Морозильное холодильное оборудование

НОВГОРОДСКИЙ  ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ 
 

ОТЧЕТ 
 

 ТЕМА: МОРОЗИЛЬНОЕ  ХОЛОДИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил  студент

специальности 080502

группа 810д

Калашников  И.С. 
 

ВЕЛИКИЙ НОВГОРОД

2012

Морозильное холодильное оборудование

Для холодильной  обработки пищевых продуктов  предназначено холодильное оборудование, которое в наибольшей степени  отвечает современным производственным и технологическим требованиям. 
Способы замораживания пищевых продуктов в зависимости от характера контакта с хладагентами можно разделить на следующие основные группы: воздушное замораживание; 
с использованием других охлаждающих средств. 
Холодильное оборудование первой группы делится на холодильные камеры (или туннели), конвейерные холодильные аппараты (с ленточным или спиральным конвейером) и флюидизационные (с псевдоожиженным слоем замораживаемого продукта). 
К холодильному оборудованию второй группы относятся: плиточные аппараты (с охлаждающими плитами), погружные аппараты (с охлаждающей жидкостью, в которую погружают замораживаемый продукт), криогенные (с охлаждающей криогенной жидкостью), а также аппараты для замораживания жидких продуктов. Существуют и комбинированные способы охлаждения.

Воздушное замораживание

Большое распространение  получило холодильное оборудование, в котором продукт замораживается с помощью воздуха (воздушные  морозильные аппараты). Продукты размещают  в охлаждаемом объеме так, чтобы  они обдувались циркулирующим потоком  воздуха. Циркуляция воздуха в холодильной  камере обеспечивается вентиляторами  воздухоохладителя. 
Воздушные морозильные аппараты периодического действия работают циклами, с загрузкой и разгрузкой замораживаемого продукта вручную. К ним относятся холодильные камеры и туннели. 
Существуют и более сложные модели воздушного холодильного оборудования непрерывного действия. Их используют для замораживания большого объема продуктов в течение длительного времени. 
В воздушных морозильных аппаратах применяют различные схемы движения воздуха и замораживаемого продукта. Обычно используют горизонтальную подачу воздуха на продукт, но в ряде случаев применяют вертикальную, чтобы создать одинаковые условия для обдува продукта. 
В холодильном оборудовании непрерывного действия потоки воздуха и направление перемещения продуктов могут быть параллельными, встречными или перекрестными. Две последние конфигурации чаще применяются в тех случаях, когда нагрев охлаждающего воздуха должен быть минимальным. 
Способ размещения продукта и его подачи относительно воздушного потока зависит от их размера, формы и упаковки. Могут использоваться поддоны, люльки, тележки, крюки, конвейеры и т.п. 
В воздушных морозильных аппаратах можно замораживать продукты различного типа, размера, формы и в разнообразной упаковке. 
Основные достоинства такого морозильного оборудования заключаются в их простоте и гибкости, а также в том, что воздух - естественная для продуктов среда. Их недостатком является необходимость использования мощных вентиляторов, поскольку воздух имеет небольшую теплоемкость. 
Кроме того, воздух поглощает влагу, испаряющуюся с поверхности продукта, что приводит к существенной потере массы замораживаемых неупакованных продуктов; также возможна деформация упакованных продуктов. 
Важной проблемой воздушного холодильного оборудования является необходимость периодического размораживания испарителей. Этот процесс не только снижает производительность оборудования, но и создает опасность роста микрофлоры. 
Новое решение проблемы отложения льда в холодильных установках воздушного типа предложила фирма Munters (Швеция). Фирмой создана система сорбционного типа для осушения воздуха, подаваемого в морозильную установку. 
Как показала практика, использование сухого воздуха позволяет в 2-4 раза увеличить период работы морозильной установки до размораживания, что существенно повышает ее рентабельность. 
Кроме того, подача сухого воздуха в холодильную установку создает в ней повышенное давление, препятствующее поступлению наружного влажного воздуха. Применение системы, осушающей воздух, эффективно и при размораживании холодильного оборудования, поскольку сухой воздух ускоряет высыхание поверхностей испарителей.

