Виды морозильного оборудования и способы замораживания продуктов

С использованием невоздушных охлаждающих средств.

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. 

Криогенные  морозильные аппараты.

Криогенное замораживание  может осуществляться иммерсионным способом или в потоке газов в  морозильных аппаратах камерного  или туннельного типа.

Криогенное холодильное  оборудование предназначено для  замораживания продуктов при  непосредственном контакте с веществами, которые изменяют свое фазовое состояние (кипят, сублимируют) при криогенной температуре.

Для криогенного  замораживания применяют также  спирально-ленточные холодильные  установки. Регулирование процесса в них осуществляют путем изменения  объема подачи жидкого хладагента и  скорости движения конвейера.

Наиболее широко распространенные криогенные вещества — это жидкие азот N2 и диоксид  углерода CO2, которые безопасны при  непосредственном контакте с пищевыми продуктами и инертны по отношению  к материалам конструкции.

Ранее для замораживания  использовались хладагенты (например, R12, R22), очищенные от нежелательных  примесей. Благодаря низкой температуре  кипения криогенных веществ при  атмосферном давлении минус 196°С для жидкого N2 и минус 79 °С для жидкого CO2, достигается большая разность температур и вследствие этого высокая интенсивность теплопередачи от поверхности продукта.

Обычно в криогенных морозильных аппаратах замораживают продукты небольшой толщины, чтобы  термическое сопротивление продукта меньше влияло на интенсивность его  замораживания. Считается, что чем  выше скорость замораживания, тем выше качество замороженного продукта, но следует иметь в виду, что последующее длительное хранение продукта сводит на нет это преимущество быстрого замораживания.

Холодильное оборудование с азотным замораживанием (азотные  аппараты) получило более широкое  распространение. В современных  азотных аппаратах продукт замораживают в две стадии: сначала посредством  газообразного азота, а затем  с помощью жидкого. Это сокращает  расход жидкого азота на замораживание  продукта.

Аппараты, охлаждаемые CO2, применяют для замораживания  многих видов продукта (мясо, птица, рыба, овощи, готовые блюда). При подаче жидкого CO2 в охлаждаемый объем  образуются пар и твердая фаза в виде снега, которая осаждается и накапливается на поверхности  продукта и внутренней поверхности  конструкции.

Плотный слой снегообразного CO2 на поверхности продукта нежелателен, так как на границе контакта образуется газообразная прослойка, уменьшающая  интенсивность теплопередачи. Поэтому  в таких аппаратах продукт  обычно замораживают при температурах выше минус 78 °С.

Для эффективного использования криогенного вещества и получения более равномерного температурного поля в объеме продукта потоки продукта и криогенного вещества обычно движутся в противоток, а  температура выпускаемого в атмосферу  газа поддерживается относительно высокой (от минус 50 до 0 °С).

Обычно жидкие N2 и CO2 транспортируют и хранят в сосудах при избыточном давлении. Чтобы сократить потерю хладагента при хранении, надо уменьшить теплоприток путем теплоизоляции и (или) охлаждения сосуда с криогенным веществом, с помощью холодильной установки.

При хранении жидкого  азота суточные потери могут составлять до 1% от общего объема. Поскольку жидкий CO2 можно хранить при более  высокой температуре, чем азот, то с помощью холодильной установки  можно полностью исключить потерю CO2.

К основным достоинствам криогенных морозильных аппаратов  можно отнести следующее: высокую  скорость замораживания, достигаемую  вследствие очень низких температур криогенных веществ; небольшую потерю массы и высокое качество замороженного  продукта; простоту конструкции и  эксплуатации; компактность; низкие капитальные  затраты и энергопотребление; возможность  быстрого монтажа и ввода в  эксплуатацию.

Главный недостаток такого холодильного оборудования - большие  затраты на расходуемые криогенные вещества. Для сокращения потери криогенного  вещества в процессе замораживания  применяют комбинированное замораживание  продукта - сначала криогенным веществом, затем охлажденным с помощью  холодильной установки воздухом.

Дело в том, что криогенным веществом в течение  короткого промежутка времени можно  заморозить поверхностный слой продукта, что обеспечивает минимальную потерю влаги и жесткость структуры  замораживаемого продукта. Процесс  замораживания завершается в  аппарате с интенсивным движением  воздуха.

Такой комбинированный  процесс замораживания обеспечивает на первом этапе высокое качество продукта при небольшом расходе  криогенного вещества, на втором небольшие  эксплуатационные затраты. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы:

1. Интернет сайт: http://www.holodim.ru/133.html