способ тепловой обработки рыбного жира и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ тепловой обработки рыбного жира, включающий подвод теплоты к обрабатываемой среде рыбьего жира для прогрева ее во временном интервале и отвод теплоты для охлаждения рыбьего жира, отличающийся тем, что подвод теплоты осуществляют прямым контактом посредством смешения контактирующего вещества - фреона со средой рыбьего жира с образованием смеси, которая в потоке проходит тепловую обработку, затем смесь дросселируют для охлаждения и разделяют с последующим отводом рыбьего жира и переходом фреона в замкнутый контур.

2. Установка для тепловой обработки рыбьего жира, включающая резервуар исходного продукта, устройство для тепловой обработки, резервуар готового продукта, отличающаяся тем, что установка имеет замкнутый контур, в котором установлен смеситель, а устройство для тепловой обработки выполнено в виде теплоизолированного участка трубы, за которым установлено дросселирующее устройство, затем установлен сепаратор центробежного типа для отделения рыбьего жира от фреона, также установлен компрессор для сжатия парообразного фреона, конденсатор для конденсации парообразного фреона и его нагрева до требуемой рабочей температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу тепловой обработке рыбного жира и может быть использовано в рыбной, пищевой и косметической промышленности.

Известны способы тепловой обработки пищевых жиров и установки для их осуществления за счет температурного градиента, который обеспечивает подвод (или отвод) теплоты к обрабатываемой среде (или от обрабатываемой среды) через теплообменную поверхность. (Либерман С.Г., Петровский В.П. Справочник по производству пищевых животных жиров, 4 изд., М., 1972; Тютюнников Б.Н. Химия жиров, 2 изд., М., 1974; Беззубов Л.П. Химия жиров, 3 изд., М., 1975; Ржавская Ф.М. Жиры рыб и морских млекопитающих, М., 1976; Гринберг Г., Щепаньская Г. Модифицированные жиры, пер. с польск., М., 1973; Лабораторный практикум по химии и технологии переработки жиров, М., 1983; Технология переработки жиров под ред. Н.С.Арутюняна, М., 1985).

Недостатком этих способов и установок является наличие неравномерности температурного поля в обрабатываемой среде, за счет которого и происходит движение теплоты. Как только исчезает неравномерность температурного поля, прекращается подвод или отвод теплоты и соответственно тепловая обработка. По этой причине все способы, связанные с подводом или отводом теплоты через теплообменную поверхность, однозначно предполагают неравномерность температурной среды в процессе ее обработки. Причем принципиально не могут изменить картину процесса попытки принудительного воздействия на обрабатываемую среду с помощью различных кинематических схем.

Известны другие способы и установки, где аналогичная картина наблюдается в теплообменных аппаратах, которые не имеют кинематики («Оборудование жироперерабатывающих предприятий» Журавлев A.M. - М.: «Пищевая промышленность», 1998), просто в этом случае вместо механизма принудительной конвекции работает механизм естественной конвекции, но запускается этот механизм только за счет неравномерно прогретых элементов обрабатываемой среды. Таким образом, аппараты обеих конструкций не выполняют поставленной задачи в части равномерности тепловой обработки рыбного жира и других вязких сред.

Известны способы производства рыбного жира и линии для осуществления этих способов (Патент № 2114163, 2053257). В этих способах получение рыбного жира осуществляют при тепловой обработке паром через оболочку (паровую рубашку), в результате такого нагрева не обеспечивается равномерность температурного поля, не уничтожаются опасные микроорганизмы, т.е. снижаются санитарно-эпидемиологические свойства рыбного жира.

Известны близкий по технической сущности способ обработки рыбного жира и установка для его осуществления посредством теплообменника, в котором с одной стороны теплообменной поверхности конденсируется водяной пар при давлении 0,1 МПа и соответственно 100°C, а с другой специальным шнеком прокачивается рыбный жир. Шнек, в процессе вращения, перемещает жир вдоль поверхности теплообмена. По мнению автора, жир пребывает в контакте с теплообменной поверхностью жира заданное время (в зависимости от длины шнека и скорости его вращения), что позволяет рассчитывать на его равномерную обработку. (Отчет НИР «Исследование процессов обработки рыбьего жира при щадящих режимах», № 1068 от ХДТ № 246/91-92 1991 г., ДТИ, авт. В.А.Голованец).

