидкости, равное 7,5 м3/час.The preferred value for the circulation rate is 7.5 h -1 , which is kept constant during operation of the installation. With a decrease in this value, the optimal intensity of heat removal from the product is not ensured, and as a result, the freezing speed of the product decreases. With an increase in this value, a significant increase in the refrigeration capacity of the refrigeration machine is required so that the evaporator of the lower branch of the cascade has time to take away the heat released by the product from the brine. Based on the value of the circulation ratio, the parameters of the operation of the brine stirring means are set. For example, if the volume of brine, which the freezer is filled with, is equal to 1m 3 , the value for the liquid flow rate is set equal to 7.5 m 3 / h.

Процесс отвода теплоты также интенсифицируется за счет использования в качестве рассола 95% раствора этилового спирта, перемешиваемого внутри морозильной камеры. Поскольку такой раствор имеет теплопроводность выше, чем у воздуха в 6 раз, и разрешен к применению в пищевой промышленности, он является предпочтительным компонентом низкотемпературного рассола. Для того чтобы иметь возможность быстрого выхода из «режима ожидания», при котором загрузки пищи в морозильную камеру не происходит, пульт управления контролирует и поддерживает температуру раствора внутри камеры на уровне -10*С…-15*С. Поддержание такого температурного интервала минимизирует энергетические затраты на возобновление рабочего цикла установки, что способствует снижению времени, которое требуется для заморозки пищевого продукта. Помимо этого, пульт управления содержит программное обеспечение, автоматизирующее ряд рутинных операций для ускорения технологического процесса заморозки. The heat removal process is also intensified due to the use of a 95% solution of ethyl alcohol as brine, which is stirred inside the freezer. Since such a solution has a thermal conductivity 6 times higher than that of air, and is approved for use in the food industry, it is the preferred component of low-temperature brine. In order to be able to quickly exit the "standby mode", in which there is no food loading into the freezer, the control panel controls and maintains the temperature of the solution inside the chamber at the level of -10 * C ... -15 * C. Maintaining such a temperature range minimizes the energy consumption for restarting the operating cycle of the installation, which helps to reduce the time it takes to freeze the food product. In addition, the control panel contains software that automates a number of routine operations to speed up the freezing process.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

ФИГ.1 иллюстрирует принципиальную схему холодильной машины заявленной установки.FIG. 1 illustrates a schematic diagram of a refrigeration machine of the claimed installation.

ФИГ.2 иллюстрирует внешний вид заявленной установки.FIG. 2 illustrates the appearance of the claimed installation.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

В соответствии с ФИГ.1 холодильная машина состоит из нижней ветви каскада, связанной с верхней ветвью каскада через пластинчатый теплообменник, являющийся конденсатором для нижней ветви и испарителем для верхней ветви каскада. In accordance with FIG. 1, the refrigeration machine consists of a lower leg of the cascade connected to the upper leg of the cascade through a plate heat exchanger, which is a condenser for the lower leg and an evaporator for the upper leg of the cascade.

