SU1757566A1 - Способ замораживани мелкоштучных пищевых продуктов - Google Patents

Abstract

Область использовани : в холодильной технике, при замораживании пищевых продуктов . Сущность изобретени ; к продукту на несущей поверхности подают охлажденный газ и путем механической вибрации этой поверхности создают псевдоожижен- ный слой. При этом режим вибрации осуществл ют при условии, что разность между безразмерным коэффициентом режима работы вибратора и отношением аэродинамической силы, действующей на штучный продукт, к нормальной составл ющей его силы т жести должна быть равна единице дл  достижени  продуктом первой критической скорости флюидизации. 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к холодильной технике, в частности к способам замораживани  пищевых продуктов.

Известен способ замораживани  мелкоштучных пищевых продуктов, предусматривающий подачу к продукту на несущей поверхности охлажденного газа и создание псевдоожиженного сло .

Недостатком способа, прин того за прототип,  вл етс  больша  продолжительность холодильной обработки и довольно значительные энергетические затраты.

Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса отвода тепла и сокращение энергетических затрат.

Поставленна  цель достигаетс  техническим решением, представл ющим новый способ замораживани  мелкоштучных пищевых продуктов, предусматривающий подачу к продукту на несуа(рй поверхности охлажденного газа и создание псеедоожй-

женного сло , отличающийс  от известного тем, что псевдоожиженный слой создают путем механической вибрации несущей поверхности , причем режим вибрации осуществл ют при условии, что разность между безразмерным коэффициентом режима работы вибратора и отношением аэродинамической силы, действующей на штучный продукт, к нормальной составл ющей его силы т жести должна быть равна единице дл  достижени  продуктом первой критической скорости флюидизации.

Изобретение по сн етс  чертежами, где на фиг. 1 представлен характер изменений коэффициента теплоотдачи от скорости потока охлаждающего газа, а на фиг. 2 представлена схема сил, действующих на штучный продукт.

Дл  по снени  сути за вленного способа замораживани  мелкоштучных пищевых продуктов рассмотрим механизм теплообXI

сл XI сл о о

мена между охлаждающим газом и продуктом при замораживании известным и предлагаемым способом.

При замораживании мелкоштучных продуктов в плотном слое с увеличением скорости подаваемого снизу потока охлаждающего газа, коэффициент теплоотдачи также повышаетс , но при переходе к псев- доожиженному слою (т.е. при достижении величины скорости потока больше первой критической скорости ViKp) - резко падает. Последнее объ сн етс  двум  основными причинами:

-в неподвижном слое фактические (локальные ) скорости обтекани  продуктов охлаждающим потоком больше, чем в псевдоожиженном, в котором увеличиваетс  живое сечение дл  прохода потока газа;

-каналообразование, а также прорыв через псевдоожиженный слой части охлаждающего газа в виде пузырей резко ухудшает контакт между потоком и продуктами.

На фиг, 1. показан характер изменени  коэффициента теплоотдачи от скорости потока охлаждающего газа, из которого видно, что величина коэффициента теплоотдачи псёвдоожиженного сло  достигает величины коэффициента теплоотдачи плотного сло  (перед началом псевдоожиженил) лишь при значительном увеличении скорости потока .

Таким образом, длительность процесса замораживани  одного и того же продукта может быть одинаковой при сравнительно малой (плотный слой) и большой (псевдоожиженный слой) скорост х потока охлаждающего газа. Соответственно, повышение скорости потока влечет за собой увеличение энергетических затрат.

Суть изобретени  заключаетс  в том, что с помощью механической вибрации осуществл ют режим движэни  штучных продуктов (в процессе холодильной обработки) соответствующий режиму начала псевдоожижени , а охлаждающий газ, например воздух может подаватьс  на слой продукта как сверху так и снизу.

Така  организаци  теплоотвода в процессе холодильной обработки позвол ет интенсифицировать процзсс с одновременным сокращением энергетических затрат. Кроме того, получение псевдоожижени  за счет механической вибрации обеспечивает стабильный режим без каналообразовани , а при подаче охлаждающего газа сверху увеличиваетс  локальна  скорость обтекани  продукта потоком-(за счет их встречного движени ), что также интенсифицирует процесс теплообмена.

Дл  определени  параметров механической вибрации, обеспечивающих режим начала псеодоожижени , рассмотрим два случа :

- движение продукта происходит на

вибрирующей поверхности без подачи охлаждающего газа

- движение продуктов на вибрирующей поверхности с одновременной подачей потока охлаждающего газа сверху (т.е. наиболее сложный, с точки зрени  энергозатрат, случай) на продукт.