Недостатком известного способа и установки, так же как и у рассмотренных выше способов и установок, является неравномерное тепловое воздействие на обрабатываемый жир, которое обусловлено наличием температурного градиента. Автор отчета НИР № 1068 сообщает, что жир в канавках шнека имеет «турбулентный режим движения», что должно, по его мнению, сделать тепловую обработку равномерной. Однако это заблуждение, т.к. жир соприкасается одновременно с поверхностью шнека, который не подогревается теплоносителем с поверхностью паровой рубашки, которая нагрета паром до температуры 100°С. Таким образом, молекулы жира, перемещаемые канавками шнека, находятся в зазоре между двумя поверхностями, имеющими разную температуру, что обуславливает неравномерность температурного поля, в котором находится жир. Кроме этого, температура жира, по мере движения в канавках шнека за счет непрерывного контакта с теплообменной поверхностью, постоянно растет и технологу неизвестно в какой момент времени, в каком сечении аппарата температура жира достигнет заданного значения. Неравномерность тепловой обработки жира данным способом будет снижена, по сравнению со способами, не имеющими устройств принудительного перемешивания молекул вязкой среды, но, тем не менее, в описанном выше устройстве не создано механизма, который бы гарантировал передачи каждой молекуле жира одинакового количества теплоты.

Рыбный жир содержит в себе большое количество биологически активных веществ и не меньшее количество опасных микроорганизмов. Перед технологами стоит задача практически реализовать такой режим обработки, который бы позволил уничтожить опасные микроорганизмы и одновременно сохранить биологически ценные вещества, которые в процессе длительной термической обработки разрушаются. Продолжительность тепловой экспозиции в условиях неравномерного температурного поля значительно увеличивается для гарантированной обработки жира во всем объеме, что значительно снижает ценность жира в пищевом и медицинском отношении.

Задачей изобретения является устранение неравномерности теплового воздействия на рыбный жир в процессе его тепловой обработки. Создание способа тепловой обработки рыбного жира и установки для его осуществления (на примере тепловой обработки рыбного жира жидким фреоном) обеспечивает технический результат в виде тепловой обработки каждой молекулы обрабатываемой среды при точно заданной температуре в течение точно заданного времени.

Поставленная задача достигается тем, что в способе тепловой обработки рыбного жира, включающем подвод теплоты к обрабатываемой среде рыбного жира для прогрева ее во временном интервале и отвод теплоты для охлаждения рыбного жира, подвод теплоты осуществляют прямым контактом, посредством смешения контактирующего вещества-фреона со средой рыбного жира, с образованием смеси, которая в потоке проходит тепловую обработку, затем смесь дросселируют для охлаждения и разделяют с последующим отводом рыбного жира и переходом фреона в замкнутый контур.

Задача достигается также тем, что в установке для тепловой обработки рыбного жира, включающей резервуар исходного продукта, устройство для тепловой обработки, резервуар готового продукта, установка имеет замкнутый контур, в котором установлен смеситель, а устройство для тепловой обработки выполнено в виде теплоизолированного участка трубы, за которой установлено дросселирующее устройство, затем установлен сепаратор центробежного типа для отделения рыбного жира от фреона, также установлен компрессор для сжатия парообразного фреона, конденсатор для конденсации парообразного фреона и его нагрева до требуемой рабочей температуры.

В заявленном способе тепловой обработки рыбного жира общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:

- подвод теплоты к обрабатываемой среде рыбного жира для повышения ее температуры до требуемого значения,

- выдержка при высокой температуре в заданном временном интервале.

В заявленной установке тепловой обработки рыбного жира общими признаками для него и прототипа являются:

- резервуар исходного продукта;

- резервуар готового продукта;

- устройство для тепловой обработки.

Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого способа тепловой обработки рыбного жира и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие существенные отличительные признаки:

- интенсивный подвод теплоты прямым контактом посредством смешивания контактирующего вещества-фреона с рыбным жиром;

- выдержка при заданной постоянной температуре в заданном временном интервале;

- дросселирование смеси с мгновенным охлаждением каждой молекулы;

- разделение смеси на компоненты;

- переход фреона в замкнутый контур.