Нижняя ветвь каскада состоит из спирального компрессора 1, первый вход которого предназначен для подачи низкотемпературного хладагента, а выход соединен через нагнетающий трубопровод 2, который снабжен маслоотделителем 3, с пластинчатым теплообменником 4. Выход маслоотделителя 3 соединен через трубопровод 5 масла со вторым входом упомянутого компрессора 1. Пластинчатый теплообменник 4 соединен первой линией 6 жидкостного трубопровода с соленоидным вентилем 7, являющимся нормально открытым, и второй линией 8 жидкостного трубопровода, снабженной запорным вентилем 9, фильтром-осушителем 10, соленоидным вентилем 11, смотровым стеклом 12 с индикатором влажности, дросселирующим устройством 13, которое представлено терморегулирующим вентилем (ТРВ), с погружным теплообменником 14. Погружной теплообменник 14 связан с морозильной камерой с возможностью отбора у нее тепла при осуществлении процесса заморозки пищи. Погружной теплообменник 14 соединен запорным вентилем 15 с всасывающим трубопроводом 16, который соединен с ресивером 17, служащим буферной емкостью при сбросе давления, и спиральным компрессором 1 через фильтр 18 на всасывание. Первая линия 6 жидкостного трубопровода соединена через запорный вентиль 19 с всасывающим трубопроводом 16.The lower branch of the cascade consists of a scroll compressor 1, the first inlet of which is intended for supplying low-temperature refrigerant, and the outlet is connected through a delivery line 2, which is equipped with an oil separator 3, with a plate heat exchanger 4. The outlet of the oil separator 3 is connected through a line 5 of oil to the second inlet of said compressor 1 The plate heat exchanger 4 is connected by the first line 6 of the liquid line with the solenoid valve 7, which is normally open, and the second line 8 of the liquid line, equipped with a shut-off valve 9, a filter-drier 10, a solenoid valve 11, a sight glass 12 with a humidity indicator, a throttling device 13 , which is represented by a thermostatic expansion valve (TRV), with an immersion heat exchanger 14. The immersion heat exchanger 14 is connected to the freezer with the possibility of extracting heat from it during the process of freezing food. The submersible heat exchanger 14 is connected by a shut-off valve 15 to a suction pipe 16, which is connected to a receiver 17, which serves as a buffer tank when pressure is released, and a scroll compressor 1 through a filter 18 for suction. The first line 6 of the liquid line is connected via a shut-off valve 19 to a suction line 16.

Верхняя ветвь каскада состоит из спирального компрессора 20, соединенного нагнетающим трубопроводом 21 с конденсатором 22. Конденсатор 22 соединен жидкостным трубопроводом 23, содержащим последовательно соединенные запорный вентиль 24, фильтр 25, соленоидный вентиль 26 с катушкой, смотровое стекло 27 с индикатором влажности и терморегулирующий вентиль 28, с пластинчатым теплообменником 4. Пластинчатый теплообменник 4 соединен всасывающим трубопроводом 29 со спиральным компрессором 20.The upper branch of the cascade consists of a scroll compressor 20 connected by a discharge line 21 to a condenser 22. Condenser 22 is connected by a liquid line 23 containing a shut-off valve 24, a filter 25, a solenoid valve 26 with a coil, a sight glass 27 with a humidity indicator and a thermostatic expansion valve 28 , with a plate heat exchanger 4. The plate heat exchanger 4 is connected by a suction line 29 to a scroll compressor 20.

Морозильная камера 30, как это показано на ФИГ.2, представляет собой утепленную ванну с прямоугольным поперечным сечением. Стенки камеры 30 выполнены из нержавеющей стали марки AISI 316. Камера 30 снабжена мешалкой для перемешивания в замкнутой циркуляции низкотемпературного рассола и винтовым консольным подъемником 31 для вертикальной загрузки и выгрузки из камеры 30 корзины 32, предназначенной для размещения в ней пищи. Подъемник 31 соединен ременной передачей с асинхронным двигателем, снабженным частотным преобразователем. Freezer compartment 30, as shown in FIG. 2, is an insulated bath with a rectangular cross-section. The walls of the chamber 30 are made of stainless steel AISI 316. The chamber 30 is equipped with a stirrer for mixing in a closed circulation of low-temperature brine and a screw cantilever lift 31 for vertical loading and unloading from the chamber 30 of a basket 32 intended for placing food in it. The hoist 31 is connected by a belt drive with an asynchronous motor equipped with a frequency converter.

Мешалка и подъемник 31 выполнены из нержавеющей стали марки AISI 316. Корзина 32 может быть выполнена в виде контейнера с сетчатыми стенками, в котором смонтированы несколько полок (уровней) для размещения пищевых продуктов. Сетчатые стенки обеспечивают тепловой контакт продукта с низкотемпературным рассолом, которым заполнена морозильная камера 30.The stirrer and lift 31 are made of stainless steel AISI 316. The basket 32 can be made in the form of a container with mesh walls, in which several shelves (levels) are mounted for placing food products. The mesh walls provide thermal contact of the product with the low-temperature brine, which is filled with the freezer compartment 30.

