устройство для замораживания и размораживания пищевых продуктов в блоках

Формула изобретения

1. Устройство для замораживания и размораживания пищевых продуктов в блоках, содержащее термоизолированную камеру с расположенным в ней воздухоохладителем, воздухонагревателем, вентилятором, воздуховодом, датчиками температуры продукта и датчиком температуры воздуха, микропроцессором, тележки с металлическими полками, оребренными снизу, и расположенными горизонтально внутри прямоугольного короба с торцевыми уплотнителями, установленного на колесах, и направляющие, причем тележки установлены с возможностью перемещения по направляющим, которые с одной стороны снабжены ограничительными стойками с уплотнительными элементами, а с другой стороны снабжены пружинным прижимным устройством.

2. Устройство по п.1, в котором на потолке термоизолированной камеры закреплен на электроизолирующих подвесках аппарат для двухстадийной бактерицидной обработки воздуха таким образом, что струя воздуха, исходящая из воздуховода, обеспечивает перемещение воздуха внутри аппарата.

3. Устройство по п.2, в котором в аппарате для двухстадийной бактерицидной обработки воздуха используют электродную приставку для образования электроконвективного ионизированного потока воздуха.

4. Устройство по п.1, в котором для удаления из термоизолированной камеры воздуха в верхней ее части установлен обратный клапан, пропускающий воздух из термоизолированной камеры наружу.

5. Устройство по п.4, в котором для удаления через обратный клапан воздуха и понижения содержания кислорода в регулируемой атмосфере термоизолированной камеры обратный клапан соединен с вентилятором.

6. Устройство по п.4, в котором для компенсации удаленного из термоизолированной камеры воздуха в нее подают жидкий азот или жидкую углекислоту, причем удаление воздуха и подача азота и углекислоты сбалансированы по объему.

7. Устройство по п.1, которое снабжено парогенератором для создания оптимальной влажности воздуха в термоизолированной камере.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к холодильной технике и технологии, а именно к устройствам холодильной обработки сформованных в виде блоков, упакованных пищевых продуктов и может быть использовано в мясной, молочной, рыбной, плодоовощной и пищевой промышленности.

Известены способ и устройство для размораживания замороженных упакованных пищевых продуктов в потоке воздуха. Устройство содержит термоизолированную камеру с расположенным в ней воздухоохладителем, воздухонагревателем, а также имеются поддоны для размещения упакованных продуктов, установленных последовательно и образующих штабель, продуваемый потоком воздуха, температура которого задается программируемым устройством управления [1].

Недостаток данного устройства состоит в том, что интенсивность процесса размораживания в нем ограничена тем, что для размораживания используется циркулирующий через штабель подогретый (либо охлажденный) воздух, обладающий низким коэффициентом теплопроводности и недостаточной для процесса размораживания теплоемкостью. Кроме того, в данном устройстве не осуществляется изменение состава воздуха и его влажности, создание регулируемой атмосферы (РА) и бактерицидная обработка воздуха.

Известен так же способ размораживания мясопродуктов с использованием электроконвекции, который осуществляется в термоизолированной камере при постоянной температуре циркулирующего ионизированного воздушного потока, создаваемого электродной приставкой, являющейся возбудителем воздушного потока. Температура воздушного потока поддерживается встроенным нагревательным элементом [2].

Недостатком этого способа является то, что процесс размораживания ведется при постоянной температуре плюс 20°С, что приводит к перегреву продукта и снижению его качества.

Известен аппарат для холодильной обработки пищевых упакованных продуктов в потоке холодного воздуха.

Данный аппарат содержит теплоизолированную камеру, расположенный в ней цепной конвейер с несущими С-образными элементами для размещения продукта с перфорированными полками, воздухоохладители, вентиляторы. Продукт, уложенный на перфорированной полке несущего С-образного элемента и периодически меняющий за счет переворачивания свою опорную. плоскость контакта с перфорированной полкой, обдувается потоком холодного воздуха [3].