К отличительным признакам установки следует отнести:

- смеситель

- устройство для тепловой обработки, выполненное в виде теплоизолированного участка трубы;

- дроссельное устройство, расположенное сразу за теплоизолированным участком трубопровода;

- сепаратор центробежного типа для отделения рыбного жира от фреона;

- компрессор для сжатия парообразного фреона;

- конденсатор для конденсации пара, являющегося одновременно нагревателем жидкого фреона.

На основании изложенного следует вывод, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решить поставленную задачу. Следовательно, заявленное изобретение является новым и обладает изобретательским уровнем, т е. оно явным образом не следует из уровня техники и пригодно для практического использования.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена диаграмма термодинамического состояния фреона в координатах давления, энтальпия (I, lgP), на которой изображена кривая, левая и правая ветви которой отделяют жидкую фазу фреона от парообразной. На фиг.2 представлена схема рабочего цикла установки.

Установка состоит из замкнутого контура, который содержит резервуар исходного жира 1, вентиль 2, через который жир поступает в смеситель 3. Жидкий фреон через вентиль 13 поступает в смеситель 3, далее смесь через расходомер 4 и запорный вентиль 5 поступает в устройство для тепловой обработки, выполненное в виде теплоизолированного участка трубопровода 6. Смесь подают в дроссель 7, далее в сепаратор 8, где готовый продукт отделяют в резервуар 9, а фреон после тонкой очистки в испарителе 10 через компрессор 11 поступает в конденсатор 12 для нагрева и работы в следующем цикле.

Предлагаемый способ тепловой обработки рыбного жира и установка для его осуществления поясняются фиг.1, на которой в виде диаграммы поясняется процесс обработки:

- точка F соответствует состоянию жидкого фреона, температура которого определяется давлением Р_к;

- точка М соответствует состоянию жира, температура которого ниже температуры фреона, а давление равно давлению фреона;

- точка G соответствует состоянию смеси, температура которой в результате смешения изменилась, а давление осталось прежним. В процессе смешения жир двигался в точку G из точки М; а фреон в точку G из точки F;

- в процессе движения смеси по теплоизолированному участку трубы точка G, характеризующая состояние смеси на диаграмме своего положения не изменила, т.к. температура и давление смеси оставались неизменными в течение 60 секунд.

Процесс G-B иллюстрирует изменение параметров состояния смеси в плоскости дроссельного устройства. На диаграмме можно наблюдать изменение давления, температуры, а также фазового состава смеси. Давление смеси после прохождения дроссельного устройства соответствует P₀ , температура t_смеси2, часть фреона превратилась в пар, количество которого определяется длиной отрезка А-В'.

Жидкий фреон (точка F) смешивается с жиром (точка M) с получением смеси (точка G). Жир, фреон и смесь имеют равное давление (P_к), но разные температуры (t_жира , t_фреона, t_см). Смешение происходит в начале теплоизолированного трубопровода, где установлен расходомер, посредством которого контролируется количество поступающей смеси в теплоизолированный трубопровод в единицу времени.

Смесь через запорный вентиль поступает в теплоизолированный трубопровод. Регулируя посредством запорного вентиля расход смеси (м³ /с), возможно пользуясь уравнением неразрывности потока: Q=FV (где Q - расход смеси, м³/с; F - площадь сечения трубопровода, м²; V - скорость движения смеси по трубопроводу, м/с), задать время движения смеси в трубопроводе, чем и обеспечить должную продолжительность тепловой обработки жира.

Прошедшая тепловую обработку в процессе движения в теплоизолированном трубопроводе смесь подается в дроссель. Необходимо отметить, что смесь в процессе движения в теплоизолированном трубопроводе на диаграмме состояния будет находиться в точке G неподвижно, т.к. ее температура в трубопроводе не меняется.

