Замораживание штучных пищевых продуктов в пульсирующем потоке хладоносителя

Замораживание штучных пищевых продуктов в жидком хладоносителе является высокоэффективным способом холодильной обработки. В известных конструкциях скороморозильных аппаратов используются гидрожелобы, выполненные в виде прямолинейных ванн. В зависимости от заданных технологических требований гидрожелоб состоит из одного или нескольких линейных участков. Однако в первом исполнении гидрожелоб имел большую длину, а при втором исполнении наблюдается застревание продукта при переходе из одного прямолинейного участка в другой.

Предложено выполнение гидрожелоба в виде спирали Архимеда [1]. Такое решение позволяет значительно уменьшить площадь, занимаемую желобом, и убрать острые углы, мешающие свободному перемещению продукта. При этом не менее чем на 35 % снижается количество теплоты, проникающее в спиральный гидрожелоб через наружную поверхность по сравнению с прямолинейным гидрожелобом.

В данном аппарате предложено перемещать обрабатываемые холодом штучные объекты образованием внезапно организованным (спутным движением) пульсирующим потоком. В основу предлагаемого принципа перемещения объекта (продукта) в динамическом желобе положено резкое открытие на короткий промежуток времени торцевой стенки гидрожелоба, в котором находится охлаждающая жидкость. Возникающее возмущение выводит слои жидкости из равнове- сия, которые начинают перемещаться, увлекая находящиеся в жидкости штучные продукты.

Аппарат с перемещением продукта в пульсирующем гидродинамическом потоке отличается простотой в конструкции. В нем отсутствуют недостатки большинства используемых на практике аппаратов:

• •    нет механических транспортирующих устройств;

• •    нет специальных устройств, распыляющих хладоноситель на продукт, ведущих к дополнительным энергозатратам на подачу жидкости и повышенной деконцентрации раствора, засорению форсунок;

• •    не требуется специальных емкостей для укладки продукта.

Исключение этих недостатков:

• •    существенно повышает надежность в работе аппаратов;

• •    снижает влияние коррозии;

• •    подача и выгрузка продукта в этих аппаратах полностью автоматизирована;

• •    аппараты непрерывного действия;

• •    данный тип аппаратов легко встраивается в технологические линии непрерывного действия.

В процессе исследований пилотной установки данного аппарата установлено, что такая организация перемещения замораживаемого тела создает турбулентное движение охлаждающей среды вокруг продукта. Это способствует высокой скорости промораживания тела до заданной в термическом центре температуры.

Для изучения взаимосвязи процессов движения и замораживания тела в гидрожелобе, а также разработки математической модели был использован метод анализа размерностей. На основании “π – теоремы Бэкингема” [2] были определены безразмерные комплексы, учитывающие все факторы, оказывающие воздействие на перемещение тела и его замораживание и пульсирующем потоке жидкого хладоносителя.

Проведенные экспериментальные данные позволили разработать математическую модель, характеризующую процесс движения твердого тела в гидродинамическом желобе спиральной формы [1]:

• — z^lo л 0,92

= 0,002∙ ∙,

• где: τ – время движения тела в канале, с;

• τ о – продолжительность нахождения заслонки в открытом состоянии, с;

G s – количество подаваемого хладоно-сителя, м³/с;

L – длина гидрожелоба, м;

• v - коэффициент кинематической вязкости хладоносителя, м²/с;

• g – ускорение свободного падения, м/с².