Устройства для размораживания сырья и продуктов питания

Размораживание полутуш.Камеры и туннели для разморажива­ния мясных полутуш конструктивно выполняют аналогично каме­рам и туннелям охлаждения. Отличие заключается в оборудовании, предназначенном для тепловлажностной обработки воздуха. Исклю­чение составляют камеры с воздушно-радиационной системой, при­меняемые только для охлаждения и замораживания мясных полу­туш. Для размораживания мясных полутуш применяют также каме­ры с боковым и нижним воздухораспределением (рис. 20).

В качестве оборудования для тепловлажностной обработки воз­духа при размораживании мясных полутуш применяют отдельные устройства для нагревания и увлажнения воздуха, а также единые воздухообрабатывающие агрегаты, предназначенные для центра­лизованной подготовки воздуха. Для нагревания воздуха применя­ют паровые и водяные воздухонагреватели. Регулирование теплопро-изводительности паровых воздухонагревателей не обеспечивает заданной точности поддержания температурного режима размо­раживания, поэтому предпочтительна установка водяных возду­хонагревателей, имеющих не менее двух-трех секций подогрева для более гибкого регулирования температурного режима на раз­личных стадиях размораживания.

Рис. 20. Схемы камер размораживания полутуш с боковым (а) и нижним (б) воздухораспределением:

1 — камера размораживания; 2 — боковой воздухораспределительный канал;

3 — приточный воздуховод; 4 — центробежный вентилятор; 5 — воздухообрабатывающий агрегат; 6 — нижний воздухораспределительный канал

Для увлажнения воздуха применяют форсунки тонкого распыления воды, устанавливаемые непосредственно в камерах размораживания, а также паровые увлажнители, подающие пар в камеру увлажнения воздухообрабатывающего агрегата, приточный воздуховод, воздухо­распределительные каналы или в воздушную струю, выходящую из распределительных устройств. При увлажнении воздуха водой при­меняют пневматические форсунки, осуществляющие тонкое распы­ление, при котором разбрызгиваемая вода испаряется без остатка. Воду подводят от общей водопроводной магистрали предприятия, а сжатый воздух — от воздушного компрессора. Обычно расход сжа­того воздуха одной форсункой составляет (0,97 — 1,25)10^-3 кг/с при избыточном давлении 100 —150 кПа. Производительность одной форсунки по воде равна (0,6—1,3) 10^-3 кг/с и зависит от ее конст­рукции и диаметра выходного отверстия.

При увлажнении воздуха паром применяют неавтономные па­ровые увлажнители, выполненные в виде перфорированных тру­бопроводов и потребляющие пар от паровой магистрали пред­приятия или парогенератора, и автономные паровые увлажните­ли, вырабатывающие пар с помощью терморадиационных излу­чателей (терморадиационные увлажнители). Во избежание попа­дания конденсата в зону размещения продукта паропроводы про­кладывают с уклоном 0,005 в сторону, противоположную движе­нию пара. В качестве воздухообрабатывающих агрегатов применя­ют неавтономные секционные, автономные шкафные и также аг­регатные кондиционеры.

Размораживание блоков различных продуктов.Для разморажи­вания мясных, молочных и рыбных блоков в основном применя­ют аппараты погружного и оросительного действия, использую­щие погружение продуктов в ванну с водой или орошение их во­дой. В некоторых устройствах орошение водой сопровождается об­дувом размораживаемых продуктов воздушным потоком.

Так, при размораживании рыбы водой в аппаратах погружного типа применяют проточную и непроточную воду, а также рассол. При использовании проточной воды рыба одновременно промы­вается. Отношение массы рыбы к массе непроточной воды в сред­нем должно составлять не менее 1 : 4 или 1 : 5.

Ванны оснащены решетками с параллельными прутьями, че­рез которые рыба, отделившаяся от блока, поступает на рабочий транспортер и удаляется из устройства.

В аппаратах погружного типа, предназначенных для размора­живания блоков рыбы рассолом, одновременно осуществляется ее посол. В них обрабатывают рыбу, направляемую на производ­ство копченых изделий (тюлька, килька и т.д.). Для интенсифика­ции процесса аппарат оборудован вибратором, а для механичес­кого отделения рыбы от блоков и подачи ее к транспортеру вы­грузки — лопастными вертушками.