Недостатком этого устройства является то, что оно не обладает высокой эффективностью холодильной обработки: замораживания и размораживания, вследствие того, что продукт оказывается периодически вне зоны обдуваемой потоком холодного воздуха, а кроме того, контактирующая с продуктом поверхность несущего С-образного элемента выполнена из металлического перфорированного листа и не обладает развитой теплообменной поверхностью. Другим недостатком данного устройства, снижающего эффективность холодильной обработки, является то, что оно обладает высоким аэродинамическим сопротивлением, т.к. поток воздуха, проходящий сквозь контейнер с несущими продукт С-образными элементами, расположенными хаотично, непрерывно меняет направление движения и турбулизируется, ударяясь о детали конвейера и несущие С-образные элементы.

Из уровня техники известен аппарат для консервирования пищевых продуктов (RU №2159399, F25D 13/00, 2000), принятый в качестве наиболее близкого аналога и содержащий термоизолированную камеру, воздухоохладитель, воздухонагреватель, вентилятор, воздуховод.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность и качество обработки пищевых продуктов.

Задачей изобретения является создание устройства холодильной обработки пищевых продуктов, позволяющих эффективно и качественно проводить обработку пищевых продуктов.

Технический результат, заключающийся в увеличении производительности и снижении энергозатрат, а также в снижении уровня бактерицидной обсемененности воздуха и проведении процесса в регулируемой атмосфере достигается тем, что устройство для замораживания и размораживания пищевых продуктов в блоках содержит термоизолированную камеру с расположенным в ней воздухоохладителем, воздухонагревателем, вентилятором, датчиками температуры продукта и датчиком температуры воздуха, микропроцессором, тележки с металлическими полками, оребренными снизу и расположенными горизонтально внутри прямоугольного короба с торцевыми уплотнителями, установленного на колесах, и направляющие, причем тележки установлены с возможностью перемещения по направляющим, которые с одной стороны снабжены ограничительными стойками с уплотнительными элементами, а с другой стороны пружинным прижимным устройством. К потолку термоизолированной камеры закреплен на изолирующих подвесках аппарат для двухстадийной бактерицидной обработки воздуха, так что струя воздуха, исходящая из воздуховода, обеспечивает перемещение воздуха внутри аппарата для двухстадийной бактерицидной обработки воздуха, в котором используется электродная приставка для образования электроконвективного и ионизированного потока воздуха.

Кроме того, для удаления из термоизолированной камеры воздуха в верхней части термоизолированной камеры установлен обратный клапан, пропускающий только воздух из термоизолированной камеры, при этом для удаления через обратный клапан воздуха к обратному клапану прикреплен нагнетательный вентилятор, а для компенсации удаленного из термоизолированной камеры воздуха подают, например из резервуара (сосуда Дьюара), жидкий азот или жидкую углекислоту, причем удаление воздуха и подача жидкого азота или жидкой углекислоты сбалансированы по объему. Устройство снабжено парогенератором для создания оптимальной влажности воздуха в термоизолированной камере.

На фиг.1 изображен продольный разрез устройства, на фиг.2 показана транспортная тележка и уплотнительные узлы - (место 1 и 2) и сечение АА, на Фиг.3 схематично показан аппарат для бактерицидной обработки воздуха, на Фиг.4 изображен автономный функциональный модуль.

Устройство для замораживания и размораживания пищевых продуктов в блоках содержит термоизолированную камеру 1 с расположенными в ней воздухоохладителем 2, воздухонагревателем 3, вентилятором 4, датчиками 4, 5 контроля температуры воздуха и датчиком 7 контроля температуры воздуха в термоизолированной камере 1, микропроцессором 8, тележками 9, содержащими металлические полки 10, оребренные снизу, с расположенными на них блоком 11 продукта. Металлические полки 10, оребренные снизу, тележки 9 размещены внутри прямоугольного короба 12, на противоположных торцах которого размещены уплотнители 13 и 14 типа выступ-впадина, а сам короб установлен на колесах 15. Тележка 9 перемещается по направляющим 16, уложенным на пол термоизолированной камеры 1, до ограничительной стойки 17, имеющей уплотнители (на чертеже не показаны) с закрепленными на ней диффузором 18 и вентилятором 4. Состав из тележек 9, расположенных последовательно на направляющих 16 и герметично состыкованных уплотнителями 13 и 14, прижимается к ограничительной стойке 17 пружинным прижимным устройством 19.