Из точки G смесь дросселируется в точку B, при этом при прохождении смеси плоскости дросселя в ней резко вскипает фреон. В точке B количество фреона, которое в результате кипения превратилось в пар, соответствует длине отрезка A-B, а количество фреона, оставшегося в жидком состоянии в смеси, соответствует длине отрезка B-C. Точка A характеризует параметры состояния смеси (p, v, t), точка C - параметры состояния парообразного фреона (p, v, t). Смесь и пар имеют одинаковое давление P₀ и температуру t_1,2. В плоскости дросселя произошел температурный скачок смеси t_см=t_см-t_1,2 в результате того, что теплота смеси в количестве Q_см=cm t_см (где c - теплоемкость смеси, кДж/кг·K; m - количество смеси, кг) перешла в теплоту испарения фреона Q_и=rm (где r - удельная теплота парообразования фреона, кДж/кг; m - количество испарившегося фреона, кг).

Способ осуществляют следующим образом.

После того как среда рыбного жира посредством прямого контакта (смешения) с горячим фреоном будет равномерно нагрета и выдержана должное количество времени, давление смеси будет резко снижено в дроссельном устройстве, где произойдет скачок температуры в область ее понижения. Причем снижение температуры смеси будет осуществлено точно до заданного значения, т.к. температура фреона точно соответствует совершенно определенному его давлению (схема рабочего цикла). В этом случае технологу необходимо только установить точное значение давления, до которого необходимо произвести дросселирование смеси в дроссельном устройстве. Температура смеси и соответственно обрабатываемой среды рыбного жира будет точно соответствовать этому давлению. Падение температуры происходит мгновенно в плоскости самого отверстия дросселя (схема рабочего цикла), в условиях абсолютно равномерного температурного поля, что достигается отсутствием менее нагретых поверхностей, через которые бы осуществлялся отвод теплоты. Снижение температуры жира осуществляется за счет вскипания фреона в плоскости дросселя, вызванного межмолекулярным трением молекул друг о друга, что обеспечивает снижение температуры именно каждой молекулы в равной степени, т.к. все молекулы смеси в равной степени контактируют друг с другом. Визуально на дроссельном устройстве работающей холодильной установки можно наблюдать четкую границу раздела в виде диагонали, которая разделяет боковую поверхность дросселя на две части, одна из которых покрыта инеем при отрицательных температурах кипения фреона и росой - при положительных.

По окончании дросселирования компоненты раствора разделяются в сепараторе центробежного типа с последующим удалением жира (с тонкостью фильтрации на молекулярном уровне) из парообразного фреона посредством устройств, широко представленных на рынке (например, технология EcoTec компании «БАРРЕНС»).

Для повторения цикла фреон сжимают в компрессоре, который не содержит в своей конструкции материалов, требующих применения смазочных масел, и конденсируют в конденсаторе, где одновременно нагревают до рабочей температуры.

Для обработки рыбного жира целесообразно применять фреоны, имеющие высокую критическую точку: R236fa (C₃F₆ H₂) - 130°C; R356 mff (C₄F₆ H₂) - 164°C.

Рыбный жир неограниченно растворяется в жидких фреонах и имеет теплоемкость (около 2 кДж/кг·К) сопоставимую с теплоемкостью фреонов, что позволяет создавать смеси с достаточно высоким содержанием жира. Температуру жира возможно быстро поднимать, смешивая его с горячим фреоном. Технолог, зная теплофизические свойства фреона, может точно определить количество жира в смеси, с тем, чтобы температура последнего при смешении не вышла за пределы допустимых значений.

Пример конкретного выполнения

Применяемый фреон: R142b.

Режим тепловой обработки жира: температура 90°C, время обработки 60 секунд.

Температура хранения жира: 20°C.

Производительность установки: 1 м³/час жирофреоновой смеси за 8-часовую смену (0,000035 м³/с, 125 л/час или 2 л/мин).

Из уравнения неразрывности потока (Q=F×V), которым связаны линейной зависимостью расход, площадь внутреннего сечения трубопровода и скорость движения среды по трубопроводу, находим скорость движения жирофреоновой смеси, если внутренний диаметр трубопровода равен 20 мм:

V=Q/F=Q/( d²/4)=0,000035/(3,14×0,02²)/4=0,1 м/с

Скорость движения вязкой среды величиной 0,1 м/с по трубопроводу диаметром 0,02 м находится в пределах границ оптимального режима. Длина трубопровода, в котором жирофреоновая смесь при движении со скоростью 0,1 м/с, будет находиться в течение 60 секунд равна L=V×t=0,1×60=6 м.