В качестве низкотемпературного рассола используют 95-% раствор этилового спирта. Этиловый спирт сохраняет стабильную плотность и вязкость при температурах до -45…-50*C, имеет теплопроводность, превышающую в 6 раз теплопроводность воздуха: 0,021 Вт/м*К.A 95% ethanol solution is used as a low-temperature brine. Ethyl alcohol maintains a stable density and viscosity at temperatures up to -45 ... -50 * C, has a thermal conductivity that is 6 times higher than the thermal conductivity of air: 0.021 W / m * K.

Пульт управления 33 снабжен процессором и памятью, позволяющими выполнять программное обеспечение, необходимое для контроля процесса заморозки, ведения журнала учета и архивирования учетных данных, установки времени заморозки и выбора типа продукта.The control panel 33 is equipped with a processor and memory to run the software needed to control the freezing process, keep a log book and archive credentials, set freezing times and select the type of product.

Установка для жидкостной заморозки пищи работает следующим образом.Installation for liquid freezing of food works as follows.

Пищу, пищевые продукты, предназначенные для заморозки, размещают на нескольких горизонтальных уровнях, смонтированных внутри корзины 32. Корзину 32 располагают на винтовом консольном подъемнике 31. Подъемник 31 обеспечивает плавную вертикальную загрузку корзины 32 с пищей внутрь морозильной камеры 30. Морозильную камеру 30 предварительно заполняют жидким низкотемпературным рассолом, в качестве которого используют 95%-й раствор этилового спирта, подходящий по применению для пищевых продуктов как пищевая добавка E1510. Поскольку температура рассола внутри камеры 30 поддерживается на уровне -45…-50*С, загрузка продуктов посредством подъемника 31 предотвращает нежелательный контакт оператора с рассолом, вследствие которого возможно получение термических ожогов. Посредством пульта управления 33 оператор устанавливает время заморозки. Различные типы продуктов обладают различной теплопроводностью, соответственно для них требуется различное время, за которое осуществится их заморозка. Время заморозки для каждого типа продукта может быть запрограммировано в памяти пульта управления. Соответственно, вместо выбора времени заморозки оператор может выбрать тип продукта, для которого в памяти пульта управления задано время заморозки. По окончании установленного времени подъемник 31 выгружает корзину 32 с замороженной пищей. Сведения о заморозке посредством пульта управления 33 заносят в электронный журнал учета, который затем заносят в электронный архив в памяти пульта управления 33.Food, food products intended for freezing are placed on several horizontal levels mounted inside the basket 32. The basket 32 is placed on a screw cantilever lift 31. The lift 31 ensures smooth vertical loading of the basket 32 with food inside the freezer 30. The freezer 30 is pre-filled with liquid low-temperature brine, which is used as a 95% solution of ethyl alcohol, suitable for use in food products as a food additive E1510. Since the temperature of the brine inside the chamber 30 is maintained at a level of -45 ... -50 * C, the loading of products by means of the elevator 31 prevents the operator from unwanted contact with the brine, which may result in thermal burns. Using the control panel 33, the operator sets the freezing time. Different types of products have different thermal conductivity, so they require different times for freezing. Freezing time for each type of food can be programmed in the memory of the control panel. Accordingly, instead of choosing the freezing time, the operator can choose the type of product for which the freezing time is set in the memory of the control panel. At the end of the set time, the elevator 31 unloads the basket 32 with frozen food. Information about freezing by means of the control panel 33 is entered into the electronic log book, which is then entered into the electronic archive in the memory of the control panel 33.

Значение температуры рассола поддерживается посредством погружного теплообменника 14 холодильной машины, контактирующего с рассолом. Корзина 32 с пищей заполняется рассолом, при контакте с которым пища отдает в рассол теплоту, передающуюся от рассола на погружной теплообменник 14. Для увеличения скорости заморозки пищи внутри камеры обеспечивается циркуляция рассола посредством мешалки или насоса, которым снабжена камера 30. Кратность циркуляции рассола в камере 30 поддерживается на уровне значения 7,5 м-1, определяемое как отношение значения расхода жидкости для рассола, которым заполнена морозильная камера к его объему.The brine temperature is maintained by the submersible heat exchanger 14 of the refrigeration machine in contact with the brine. Basket 32 with food is filled with brine, upon contact with which the food gives off heat to the brine, which is transferred from the brine to the submersible heat exchanger 14. To increase the freezing rate of food inside the chamber, the brine is circulated by means of a stirrer or pump, which is equipped with a chamber 30. Frequency of circulation of brine in the chamber 30 is maintained at a value of 7.5 m -1 , defined as the ratio of the liquid flow rate for the brine that is filled in the freezer compartment to its volume.

