СУШИЛЬНАЯ КОНВЕКТИВНАЯ УСТАНОВКА КАМЕРНОГО ТИПА ДЛЯ СЫРОКОПЧЕНЫХ И СЫРОВЯЛЕНЫХ МЯСНЫХ И РЫБНЫХ ИЗДЕЛИЙ С МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
CONVECTIVE DRYING CHAMBER-TYPE INSTALLATION FOR RAW SMOKED AND RAW DRIED MEAT AND FISH PRODUCTS WITH MODERNISED SYSTEM OF AIR DISTRIBUTION AND CONDITIONING

Изобретение относится к технологическому оборудованию мясной и рыбной отрасли, более конкретно - машинам и аппаратам, процессам холодильной и криогенной техники, системам кондиционирования, и может использоваться в пищевой промышленности.
Известна сушилка для колбасных изделий, разработанная на базе среднетемпературной холодильной камеры КХС-6 и включающая теплоизолированный корпус с дверью, рабочую камеру, охладитель воздуха пластинчатой конструкции, холодильную машину, термостат, систему внутренней циркуляции воздуха, блок управления. Сушка колбас производится при температуре 10-12°С и снижающейся относительной влажности воздуха (90-70%). Управление переменными температурно-влажностными режимами сушки (созревания) колбас реализуется по специальной программе микропроцессорным блоком управления [Некоторые особенности производства сырокопченых колбас в условиях колбасных цехов малой мощности. Фатьянов Е.В., Алейников А.К., Богачев Б.В., Каменецкий М.Л., Пыхтин В.В. // «Пища. Экология. Человек»: Материалы третьей международной научно-технической конференции. М.: МГУПБ, 1999. - 257 с. (с.110)], [Фатьянов Е.В., Алейников А.К. Температурно-влажностные режимы обработки мясных продуктов. // «Пища. Экология. Человек»: Материалы международной научно-технической конференции. М.: МГУПБ, 1995. - 247 с. (с.108)].
Недостатком данной сушилки является недостаточная равномерность распределения скорости движения воздуха по объему рабочей камеры, обеспечиваемая системой внутренней циркуляции воздуха, что является причиной неравномерной степени обезвоживания высушиваемых изделий, и использование спиральных (трубчатых) электронагревателей для поддержания заданного температурного режима в сушильной камере, что приводит к дополнительным энергетическим затратам.
Также недостатком данного устройства является наличие водного конденсата в виде пленки и капель на поверхности пластин охладителя воздуха (на основе фреонового испарителя) и большая площадь соприкосновения водного конденсата с воздухом в рабочей камере. Это приводит к обильному росту плесени на поверхности пластин охладителя воздуха и переносу спор плесени на поверхность обрабатываемого продукта.
Более совершенным устройством является климатическая камера с автономным термонасосным агрегатом, в котором производится термовлажностная обработка воздуха. Холодильная машина работает в термонасосном цикле и используется в качестве комбинированного источника теплоты и холода. Это экономит энергию и энергетические ресурсы. В камере климатической сушильной установки используется специальная воздухораспределительная система, с помощью которой создается и поддерживается непрерывный циклический, реверсивный, пульсационный аэродинамический режим воздушного потока. Это интенсифицирует массообменный процесс, сокращает технологический цикл и улучшает качество готовой продукции [Дичев С. Термонасосная климатическая сушильня для колбас. МНТК «Холод и пищевые производства». - Санкт-Петербург, 1996. С.171].
Недостатком данной климатической сушильной установки является сложность траектории движения сушильного агента по причине применения разветвленной конструкции трубчатых воздуховодов с ограниченным поперечным сечением, с помощью которых осуществляется централизованная подача сушильного агента от одного воздушного насоса к другим элементам системы воздухораспределения и, как следствие, возникновение высоких аэродинамических сопротивлений и больших энергозатрат на проведение внутренней циркуляции воздуха в рабочей камере.
Предлагаемым изобретением решается задача создания сушильной конвективной установки камерного типа, в которой конструкция рабочих камер и устройств системы воздухораспределения могли бы упростить траекторию движения сушильного агента, то есть воздуха, и тем самым обеспечить пониженное аэродинамическое сопротивление, в том числе за счет подбора формы указанных элементов конструкции технологического оборудования, что в итоге должно повысить экономичность работы установки. При этом в системе кондиционирования воздуха будут работать две холодильные машины: холодильный компрессорный агрегат системы осушения воздуха, функционирующий в термонасосном цикле, являющийся одновременно источником холода и тепла, и холодильный компрессорный агрегат системы охлаждения воздуха.