Количество жирофреоновой смеси, поступающей в единицу времени из смесителя в устройство для тепловой обработки, выполненное в виде теплоизолированного участка трубопровода, регулируется вентилем 5 и контролируется расходомером 4 (фиг.2). Для изменения времени обработки рыбного жира необходимо увеличить или уменьшить расход жирофреоновой смеси посредством вентиля 5, при этом изменятся скорость движения смеси в теплоизолированном участке трубопровода и соответственно время тепловой обработки смеси.

Конденсатор-ресивер 12 установки предварительно заполняется жидким фреоном R142b в количестве 50% от полной вместимости. Компрессор запускается при открытых вентилях 5 и 14. Посредством вентилей 5 и 14 регулируется поступление фреона из конденсатора в систему установки в таком количестве, чтобы была обеспечена безостановочная работа компрессора. При этом производительность компрессора устанавливается на уровне 50% от максимального значения с тем, чтобы при выходе установки на рабочий режим была возможность увеличения его производительности.

Посредством регулирования расхода поступающей в конденсатор охлаждающей воды давление конденсации устанавливается на отметке 2,1 МПа, что соответствует температуре фреона 100°C. Посредством вентилей 2 и 13 устанавливается поступление жира из резервуара исходного жира 1 и фреона из конденсатора 12 в смеситель 3 в таком соотношении, чтобы температура смеси, полученной в смесителе 3, равнялась 90°C. Давление смеси при этом установится на отметке 1,7 МПа, что соответствует давлению насыщенных паров R142b при 90°C. Соотношение жира и фреона в смеси определяется из уравнения теплового баланса, которое основано на равенстве теплоты, перераспределенной между двумя средами.

Фреон снижает свою температуру от 100 до 90°C, отдавая теплоту жиру, который, забирая теплоту у фреона, поднимает свою температуру от 20 до 90°C.

c_жираm_жира (t₂-t₁)=c_фреонаm_фреона (t₂-t₁),

где c_жирА - теплоемкость жира, кДж/кг·К;

m_жира - масса смешиваемого жира с фреоном, кг;

c _фреона - теплоемкость фреона, кДж/кг·К;

m_фреона - масса смешиваемого фреона с жиром, кг.

При этом, если принять количество жирофреоновой смеси за 1, количество жира за X, количество фреона за (1-Х), то количество жира определится из формулы:

X=c_фреона (1-X)(t₂-t₁)/c_жира(t₂ -t₁);

X=1,37×(1-X)×10/1,75×70.

Решением уравнения X определяется величиной 0,1. Таким образом, при температуре 90°C в смесителе образуется жирофреоновая смесь, состоящая из 9 частей фреона, имеющего до смешения температуру 100°C, и 1 части жира, имеющего до смешения температуру 20°C.

Вентилем 5 устанавливается поступление смеси в теплоизолированный участок трубопровода в количестве 0,00003 м³/с, а вентилем 14 закрывается движение фреона, минуя смеситель.

Жирофреоновая смесь, имеющая температуру 90°C, будет двигаться в теплоизолированный участок трубопровода длиной 6 метров со скоростью 0,1 м/с в течение 60 секунд, чем будет выполнено требование технологического регламента тепловой обработки. Через 60 секунд пребывания в трубопроводе молекулы жирофреоновой смеси пройдут дроссельное устройство, где их температура будет мгновенно снижена до температуры 20°C.

В дроссельном устройстве любой парокомпрессионной холодильной установки происходит резкое снижение давления рабочего тела с одновременным мгновенным снижением его температуры. Снижение температуры рабочего тела происходит за счет вскипания части фреона в плоскости дросселя, которое происходит с отбором теплоты. За счет отбора теплоты на испарение части фреона и происходит снижение температуры всего потока фреона, который в плоскости дросселя превращается в парожидкостную смесь.

