Способ замораживания и воздушная камера интенсивного замораживания пищевых продуктов

Изобретение предназначено для использования в пищевой промышленности при интенсивном замораживании пищевых продуктов. Способ замораживания пищевых продуктов включает их загрузку в теплоизолированную камеру с секциями, охлаждение продуктов хладагентом из холодильной машины с обеспечением непрерывного охлаждения, выгрузку охлаждаемых продуктов, хладагент направляют в первую секцию по трубопроводу снизу, во вторую секцию - сверху через отверстие в промежуточной перегородке, далее через все секции - зигзагообразно; снизу по трубопроводу, сверху - через отверстие в перегородках подогревают хладагент за счет теплообмена с охлаждаемыми продуктами и выводят из камеры с температурой, близкой к температуре загружаемого продукта, через сбросные трубопроводы, после охлаждения продуктов в первой и второй секциях до требуемой температуры перемещают внутреннюю обечайку с секциями навстречу движению хладагента до совмещения первой и второй секции с загрузочно-разгрузочным отсеком, перекрывают подачу в этот отсек хладагента и направляют его в сбросной трубопровод до окончания выгрузки - загрузки продуктов. Заявленный способ реализуется устройством, в котором согласно изобретению внутренняя обечайка выполнена с возможностью вращения относительно вертикальной оси, секции образованы вертикальными перегородками, жестко установленными на внутренней обечайке между внутренней и внешней обечайками с возможностью перемещения вместе с внутренней обечайкой на равные интервалы, перегородки снабжены направляющими для установки лотков и каждая вторая отделена от внутренних поверхностей нижней и верхней крышек и наружной обечайки с помощью эластичных элементов с образованием пары секций, в которой внутренняя перегородка выполнена с отверстием в верхней части для продвижения хладагента, каждая вторая секция пары соединена трубопроводом с каждой первой секцией следующей пары секций, кроме того, лотки выполнены с решетчатым дном. Использование заявленной группы изобретений обеспечивает повышение эффективности работы камеры, снижение энергозатрат при использовании в качестве хладагента экологически чистого воздуха. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение предназначено для использования в пищевой промышленности при интенсивном замораживании продуктов.

Известны способ охлаждения пищевых продуктов, предусматривающий их обработку холодным воздухом, и установка, обеспечивающая реализацию описанного способа, содержащая камеру холодильной обработки с батареями охлаждения и вентиляцией, создающей интенсивное движение воздуха (Голянд М.М., Маливанный Б.Н. / Холодильное технологическое оборудование. - М.: Пищевая промышленность, 1977, 19-151 стр.). Недостатком этого технологического решения является использование холодильной установки, использующей, как правило, экологически опасные холодильные агенты (фреон, аммиак). Режим теплообмена в таком способе и устройстве охлаждения реализуется при постоянной, самой низкой температуре батарей охлаждения и постоянно понижающейся температуре охлаждаемого продукта. Термодинамически такой механизм теплообмена менее эффективен, чем режим противоточного теплообмена. Кроме этого, требуются дополнительные энергозатраты на привод вентиляторов.

Известна холодильная камера для пищевых продуктов, содержащая теплоизолированные ограждения, разделенная по меньшей мере одной перегородкой для образования автономных отсеков переменного объема. В каждом отсеке установлен индивидуальный прибор охлаждения. Перегородка установлена с возможностью перемещения вдоль камеры, при этом герметизация швов осуществлена эластичным материалом.

Недостатками этой холодильной камеры и в том числе реализованного способа охлаждения являются термодинамически неэффективный механизм теплообмена и большие энергозатраты (RU, 2141083, 6 F 25 D 13/00 2 дек. 1999 г.).

Известен аппарат непрерывного действия для замораживания продуктов в таре, включающий термоизолированную камеру с воздухоохладителями и вентилятором, расположенные на валу в камере диски, имеющие носители для тары с продуктом и смонтированные по их сторонам сквозные вырезы. Основные недостатки этого аппарата и в том числе способа охлаждения, на котором он построен, - неэффективный теплообмен и значительные энергозатраты, что и в предыдущих примерах. (№159549, 25.1.1963 г., F 25 D 13/02).