Для придания воздушной струе определенного направления предусмотрен воздуховод 20, а в зоне действия струи воздуха закреплен к потолку на электроизолирующих подвесках 21 аппарат для бактерицидной обработки воздуха 22, содержащий зону Б предварительной обработки воздуха безозонными лампами и зону Э для обработки воздуха электродной приставкой. Аппарат заключен в защитный кожух 23.

Устройство оснащено для изменения влажности воздуха парогенератором 24, соленоидным вентилем 25, соплом 26, для подачи пара датчиком влажности воздуха 27,а для создания РА снабжено обратным клапаном 28, резервуаром (сосудом Дьюара) 29, а для резервирования жидкого азота или жидкой углекислоты газопроводом 30, соленоидным вентилем 31, форсункой 32 и датчиком концентрации кислорода 33. Термоизолированная камера 1 закрывается дверью 34. Для прокачки воздуха через обратный клапан 28 установлен вентилятор 35.

Для холодильной обработки пищевых продуктов в блоках могут быть использованы не все компоненты устройства, как было описано выше, а только автономный упрощенный функциональный модуль (см. фиг.4), содержащий направляющие 16, ограничительные стойки 17, диффузор 18, вентилятор 4, воздуховод 20, состав тележек 9 и пружинное прижимное устройство 19. Автономный функциональный модуль может быть установлен в холодильной камере производственного холодильника.

Устройство работает следующим образом:

Для осуществления процесса замораживания охлажденный продукт расфасовывается в пакеты из полимерной пленки, и придают пакету форму параллелепипеда - блока 11, который укладывается на оребренную снизу металлическую полку 10 тележки 9, содержащей прямоугольный короб 12 с уплотнителем 13 и уплотнителем 14 по его периметру на торцах, с размещенными в нем оребренными снизу металлическими полками 10, расположенными горизонтально, а короб установлен на колесах 15. Тележка 9 через дверь 34 по направляющим 16 закатывается в термоизолированную камеру 1 и устанавливается так, что уплотнитель 13 одной тележки состыковывается с уплотнителем 14 другой тележки для образования герметичного соединения. После последовательной установки (стыковки) нескольких тележек с продуктом сформированный состав (поезд) тележек плотно прижимается пружинным прижимным устройством 19 к ограничительной стойке 17. Включается вентилятор 4, и воздух начинает циркулировать через пустоты внутри состыкованных тележек с продуктом и поступает на охлаждение в воздухоохладитель 2, затем проходит через выключенный воздухонагреватель 3 и по воздуховоду 20 выбрасывается в объем термоизолированной камеры 1.

Для создания в камере регулируемой атмосферы (РА) воздух засасывается из термоизолированной камеры 1 вентилятором 35 и пропускается через обратный клапан 28. Одновременно из резервуара (сосуд Дьюара) 29 через газопровод 30 и соленоидный вентиль 31 подаются жидкий азот или жидкая углекислота, распыляемые в камере форсункой 32.

Для бактерицидной обработки воздуха, циркулирующего в термоизолированной камере 1 в качестве хладоносителя и контактирующего с продуктом, используется аппарат для бактерицидной обработки воздуха 22.

Температура воздуха в термоизолированной камере, ход процесса замораживания блоков продукта и момент окончания процесса контролируются с помощью двух температурных датчиков 5 и 6, размещенных в геометрическом центре блоков продуктов на входе в состав тележек и на выходе из него (фиг.2) и датчика контроля температуры воздуха 7 в термоизолированной камере 1, подключенных к микропроцессору 8. По достижении заданной температуры в замораживаемом блоке по команде микропроцессора 8 отключается вентилятор 4 - процесс замораживания завершен. Одновременно отключается пружинное прижимное устройство 19, и тележка 9 с замороженным продуктом выкатывается из термоизолированной камеры 1, а продукт направляется на холодильное хранение.

Процесс размораживания замороженных блоков продукта происходит в той же последовательности, как и процесс замораживания.