На первом этапе расчетов необходимо определить процентное содержание пара, получаемое при дросселировании чистого фреона R142b от давления 1,7 до 0,28 МПа. Для расчетов необходимо использовать величину среднего значения удельной теплоты парообразования R142b при давлениях 1,7 и 0,28 МПа, т.к. значения теплоты парообразования при каждом из этих давлений значительно отличаются. Теплота парообразования R142b при давлении 1,7 МПа равна 143,06 кДж/кг, а при давлении 0,28 МПа равна 203,47 кДж/кг.

r_cp=(143,06+203,47)/2=173,26 кДж/кг

Для расчетов также необходимо использовать величину среднего значения удельной теплоемкости R142b при давлениях 1,7 и 0,28 МПа, т.к. значения удельной теплоемкости при каждом из этих давлений также значительно отличаются. Значение удельной теплоемкости R142b при давлении 1,7 МПа равно 1,37 кДж/кг·К, а при давлении 0,28 МПа - 1,11 кДж/кг·К.

c_cp=(1,37+1,11)/2=1,24 кДж/кг·К

Кроме влияния снижения удельной теплоемкости жидкого фреона по мере снижения давления, необходимо учесть влияние снижения теплоемкости парожидкостной смеси, в которую превращается поток фреона в сечении дросселя, за счет того, что пар имеет меньшую теплоемкость, чем жидкость. Пар фреона R142b имеет в диапазоне температур 20 90°C меньшую теплоемкость по сравнению с жидкостью, в среднем на 10%. Поправку влияния теплоемкости пара на теплоемкость парожидкостной смеси необходимо учесть в конце расчетов, в зависимости от доли пара в смеси.

Для определения количества испарившегося фреона в процессе дросселирования необходимо применить уравнение теплового баланса, приравняв в одной части равенства теплоту, которую необходимо отвести от 1 кг жидкого фреона при снижении его температуры от 90 до 20°C, а в другой части равенства теплоту, которую необходимо подвести к жидкому фреону, с тем, чтобы испарить ту его часть, которой будет достаточно для снижения его температуры от 90 до 20°C и которая является в данном уравнении искомой величиной.

Q=c _срm_фреона(t₂-t₁);

Q=r_срxm_{исп.фреона};

c _срm_фреона(t₂-t₁)=r _срxm_{исп.фреона};

m_{исп.фреона} =c_срm_фреона(t₂-t₁ )/r_CP=1,24×1×70/173,26=0,5 кг.

Предварительно фазовое соотношение парожидкостной смеси R142b после дросселирования определилось в виде пропорции 1:1. В случае полного испарения фреона в плоскости дросселя поправочный коэффициент влияния снижения теплоемкости пара по сравнению с теплоемкостью жидкости, следовало применить в полной мере как 0,1, но так как фреон испарился на половину, то поправочный коэффициент применяется как 0,05.

Действительное расчетное значение средней теплоемкости R142b при дросселировании принимается:

c_cp.д=c_cp(1-0,05)=1,24×0,95=1,18 кДж/кг·К;

m_{Исп.фреона}=c_cp.дm_фреона (t₂-t₁)/r_ср=1,18×1×70/173,26=0,48 кг.

Таким образом, при прохождении через дроссельное устройство 1 кг R142b произойдет резкое снижение его температуры от 90 до 20°C, за счет его испарения в количестве 0,48 кг, при условии, что давления до и после дросселирующего устройства будут соответствовать значениям 1,7 и 0,28 МПа соответственно. На фиг.1 показано, что процесс дросселирования R142b проходит по изоэнтальпе G-B. В точке G температура фреона равна 90°C, в точке B равна 20°C. Количество образовавшегося пара в процессе дросселирования определяется длиной отрезка A-B, количество фреона, оставшегося в жидком состоянии, - длиной отрезка B-C.

На втором этапе расчетов необходимо определить процентное содержание пара, получаемого при дросселировании смеси, состоящей из 10% рыбного жира и 90% R142b от давления 1,7 до 0,28 МПа.