Рассмотрим работу холодильной машины, обеспечивающей отбор теплоты, полученной от пищи и поддержание постоянной температуры рассола в морозильной камере.Consider the operation of a refrigeration machine, which ensures the selection of heat received from food and maintains a constant temperature of the brine in the freezer.

В нижней ветви каскада компрессор 1 сжимает хладагент, представленный низкотемпературным фреоном R23 в газообразном состоянии. Фреон в виде газа поступает через нагнетающий трубопровод 2 в маслоотделитель 3, где происходит отделение масла от фреона. Скопившееся в маслоотделителе 3 масло сливается обратно в компрессор 1 через трубопровод масла 5. Далее фреон поступает по нагнетающему трубопроводу в пластинчатый теплообменник 4, служащий испарителем-конденсатором холодильной машины. В теплообменнике 4 происходит процесс конденсации газообразного фреона. Далее фреон в жидком состоянии по второй линии 8 жидкостного трубопровода через фильтр-осушитель 10 и терморегулирующий вентиль 13 поступает в погружной теплообменник 14. В теплообменнике фреон испаряется при пониженном давлении. Необходимая для испарения фреона теплота отбирается у рассола, которым заполнена морозильная камера 30. После этого пары фреона поступают обратно в компрессор 1.In the lower branch of the cascade, the compressor 1 compresses the refrigerant represented by the low-temperature freon R23 in the gaseous state. Freon in the form of gas enters through the delivery line 2 into the oil separator 3, where the oil is separated from the freon. The oil accumulated in the oil separator 3 is drained back into the compressor 1 through the oil pipeline 5. Then, the freon enters the plate heat exchanger 4 through the discharge pipeline, which serves as the evaporator-condenser of the refrigerating machine. In the heat exchanger 4, the process of condensation of gaseous freon takes place. Further, freon in a liquid state through the second line 8 of the liquid pipeline through the filter drier 10 and the thermostatic valve 13 enters the submersible heat exchanger 14. In the heat exchanger, the freon evaporates at reduced pressure. The heat required for the evaporation of freon is taken from the brine, which is filled with the freezer compartment 30. After that, the vapor of freon is fed back to the compressor 1.

В верхней ветви осуществляется точно такой же термодинамический цикл, как и в нижней, только на более высоком температурном уровне, а хладагентом в ней является фреон R507a или R407f. В ходе термодинамического цикла в верхней ветви каскада охлаждается пластинчатый теплообменник 4, служащий конденсатором для нижней ветви каскада.In the upper branch, exactly the same thermodynamic cycle is carried out as in the lower one, only at a higher temperature level, and the refrigerant in it is R507a or R407f freon. In the course of the thermodynamic cycle, a plate heat exchanger 4 is cooled in the upper branch of the cascade, which serves as a condenser for the lower branch of the cascade.

Если установка находится в режиме ожидания, при котором не происходит загрузки пищи в морозильную камеру, то температура рассола в камере 30 автоматически поддерживается на уровне -10… -15*С. При такой температуре этиловый спирт, содержащийся в рассоле, сохраняет свое жидкое состояние, отсутствует летучесть.If the unit is in standby mode, when food is not loaded into the freezer, the temperature of the brine in the chamber 30 is automatically maintained at -10 ... -15 * C. At this temperature, the ethyl alcohol contained in the brine retains its liquid state, there is no volatility.

Работа установки для жидкостной заморозки пищи проиллюстрирована следующими примерами.The operation of the installation for liquid freezing of food is illustrated by the following examples.

