Методичка: Холодильное технологическое оборудование

Холодильное технологическое оборудование

Донецкий национальный университет экономики и торговли

имени Михаила Туган-Барановского

Кафедра холодильной и торговой техники

Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов дневной и заочной форм обучения направления подготовки 6.050503 «Оборудование перерабатывающих и пищевых производств»

“Холодильное технологическое оборудование”

Кудрин А.Б.

Донецк 2014

Введение

Целью курсового проекта является приобретение студентами практических навыков специальных расчетов параметров оборудования для замораживания мяса в полутушах с вынужденным движением воздуха.

Выполнение курсового проекта способствует развитию навыков самостоятельного решения поставленных инженерных задач. Отраслевая направленность курсового проекта по специальной дисциплине служит основой повышения качества подготовки специалистов отрасли. Выполнение курсового проекта по дисциплине “Холодильное технологическое оборудование” может являться составной частью дипломного проекта по специальности 7.090221.

В задачу курсового проекта входит расчет продолжительности замораживания продукта, емкости и размеров камеры (аппарата), технологических параметров, обеспечивающих качественное замораживание, тепловой нагрузки на холодильное оборудование, теплопередающей поверхности и параметров воздухоохладителя.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части, которые должны быть оформлены в соответствии с требованиями ЕСКД.

Расчетно-пояснительная записка курсового проекта должна включать следующие разделы:

1. Исходные данные для расчетов;

2. Введение (основы холодильной обработки продуктов);

3. Описание оборудования для замораживания продуктов;

4. Расчет оборудования для замораживания продукта;

5. Заключение;

6. Перечень используемой литературы.

Графическая часть проекта содержит два листа формата А1. На одном изображается план морозильной камеры (общий вид аппарата) с указанием принятых в процессе работы над проектом размеров, на другом листе - ее (его) разрез.

При выполнении курсового проекта рекомендуется следующая литература:

1. Голянд М.М., Малеванный В.И. Холодильное технологическое оборудование. М.:Пищевая промышленность,1977.-355с.

2. Сборник примеров расчетов и лабораторных работ по курсу "Холодильное технологическое оборудование" // Голянд М.М., Малеванный В.И. и др. М. : Легкая и пищевая промышленность, 1981.- 168с.

3. Быков А.В. Применение холода в пищевой промышленности//Холод в мясной и молочной промышленности. Справочник. М.:Пищевая промышленность,1979.-271с.

4. Быков А.В. Применение холода в пищевой промышленности.//Холод в рыбной и пищевой промышленности М.:Пищевая промышленность,1979.-150с.

5. Теплообменные аппараты, приборы автоматики и испытания холодильных машин. Справочник /под ред. Быкова А.В.-М. :Легкая и пищевая промышленность,1982.

6. Конвисер И.А. Холодильная техника и холодильная технология. - М.: Пищевая промышленность, 1978.

7. Ионов А.Г., Мекеницкии С.Я Автоматизированные роторные морозильные агрегаты. -М.:Пищевая промышленность,1981.

8. Аверин Г.А. и др. Примеры расчетов по курсу "Холодильная техника". - М.: Пищевая промышленность,1986.

1. Технология холодильной обработки мяса

замораживание мясо азот криоморозильный

На современных мясокомбинатах холодильной обработке подвергается все вырабатываемое мясо и мясопродукты.

Понятие "холодильная обработка" включает в себя проведение процессов охлаждения, подмораживания и замораживания, размораживания полутуши мяса, а также их доохлаждение, домораживание или доотепление с выравниванием температуры по всему объему.

Камеры (или туннели) для холодильной обработки мяса выпускают цикличного или непрерывного действия. Емкость камер цикличного действия рассчитывается не более как на полусменную производительность цеха первичной переработки скота, а непрерывного - на всю обработку мяса за смену. Благодаря постоянной загрузке и разгрузке камер и непрерывной работе приборов охлаждения температурные режимы в камерах непрерывного действия более стабильны, чем в камерах цикличного действия.

Температуры и скорость движения воздуха в камерах холодильной обработки мяса должны быть равномерны по всей площади.

Загрузку мяса на подвесные пути камер производят с помощью конвейеров или вручную - циклично или непрерывно, с одновременной подсортировкой полутуши по категориям упитанности и массе.

На каждый подвесной путь размещают при возможности туши одной категории с примерно одинаковой массой. Крупные полутуши размещают в зоне с минимальной температурой и наиболее интенсивным движением воздуха.

Мясо на подвесные пути размещают с интервалами между полутушками или тушками и на рамах в 30-50 мм.

На погонном метре подвесного пути размещают по 2-3 говяжьих, 3-4 свиных полутуши или раму с бараньими тушами. Нагрузка на 1 пог.м пути составляет для говядины 250 кг, для свинины и баранины - 200 кг.

Выгрузку мяса из камер холодильной обработки мяса производят с помощью разгрузочного конвейера или вручную по подвесным путям.