В случае вибрации без подачи потока холодного газа, штучный продукт будет

иметь контакт с вибрирующей поверхностью до тех пор, пока составл юща  силы инерции частицы, нормальна  к вибрирующей поверхности не превысит или станет равной нормальной составл ющей силы т жести (3), т.е. (см. фиг. 2),

- Аш2 G cos a,

где ft - угол между вибрирующей плоскостью и направлением вибрации;

G - сила т жести, действующа  на штучный продукт;

а- угол между горизонтом и вибрирую- щей плоскостью;

А и о) - соответственно амплитуда и частота колебаний вибрирующей поверхности .

При максимальной левой части (sin

УТ

или urt -n) происходит отрыв продукта от

вибрирующей поверхности или:

Кв

АаЯ . slr.fi

g

cos a

1

(D

где Кв - безразмерный параметр, называемый коэффициентом режима работы вибрирующей поверхности или вибратора.

В зависимости от величины Кв могут иметь место следующие режимы:

при -движение без отрыва от вибрирующей поверхности (т.е. режим плотно- го сло );

при - движение с отрывом (т.е. режим псевдоожижеии );

при -соответствует границе режимов движени  с отрывом и без отрыва материала от вибрирующей поверхности (т.е.

соответствует первой критической скорости или началу процесса псевдоожижени ).

При подаче охлаждающего газа сверху (т.е. перпендикул рно вибрирующей поверхности с направлением скорости потока

вниз) на слой мелкоштучных продуктов последние будут испытывать воздействие аэродинамической силы, направление кото- рой противоположно направлению движущей силы, действующей на штучные 5 продукты .расположенные на вибрирующей поверхности. При этом дл  достижени  продуктами первой критической скорости начала псевдоожижени  должно удовлетвор тьс  условие:10

+

FA

G cos a

(2)

где Рд - аэродинамическа  сила, действую- 15 ща  на штучный продукт, величина которой определ етс :

VS

р-Ј

Знак - вектора определ ет знак перед вторым членом правой части выражени  (2), (т.е. общий случай). Например, при подаче воздуха сверху вниз, это знак +, при подаче снизу вверх, соответственно -, где: Сд - коэффициент аэродинамической силы;

5м площадь миделевого (самого широкого ) сечени  штучного продукта;

р и VB - соответственно плотность и скорость охлаждающего газа.

Таким образом, дл  осуществлени  режима движени  штучных продуктов на вибрирующей поверхности соответствующего начальному моменту режима псевдоожижени  (т.е. скорость движени  штучных продуктов достигла первой критической скорости) при одновременной подаче сверху на псевдоожиженный слой материала потоком охлаждающего газа необходимо и достаточно выполнение услови , которое следует из выражени  (1) и (2):

В случае нарушени  поставленного услови  либо не будет осуществл тьс  режим псевдоожижени , либо псевдоожижение будет чересчур интенсивным, т.е. движе 5 10

15

20

25

ние материала превысит значение первой критической скорости (например, достигнут скорости витани , что нежелательно).

Предлагаемый способ замораживани  мелкоштучных пищевых продуктов реализован следующим образом.

Холодильную обработку ведут в теплоизолированной камере. В нижней части камеры устанавливают перфорированную вибрирующую поверхность, а в верхней части воздуховоды дл  подачи охлаждающего воздуха.

Перед началом замораживани  температуру в камере устанавливают равной температуре охлаждающего воздуха (минус 25° - минус 30°С).

После включени  механического вибратора производ т загрузку мелкоштучного продукта через загрузочное окно, выгрузку замороженных продуктов осуществл ют через разгрузочное окно,

В таблице приведены результаты замораживани  при различной скорости подачи охлаждающего воздуха. Как показывают результаты замораживани  сливы и вишни. FA

если Кв1 , то (приведенные в

G cos a

табл. ), предлагаемый способ позвол ет сократить удельное энергопотребление на

30 процесс замораживани  на 40-60%, при этом продолжительность замораживани  сокращаетс  на 5-18%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ замораживани  мелкоштучных

   35 пищевых продуктов, предусматривающий подачу к продукту на несущей поверхности охлажденного газа и создание псевдоожи- женного сло , отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса отвода

   0 тепла и сокращени  энергетических затрат, псевдоожиженный слой создают путем механической вибрации несущей поверхности , причем режим вибрации осуществл ют при условии, что разность между безраз5 мерным коэффициентом режима работы вибратора и отношением аэродинамической силы, действующей на штучный продукт , к нормальной составл ющей его силы т жести должна быть равна единице дл 

   0 достижени  продуктом первой критической скорости флюидизации.

   r#1

   P

   У//Ф

   Van fl)W8.J

   Tunica

   vНаправление потока ох/шжЗающего

   угаза

   Штучный продукт

   J8 Вибрирующа  поберхность

   Горизонт

   ФМ.Ч