Именно этот патент является наиболее близким относительно заявленной группы изобретений.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности работы камеры, снижении энергозатрат и использовании в качестве рабочего хладагента экологически чистого воздуха.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в способе замораживания пищевых продуктов, включающем их загрузку в теплоизолированную камеру с секциями, охлаждение продуктов хладагентом из холодильной машины с обеспечением непрерывного охлаждения, выгрузку охлаждаемых продуктов, достигается тем, что хладагент направляют в первую секцию по трубопроводу снизу, во вторую секцию - сверху через отверстие в промежуточной перегородке, далее через все секции - зигзагообразно; снизу по трубопроводу, сверху - через отверстие в перегородках, подогревают хладагент за счет теплообмена с охлаждаемыми продуктами и выводят из камеры с температурой, близкой к температуре загружаемого продукта, через сбросные трубопроводы, после охлаждения продуктов в первой и второй секциях до требуемой температуры перемещают внутреннюю обечайку с секциями навстречу движению хладагента до совмещения первой и второй секции с загрузочно-разгрузочным отсеком, перекрывают подачу в этот отсек хладагента и направляют его в сбросной трубопровод до окончания выгрузки-загрузки продуктов.

Отепленный в теплоизолированной камере хладагент направляют обратным потоком в холодильную машину, при этом запорные органы на сбросном трубопроводе закрывают.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в воздушной камере интенсивного замораживания пищевых продуктов, включающей теплоизолированную камеру с внутренней и внешней обечайкой, равномерно размещенные между ними секции, лотки для продуктов, двери в камере на внешней обечайке для загрузки-выгрузки продуктов, трубопроводы, достигается тем, что внутренняя обечайка выполнена с возможностью вращения относительно вертикальной оси, секции образованы вертикальными перегородками, жестко установленными на внутренней обечайке между внутренней и внешней обечайками с возможностью перемещения вместе с внутренней обечайкой на равные интервалы, перегородки снабжены направляющими для установки лотков и каждая вторая отделена от внутренних поверхностей нижней и верхней крышек и наружной обечайки с помощью эластичных элементов с образованием пары секций, в которой внутренняя перегородка выполнена с отверстием в верхней части для продвижения хладагента, каждая вторая секция пары соединена трубопроводом с каждой первой секцией следующей пары секций, кроме того, лотки выполнены с решетчатым дном.

Требуемый эффект достигается тем, что холодный поток газа поступает последовательно в секции, отнимает тепло от охлаждаемого продукта и выходит из последней секции практически с температурой, равной температуре загружаемого продукта. После охлаждения продуктов в первой и второй секциях, до требуемой температуры, происходит поворот аппарата и эти секции поступают в загрузочно-разгрузочный отсек и устанавливаются напротив двери для выемки охлажденного продукта и установки лотков с новой продукцией. Особенностью конструкции отсеков является разделение их на пары, которые обеспечивают перемещение потока холодного газа снизу вверх в первой секции и через отверстие вверху в перегородке, разделяющей эти секции, и сверху вниз во второй секции, что в свою очередь обеспечивает охлаждение следующей третьей секции после поворота аппарата также в направлении снизу вверх и вниз, что позволяет реализовать режим эффективного противоточного теплообмена.

Воздушная камера интенсивного замораживания продуктов, изображенная на фиг.1, 2, представляет из себя теплоизолированную камеру (1) с тепловой изоляцией (2), с неподвижными внешней обечайкой (3), верхней (4) и нижней (5) крышками, с вращающейся на вертикальной оси (22) внутренней обечайкой (6). На внутренней обечайке жестко установлены перегородки (7), которые образуют вместе с поверхностями верхней и нижней крышек и внутренней поверхностью внешней обечайки секции для установки лотков (8) с продуктами и их охлаждения. Перегородки, образующие секции, отделены герметично от поверхностей верхней и нижней крышки и от внешней обечайки с помощью эластичных элементов (9) и имеют направляющие для установки лотков (23). Причем каждая четная перегородка, разделяющая каждую пару секций, имеет в своей верхней части отверстие (10) для продвижения хладагента, а каждая вторая секция соединена с каждой первой секцией следующей пары с помощью трубопроводов (11). Камера имеет загрузочно-разгрузочный отсек (12), в который помещают две секции и в который через двери (13) во внешней обечайке загружаются и выгружаются продукты. Камера снабжена трубопроводом подачи хладагента (14) и сбросными трубопроводами, которые выходят из загрузочно-разгрузочного отсека и из секции, примыкающей к отсеку (15, 16), на сбросных трубопроводах установлены запорные органы (17, 18). Для возвращения отепленного в камере хладагента в обратный поток воздушной холодильной машины камера имеет трубопровод (19) и установленный на нем запорный орган (20). Лотки, на которых размещаются продукты, имеют решетчатое дно (21), которое обеспечивает прохождение хладагента.