При цикличной работе камер в полный цикл входит время, затраченное на загрузку, холодильную обработку, выгрузку и подготовку камер для последующего цикла. Продолжительность загрузки и выгрузки устанавливается в паспорте предприятия в зависимости от графика работы первичной переработки скота, средств механизации грузовых работ и емкости камер.

При непрерывной работе камер для охлаждения парного мяса, или для его замораживания однофазным способом, загрузка мяса ведется по отдельным ниткам подвесных путей, в строгой последовательности их расположения в камерах по согласованному графику, т.е. поточно и по возможности синхронно с работой боенского конвейера. Выгрузка мяса с подвесных путей производится в той же последовательности, что и загрузка; в первую очередь выгружается мясо, которое было загружено вначале.

В этих случаях для удобства грузовых работ выгрузка мяса должна опережать загрузку на 1-2 нитки подвесных путей, которые постоянно держатся свободными от мяса. Непрерывная работа рекомендуется в камерах, имеющих не менее 10 ниток подвесных путей.

. Замораживание мяса

Замороженным считается мясо, средняя температура которого на 10⁰С ниже криоскопической. Криоскопическая температура свежего мяса от 0,8 до 1,2⁰С, крови - 0,55⁰С.

В процессе замораживания примерно 85% влаги превращается в лед. Льдообразование условно считается законченным, когда в центре продукта достигается температура - 4-5⁰С, что соответствует средней температуре мяса -10, -15⁰С.

Понижение температуры продукта от 0 до -5⁰С составляет собственно процесс замораживания. Понижение температуры до 0⁰С принято называть охлаждением, а от -5⁰С и ниже - домораживанием.

Если начальная температура продукта выше 0⁰С, продолжительность замораживания увеличивается приблизительно на 1: на каждый градус. При доведении температуры в центре бедра полутуши до -10⁰С продолжительность замораживания возрастает по сравнению со временем, необходимым для замораживания до 5-⁰С, примерно на 18%, до -12⁰С - на 22%, до -14⁰С - на 27%, до -16⁰С - на 33% и до 18⁰С - на 40%.

Мясо замораживают после предварительного охлаждения (двухфазный способ) и в парном виде (однофазный способ).

Продолжительность замораживания мясной полутуши зависит от температурного перепада между мясом и охлаждающим воздухом и скоростью движения воздуха у бедра.

Интенсификация замораживания мяса, следовательно, и увеличение производительности камер могут быть достигнуты понижением температуры воздуха или увеличением скорости его движения.

Снижение температуры воздуха в морозильной камере с естественным движением воздуха с -15⁰С до 25⁰С сокращает время замораживания примерно в 2 раза, а при снижении температуры до -35⁰С - в 3 раза.

Если в действующей камере однофазного замораживания с тихим охлаждением температура воздуха не может быть понижена, то замораживание интенсифицируют увеличением скорости движения воздуха около бедер полутуш мяса. При температуре, например, -15⁰С и увеличении скорости воздуха до 2 или 3 м/с замораживание ускорится соответственно в 1,5 и 1,9 раза, а при -35⁰С - в 1,25 и 1,65 раза.

На говяжьих полутушах перед замораживанием производят надрез между 11-12 ребрами до позвоночников. После замораживания полутуш, при снятии их с подвесных путей, по сделанному надрезу разрубают полутуши на четвертины и перевозят в камеру хранения. Мясо молодых животных замораживают в виде целых продольных полутуш (без надреза между ребрами).

Средняя температура воздуха в морозильной камере за цикл ее оборота должна приближаться к паспортной. В морозильных камерах цикличного действия температура воздуха перед началом работ и в конце процесса замораживания должна быть на 3-5⁰С ниже паспортной; в камерах, загружаемых непрерывно, - на уровне паспортной, а перед началом работы - на 2-3⁰С ниже паспортной.

Загрузку парных полутуш в морозильную камеру производят непрерывно - потоком по мере их поступления и синхронно с работой его главного конвейера или циклично небольшими партиями до 10-15 полутуш.

Парное мясо при непрерывной загрузке вначале размещают на первом подвесном пути камеры. затем - на втором, третьем и т.д. или в другом строгом порядке.

На каждом пути размещают полутуши примерно одинаковых весовых категорий.

Приборы охлаждения морозильных камер должны работать на полную мощность непрерывно как в процессе замораживания, так и при загрузке-разгрузке камер, чтобы замораживание мяса началось сразу же после его поступления в морозильную камеру.

Замораживание мяса считается законченным, когда температура в толще мышц бедра достигает -8⁰С, а на поверхности будет близкой к температуре воздуха в морозильной камере.

. Описание камер замораживания мяса с вынужденным движением воздуха

Камера однофазного замораживания мяса туннельного типа с продольным движением воздуха оборудована шестью сухими потолочными воздухоохладителями, расположенными под балками подвесных путей. Каждый воздухоохладитель обслуживается осевым многолопастным вентилятором.