Пример 1. Глубокая заморозка филе трески в низкотемпературном рассоле. Филе трески весом 250 грамм вакуумируют и помещают на один из горизонтальных уровней корзины. На пульте управления осуществляют выбор программы заморозки. Получив команду от пульта управления, подъемник опускает корзину с помещенным в нее пищевым продуктом в морозильную камеру, заполненную низкотемпературным рассолом. Объем заполнения камеры рассолом составляет 1000 л (1 м3). Температура рассола поддерживается посредством холодильной машины на уровне -45*С. Значение расхода жидкости через мешалку для рассола составляет 7,5 м3/час. Кратность циркуляции рассола внутри камеры составляет 7,5 час-1. По истечении времени, заложенного в программу заморозки, пульт управления возвращает сигнал о завершении заморозки, и подъемник выгружает корзину с замороженным пищевым продуктом. За 15 минут происходит заморозка филе трески до -32*С.Example 1. Deep-freezing of cod fillets in low-temperature brine. Cod fillets weighing 250 grams are evacuated and placed on one of the horizontal levels of the basket. The control panel is used to select the freezing program. Having received a command from the control panel, the elevator lowers the basket with the food product placed in it into the freezer, filled with low-temperature brine. The volume of filling the chamber with brine is 1000 l (1 m 3 ). The temperature of the brine is maintained by the refrigerating machine at -45 * C. The liquid flow rate through the brine mixer is 7.5 m 3 / h. The frequency of circulation of the brine inside the chamber is 7.5 h -1 . When the time set in the freezing program has elapsed, the control panel returns a signal that the freezing is complete, and the elevator unloads the basket with frozen food. In 15 minutes, cod fillets are frozen to -32 * C.

Пример 2. Заморозка мясных продуктов (партии сосисок в вакуумной упаковке и партии сосисок без упаковки) в низкотемпературном рассоле. На горизонтальных уровнях корзины равномерно распределяют партию сосисок без упаковки, на нижнюю полку выкладывают партию сосисок в вакуумной упаковке. На пульте управления устанавливают время заморозки, равное 15 минутам. Подъемник опускает корзину с помещенными в нее продуктами в морозильную камеру и по истечении установленного времени выгружает ее. Объем заполнения камеры рассолом составляет 640 л (0,64 м3). Температура рассола поддерживается посредством холодильной машины на уровне -45*С. Значение расхода жидкости через мешалку для рассола составляет 4,8 м3/час. Кратность циркуляции рассола внутри камеры составляет 7,5 час-1. После выгрузки продуктов из корзины проводят замер температуры в толще продукта. В результате жидкостной заморозки температура сосисок в вакуумной упаковке составляет -33*С, температура партии сосисок без упаковки составляет -27*С.Example 2. Freezing of meat products (a batch of vacuum-packed sausages and a batch of unpacked sausages) in a low-temperature brine. On the horizontal levels of the baskets, a batch of unpackaged sausages is evenly distributed; a batch of vacuum-packed sausages is laid out on the bottom shelf. The freezing time is set on the control panel, equal to 15 minutes. The lifter lowers the basket with the products placed in it into the freezer and, after a set time, unloads it. The volume of filling the chamber with brine is 640 l (0.64 m 3 ). The temperature of the brine is maintained by the refrigerating machine at -45 * C. The liquid flow rate through the brine mixer is 4.8 m 3 / h. The frequency of circulation of the brine inside the chamber is 7.5 h -1 . After unloading the products from the basket, the temperature in the thickness of the product is measured. As a result of liquid freezing, the temperature of the sausages in vacuum packaging is -33 * С, the temperature of a batch of sausages without packaging is -27 * С.