Поставленная задача решается в сушильной конвективной установке камерного типа для сырокопченых и сыровяленых мясных и рыбных изделий с модернизированной системой распределения и кондиционирования воздуха, включающей корпус рамной конструкции с теплоизоляцией, установленный на опорах-подпятниках и опорных стойках, внутри корпуса полезный объем разделен объемным полым обтекателем на левую и правую рабочие камеры, каждая из которых оснащена дверью или дверями для загрузки/выгрузки обрабатываемых изделий и сверху ограничивается воздухораспределительной перфорированной перегородкой или решеткой, а снизу ограничивается перфорированным или решетчатым полом многосекционной съемной конструкции, на каркасе которого установлены или смонтированы вешала или рамы для обрабатываемых изделий; систему распределения воздуха, включающую поперечный и продольный контуры, причем поперечный контур включает верхние циркуляционные воздушные осевые вентиляторы вместе с герметичной перегородкой и увлажнитель воздуха ультразвуковой, установленные в верхней части корпуса; воздушный фильтр, нижние циркуляционные воздушные осевые вентиляторы вместе с герметичной перегородкой, лампы ультрафиолетовые бактерицидные в двойном перфорированном кожухе, установленные в нижней части корпуса, психрометрический термоэлектрический датчик сухой, психрометрический термоэлектрический датчик мокрый вместе с емкостью психрометра с дистиллированной водой и воздушным микровентилятором, установленные на завершающем участке поперечного контура и в верхней части корпуса, а продольный контур организован теплообменными аппаратами системы кондиционирования воздуха, функционирующими внутри объемного полого обтекателя и включающей в себя фреоновый пластинчатый осушитель-охладитель воздуха вместе с поддоном с водоотводящей трубкой для отвода конденсата, ниже которого по ходу движения воздуха установлен фреоновый пластинчатый нагреватель воздуха, в свою очередь ниже которого установлен фреоновый пластинчатый охладитель воздуха, а после него - калориферы компактной конструкции, а объемный полый обтекатель в свою очередь сообщается с рабочими камерами в верхней части передней стороны с помощью входного вентиляционного окна с установленным в нем приточным воздушным осевым вентилятором, а в нижней части задней стороны - с помощью выходного вентиляционного окна с установленным в нем вытяжным воздушным осевым вентилятором; в системе кондиционирования воздуха фреоновый пластинчатый осушитель-охладитель воздуха и фреоновый пластинчатый нагреватель воздуха связаны с холодильным компрессорным агрегатом системы осушения воздуха, работающим в термонасосном цикле, а фреоновый пластинчатый охладитель воздуха связан с холодильным компрессорным агрегатом системы охлаждения воздуха; электроснабжение сушильной установки осуществляется от электрического щита, а управление работой - от психрометрических термоэлектрических датчиков посредством электронного цифрового измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха вместе с шинами электрических управляющих сигналов, а также от блока управления вместе с пультом управления, с помощью которого непосредственно осуществляется через шины электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов функционирование технологического аппарата, причем дополнительно в схему электронного цифрового измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха, а также блока управления вместе с пультом управления встроена система тепловой защиты для калориферов компактной конструкции.
Предлагаемую сушильную конвективную установку камерного типа для сырокопченых и сыровяленых мясных и рыбных изделий с модернизированной системой распределения и кондиционирования воздуха отличает от подобных промышленных и лабораторных устройств наличие следующих признаков:
1. Корпус вместе с теплоизоляцией барабанной конструкции в виде восьмигранной призмы с горизонтальной центральной осью, вокруг которой организовано круговое движение сушильного агента через две смежные рабочие камеры с обрабатываемыми изделиями практически вдоль вертикальной линии, но в разных направлениях. Этот режим движения воздуха создан с помощью объемного полого обтекателя, установленного в центре полезного объема сушильной установки и одновременно выполняющего функцию перегородки. А также с помощью системы воздуховодов большого поперечного сечения переменной высоты из отбойных щитков и других деталей корпуса вместе с воздухораспределительными решетками или перфорированными перегородками с равномерным или переменным шагом перфорации, а также с перфорированным или решетчатым полом с равномерным или переменным шагом перфорации. Эта система позволяет создать в полезном объеме сушильной установки статический режим кругового движения воздуха, характеризующийся значительно меньшими энергетическими затратами на его поддержание по сравнению с прямоточным, в том числе струйным, движением потока воздуха;
2. Дифференцированная система распределения воздуха внутри корпуса сушильной установки по принципу организации движения и состоит из поперечного контура и продольного контура. Поперечный контур характеризуется более высокой скоростью движения сушильного агента и производит непосредственный обдув в рабочих камерах с помощью воздушных осевых вентиляторов обрабатываемых изделий вдоль наибольшего характеризующего размера преимущественно в ламинарном режиме движения потока воздуха. Продольный контур организован с помощью объемного полого обтекателя (центральной перегородки), внутри которого установлена система кондиционирования воздуха вне зоны рабочих камер, и характеризуется умеренной скоростью движения регенерируемого сушильного агента через пластины фреонового конденсационного осушителя и фреоновых теплообменников с целью обеспечения наилучшего контакта, то есть теплообмена и массообмена. Продольный контур и поперечный контур системы распределения воздуха сообщаются между собой одновременно в обеих рабочих камерах при пересечении потоков воздуха под углом приблизительно 90° с помощью вентиляционных окон, расположенных на верхней и нижней части передней и задней сторон объемного полого обтекателя (центральной перегородки) со встроенными в них воздушными осевыми вентиляторами;
3. Дифференцированная система кондиционирования воздуха в сушильной установке на основе холодильных компрессорных машин по принципу раздельного снабжения хладагентом системы конденсационного осушения отработанного воздуха и системы охлаждения воздуха в рабочих камерах, в том числе для нейтрализации теплопритоков от окружающей среды через корпус с теплоизоляцией. Это техническое решение позволяет значительно повысить экономичность работы и оперативность реагирования на командные сигналы по раздельным независимым каналам (линиям) автоматической системы управления при функционировании этих двух специализированных компонентов системы кондиционирования воздуха;
4. Обработка сушильного агента в непрерывном режиме фильтрацией от механических примесей и дезинфекцией ультрафиолетовым излучением в ограниченной пропускной рабочей зоне. Это техническое решение предназначено для предотвращения возникновения и роста плесневых грибов на поверхности пластин фреонового конденсационного осушителя воздуха и переноса спор плесневых грибов потоком воздуха на поверхности обрабатываемых изделий и других элементов конструкции сушильной установки.
Одной из наиболее распространенной в пищевом термическом оборудовании является система струйного воздухораспределения, основанная на подаче воздуха под давлением в сопла (или дюзы), из которых воздух с высокой скоростью вытекает либо непосредственно на обрабатываемое изделие, либо сначала подается на отражающую поверхность, например на дно рабочей камеры, а затем - на продукт. Эта система более пригодна для технологических аппаратов, где преимущественно осуществляются процессы теплообмена при пониженной усушке изделий. В отношении конвективной сушки продуктов эта система воздухораспределения является довольно затратной по причине необходимости применения воздушного нагнетающего насоса (вентилятора высокого давления), а также из-за турбулентности воздуха, приводящей к дополнительным энергозатратам [Печатников М.З. Системы струйного воздухораспределения на холодильниках и их расчет: Обзорная информация. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1974. - 47 с. (Холодильная промышленность и транспорт №6)].