Блоки замороженного продукта 11 укладываются на оребренную снизу металлическую полку 10 тележки 9. Тележки 9 через дверь 34 по направляющим 16 закатываются в термоизолированную камеру 1, герметично стыкуются друг с другом, образуя состав (поезд). В отличие от замораживания, где в работе участвует только воздухоохладитель 2, при размораживании используется как воздухоохладитель 2, так и воздухонагреватель 3, так что их взаимосвязанная работа, контролируемая микропроцессором 8, обеспечивает плавное понижение температуры воздуха в заданном диапазоне положительных температур (см. пример №5).

Для бактерицидной обработки воздуха внутри термоизолированной камеры 1 используется аппарат для двухстадийной бактерицидной обработки воздуха 22, состоящий из первой по ходу зоны Б (фиг.3) предварительного обеззараживания воздуха бактерицидными безозонными лампами и второй по ходу зоны Э для обработки воздуха с помощью электродной приставки, создающей электроконвективный ионизированный поток воздуха, который, к тому же, обеспечивает циркуляцию воздуха через зону Б аппарата для двухстадийной бактерицидной обработки воздуха 22, заменяя, по существу, этим вентилятор, который в таких конструкциях, как правило, используется. Аппарат для двухстадийной бактерицидной обработки воздуха 22, заключенный в защитный кожух 23, крепится к потолку термоизолированной камеры 1 на электроизолирующих подвесках 21, так что он оказывается в зоне действия воздушной струи, исходящей из воздуховода 20, при этом струя способствует, наряду с электродной приставкой, перемещению воздуха внутри аппарата для двухстадийной бактерицидной обработки воздуха 22. При необходимости поддержания в термоизолированной камере 1 в процессе размораживания атмосферы с повышенной относительной влажностью воздуха из парогенератора 24 через соленоидный вентиль 25 и сопло 26 подается водяной пар. Необходимая относительная влажность воздуха контролируется в соответствии с заданной программой датчиком влажности 27 подключенным к микропроцессору 8.

Завершение процесса размораживания контролируется двумя температурными датчиками 5 и 6, подключенными к микропроцессору 8. Извлеченный из термоизолированной камеры 1 размороженный продукт направляется на промпереработку.

Для замораживания и размораживания пищевых продуктов в блоках используется автономный упрощенный функциональный модуль (фиг.4), образующий самостоятельное устройство, размещаемое в холодильной камере производственного холодильника.

Модуль размещается в обычной холодильной камере - складе, в котором можно поддерживать температуру воздуха в диапазоне от минус 30°С до плюс 20°С. Продукт в блоках размещают на металлических полках оребренных снизу 10 тележек 9, которые вводятся по направляющим 16 в холодильную камеру-склад, и устанавливается так, что тележки 9 герметично соединяются друг с другом, образуя состав (поезд), плотно сжимаются пружинным прижимным устройством 19.

Включается вентилятор 4, и воздух из камеры-склада, подогретый при размораживании и имеющий положительную температуру либо охлажденный при замораживании и имеющий отрицательную температуру, обдувает блоки продукта 11 в тележках 9, соответственно размораживая или замораживая их.

Процесс контролируется с помощью датчиков контроля температуры продукта 5 и 6, введенных в блоки продукта и подключенных к микропроцессору 8 (см. фиг.2).

ПРИМЕРЫ.

Пример 1.

Охлажденный до температуры от плюс 2 до плюс 6°С творог, помещенный в пакет из упаковочного материала и отформованный в виде параллелепипеда - блока 11 толщиной 50-75 мм и массой до двенадцати килограмм укладывается на верхнюю гладкую поверхность металлической полки оребренной снизу 10 тележки 9 (см. фиг 2), которую помещают в термоизолированную камеру 1 для замораживания. При замораживании блок продукта обдувается потоком холодного воздуха с температурой от минус 25 до минус 35°С, а скорость воздуха у поверхности блока и под оребренной полкой колеблется в диапазоне от 3 до 5 м/с. Процесс замораживания прекращается по достижении в геометрическом центре блока температуры минус 18 - минус 20°С.