Воздух, выходящий из воздухоохладителей, ударяется о торцовую стенку камеры, теряя часть скоростного (динамического) напора.

Для создания направленного движения воздуха в камере имеется ложный потолок и вертикальные перегородки, которые образуют нагнетательные и всасывающие окна. Нагнетательные окна находятся у торцовых стен камеры, а всасывающие - в ее центральной части.

Охлажденный в воздухоохладителях воздух направляется в камеру через нагнетательные окна и омывает полутуши мяса, расположенные на подвесных путях, а затем через всасывающие окна поступает к вентиляторам и вновь направляется для охлаждения. Таким образом, воздух в камере движется по двум вертикальным циркуляционным кольцам.

Камеры также оборудуются специальными автоматическими конвейерами, обеспечивающими механизированную загрузку камер мясом и выгрузку мяса из них и непрерывное перемещение полутуш мяса в камере при их замораживании.

Продолжительность однофазного замораживания полутуш мяса при температуре воздуха в камере -30° С и скорости движения воздуха у бедренных частей полутуш 1,8 м/с составляет 22 ч.

Для улучшения воздухораспределения после воздухоохладителей устанавливают направляющие аппараты, обеспечивающие как плавный поворот потока воздуха, так и рациональный обдув бедренных частей замораживаемых полутуш. Продолжительность замораживания мяса в камерах с направляющими аппаратами сокращается на 20-25% за счет увеличения скорости движения воздуха и рационального обдува полутуш.

Достоинством таких камер является компактность холодильного оборудования, хорошее использование строительной площади, высокая степень автоматизации и механизации, а недостатками - значительная неравномерность скорости движения воздуха по длине камеры, а также плохая организация его циркуляции.

Неравномерность движения воздуха по длине камеры уменьшается, если воздух циркулирует не в продольном, а поперечном направлении камеры.

Оборудование камеры с поперечным движением воздуха состоит из двенадцати потолочных воздухоохладителей. В камеру холодный воздух попадает через нагнетательные окна, расположенные вдоль ее длинной стороны, а отепленный удаляется через всасывающие окна.

Ложный потолок, всасывающие и нагнетательные окна, а также направляющие аппараты обеспечивают равномерное движение воздуха в поперечном направлении камеры.

Недостатком камер замораживания мяса туннельного типа с поперечным движением воздуха является необходимость размещения значительного количества воздухоохладителей, что приводит к возрастанию стоимости оборудования камеры и повышенному расходу электроэнергии.

Камера замораживания мяса с системой душирования через межпутевые воздухоохладители (рис.1). Охлаждающие секции межпутевых воздухоохладителей в таких камерах могут изготовляться из гладких или из оребренных труб (диаметром 38X2,5 мм с шагом оребрения 13,3мм). Межпутевые воздухоохладители располагают непосредственно под каркасом подвесных путей.

Воздуховоды прямоугольного сечения монтируются над охлаждающими секциями воздухоохладителей, а осевые вентиляторы - у одного из торцов воздуховода. Гибкая вставка от осевого вентилятора к воздуховоду служит гасителем шума и вибрации воздуховода.

Наряду с межпутевыми воздухоохладителями в камере можно устанавливать и пристенные батареи.

Для эффективной работы охлаждающих приборов камеры снеговую шубу с их теплопередающей площади поверхности снимают с помощью горячих паров аммиака.

4. Криогенный аппарат с распылением азота для пельменей, вареников и фрикаделек

Криогенные аппараты с распылением азота в грузовом отсеке и горизонтальным расположением конвейера применяют и для замораживания пельменей, вареников и фрикаделек. При этом удачно сочетаются непрерывность производства с поточностью замораживания.

Аппарат (рис. 1) состоит из изолированного контура, грузового конвейера, циркуляционного вентилятора для движения газообразного азота, шиберов, бака с жидким азотом, системы питания аппарата жидким азотом, коллекторов с форсунками для распыления жидкого азота, поддона, насоса, пельменного автомата (штамповка пельменей), электродвигателя с вариатором скоростей.

Рис. 1 - Криогенный аппарат для замораживания пельменей:

- лента грузового конвейера; 2 - шторка; 3 - поддон; 4 - коллектор с форсунками для распыления жидкого азота; 5 - трубопровод подачи жидкого азота в нагнетательный канал с щелевыми соплами; 6 - надстройка над загрузочным отсеком; 7 - всасывающий канал: 8 - штамповочный барабан; 9 - циркуляционный вентилятор; 10 - шибер; 11- нагнетательный канал с щелевыми соплами; 12 - электродвигатель; 13 - поворотная заслонка; 14 - устройство для посыпания мукой тестовой трубки; 15- корпус пельменного автомата; 16 - тестовый коллектор; 17 - фаршевый коллектор; 18 - фильера для получения тестовой трубки с фаршевой начинкой; 19 - изолированный контур; I - зона предварительного охлаждения; II - зона орошения; III - зона выравнивания температур.