Известна сушилка для мясных и колбасных изделий, в которой основой системы воздухораспределения внутри рабочей камеры являются два пропеллерных вентилятора, установленных в верхней части камеры и вращающихся в противоположных направлениях. Электрический привод вентиляторов управляется с помощью реле времени для их поочередного реверсивного включения. Это техническое решение позволяет более равномерно распределять сушильный агент в объеме рабочей камеры, при этом размещать обрабатываемые изделия можно гораздо плотнее [А.С. СССР №741626].
В связи с широким распространением в холодильных, тепловых машинах и вентиляционной технике вентиляторов компактной конструкции типового исполнения, в корпусе которых совмещены электродвигатель и рабочий орган, становится неактуальным изготовление пропеллерных вентиляторов, конструкция которых является весьма громоздкой, специально для сушильных установок. Причем для каждого типа и объема сушильных камер требуется изготавливать пропеллерные вентиляторы соответствующих геометрических параметров и производительности.
Применение компактных вентиляторов является возможным и рациональным в устройстве для сушки сырокопченых колбас, содержащем камеру, расположенные в нижней части у боковых стенок камеры параллельно ее продольной оси приточные воздуховоды и вытяжные отверстия, а также с целью повышения производительности камера дополнительно снабжена приточными воздуховодами, установленными в верхней части камеры, а в средней части камеры установлен вентилятор, выходной патрубок которого размещен с зазором к ее днищу. Приточные воздуховоды отделены от рабочего объема камеры газораспределительными решетками [А.С. СССР №(SU) 1514307 А1].
То есть в основе будущей конструкции сушильной камеры для сырокопченых колбас весьма рационально использовать воздуховоды и вытяжные отверстия, оснащенные воздухораспределительными решетками.
Для обеспечения равномерного удельного расхода воздуха на каждом участке воздуховода по всей его протяженности используют воздухораспределители рассредоточенной подачи, в которых предусматривают радиально и продольно расположенные щелевидные отверстия, а также круглые, прямоугольные, квадратные и другой формы отверстия или сопла. При этом воздуховоды могут иметь круглую, прямоугольную, фасонную и другую форму поперечного сечения. Для большинства типов сушильных конвективных установок, рабочая камера которых выполнена в форме куба или параллелепипеда, наиболее применимыми являются воздухораспределители на основе воздуховодов переменного прямоугольного сечения, в большинстве случаев за счет переменной высоты поперечного сечения [Бражников A.M. и др. Технико-экономический анализ систем воздухораспределения в камерах холодильной обработки мяса: Обзорная информация / Бражников A.M., Малова Н.Д., Каменский С.Н., Рогова В.А. - М.: АгроНИИТЭИММП, 1986. - 40 с. (Холодильная промышленность и транспорт)].
С целью упрощения конструкции и снижения металлоемкости воздуховодов холодильных и сушильных камер применяется «ложный потолок» или воздухораспределительные каналы большого поперечного сечения, располагающиеся под потолком рабочей камеры [Файнзильберг Е.Я., Жикул И.М., Колесников В.М. Система воздухораспределения с внутрикамерной регенерацией влаги при холодильной обработке мяса: Обзорная информация. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1984. - 31 с. (Холодильная промышленность и транспорт)].
Следует также взять на заметку отбойные щитки для изменения направления движения потока воздуха, расположенные под углом α=(0)-30-60° к его линии. Эти приспособления, как правило, изготавливаются в форме плоских пластин, необязательно из металла, применение которых вместо поворотных воздуховодов могут способствовать заметному упрощению и удешевлению конструкции воздухораспределительной системы холодильных и сушильных конвективных камер [Малеванный Б.Н., Мачулин В.И., Евреинова B.C., Осипов Ю.В. Анализ и возможные пути совершенствования систем воздухораспределения: Обзорная информация. - М.: АгроНИИТЭИММП, 1990. - 28 с. (Холодильная промышленность и транспорт)].
В практической аэродинамике общеизвестным является тот факт, что поток воздуха в форме вихря может существовать и перемещаться гораздо дольше по сравнению с прямоточной струей, то есть это наиболее экономичное состояние подвижного воздушного потока. Это дает веское основание для конструирования рабочей камеры сушильной конвективной установки с вертикальным круглым поперечным сечением, в котором по периметру и внутри него будет организовано циклическое круговое движение воздуха в ламинарном режиме, в том числе при обдуве обрабатываемого изделия. Таким образом, будет снижено в значительной степени аэродинамическое сопротивление сушильного агента как в виде трения внутреннего и о твердые поверхности, так и лобового сопротивления и турбулентности.
По причине вертикального расположения обрабатываемых изделий продолговатой формы рабочая камера вертикального круглого поперечного сечения должна иметь вертикально расположенные стены. Было решено принять за основу формы вертикального поперечного сечения рабочей камеры вместо круга шестиугольник. Его две стороны располагаются строго вертикально, образуя боковые стены рабочей камеры, а вершины (или ребра шестиугольного барабана) обращены вверх и вниз, примыкающие стороны (грани) к которым могут выполнять функцию отбойных щитков и одновременно наружных ограничивающих поверхностей воздуховодов прямоугольного поперечного сечения с переменной высотой. Внутренние ограничивающие поверхности двух верхних воздуховодов выполнены в виде воздухораспределительных перфорированных перегородок или решеток рабочей камеры, а двух нижних воздуховодов выполнены в виде перфорированного или решетчатого пола. Это техническое решение разработано для равномерной подачи и отвода сушильного агента по объему рабочей камеры сушильной установки. Перфорация указанных элементов конструкции может быть выполнена с равномерным или переменным шагом в зависимости от конкретной схемы и конструкции сушильной установки. При этом рабочая камера разделяется на левую и правую части: в одной воздух движется сверху вниз, в другой - снизу вверх.