Морозильные камеры с естественным движением воздуха

Этот вид холодильного оборудования (морозильная камера) представляет собой теплоизолированное охлаждаемое помещение, оборудованное  охлаждающими батареями (испарителями без вентиляторов). 
Морозильные камеры обычно используют для замораживания продуктов крупных размеров, когда интенсивность замораживания ограничивается толщиной продукта. 
Продукт подвешивают или укладывают в виде штабеля на полу или полках стеллажа холодильной камеры. Воздух циркулирует над продуктом с минимальной скоростью. 
К достоинствам морозильных холодильных камер с естественным движением воздуха относятся: универсальность; простота конструкции; небольшая интенсивность испарения влаги с поверхности; относительно небольшое потребление энергии. 
Вместе с тем следует отметить и ряд недостатков таких холодильных камер: скорость замораживания минимальна, присутствует нежелательная неоднородность поля температур по объему камеры, требуются значительные затраты ручного труда.

Морозильные камеры и туннели  с интенсивным  движением воздуха

Морозильные холодильные  камеры и туннели обычно используют для замораживания продуктов  крупного и среднего размеров любой  формы. Продукт размещают на полках тележек или подвешивают таким  образом, чтобы он равномерно обдувался  воздухом. 
В состав холодильного оборудования входят воздухоохладители с принудительным движением воздуха. 
В туннельных морозильных аппаратах непрерывного действия обычно предусматривают конвейерную систему, обеспечивающую перемещение продукта по туннелю, его автоматическую загрузку и разгрузку. При туннельной заморозке воздух подается только в охлаждаемый объем, в котором движется продукт. 
Для удобства заморозки продуктов загрузка большинства туннельных морозильных аппаратов непрерывного действия ограничивается продуктами одинакового размера и формы. Однако если в этом туннеле использовать лотки разных размеров, то возможно одновременное замораживание продуктов разных размеров. 
В морозильной камере с интенсивным движением воздуха проще обеспечить равномерное распределение воздушного потока в объеме, где находится замораживаемый продукт.

Конвейерные морозильные аппараты

В конвейерных  морозильных аппаратах продукты укладывают непосредственно на ленту  конвейера или в металлические  формы, и они перемещаются в охлаждаемом  объеме с помощью конвейеров различного типа: цепного, лоткового, ленточного и  др., непрерывно или циклически. 
Наиболее широко распространены аппараты с непрерывно движущимся конвейером (ленточным, цепным и др.), так как они позволяют замораживать продукты различной формы, в упаковке и без нее, непрерывно и в автоматическом режиме. Скорость движения непрерывно работающего конвейера регулируется в зависимости от вида и размера продукта. 
Имеются морозильные аппараты с несколькими конвейерами, расположенными друг над другом. Продукт поступает на верхний конвейер, затем переводится на расположенный ниже конвейер, движущийся в обратном направлении, и т. д. Достоинствами таких конвейерных аппаратов являются: гибкость в работе, компактность, высокий уровень автоматизации.

Спиральные  конвейерные морозильные  аппараты

Спиральные аппараты - это разновидность конвейерных  морозильных аппаратов, в которых  длинная непрерывная конвейерная  лента располагается по спирали  ярусами (до 50 ярусов в высоту). Сетчатая лента с продуктом, скользя по направляющим, движется по спирали  вдоль вращающегося барабана, который  приводит ее в действие за счет трения. 
Воздух в данном типе холодильного оборудования может циркулировать как горизонтально, так и вертикально. Такие морозильные аппараты применяют для замораживания упакованных и неупакованных продуктов, особенно кулинарных полуфабрикатов в составе крупных технологических линий. 
Спиральные морозильные аппараты компактны, занимаемая площадь составляет менее 60% площади туннельных аппаратов такой же производительности. Регулирование скорости движения конвейера и воздушного потока позволяет установить оптимальное время замораживания для каждого вида продукта. 
Для поддержания надлежащего санитарного уровня в состав холодильного оборудования включается специальное моющее устройство для ленты, вынесенное за пределы термоизолированного контура. 
Основные недостатки - это сложность конструкции и технического обслуживания холодильного оборудования, а также наличие ограничений по виду и форме продукта.