Пример 3. Заморозка бездрожжевого кваса двух сортов в литровых пластиковых бутылках в низкотемпературном рассоле. Бутылки помещают на один из горизонтальных уровней корзины. На пульте управления устанавливают время заморозки, равное 10 минутам, затем подъемник опускает корзину с помещенными в нее бутылками в морозильную камеру для заморозки. Объем заполнения камеры рассолом составляет 300 л (0,3 м3). Температура рассола поддерживается посредством холодильной машины на уровне -45*С. Значение расхода жидкости через мешалку для рассола составляет 2,25 м3/час. Кратность циркуляции рассола внутри камеры составляет 7,5 час-1. По истечении указанного времени пульт управления возвращает сигнал о завершении заморозки, и подъемник выгружает корзину с замороженным пищевым продуктом. За 10 минут квас в бутылках полностью замерзает, при этом бутылки сохраняют свою целостность.Example 3. Freezing of two varieties of yeast-free kvass in liter plastic bottles in low-temperature brine. The bottles are placed on one of the horizontal levels of the basket. The freezing time is set on the control panel, equal to 10 minutes, then the lift lowers the basket with the bottles placed in it into the freezer for freezing. The volume of filling the chamber with brine is 300 l (0.3 m 3 ). The temperature of the brine is maintained by the refrigerating machine at -45 * C. The liquid flow rate through the brine mixer is 2.25 m 3 / h. The frequency of circulation of the brine inside the chamber is 7.5 h -1 . After the specified time has elapsed, the control panel returns the freeze-complete signal and the elevator unloads the basket of frozen food. In 10 minutes, kvass in bottles completely freezes, while the bottles retain their integrity.

Claims (10)

1. Установка для жидкостной заморозки пищи, содержащая холодильную машину, связанную с заполняемой низкотемпературным рассолом морозильной камерой, которая предназначена для загрузки в нее пищи, мешалку для перемешивания рассола в камере, обеспечивающую циркуляцию рассола внутри объема камеры с заданным значением расхода жидкости через мешалку, и пульт управления, способный контролировать процесс заморозки, отличающаяся тем, что холодильная машина представлена каскадной машиной с нижней и верхней ветвями каскада, связанными теплообменником, который является конденсатором для нижней ветви и испарителем для верхней ветви каскада, причем испаритель нижней ветви способен отбирать у рассола тепло, выделяемое при заморозке пищи в морозильной камере, при этом кратность циркуляции рассола внутри морозильной камеры, определяемая как отношение значения расхода жидкости через мешалку для рассола, которым заполнена морозильная камера, к его объему в морозильной камере, поддерживается на уровне значения около 7,5 час-1.1. Installation for liquid freezing of food, containing a refrigerating machine associated with a freezer filled with low-temperature brine, which is designed to load food into it, a mixer for mixing the brine in the chamber, which circulates the brine inside the chamber with a given value of the liquid flow rate through the mixer, and a control panel capable of controlling the freezing process, characterized in that the refrigerating machine is represented by a cascade machine with the lower and upper branches of the cascade connected by a heat exchanger, which is a condenser for the lower branch and an evaporator for the upper branch of the cascade, and the evaporator of the lower branch is capable of taking heat from the brine, released during freezing food in the freezer, while the rate of circulation of the brine inside the freezer, defined as the ratio of the value of the flow rate of liquid through the mixer for brine, which is filled with the freezer, to its volume in the freezer, is maintained at the level of about 7.5 h -1 . 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что низкотемпературный рассол представлен 95%-ным раствором этилового спирта.2. Installation according to claim 1, characterized in that the low-temperature brine is represented by a 95% solution of ethyl alcohol. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что испаритель нижней ветви представлен змеевиком, расположенным вдоль внутренней поверхности стенок морозильной камеры.3. Installation according to claim 1, characterized in that the evaporator of the lower branch is represented by a coil located along the inner surface of the walls of the freezing chamber. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что пульт управления содержит программное обеспечение, позволяющее оператору контролировать заморозку, вести электронный журнал учета и сохранять его в архив, устанавливать время заморозки и выбирать тип замораживаемого продукта.4. Installation according to claim 1, characterized in that the control panel contains software that allows the operator to control the freezing, keep an electronic log book and save it to the archive, set the freezing time and select the type of product to be frozen. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что пульт управления способен автоматически поддерживать температуру рассола внутри морозильной камеры на уровне -10°С…-15°С в режиме ожидания.5. Installation according to claim 1, characterized in that the control panel is able to automatically maintain the temperature of the brine inside the freezer at -10 ° C ... -15 ° C in standby mode. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что пульт управления способен предохранять установку от аварийных режимов работы.6. Installation according to claim 1, characterized in that the control panel is capable of protecting the installation from emergency operating modes. 7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на жидкостной линии нижней ветви холодильной машины установлены маслоотделитель, фильтр-осушитель и буферная емкость, на жидкостной линии верхней ветви компрессорно-конденсаторного блока установлены фильтр-осушитель и терморегулирующий вентиль.7. Installation according to claim 1, characterized in that an oil separator, a filter drier and a buffer tank are installed on the liquid line of the lower branch of the refrigerating machine, a filter drier and a thermostatic valve are installed on the liquid line of the upper branch of the condensing unit. 8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на жидкостной линии компрессорно-конденсаторного блока в нижней и верхней ветви расположено смотровое стекло.8. Installation according to claim 1, characterized in that a sight glass is located on the liquid line of the compressor-condensing unit in the lower and upper branches. 9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве хладагента для нижней ветви каскада используют низкотемпературный фреон R23.9. Installation according to claim 1, characterized in that low-temperature R23 freon is used as a refrigerant for the lower branch of the cascade. 10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве хладагента для верхней ветви каскада используют фреон R507a или R407f.10. Installation according to claim 1, characterized in that R507a or R407f freon is used as a refrigerant for the upper branch of the cascade.
RU2021103716A 2021-02-15 2021-02-15 Installation for liquid freezing of food RU2755945C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021103716A RU2755945C1 (en) 2021-02-15 2021-02-15 Installation for liquid freezing of food