Аппараты оросительного типа могут быть с горизонтальным и вертикальным расположением транспортеров для перемеще­ния продукта. В первом случае горизонтально расположенные транспортеры имеют небольшой наклон в сторону, противопо­ложную перемещению продукта. Это создает противоточное дви­жение продукта и пленки стекающей воды и способствует ин­тенсификации процесса. В аппаратах оросительного типа с вертикальным расположением транспортера он выполнен зигзаго­образно, продукт движется снизу вверх, а разбрызгиваемая вода — сверху вниз.

Аппараты оросительного типа характеризуются наибольшей скоростью размораживания, но отличаются значительным расхо­дом воды. Для уменьшения ее расхода на тепловую обработку про­дукта применяют аппараты оросительно-погружного типа с барботированием воды паром и сжатым воздухом. В аппарате ороси­тельно-погружного типа, оборудованном транспортером с кассе­тами и вибролотком, блок мороженой рыбы с загрузочного стола подает в кассету верхнего транспортера. Кассеты изготовлены разборными в виде скобообразных кронштейнов. В момент поступле­ния блока кронштейны кассеты раскрыты. При переходе цепи транспортера на прямолинейный участок кассета закрывается, блок из горизонтального положения переходит в вертикальное. На прямолинейном участке транспортера блоки в кассетах под­вергаются интенсивному орошению водой, подаваемой из оро­шающего устройства. Орошающее устройство снабжено конус­ными обтекателями с каплеобразными вершинами, способству­ющими образованию водяной пленки по периметру блоков. Об­текатели выполнены подвижными для регулирования расхода подаваемой воды. При повороте транспортера кассеты с блоками поворачиваются относительно первоначального положения на 180°. В этом положении блоки продолжают орошаться водой до Перемещения на криволинейный участок транспортера. При дви­жении кассет по криволинейному участку кронштейны откиды­ваются, блоки выпадают на нижний транспортер. Если блок ос­тался в кассете, упоры выталкивателя сбрасывают его на вибролоток. Там он распадается. Дополнительно тепловой обработке рыба подвергается на нижнем транспортере, который погружен в ванну с водой.

Аппараты оросительно-погружного типа изготавливают также с двумя зонами орошения: с температурами 35 — 40 и 18 — 20 °С. Каждая зона имеет свою ванну, оборудованную цепным конвей­ером с вибратором, а также системой циркуляции и подогрева воды до заданной температуры. Цепной конвейер оснащен перфо­рированными ковшами, в которые загружают мороженую рыбу. Вибрация ковшей способствует более интенсивному распаданию размораживаемых блоков.

При размораживании продуктов в воздушной среде применяют камеры и аппараты периодического или непрерывного действия.

На рис. 21, а приведена схема аппарата туннельного типа с продольным движением воздушного потока.

Для ускорения размораживания рыбы в воздушной среде при­меняют интенсивную циркуляцию (идо 4 — 5 м/с), повышенную влажность, вибрацию, а также повышенное давление. Кроме того, применяют установку электронагревательных элементов непосредственно в зоне размещения продукта (совместный теплообмен кон­векцией и излучением), а также наложение поля токов сверхвы­сокой частоты (микроволновый нагрев).

Установки с применением принудительной циркуляции воздуха и электро- или микроволнового нагрева применяют, как прави­ло, для размораживания и одновременного нагревания продуктов.

Рис. 21. Схемы аппаратов для размораживания рыбы в воздушной среде:

а — туннельного типа; б — камерного типа; 1 — корпус; 2 — направляющий канал; 3 — вентилятор; 4 — паровой увлажнитель; 5 — поверхностный воздухо­нагреватель; 6— конвейер; 7— полки с продуктом; 8 — электронагревательные элементы

Для размораживания и одновременного нагревания рыбного филе потоком воздуха и электронагревательными элементами применяют аппараты камерного типа (рис. 21, б), в которых осе­вой вентилятор подает горячий воздух к продукту через сетчатые полки. На полках размещают противни с продуктами, а нагревательные элементы устанавливают в воздушном канале и между полками.