Флюидизационные морозильные аппараты

Это холодильное  оборудование применяют в основном для замораживания продуктов  с нежной консистенцией (например, ягод) или влажных продуктов (например, кусочки овощей или фруктов, мелкие креветки), которые смерзаются при  замораживании, то есть продуктов, подлежащих так называемой индивидуальной быстрой  заморозке. 
Непременным условием получения такого замороженного продукта является непрерывное движение каждой частицы продукта во взвешенном состоянии. Это достигается с помощью воздуха, подаваемого вентиляторами через охлаждающие змеевики испарителя, а затем через слой продукта. 
Скорость движения воздуха такова, что частицы продукта поднимаются и удерживаются во взвешенном состоянии. Для получения флюидизационного слоя замораживаемый продукт должен иметь небольшие размеры, а его форма должна приближаться к сферической. 
Продукт в морозильном аппарате может располагаться и транспортироваться только в потоке воздуха в лотке с перфорированным дном и/или на сетчатой ленте конвейера. Перемещение замораживаемого продукта в лотке осуществляется за счет наклона и/или вибрации лотка. 
Благодаря нахождению продукта во взвешенном состоянии достигается равномерное распределение продукта в слое, предотвращается слипание и смерзание продукта, даже если он поступает очень влажным, и существенно возрастает теплопередача с поверхности продукта. 
Продолжительность замораживания различных видов продукта зависит от модели флюидизационного слоя холодильного оборудования и в среднем определяется скоростью подачи продукта и объемом слоя, который ограничивается по высоте. 
В некоторых типах холодильного оборудования предусмотрено во флюидизированном воздушном слое производить только подмораживание поверхностного слоя продукта, а окончательное его замораживание осуществлять на другой ленте аппарата в режиме обычного воздушного замораживания. 
Флюидизационные морозильные аппараты позволяют получать замороженный продукт высокого качества, они компактны, их работа относительно просто автоматизируется, но они предназначены для замораживания только мелкоштучных продуктов и характеризуются значительной потерей массы продукта вследствие испарения и повышенным расходом энергии на работу вентиляторов.

Плиточные морозильные аппараты

Плиточные морозильные  аппараты состоят из совокупности параллельно  установленных металлических плит, охлаждаемых хладагентом, между  которыми находится продукт. Плиты  могут ограниченно перемещаться с помощью гидравлической системы, что требуется при загрузке и  выгрузке продукта, а также для  создания необходимого термического контакта с продуктом для его быстрого замораживания. 
Чтобы избежать чрезмерной деформации продукта при сближении плит, устанавливают сменные ограничительные пластины с такой высотой, которая несколько меньше первоначальной толщины продукта или коробки с продуктом. 
Плиты могут быть установлены как горизонтально, так и вертикально. В холодильном оборудовании с горизонтальными плитами продукт, упакованный в картонные коробки или металлические формы одинаковой толщины, загружают в пространство между раздвинутыми плитами. После загрузки всего аппарата плиты сдвигаются, незначительно деформируя продукт, и начинается режим замораживания. К недостаткам холодильного оборудования этого типа относится низкий уровень механизации погрузочно-разгрузочных работ. 
В аппаратах с вертикальными плитами замораживают неупакованные легко деформируемые продукты (рыба, мясо, пюреобразные массы). Продукт закладывают, засыпают или заливают сверху в полости между плитами, установленными на расстоянии, равном толщине блока. Блоки между плитами формируются непосредственно в момент загрузки продукта под действием силы тяжести. Для удаления блоков после замораживания плиты нагревают, раздвигают, и блоки продукта выталкиваются на разгрузочный конвейер. 
К достоинствам плиточных морозильных аппаратов относятся: высокая скорость замораживания даже упакованных продуктов; замораживаемые продукты имеют постоянные форму и размер, что позволяет их без труда штабелировать, достигая при этом высокой плотности штабеля и устойчивости при последующей транспортировке; компактность; не слишком частое размораживание пластин; общая тепловая нагрузка и энергопотребление ниже, чем в воздушных холодильных установках (в связи с отсутствием вентиляторов и более высокой температурой кипения хладагента). 
К основным недостаткам плиточных морозильных аппаратов относятся: высокие капитальные затраты, а также ограничения по размеру и форме обрабатываемых продуктов. 
В последнее время контактные морозильные аппараты, особенно горизонтально-плиточные, предложено использовать в качестве альтернативных криогенным холодильным установкам для быстрого подмораживания поверхности продуктов. 
Наиболее целесообразно применять их для обработки сырых продуктов с липким поверхностным слоем, которые в традиционном холодильном оборудовании не могут быть заморожены поштучно. 
К таким продуктам относятся очищенные креветки, мясо двустворчатых моллюсков, рыбное филе и др. Чтобы исключить прилипание продуктов к поверхности плит, последние могут быть обработаны антиадгезионным покрытием или выстланы пленкой. 
Благодаря хорошему контакту охлаждающей поверхности с продуктом его поверхностные слои быстро замерзают, после чего продукт направляют на домораживание в спирально-ленточную воздушную холодильную установку. Этот способ является эффективной, простой и экономически выгодной заменой криогенному замораживанию. 
Выпускаются и воздушно-плиточные морозильные аппараты. Продукты в этих моделях холодильного оборудования сначала замораживаются в противнях, помещенных на полки, представляющие собой полые плиты, внутри которых циркулирует хладагент. 
Данный вид холодильного оборудования сочетает достоинства установок контактного и воздушного типа – интенсивный теплообмен, способствующий сокращению времени замораживания, относительно низкую энергоемкость процесса, компактность и простоту конструкции холодильного оборудования, а также возможность обрабатывать продукты крупных размеров.