Для обеспечения необходимого радиуса поворота воздушного потока при переходе из одной части в другую часть рабочей камеры она перегораживается объемным полым обтекателем (центральной перегородкой) во избежание турбулентности воздуха. Объемный полый обтекатель имеет форму параллелепипеда с вертикальным поперечным сечением в форме прямоугольника, у которого верхняя и нижняя стороны скруглены. Соотношение горизонтального и вертикального размеров вертикального поперечного сечения объемного полого обтекателя (по предложению автора изобретения) устанавливается 1:3. При этом обе половины шестиугольника разделяются и удаляются друг от друга на расстояние, равное ширине объемного полого обтекателя (центральной перегородки), и соединяются сверху и снизу между собой прямой поверхностью, таким образом, формируя восьмигранник. Для разделения рабочей камеры на правую и левую части между верхней внутренней поверхностью восьмигранника и верхним краем объемного полого обтекателя, а также между нижней внутренней поверхностью восьмигранника и нижним краем объемного полого обтекателя герметично устанавливаются перегородки со встроенными в них вентиляторами компактной конструкции. Осевые вентиляторы обеспечивают круговую циркуляцию воздуха между правой и левой частями рабочей камеры и внутри них.
Внутри объемного полого обтекателя размещаются фреоновые пластинчатые теплообменники для конденсационного осушения-охлаждения и подогрева сушильного агента, который из рабочей камеры поступает в полость объемного полого обтекателя и выходит из нее обратно через специальные вентиляционные отверстия.
В данном изобретении предлагается использовать две холодильные компрессорные машины. Первая машина - для снабжения холодом фреонового пластинчатого осушителя-охладителя воздуха, работающего по принципу конденсации водяных паров из сушильного агента в виде жидкости или льда и его удаления из рабочей камеры сушильной установки, и одновременно для снабжения теплом фреонового пластинчатого нагревателя воздуха. Этот теплообменник является дополнительным фреоновым конденсатором, установленным после основного фреонового конденсатора в контуре холодильной компрессорной машины. Причем геометрические и тепловые параметры фреонового пластинчатого нагревателя воздуха должны быть рассчитаны таким образом, чтобы температура воздуха на его выходе была равна температуре воздуха на входе фреонового пластинчатого осушителя-охладителя воздуха, разумеется, с учетом массы и температуры удаляемого водного конденсата из рабочей камеры сушильной установки. Вторая машина - для снабжения холодом фреонового пластинчатого охладителя воздуха, с помощью которого поддерживается необходимое значение температуры воздуха внутри рабочей камеры.
Разделение функций осушения и охлаждения воздуха в рабочей камере с помощью двух холодильных компрессорных машин повышает оперативность системы кондиционирования воздуха и ее экономичность как по затратам энергии, так и по материалоемкости и сложности схемы. Разумеется, работа этих холодильных компрессорных машин должна управляться по отдельным самостоятельным каналам автоматического управления от измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха, а также от блока управления.
Является возможным конденсация влаги из воздуха пластинами фреонового осушителя-охладителя в сушильной установке как в виде воды, так и в виде льда (то есть с последующим замораживанием водного конденсата в жидком состоянии). Второй способ конденсации влаги из воздуха с помощью охлажденных твердых поверхностей может использоваться с целью предотвращения образования и роста плесневых грибов на поверхности пластин и переноса движущимся воздухом на поверхности других конструктивных элементов сушильной установки и обрабатываемый продукт. Для этого температуру конденсации влаги устанавливают и поддерживают на уровне ниже 0°С (криоасептическая обработка).
Дополнительно увеличивается регулируемый диапазон относительной влажности воздуха (ОВВ), составляющий 5-95% (по сравнению с 55-95%) при температуре воздуха в рабочей камере t=1-25°С (среднее значение 10-12°С). Благодаря понижению значения ОВВ до 5-10% при указанных значениях температуры является возможным в несколько раз ускорить сушку мелкоштучных и тонкослойных мясных и рыбных изделий. Это соломка из рыбного филе, кольца кальмара, тонкие колбаски к пиву, «мясные чипсы» и т.п., а также осуществлять вяление пищевых продуктов, ранее считавшихся не подлежащих конвективной сушке. К ним можно отнести мясные рубленые изделия, содержащие плазму или сыворотку крови крупного рогатого скота в натуральном состоянии или в виде сухого концентрата, а также содержащие камеди, гуммиарабики и высокофункциональные препараты целлюлозы.
Описанный технический и технологический прием потребует следующей модернизации системы кондиционирования воздуха:
- использование в холодильной компрессорной машине фреона средней температуры кипения для достижения температуры пластин осушителя-охладителя воздуха ниже 0°С (до -20°С);
- ограничение площади соприкосновения поверхности пластин в осушителе-охладителе воздуха с обрабатываемым сушильным агентом, например, с помощью перегородок с заслонками или шиберами, с целью поддержания температуры воздуха в рабочей камере сушильной установки на уровне 1-25°С за счет уменьшения интенсивности теплообмена между фреоновым осушителем-охладителем воздуха и рабочими камерами.
При наличии же водного конденсата в виде пленки и капель на поверхности пластин фреонового осушителя-охладителя воздуха (испаритель в контуре холодильной компрессорной машины) происходит обильный рост плесени на поверхности пластин охладителя и перенос спор плесени на поверхность обрабатываемого продукта. Основная причина - большая площадь соприкосновения водного конденсата с воздухом в рабочей камере сушильной установки. Для предотвращения переноса спор плесени и самих плесневых грибов на поверхности обрабатываемых изделий следует применять различные способы очистки и дезинфекции сушильного агента внутри воздуховодов или в самой рабочей камере сушильной установки.
Это техническое решение может оказаться особенно важным для термообработки, в том числе сушки сырокопченых и сыровяленых колбас.
Дополнительно предусмотрен увлажнитель воздуха ультразвуковой для коррекции режима термообработки, в том числе конвективной сушки, продукта по значению относительной влажности воздуха, и калориферы компактной конструкции - для коррекции режима по значению температуры с целью повышения универсальности и управляемости сушильной установки.
В данном изобретении также предлагается использовать два контура системы распределения воздуха в рабочей камере сушильной установки: поперечный и продольный.
