СКОРОМОРОЗИЛЬНЫЙ ТУННЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2004 года по МПК F25D13/06 F25D3/10 

Изобретение относится к холодильному технологическому оборудованию, а именно к скороморозильным аппаратам для замораживания пищевых продуктов при их контакте с низкотемпературным воздухом.

Известен скороморозильный туннельный аппарат, состоящий из теплоизолированного корпуса, рабочий объем которого разделен на три зоны замораживания, где в первой зоне установлены осевые вентиляторы, во второй - жидкостной коллектор для распыления через форсунки жидкого хладагента и третья зона - выравнивание температуры по толщине продукта. Вдоль всей длины корпуса размещен транспортирующий орган, на торцевой стороне корпуса со стороны входа продукта смонтировано вентиляционное устройство для отсоса отработавших паров холодильного агента [RU, патент, 2113665, кл. F 25 D 13/00, 1994 г.].

К недостаткам устройства следует отнести то, что для направления паров азота в зону предварительного охлаждения используют вентиляторы, что усложняет конструкцию устройства.

Скороморозильный туннельный аппарат (АСТА) для замораживания пищевых продуктов включает теплоизолированный корпус, транспортирующий орган, установленный на раме с опорами, систему подачи хладагента и вывода его, а также циркуляционные осевые вентиляторы с разнонаправленным вращением [ж. “Холодильный бизнес”, 2000 г., №2, стр.32-33; ж. “Химическое и нефтегазовое машиностроение”, 2002 г., №10, стр.20-22].

Аппарат АСТА использует для замораживания жидкий азот (-196°С), который подается из цистерны на форсунки второй зоны аппарата, образующиеся пары при распылении жидкого криогента подаются в первую и третью зоны для соответственно охлаждения и выравнивания температуры по толщине продукта.

Такой аппарат имеет ряд недостатков:

- необходимость наличия вентиляторов (3-5) в зависимости от производительности аппарата для направления паров азота в первую зону, что усложняет конструкцию оборудования;

- значительный расход дорогостоящего жидкого азота, который с учетом потерь в магистральном трубопроводе от цистерны до аппарата составляет порядка 1,5 кг на 1 кг замораживаемого продукта;

- жидкий азот распыляется на продукт, расположенный на транспортирующем органе, сверху, что не обеспечивает равномерный (симметричный) теплообмен со всей сторон объекта замораживания;

- сложность в эксплуатации такого оборудования с температурой хладагента (-196°С), требующего серьезных навыков.

Наиболее близким к предлагаемому и выбранному в качестве прототипа является аппарат такой же конструкции, но с возможностью использовать в качестве хладагента поочередно жидкий азот, газообразный азот и холодный воздух через системы управления [RU, патент 2168123, кл. F 25 D 13/00, 2000 г.].

Изобретение обладает вышеперечисленными недостатками.

Использование в качестве хладагента низкотемпературного воздуха (-60...-120°С) позволяет значительно упростить конструкцию трехзонного скороморозильного аппарата.

Предложенное изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в упрощении конструкции и эксплуатации аппарата при обеспечении условий быстрого замораживания и сохранения качества пищевых продуктов, а также в сохранении его энергозатрат.

Техническая задача предлагаемого изобретения достигается тем, что в предложенном аппарате, представляющем собой теплоизолированный корпус, образующий туннельную камеру с транспортирующим органом для замораживания продуктов, соединенный с турбохолодильной машиной через каналы ввода и вывода низкотемпературного воздуха, а также устройством распределения и направления входящего потока низкотемпературного воздуха, новым является то, что для направления распределения входящего потока низкотемпературного воздуха используется съемный, разборный, решетчатый экран, смонтированный наклонно к транспортирующему органу, причем ввод низкотемпературного воздуха в камеру оснащен расширительным каналом.

При этом целесообразно первую секцию экрана в районе выгрузки продукта выполнять сплошной, так как здесь идет выравнивание температуры замороженного продукта.

Кроме того, целесообразно располагать секции экрана в камере по направляющим салазкам, закрепленным на внутренней стороне камеры.

На фиг.1 схематично изображен скороморозильный туннельный аппарат, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же, вид с торца; на фиг.4 изображены секции экрана: а - без отверстий, б, в, г, д - с отверстиями различной конфигурации и размещения; на фиг.5 изображены направляющие салазки для закрепления экрана.