Воздушная камера работает следующим образом. Продукты укладывают на лотки (8) и устанавливают по направляющим (23) в каждую секцию камеры. После завершения этой операции дверь (13) герметично закрывается и через трубопровод (14) подается в камеру хладагент с температурой ниже температуры охлаждения продуктов на 10-20°С и с расходом, обеспечивающим скорость воздуха в секциях V=6÷10 м/с, который проходит в первой секции снизу вверх, затем через отверстие в верхней части перегородки (10), разделяющей секции первой пары, поступает во вторую секцию и проходит через нее сверху вниз, далее хладагент по трубопроводу (11) поступает в первую секцию следующей пары секций и проходит через нее снизу вверх, также как и в первой секции первой пары. Хладагент проходит через все секции, постепенно подогреваясь за счет тепла охлаждаемого продукта, и выводится из камеры через трубопровод (15) и открытый запорный орган (17). При этом запорный орган (18) закрыт. После достижения заданной температуры охлаждения продуктов в первой и второй секциях внутренняя обечайка вместе с секциями делает поворот на два шага, на расстояние, занимаемое двумя секциями, которые перемещаются в загрузочно-разгрузочный отсек. Далее запорный орган (17) закрывается и одновременно открывается запорный орган (18) на сбросном трубопроводе (16). Эта операция позволяет, не прекращая охлаждения продуктов во всех отсеках камеры, открыть дверь в загрузочно-разгрузочный отсек и произвести выгрузку охлажденного продукта и загрузку нового продукта. После загрузки нового продукта дверь (13) герметично закрывается, закрывается запорный орган (18) и открывается запорный орган (17), что обеспечивает охлаждение нового продукта в загрузочно-разгрузочном отсеке.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным научно-исследовательским источникам информации, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признаком заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна" по действующему законодательству.

Сравнение существенных признаков предложенного и известных решений дает основание считать, что предложенное техническое решение отвечает критериям "Изобретательский уровень" и "Промышленная применимость".

Таким образом, применение предложенного способа замораживания и воздушного аппарата интенсивного замораживания увеличивает эффективность процесса охлаждения за счет уменьшения потери холода, связанного с исключением из состава аппарата теплообменника, вентиляционных систем циркуляции воздуха, и обеспечения противоточного режима теплообмена.

1. Способ замораживания пищевых продуктов, включающий их загрузку в теплоизолированную камеру с секциями, охлаждение продуктов хладагентом из холодильной машины с обеспечением непрерывного охлаждения, выгрузку охлажденных продуктов, отличающийся тем, что хладагент направляют в первую секцию по трубопроводу снизу, во вторую секцию - сверху через отверстие в промежуточной перегородке, далее через все секции - зигзагообразно; снизу - по трубопроводу, сверху - через отверстие в перегородках, подогревают хладагент за счет теплообмена с охлаждаемыми продуктами и выводят из камеры с температурой, близкой к температуре загружаемого продукта через сбросные трубопроводы, после охлаждения продуктов в первой и второй секциях до требуемой температуры перемещают внутреннюю обечайку с секциями навстречу движению хладагента до совмещения первой и второй секции с загрузочно-разгрузочным отсеком, перекрывают подачу в этот отсек хладагента и направляют его в сбросной трубопровод до окончания выгрузки-загрузки продуктов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отепленный в теплоизолированной камере хладагент направляют обратным потоком в холодильную машину, при этом запорные органы на сбросном трубопроводе закрывают.

3. Воздушная камера интенсивного замораживания пищевых продуктов, включающая теплоизолированную камеру с внутренней и внешней обечайкой, равномерно размещенные между ними секции, лотки для продуктов, двери в камере на внешней обечайке для загрузки-выгрузки продуктов, трубопроводы, отличающаяся тем, что внутренняя обечайка выполнена с возможностью вращения относительно вертикальной оси, секции образованы вертикальными перегородками, жестко установленными на внутренней обечайке между внутренней и внешней обечайками с возможностью перемещения вместе с внутренней обечайкой на равные интервалы, перегородки снабжены направляющими для установки лотков и каждая вторая отделена от внутренних поверхностей нижней и верхней крышек и наружной обечайки с помощью эластичных элементов с образованием пары секций, в которой внутренняя перегородка выполнена с отверстием в верхней части для продвижения хладагента, каждая вторая секция пары соединена трубопроводом с каждой первой секцией следующей пары секций, кроме того, лотки выполнены с решетчатым дном.