Поперечный контур представляет собой циркуляционную систему вентиляции с высокой скоростью движения воздуха между обрабатываемыми изделиями от (0,05-0,1) м/с до (0,5-1,0) м/с для мясных изделий в течение всей 1-й стадии сушки продукта [Справочник технолога колбасного производства. / И.А.Рогов, А.Г.Забашта, Б.Е.Гутник и др. - М.: Колос, 1993. - 431 с.], [А.С. №741624 СССР]; для рыбных изделий ее значение составляет при вялении 1,5-2,2 м/с (или 0,5-3,0 м/с для мойвы), при сушке - 60-90 см/мин (в отдельных случаях от 0,13 до 2,0 м/с), для изделий холодного копчения при подсушивании - от 0,5-1,0 до 1,5-2,0 м/с [Хван Е.А., Гудович А.В. Копченая, вяленая и сушеная рыба (теоретические основы производства и современная технология). - М.: Пищевая промышленность, 1978. - 207 с.], [Технология рыбы и рыбных продуктов: Учебник для вузов / В.В.Баранов, И.Э.Бражная, В.А.Гроховский и др.; Под ред. A.M.Ершова. - СПб.: ГИОРД, 2006. - 944 с.], [Голубев В.Н., Кутина О.И. Справочник технолога по обработке рыбы и морепродуктов. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 408 с.].
В течение всей 2-й стадии сушки продукта скорость движения воздуха в рабочей камере для мясных изделий задают равной 0,05-0,1 м/с (максимум 0,2 м/с), а для рыбных изделий ее значение оставляют прежним, как было установлено на 1-й стадии сушки.
2
2
2
Основой продольного контура системы воздухораспределения в рабочей камере сушильной установки является система кондиционирования воздуха, в которой скорость движения воздуха между пластинами фреонового осушителя-охладителя воздуха и пластинами фреоновых теплообменников задается со значением, необходимым для наиболее эффективного проведения осуществляемого процесса. Также процесс кондиционирования воздуха должен быть наиболее экономичным по суммарным затратам электроэнергии. Массовая скорость движения обрабатываемого воздуха, проходящего через фреоновый осушитель-охладитель с пластинчатыми ребристыми поверхностями, принимается равной не более 5-6 кг/(м·с), через фреоновый осушитель-охладитель с круглоребристыми поверхностями - не более 4 кг/(м·с), через фреоновые теплообменники - не более 8-10 кг/(м·с). Относительная влажность воздуха после фреонового осушителя-охладителя должна быть близка к единице, то есть 100% (высокие значения коэффициента охлаждения или начальной относительной влажности), для того чтобы капельная влага не испарялась вне зоны воздухоохладителя [Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания холодильных машин. / Под ред. А.В.Быкова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 248 с.], [Г.Н.Данилова, С.Н.Богданов, О.П.Иванов. Теплообменные аппараты холодильных установок. - Л.: Машиностроение, Ленинград. отделение, 1986. - 303 с.], [Кошкин Н.Н., Ткачёв А.Г. и др. Холодильные машины. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - 512 с.].
возд
возд
3
Так, при установленной температуре воздуха в рабочей камере сушильной установки t=11°С его плотность составляет ρ=1,2428 кг/м. Тогда линейная скорость движения обрабатываемого воздуха, проходящего через фреоновый осушитель-охладитель с пластинчатыми ребристыми поверхностями, принимается равной не более 4,02-4,83 м/с, через фреоновый осушитель-охладитель с круглоребристыми поверхностями - не более 3,22 м/с, через фреоновые теплообменники - не более 6,44-8,05 м/с.
При этом внутри корпуса сушильной установки поток воздуха движется по спиральной траектории, последовательно проходя через ярусы и ряды обрабатываемых изделий, и таким образом более полно используется его сушильный потенциал. Также является возможным с целью равномерной сушки обрабатываемых изделии, размешенных вблизи и вдали от выходного окна системы кондиционирования воздуха, организовывать различную скорость движения воздуха: вблизи выходного окна - пониженную скорость, вдали - повышенную скорость. Удобнее всего это сделать с помощью переменного шага перфорации воздухораспределительных перфорированных перегородок или решеток рабочей камеры, а также перфорированного или решетчатого пола, уменьшающегося по мере удаления от выходного окна системы кондиционирования воздуха.
При проведении «холодной» и «теплой» осадки сырокопченых и сыровяленых колбасных изделий и созревания мясных и рыбных изделий скорость движения воздуха в продольном контуре системы воздухораспределения, а именно между пластинами фреонового осушителя-охладителя воздуха, пластинами теплообменников, принимается исходя из условия, что в рабочих камерах сушильной установки скорость движения воздуха между обрабатываемыми изделиями будет составлять от 0,1 м/с (для изделий традиционного типа) до 0,2-0,5 м/с (для изделий ускоренного и быстрого созревания), [Справочник технолога колбасного производства / И.А.Рогов, А.Г.Забашта, Б.Е.Гутник и др. - М.: Колос, 1993. С.269-273]. Вентиляторы поперечного контура системы воздухораспределения в этом случае отключены.
С целью предупреждения и ограничения роста плесени на поверхности обрабатываемых изделий и увлажненных поверхностях конструкции сушильной установки в поперечном контуре системы распределения воздуха установлен воздушный фильтр для механического улавливания пыли вместе со спорами и плесневыми грибами. После него по ходу движения воздуха установлены лампы ультрафиолетовые бактерицидные, размещенные в двойном перфорированном кожухе для ламп ультрафиолетовых бактерицидных, для дезинфекции сушильного агента от спор и плесневых грибов. Двойной перфорированный кожух обладает способностью пропускать сквозь себя воздух и не пропускать за свои пределы ультрафиолетовое излучение.