Известны также аппараты комбинированного типа, в которых рыбу размораживают воздухом и водой. Брикеты мороженой рыбы вначале движутся в зоне обдува воздушным потоком в течение 5 — 15 мин, затем в течение 30 — 35 мин проходят через зону ин­тенсивного орошения водой, после орошения они погружаются в ванну с водой и перемещаются в ней в течение 20 — 30 мин; при этом осуществляется барботирование воды сжатым воздухом и паром, в результате создается максимальный эффект кавитации воды и достигается ускорение процесса не менее чем вдвое по сравнению с размораживанием в неподвижной воде.

Установки для размораживания продуктов токами сверхвысо­кой и высокой частот представляют собой аппараты туннельного типа, в состав которых входят ленточный транспортер для пере­мещения продукта и устройства для получения СВЧ- и ВЧ-энер-гии. При прохождении через продукт электромагнитных волн про­исходит частичное поглощение энергии волны и преобразова­ние ее в тепловую энергию. Конечную температуру разморажи­ваемого продукта можно регулировать подачей определенного количества СВЧ- и ВЧ-энергии в рабочую камеру туннеля с по­мощью регулирующего устройства, но более удобно регулирова­ние времени выдержки путем изменения скорости движения конвейера.

Установка для размораживания продуктов в вакууме (рис. 22) состоит из герметичной камеры с откидными крышками, ваку­ум-насоса, ванны с водой и линии подачи пара. Давление в каме­ре около 2,4 кПа (при 20 °С) создается двухступенчатым водокольцевым вакуум-насосом. Для создания давления примерно 0,93 кПа (при 6 °С) применяют воздушный эжектор, соединен­ный с вакуум-насосом, 0,83 кПа (при 4 °С) — паровой эжектор. Насыщенную паровую среду в камере создают путем подогрева воды в ванне паром или путем прямой подачи (инжекции) пара в камеру. В результате размораживание осуществляют в среде насы­щенного пара при указанном выше давлении и температуре не более 20 °С, относительной влажности воздуха 100%. При таких параметрах создаются равномерные условия тепловой обработки продуктов и отсутствуют явления перегрева, которые могут иметь место при размораживании в воздушной среде. Достигается также ускорение процесса по сравнению с размораживанием в воздуш­ной среде. Например, блоки трески толщиной 100 мм разморажи­вают за 4,5 ч (при 20 °С), а в воздушной среде — за 6 — 8 ч в зави­симости от скорости движения воздуха.

Рис. 22. Схема аппарата для размора­живания продуктов в вакууме:

1 — герметичная камера; 2 — тележки с продуктом; 3 — предохранительный клапан; 4— вакуум-линия; 5— откид­ная крышка; 6 — поддон; 7 — линия подачи пара

Размораживание и подогрев упакованных быстрозамороженных пищевых продуктов.Применяют аппараты тепловой обработки в воздушной, газовой, паровоздушной и паровой средах и с инф­ракрасным и микроволновым нагревом. Продукты обрабатывают в упаковочных материалах, устойчивых к отрицательным и высо­ким положительным температурам (до 200 °С). Аппараты для ука­занной тепловой обработки могут быть периодического и непре­рывного действия, выполненные в виде камер, туннелей, шка­фов и печей.

Обработка продуктов осуществляется с принудительной цир­куляцией теплопередающей среды или без нее.

В аппаратах с принудительной циркуляцией теплопередающей среды теплота продукту передается конвекцией (воздушная и паровоз­душная среда), а также конвекцией и радиацией (воздушная сре­да; нагрев среды и продукта осуществляется электронагревательными элементами, лампами инфракрасного излучения, устрой­ствами микроволнового нагрева, теплопередающими трубками, внутри которых циркулирует теплоноситель). Применение прину­дительной циркуляции воздушной и паровоздушной сред способ­ствует ускорению процесса на 40 % и более, поэтому в промыш­ленном производстве аппараты с принудительной циркуляцией применяют гораздо чаще, чем с естественной.

Наиболее широко применяются аппараты с микроволновым на­гревом. В связи со значительной скоростью процесса такие аппара­ты оборудуют устройством цикличного управления системой на­гревания для выравнивания температуры по объему обрабатывае­мых продуктов, а также исключения перегрева их поверхности. Достоинства аппаратов — компактность, доступность автомати­зации, хороший товарный вид размороженных продуктов. Недо­статок — повышенный расход электроэнергии и сложность элек­тронной системы управления. Кроме того, чтобы достичь равно­мерности размораживания, желательно закладывать в них про­дукты только правильной геометрической формы.