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021103716A RU2755945C1 (en) 2021-02-15 2021-02-15 Installation for liquid freezing of food

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2755945C1 true RU2755945C1 (en) 2021-09-23

Family

ID=77852119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021103716A RU2755945C1 (en) 2021-02-15 2021-02-15 Installation for liquid freezing of food

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2755945C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2018773C1 (en) * 1991-11-20 1994-08-30 Межотраслевой научно-технологический центр Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Казахстан Refrigerating plant
RU178890U1 (en) * 2017-12-04 2018-04-23 Василий Владимирович Зорин Quick-freezer brine type
JP2019113223A (en) * 2017-12-21 2019-07-11 株式会社光洋電子工業 Freezing machine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2018773C1 (en) * 1991-11-20 1994-08-30 Межотраслевой научно-технологический центр Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Казахстан Refrigerating plant
RU178890U1 (en) * 2017-12-04 2018-04-23 Василий Владимирович Зорин Quick-freezer brine type
JP2019113223A (en) * 2017-12-21 2019-07-11 株式会社光洋電子工業 Freezing machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5042262A (en) Food freezer
US9909786B2 (en) Refrigerant distribution apparatus and methods for transport refrigeration system
US20150204589A1 (en) Frozen evaporator coil detection and defrost initiation
AU2004282449B2 (en) Cooling storage
CN103228470B (en) Current limited Control to transport refrigeration system
CN102080895A (en) Refrigerating system, refrigerator with same and control method thereof
JPS6358079A (en) Isothermal humid refrigerator
CN108885050A (en) Refrigerator
CN110671886A (en) Method, device and equipment for controlling overcooling storage of food in refrigerator and refrigerator system
RU2755945C1 (en) Installation for liquid freezing of food
JP3576040B2 (en) Cooling systems and refrigerators
CN206531346U (en) Fully automatic network band declines jelly machine
US2962872A (en) Refrigerator construction and controls
KR20110086345A (en) A method for controlling a refrigerator with two evaporators
KR102392101B1 (en) seafood rapid freezing apparatus of submerged type using ethanol and seafood rapid freezing method
CN106858271B (en) Heat pump type low-temperature high-humidity air unfreezing device
KR100775649B1 (en) Coolant exchange system and drown type quick freezing system
JP2002333254A (en) Refrigerator
CN109140859B (en) Quick-freezing precooling device and quick-freezing precooling method
CN111811184A (en) Vertical refrigerator and control method thereof
CN111664619A (en) A structure and refrigeration plant unfreeze for refrigeration plant
CN110906658A (en) Food non-freezing storage control method and refrigerator
KR101099497B1 (en) A refrigerator
KR20030028470A (en) Cooling method for controlled high speed chilling or freezing
JP6762624B1 (en) Heat pump for refrigeration equipment, liquid quick freezing device using this