Управление работой сушильной установки осуществляется с помощью электронного психрометра. Он представляет собой первый термоэлектрический датчик стержневой конструкции сухой, второй термоэлектрический датчик стержневой конструкции мокрый, пористая оболочка которого нижним концом помещена в емкость с дистиллированной водой. Электронный психрометр обдувается сушильным агентом, параметры которого контролируются, с помощью электрического воздушного микровентилятора со скоростью движения воздуха 0,5-1 м/с (максимум 4 м/с). Далее электрический сигнал идет на измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха, от него посредством блока управления вместе с пультом управления - на холодильные компрессорные машины, ультразвуковой увлажнитель воздуха, калориферы компактной конструкции в системе кондиционирования воздуха сушильной установки.
Вентиляторы поперечного и продольного контуров системы распределения воздуха могут управляться (включение/выключение) как с помощью реле времени, так и с помощью пульта управления, встроенных в блок управления. Также может регулироваться частота вращения вентиляторов поперечного и продольного контуров системы распределения воздуха в зависимости от режима работы сушильной конвективной установки как с помощью пульта управления вручную, так и с помощью блока управления автоматически, например методом программного управления.
Электроснабжение всех агрегатов, узлов и приборов осуществляется от электрического щита, подводящим трехфазный и однофазный электрический ток промышленного напряжения (380 В и 220 В) и частоты (50 Гц).
Схема сушильной конвективной установки камерного типа для сырокопченых и сыровяленых мясных и рыбных изделий с модернизированной системой распределения и кондиционирования воздуха представлена на чертеже (фигура).
Установка включает корпус 1 рамной конструкции с теплоизоляцией, установленный на опорах-подпятниках 2 и опорных стойках 3. Корпус установки оснащен дверью 4 левой рабочей камеры и дверью 5 правой рабочей камеры, обеспечивающими доступ, соответственно, в левую рабочую камеру 6 и правую рабочую камеру 7, которые ограничиваются сверху, соответственно, воздухораспределительной перфорированной перегородкой или решеткой 8 левой рабочей камеры 6 и воздухораспределительной перфорированной перегородкой или решеткой 9 правой рабочей камеры 7, а снизу ограничиваются, соответственно, перфорированным или решетчатым полом 10 левой рабочей камеры 6 и перфорированным или решетчатым полом 11 правой рабочей камеры 7, и на которых установлены или смонтированы вешала или рамы 12 для обрабатываемых изделий 13. В верхней части корпуса 1 установки в начале поперечного контура системы распределения воздуха установлены верхние циркуляционные воздушные осевые вентиляторы 14 вместе с герметичной перегородкой, после которых размещается увлажнитель воздуха 15 ультразвуковой. В нижней части корпуса 1 установки по ходу поперечного контура установлен воздушный фильтр 16, после него - нижние циркуляционные воздушные осевые вентиляторы 17 вместе с герметичной перегородкой, после них - лампы ультрафиолетовые 18 бактерицидные, размещенные внутри двойного перфорированного кожуха 19. Поперечный контур завершается установленными в верхней правой части корпуса 1 установки психрометрическим термоэлектрическим датчиком сухим 20, психрометрическим термоэлектрическим датчиком мокрым 21 вместе с емкостью психрометра 22 с дистиллированной водой и воздушным микровентилятором 23. Левая и правая рабочие камеры внутри корпуса 1 установки разделяются объемным полым обтекателем 24, изготовленным из теплоизоляционного материала. В верхней части передней стороны он сообщается с рабочими камерами с помощью входного вентиляционного окна 25 объемного полого обтекателя с установленным в нем приточным воздушным осевым вентилятором 26 объемного полого обтекателя. С помощью объемного полого обтекателя организован продольный контур системы распределения воздуха, а также система кондиционирования воздуха. Внутри объемного полого обтекателя продольно в верхней части размещен фреоновый пластинчатый осушитель-охладитель воздуха 27 вместе с поддоном с водоотводящей трубкой 28 для отвода конденсата, ниже которых по ходу движения воздуха установлен фреоновый пластинчатый нагреватель воздуха 29, в свою очередь ниже которого установлен фреоновый пластинчатый охладитель воздуха 30, а после него - калориферы компактной конструкции 31. Объемный полый обтекатель в нижней части задней стороны сообщается с рабочими камерами 6 и 7 с помощью выходного вентиляционного окна 32 объемного полого обтекателя 24 с установленным в нем вытяжным воздушным осевым вентилятором 33 объемного полого обтекателя. В свою очередь фреоновый пластинчатый осушитель-охладитель воздуха 27 и фреоновый пластинчатый нагреватель воздуха 29 связаны с холодильным компрессорным агрегатом 34 системы осушения воздуха, а фреоновый пластинчатый охладитель воздуха 30 связан с холодильным компрессорным агрегатом 35 системы охлаждения воздуха.
Электроснабжение и управление работой сушильной установки осуществляется посредством электрического щита 36, электронного цифрового измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха 37 вместе с шинами электрических управляющих сигналов 38, блока управления вместе с пультом управления 39, с помощью которого через шины электрического питания и управления 40 работой агрегатов, приборов и узлов сушильной установки непосредственно осуществляется функционирование технологического аппарата.
Дополнительно предусмотрена система тепловой защиты для калориферов компактной конструкции 31. В ней задействованы психрометрический термоэлектрический датчик сухой 20, электронный цифровой измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха 37 вместе с шинами электрических управляющих сигналов 38, блок управления вместе с пультом управления 39 и шины электрического питания и управления 40.
Также на чертеже (фигура) приняты следующие условные обозначения:
тс
U - значение электрического напряжения управляющего сигнала на входе электронного цифрового измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха, связанного с психрометрическим термоэлектрическим датчиком сухим, В;
тм
U - значение электрического напряжения управляющего сигнала на входе электронного цифрового измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха, связанного с психрометрическим термоэлектрическим датчиком мокрым, В;
пу
U - значение напряжения тока электрического питания и управления на выходе блока управления вместе с пультом управления для агрегатов, приборов и узлов сушильной установки. В;
Л - дополнительная электрическая линия для освещения внутри рабочих камер и около сушильной установки.
Сушильная конвективная установка камерного типа для сырокопченых и сыровяленых мясных и рыбных изделий с модернизированной системой распределения и кондиционирования воздуха работает следующим образом.