Схемы аппаратов для размораживания и подогрева продуктов в паровоздушной среде (рис. 23) имеют теплоизолированный корпус, который оборудован вертикальным (см. рис. 23, а) или горизон­тальным (см. рис. 23, б) направляющим каналом для создания заданного направления циркуляции паровоздушной среды. Необ­ходимое количество пара подается в воздушную среду с помощью ванны с водой, оборудованной нагревательными элементами. Заданные параметры циркулирующей среды поддерживаются путем программного включения устройства для нагревания, установлен­ного в направляющем канале, и нагревательных элементов, уста­новленных в ванне с водой.

Аппараты для размораживания и подогрева продуктов в воздуш­ной среде с использованием принудительной циркуляции и электро­обогрева оборудуют импульсной

Рис. 23. Схемы аппаратов для размораживания и подогрева готовых замо­роженных блюд и кулинарных изделий:

а, б — в паровоздушной среде; в — с комбинированным энергоподводом; А, Г — зоны микроволнового нагрева; Б — зона циркуляции теплоносителя; В — зона инфракрасного излучения; 1 — направляющий канал; 2 — теплоизолированный корпус; 3 — нагревательный элемент; 4 — вентилятор; 5 — стеллажи; 6 — ванна с водой; 7— продукт; 8, 10 — заслонки; 9 — волновод; 11 — трубопровод подачи теплоносителя; 12 — лампы инфракрасного излучения; 13 — рабочий канал; 14— ленточный конвейер

системой энергоподвода. Длитель­ность циклов подачи энергии и интервалов между импульсами контролируется автоматическими средствами по заданной про­грамме. Программа управления энергоподводом изменяется в за­висимости от толщины и свойств продукта. При включении на­гревательных элементов температура поверхностного слоя продук­тов быстро повышается. В периоды, когда нагревательные элемен­ты, расположенные в зоне размещения продукта, отключены, теплота передается от поверхностных слоев продукта к внутрен­ним, и температура поверхностных слоев понижается, несмотря на то, что температура воздуха в камере поддерживается на задан­ном уровне. Чтобы предотвратить повышение температуры продук­та, аппараты дополнительно оборудуют охлаждающей системой, позволяющей более точно регулировать температуру воздуха. Кро­ме того, охлаждающая система позволяет хранить замороженные продукты при отрицательной температуре, а размороженные — при низкой положительной температуре (4 — 6 °С).

Аппараты для размораживания и подогрева продуктов в воз­душной среде с использованием принудительной циркуляции и электрообогрева также выполняют в виде аппаратов конвейерно­го типа. В них предусматривают программное управление конвей­ером, позволяющее регулировать продолжительность тепловой обработки продуктов, при этом устройства для подвода теплоты (трубчатые нагревательные элементы или кварцевые излучатели) располагают над и под конвейером. Теплота от верхних нагревате­лей поступает через экран и передается продукту сверху, а от ниж­них — через ленту конвейеров, причем нагреватели, расположен­ные над конвейером, размещают на различной высоте от продук­тов в зависимости от их вида и необходимой интенсивности теп­ловой обработки.

Для размораживания и подогрева готовых к употреблению пищевых продуктов и замороженных блюд применяют также аппараты с позонной обработкой. Продукты подвергают тепловой обработке последовательно в различных зонах путем микроволнового нагрева, инфракрасного излучения и циркуляции теплоносителя. Аппараты разделены на рабочие зоны А, Б, В и Г (см. рис. 23, в). I Размораживаемый продукт движется по рабочему каналу на лен­точном конвейере. Лента конвейера изготовлена из материала, пропускающего сверхвысокочастотное электромагнитное излучение.

В зоне А продукт размораживается с помощью высокочастот­ной энергии. Во время обработки продукта в зоне А доступ в нее перекрывается заслонками, что предотвращает утечку электромаг­нитной энергии. В зоне Б заданная температура поддерживается с помощью жидкого теплоносителя, в зоне В — лампами инфра­красного излучения. Последняя стадия тепловой обработки про­исходит в зоне Г, выполненной аналогично зоне А. В зависимости от вида продуктов и заданной конечной температуры их обработ­ку можно производить не во всех зонах, а выборочно.