Предлагаемый аппарат состоит из теплоизолированного корпуса 1, рабочий объем которого образует камеру для замораживания продуктов. По всей длине корпуса 1 размещен транспортирующий орган 2, установленный на несущей раме 3, на конце транспортирующего органа 2 смонтирован нож 4 для съема продуктов с транспортирующего органа. Аппарат имеет приводную часть 5 для транспортирующего органа 2 и приводную часть 6 для подъема теплоизолированного корпуса 1, рама 3 установлена на опорах 7, а на торцевой стороне корпуса 1 со стороны входа продукта смонтирован патрубок 8 для подачи низкотемпературного воздуха от турбохолодильной машины. Патрубок 8 оснащен расширительным каналом 9 для равномерного распределения воздуха в камере. Внутри камеры над транспортирующим органом 2 жестко установлен съемный экран 10 с наклоном в сторону выгрузки продукта. Экран 10 выполнен из разъемных секций с отверстиями для создания потоков низкотемпературного воздуха и управления его параметрами. Со стороны входа продукта смонтировано устройство 11 для отсоса отработавшего воздуха обратно в турбохолодильную машину; аппарат снабжен окнами загрузки 12 и выгрузки 13 продуктов.

Целесообразно наклонный экран 10 выполнять из набора секций: первая секция (в районе выгрузки продукта) выполняется без отверстий, а остальные с отверстиями в зависимости от длины туннеля. Секции выполняются из стальных нержавеющих листов толщиной δ=2 мм с разным количеством отверстий (n_отв), отличающихся диаметром (d) и углом распыла (β).

Ниже приведены примеры расчета угла распыла в зависимости от количества отверстий в секции и их диаметра (фиг.4):

Закрепление секций экрана возможно с помощью направляющих салазок. Например, при рабочей ширине туннеля В=500 мм направляющие салазки жестко крепятся вдоль внутренней стенки изолированного корпуса 1 под наклоном 2-3 градуса.

При рабочей ширине камеры В=700 мм необходимо использовать дополнительные металлические полосы секций, помещаемые между стенкой корпуса 1 и направляющими салазками с обеих сторон туннеля.

Таким образом, обеспечивается использование стандартных секций экрана для различных модификаций аппарата, а также создается возможность деления низкотемпературного воздуха в камере путем замены секций экрана, обеспечивающих необходимые характеристики рабочей среды.

Аппарат работает следующим образом. Подлежащий замораживанию продукт через окно 12 располагают на транспортирующем органе 2, с помощью приводной части 5 на транспортирующем органе происходит перемещение продукта. Через патрубок 8 и расширительный канал 9 в камеру направляют низкотемпературный воздух, который идет потоком к продукту. Пучки воздуха, отделяющиеся от основного потока, проходят через отверстия в экране 10, при этом они приобретают некоторое ускорение за счет своеобразного дросселирующего эффекта. После этого пучки воздушного потока, продольно обтекая продукт, замораживают его, и одновременно отрабатывая свою температуру, отсасываются через устройство 11 обратно в турбохолодильную машину. После выхода продукта через окно выгрузки 13 из камеры аппарата он подвергается упаковке и закладке на хранение в холодильную камеру.

Конструкция предлагаемого аппарата проста в изготовлении и менее энергопотребляема, причем аппарат работает с использованием в нем только низкотемпературного воздуха. Это экологически чистое, простое по конструкции устройство обеспечивает интенсификацию процесса за счет обдувания низкотемпературным воздухом, а малая продолжительность обработки исключает потери массы за счет усушки, улучшает товарный вид и сохраняет качество продукта.

Изобретение предназначено для использования в пищевой промышленности при хранении продуктов. На продукты в камере воздействуют низкотемпературным воздухом для их замораживания. Скороморозильный туннельный аппарат содержит теплоизолированный корпус с транспортирующим органом для замораживания продуктов, с каналами ввода и вывода низкотемпературного воздуха. Для распределения воздушного потока на продукт предусмотрен экран, расположенный наклонно над транспортирующим органом. Экран выполнен съемным, состоящим из секций с отверстиями. Кроме того, канал ввода низкотемпературного воздуха снабжен расширительным каналом. Предлагаемый аппарат обладает следующими преимуществами: упрощение конструкции и эксплуатации, сокращение энергозатрат, при этом экологически чистое и быстрое замораживание продуктов. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Скороморозильный туннельный аппарат, содержащий теплоизолированный корпус, образующий камеру с транспортирующим органом для замораживания продуктов, соединенную с турбохолодильной машиной через каналы ввода и вывода низкотемпературного воздуха, а также систему распределения входящего потока низкотемпературного воздуха, отличающийся тем, что система распределения входящего потока низкотемпературного воздуха представляет собой съемный экран, жестко установленный внутри камеры наклонно к транспортирующему органу, причем экран выполнен из разъемных секций с отверстиями, при этом ввод в камеру низкотемпературного воздуха оснащен расширительным каналом для распределения входящего воздуха.2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен направляющими салазками, закрепленными на внутренней стороне корпуса для расположения на них секций экрана.