Погружные морозильные аппараты

Традиционным  способом замораживания является иммерсионный (погружением). При этом способе хладагент непосредственно контактирует с пищевым продуктом и, соответственно создаются лучшие условия для теплообмена между поверхностью продукта и хладагентом. 
Эта особенность обусловила ряд преимуществ этого способа по сравнению с воздушным холодильным оборудованием. Иммерсионный способ обеспечивает более высокую скорость замораживания и меньший уровень потерь в процессе замораживания и последующего оттаивания. 
Погружные морозильные аппараты предназначены для замораживания продуктов, погруженных в охлаждающую неизменяющую свое фазовое состояние жидкость (водный раствор соли или гликоля). 
Заморозка продуктов может достигаться и путем орошения штучных упакованных продуктов. Продукт упаковывают так, чтобы не было взаимного загрязнения продукта и хладоносителя. 
В этом холодильном оборудовании можно замораживать штучный продукт неправильной формы и значительной толщины (крупнокусковое мясо, птицу, рыбу). Хладоноситель охлаждается в испарителе, встроенном в корпус аппарата или размещенном отдельно от аппарата. 
Вместе с тем, иммерсионному способу присущи и некоторые недостатки, к которым, прежде всего, относится возможность проникновения хладагента в тело продукта. В качестве хладагента используют однокомпонентные водные растворы (обычно хлористого натрия) и двухкомпонентные, содержащие хлористый натрий и хлористый кальций. 
Рассол можно охлаждать при помощи встроенных или выносных теплообменников, а также путем впрыскивания в раствор жидкого азота.

Фризеры

Жидкие и пастообразные  продукты при наличии соответствующей  тары можно замораживать в различных  видах морозильных аппаратов. Однако есть холодильное оборудование, предназначенное  специально для замораживания таких  продуктов. Слой продукта замораживается на внешней или внутренней цилиндрической поверхности скребкового теплообменника-испарителя и непрерывно срезается ножами. 
Например, жидкая смесь при производстве мороженого частично замораживается в виде тонкого слоя на внутренней цилиндрической поверхности испарителя, называемого фризером. Образующийся слой мороженого срезается ножами и поступает в середину фризера, где с помощью мешалки насыщается воздухом, и с температурой минус 4°С... минус 6°С поступает на фасовку.  
Последующее замораживание (так называемая закалка) мороженого осуществляется, например, в морозильном аппарате с интенсивной циркуляцией воздуха.  
Для замораживания полуфабрикатов с влажной поверхностью, паштетов или пастообразных продуктов используют барабанные морозильные аппараты, в которых замораживание продукта осуществляется на внешней стороне охлаждаемого барабана. За оборот барабана продукт замораживается, срезается ножом в верхней точке и поступает на разгрузочный конвейер.