Для расчетов также необходимо применить уравнение теплового баланса, приравняв в одной части равенства теплоту, которую необходимо отвести от 1 кг жирофреоновой смеси при снижении ее температуры от 90 до 20°C, имеющей теплоемкость c _{CP.СМЕСИ}=(c_{CP.ФРЕОНА}+c_ЖИРА)=(1,18+1,75)/2=1,47 кДж/кг·К, а в другой части равенства теплоту, которую необходимо подвести к жидкому фреону, с тем, чтобы испарить ту его часть, которой будет достаточно для снижения температуры смеси и которая является в данном уравнении искомой величиной:

Q=c_{cp.смеси}m_смеси(t₂-t₁ );

Q=r_срxm_{исп.фреона};

c_{cp.смеси}m_смеси(t₂ -t₁)=r_срxm_{исп.фреона};

m_{исп.фреона}= c_{cp.смеси}m_смеси (t₂-t₁)/r_cp=1,47×1×70/173,26=0,6 кг.

Таким образом, при прохождении 1 кг смеси, состоящей из 10% рыбного жира и 90% фреона R142b, через дроссельное устройство произойдет резкое снижение ее температуры от 90 до 20°C, за счет испарения R142b в количестве 0,6 кг, при условии, что давления до и после дросселирующего устройства будут соответствовать значениям 1,7 и 0,28 МПа соответственно.

Процесс дросселирования на диаграмме, которая отражает поведение чистого R142b, имеет отклонение от изоэнтальпы, т.к. в холодильном агенте содержится постороннее вещество, а именно рыбный жир. При этом в смеси возникает дополнительное количество пара (отрезок B-B') по сравнению со случаем дросселирования чистого R142b. Данное количество пара получено при испарении фреона для охлаждения именно рыбного жира. Надо заметить, что в системах холодильного агента реально эксплуатирующихся холодильных установок циркулирует не холодильный агент, а его смесь с маслом, которое применяется для смазки узлов трения компрессора. Процентное количество масла, циркулирующего в холодильной установке совместно с холодильным агентом, меняется в зависимости от условий, но в среднем определяется величиной 10%. По этой и по другим причинам все реальные процессы на диаграммах рабочих тел холодильных машин имеют отклонения от теоретических.

Необходимо акцентировать внимание на том, что на диаграмме процесс G-B' имеет линейный размер, а в реальной установке нет. Давление и соответственно температура смеси снижаются в плоскости дроссельного устройства мгновенно (нижний фрагмент фиг.1), т.к. плоскость дросселя, как и любая плоскость, не имеет линейного размера в направлении, перпендикулярном данной плоскости. Таким образом, температура смеси, будет снижена в точно установленное технологическим регламентом время.

В зависимости от соотношения теплоемкостей жидкого фреона, жира, удельной теплоты парообразования фреона в каждом конкретном случае применения данного способа в дроссельном устройстве будет образовано различное количество пара.

Основная часть жидкого фреона, находящегося в смеси, удаляется из жира посредством сепаратора центробежного типа, за счет того, что рыбный жир имеет плотность при 20°С 800 кг/м³, а фреон R142b при 20°С - 1120 кг/м³.

После разделения жирофреоновой смеси в сепараторе жир удаляется в резервуар готового продукта, а фреон в виде паро-жидкостной фреоновой смеси за счет непрерывной работы компрессора поступает в жировой фильтр-испаритель тонкой очистки, где отделяется от остатков жира на молекулярном уровне устройством EcoTec (производитель компания «БАРРЕНС»), с последующим удалением последних в резервуар готового продукта.

Жидкий фреон испаряется за счет его подогрева внешним источником теплоты, смонтированным в корпусе фильтра тонкой очистки, после чего также очищается фильтром тонкой очистки и удаляется компрессором, который не содержит в своей конструкции материалов, требующих применения смазочных масел.

Парообразный фреон, имеющий давление P_к, из компрессора поступает в конденсатор, конденсируется при температуре 100°C и через вентиль 13, который отрегулирован совместно с вентилем 2, в должной пропорции смешивается с жиром и вновь поступает в теплоизолированный участок трубопровода для прохождения очередного цикла с новой порцией жира.

Технический результат достигается тем, что подвод теплоты осуществляют прямым контактом фреона с рыбным жиром, с образованием смеси и дросселированием смеси с последующим разделением и отводом рыбного жира, переходом фреона в замкнутый контур. Это обеспечивает абсолютную равномерность температурного поля в сечении дросселирующего органа, что позволяет уничтожить опасные микроорганизмы и одновременно сохранить биологические ценные вещества, которые в процессе длительной термической обработки разрушаются.