В процессе размещения и монтажа корпус с теплоизоляцией 1 устанавливается на опорах-подпятниках 2 и опорных стойках 3, выполненных вместе с рамой рабочих камер.
Непосредственно при эксплуатации сначала включают электрический щит 36, от которого на сушильную установку подается питающий электрический ток промышленного напряжения (трехфазный - 380 В и однофазный - 220 В) и промышленной частоты (50 Гц). От него в свою очередь электрическое питание поступает на электронный цифровой измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха 37 и блок управления вместе с пультом управления 39, от которого через шины электрического питания и управления 40 направляется коммутируемое электрическое питание непосредственно на агрегаты и остальные приборы, и узлы сушильной установки. С помощью пульта управления блока управления 39 включается освещение внутри сушильной установки (на схеме показано условным упрощенным изображением). Допускается подавать электропитание на осветительные приборы внутри сушильной установки от линии электрического освещения в цехе (помещении, коридоре). Перед первым пуском устройства заполняются дистиллированной водой увлажнитель воздуха ультразвуковой 15 и емкость психрометра 22. Затем через дверь левой рабочей камеры 4 и дверь правой рабочей камеры 5 корпуса установки в левую рабочую камеру 6 и правую рабочую камеру 7 в одинаковом количестве равномерно размещается на вешалах или рамах 12 обрабатываемые изделия 13. Рекомендуется полная загрузка рабочих камер сушильной установки продуктом.
Допускается использовать передвижные рамы для обрабатываемых изделий (конструкция на роликах или колесах) при оснащении корпуса сушильной установки пандусами (неподвижной или складной конструкции) у каждой двери рабочих камер.
Двери 4 и 5 закрываются, выключается освещение внутри сушильной установки с помощью пульта управления блока управления 39. Далее на электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха 37 оператором задаются необходимые значения параметров режима обработки продукта. Также устанавливается пороговое значение температуры для срабатывания системы тепловой защиты калориферов на уровне 27-32°С (при необходимости можно увеличить температурный предел работы установки).
Например, могут быть реализованы различные технологические стадии производства выпускаемой продукции при следующих режимах:
- «холодная» осадка сырокопченых и сыровяленых колбасных изделий при температуре 2-4°С и относительной влажности воздуха 84-90% в течение 5-7 суток;
- «теплая» осадка сырокопченых и сыровяленых колбасных изделий (с введением в колбасный фарш заквасочных бактериальных культур или глюконо-дельта-лактона - ГДЛ) при температуре 22-26°С и относительной влажности воздуха 89-95% в течение 24 часов;
- конвективная сушка мясных сырокопченых и сыровяленых изделий при температуре 10-12°С и снижающемся по специальной программе значении относительной влажности воздуха от 84% (90%) до 74% (70%) в зависимости от текущего времени обработки на протяжении 25-30 суток.
Допускается использовать предлагаемое технологическое оборудование также для осадки и досушивания варено-копченых и полукопченых колбас.
В зависимости от выбранного режима работы сушильной конвективной установки и текущего времени обработки осуществляется управление (включение/выключение) и регулирование частоты вращения вентиляторов поперечного и продольного контуров системы распределения воздуха с помощью пульта управления блока управления 39 вручную или непосредственно с помощью блока управления 39 автоматически, например методом программного управления.
Только после этого с помощью пульта управления блока управления 39 включаются все агрегаты и остальные узлы и приборы сушильной установки, соответственно с выбранным режимом работы сушильной установки.
Для функционирования устройства в режиме камеры «холодной» осадки и созревания мясных и рыбных изделий с помощью пульта управления блока управления 39 включаются:
- увлажнитель воздуха ультразвуковой 15 (при необходимости);
- приточный воздушный осевой вентилятор 26 объемного полого обтекателя;
- вытяжной воздушный осевой вентилятор 33 объемного полого обтекателя;
- холодильный компрессорный агрегат системы осушения воздуха 34;
- холодильный компрессорный агрегат системы охлаждения воздуха 35.
В этом случае устройство работает следующим образом.
В левой рабочей камере 6 и правой рабочей камере 7 сушильной установки автоматически поддерживаются заданные в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха 37 значения параметров сушильного агента следующим образом. Текущее значение температуры и относительной влажности воздуха контролируются психрометрическим термоэлектрическим датчиком сухим 20 и психрометрическим термоэлектрическим датчиком мокрым 21. Управляющие электрические сигналы поступают от психрометрического термоэлектрического датчика сухого 20 и психрометрического термоэлектрического датчика мокрого 21, пористая оболочка последнего смачивается дистиллированной водой из емкости психрометра 22, на электронный цифровой измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха 37 посредством шин электрических управляющих сигналов 38. Оба датчика обдуваются воздушным микровентилятором 23. Электронный цифровой измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха сопоставляет текущие значения с заданными значениями параметров сушильного агента и на основании этих величин в автоматическом режиме формирует соответствующие управляющие сигналы для последующего регулирования температуры и интенсивности осушения/увлажнения воздуха в рабочих камерах (продолжительность импульсов и пауз). Далее управляющие электрические сигналы с помощью электронной коммуникации поступают на блок управления вместе с пультом управления 39, а от него через шины электрического питания и управления работой 40 агрегатов, приборов и узлов сушильной установки - на холодильный компрессорный агрегат системы осушения воздуха 34, холодильный компрессорный агрегат системы охлаждения воздуха 35 и увлажнитель воздуха ультразвуковой 15. От холодильного компрессорного агрегата системы осушения воздуха 34 работают в свою очередь фреоновый пластинчатый осушитель-охладитель воздуха 27, конденсат с которого стекает в поддон с водоотводящей трубкой для водного конденсата 28, и фреоновый пластинчатый нагреватель воздуха 29. С помощью фреонового пластинчатого осушителя-охладителя воздуха и фреонового пластинчатого нагревателя воздуха понижается температура воздуха и ОВВ в рабочих камерах сушильной установки до значений, заданных в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха. От холодильного компрессорного агрегата системы охлаждения воздуха 35 работает в свою очередь фреоновый пластинчатый охладитель воздуха 30. С помощью фреонового пластинчатого охладителя воздуха понижается температура воздуха в рабочих камерах сушильном установки до значения, заданного в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха. Фреоновый пластинчатый осушитель-охладитель воздуха 27 вместе с поддоном с водоотводящей трубкой для водного конденсата 28, фреоновый пластинчатый нагреватель воздуха 29 и фреоновый пластинчатый охладитель воздуха 30 размещены внутри объемного полого обтекателя 24. В него из левой и правой рабочих камер сушильной установки поступает воздух через входное вентиляционное окно 25 с помощью приточного воздушного осевого вентилятора 26. Последние установлены в верхней части передней стороны объемного полого обтекателя. При этом скорость движения воздуха внутри объемного полого обтекателя через теплообменные аппараты задают таким образом, чтобы в рабочих камерах скорость движения воздуха между обрабатываемыми изделиями составляла 0,1 м/с. Осушенный и охлажденный воздух выходит из объемного полого обтекателя в рабочие камеры сушильной установки через выходное вентиляционное окно 32 с помощью вытяжного воздушного осевого вентилятора 33. Последние установлены в нижней части задней стороны объемного полого обтекателя.