Пример 2.

Замороженный блок творога, имеющий среднеобъемную температуру минус 20°С, в упаковке помещают на металлическую полку, оребренную снизу 10, тележки 9 и обдувают воздухом, скорость которого может изменяться от 2 до 5 м/с, а относительная влажность воздуха варьируется в диапазоне 50-95%. Температура воздуха ступенчато понижается: через определенные временные промежутки

а) с шагом плюс 5°С от 20°С до 5°С (20°С, 15°С, 10°С, 5°С)

б) с шагом плюс 5°С от 15°С до 5°С (15°С, 10°С, 5°С)

в) с шагом плюс 3°С от 12°С до 3°С (12°С, 9°С, 6°С, 3°С)

Процесс размораживания задается оптимальной для данного вида творога программой и контролируется микропроцессором 8.

Пример 3.

Замороженный блок продукта, например, мясного фарша, освобождают перед размораживанием от упаковочного материала и укладывают на металлическую полку, оребренную снизу 10, тележки 9 и обдувают воздухом, причем воздух проходит через аппарат для двухстадийной бактерицидной обработки воздуха 22 для снижения уровня бактерицидной обсемененности воздуха. Скорость воздуха и температурный режим поддерживаются так же, как отмечалось в примере 2, а относительная влажность воздуха поддерживается в диапазоне 55-65%.

Пример 4.

Замороженный блок продукта 11 освобождают от упаковочного материала и укладывают на металлическую полку, оребренную снизу 10, тележки 9, устанавливают тележку в термоизолированную камеру 1, где продукт размораживается в потоке регулируемой атмосферы (РА). Для этого в термоизолированную камеру 1 из резервуара (сосуда Дьюара) 29 подается по газопроводу 30 с соленоидным вентилем 31 и соплом 32 жидкий азот или жидкая углекислота. Одновременно вентилятор 35 через обратный клапан 28 из термоизолированной камеры 1 удаляет воздух. Концентрация кислорода в РА понижается до 2% и контролируется датчиком концентрации 33, а концентрация СО₂ поднимается до 14-20%. При достижении заданной пониженной концентрации кислорода в РА по команде микропроцессора 8 прекращается подача инертных газов (жидкого азота или жидкой углекислоты) в термоизолированную камеру 1 и одновременно прекращается исход воздуха через обратный клапан 28. Оптимальное содержание кислорода в РА составляет 1%-2,5%, а содержание СО₂ - 15%. Подача жидкого азота, имеющего температуру минус 196°С, способствует также постепенному ступенчатому понижению температуры РА.

Пример 5. Автономный функциональный модуль устанавливается для замораживания в морозильную камеру производственного холодильника. По направляющим 16 закатываются тележки 9 с охлажденным от плюс 2 до плюс 6°С продуктом в блоках 11, например творогом, формируется состав, тележки 9 герметично состыковываются уплотнителями 13 и 14 (см. Пример №1). Температуру воздуха в камере понижают до минус 25-35°С с помощью штатных воздухоохладителей, включают вентилятор 4, и продукт замораживается. Ход процесса замораживания контролируется с помощью датчиков температуры продукта 5 и 6.

При размораживании в камеру производственного холодильника загружаются на тележках замороженные блоки продукта со среднеобъемной температурой в центре блока минус 20°С. Температура воздуха в производственном холодильнике перед размораживанием составляет от плюс 12 до плюс 20°С. Целесообразно постепенное, ступенчатое снижение температуры воздуха от относительно высокой от плюс 18 до плюс 20°С в начале процесса размораживания до низкой от плюс 2 до плюс 6°С в конце. Температура воздуха должна определятся в зависимости от температурного поля внутри размораживаемого объекта - блока продукта и на поверхности блока продукта.

Источники информации

1. Патент RCT/DK 90/00229, приоритет 07.09.1989, A 23 L 3/365.

2. Заявка РФ № 2002115074/13, 07.06.2002, A 23 B 4/07.

3. Патент РФ № 1595146, приоритет 15.03.1989, F 25 D 13/06. Заявка 4663640/40-13, 15.03.1989.