При пониженном значении относительной влажности воздуха в рабочих камерах сушильной установки с помощью электронного цифрового измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха 37 и блока управления вместе с пультом управления 39 посредством шин электрического питания и управления 40 включается увлажнитель воздуха ультразвуковой 15. Он размещен в верхней части корпуса установки и повышает относительную влажность воздуха до значения, заданного в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха.
Применение ультразвукового увлажнителя воздуха является особенно целесообразным при низком коэффициенте загрузки рабочих камер сушильной установки обрабатываемым продуктом во время проведения экспериментальных работ.
Для функционирования устройства в режиме камеры «теплой» осадки и созревания мясных и рыбных изделий с помощью пульта управления блока управления 39 включаются:
- увлажнитель воздуха ультразвуковой 15 (при необходимости);
- приточный воздушный осевой вентилятор 26 объемного полого обтекателя;
- калориферы компактной конструкции 31;
- вытяжной воздушный осевой вентилятор 33 объемного полого обтекателя;
- холодильный компрессорный агрегат системы осушения воздуха 34 (при необходимости);
- холодильный компрессорный агрегат системы охлаждения воздуха 35 (при необходимости).
В этом случае устройство работает следующим образом.
В левой рабочей камере 6 и правой рабочей камере 7 сушильной установки автоматически поддерживаются заданные в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха 37 значения параметров сушильного агента следующим образом. Текущее значение температуры и относительной влажности воздуха контролируются психрометрическим термоэлектрическим датчиком сухим 20 и психрометрическим термоэлектрическим датчиком мокрым 21. Управляющие электрические сигналы поступают от психрометрического термоэлектрического датчика сухого 20 и психрометрического термоэлектрического датчика мокрого 21, пористая оболочка последнего смачивается дистиллированной водой из емкости психрометра 22, на электронный цифровой измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха 37 посредством шин электрических управляющих сигналов 38. Оба датчика обдуваются воздушным микровентилятором 23. Электронный цифровой измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха сопоставляет текущие значения с заданными значениями параметров сушильного агента и на основании этих величин в автоматическом режиме формирует соответствующие управляющие сигналы для последующего регулирования температуры и интенсивности осушения/увлажнения воздуха в рабочих камерах (продолжительность импульсов и пауз). Далее управляющие электрические сигналы с помощью электронной коммуникации поступают на блок управления вместе с пультом управления 39, а от него через шины электрического питания и управления работой 40 агрегатов, приборов и узлов сушильной установки - на калориферы компактной конструкции 31 и увлажнитель воздуха ультразвуковой 15, а также на холодильный компрессорный агрегат системы осушения воздуха 34 и на холодильный компрессорный агрегат системы охлаждения воздуха 35. Калориферы размещены внутри объемного полого обтекателя 24 в его нижней части. В него из левой и правой рабочих камер сушильной установки поступает воздух через входное вентиляционное окно 25 с помощью приточного воздушного осевого вентилятора 26. С помощью калориферов компактной конструкции повышается температура воздуха в рабочих камерах сушильной установки до значения, заданного в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха. При этом скорость движения воздуха внутри объемного полого обтекателя через фреоновый пластинчатый охладитель воздуха задают таким образом, чтобы в рабочих камерах скорость движения воздуха между обрабатываемыми изделиями составляла от 0,1 м/с до 0,2-0,5 м/с. При проведении «теплой» осадки колбасных изделий и созревания мясных и рыбных изделий в рабочих камерах допускается поддерживать скорость движения вохдуха между обрабатываемыми изделиями со значением 0,01-0,05 м/с. Подогретый воздух выходит из объемного полого обтекателя в рабочие камеры сушильной установки через выходное вентиляционное окно 32 с помощью вытяжного воздушного осевого вентилятора 33.
При пониженном значении относительной влажности воздуха в рабочих камерах сушильной установки с помощью электронного цифрового измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха 37 и блока управления вместе с пультом управления 39 посредством шин электрического питания и управления 40 включается увлажнитель воздуха ультразвуковой 15. Он повышает относительную влажность воздуха до значения, заданного в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха.
При повышенном значении относительной влажности воздуха в рабочих камерах сушильной установки с помощью электронного цифрового измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха 37 и блока управления вместе с пультом управления 39 посредством шин электрического питания и управления 40 включается холодильный компрессорный агрегат системы осушения воздуха 34. С помощью фреонового пластинчатого осушителя-охладителя воздуха 27 вместе с поддоном с водоотводящей трубкой для водного конденсата 28 и фреонового пластинчатого нагревателя воздуха 29, размещенных внутри объемного полого обтекателя 24, он понижает относительную влажность воздуха до значения, заданного в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха.
При повышенном значении температуры воздуха в рабочих камерах сушильной установки с помощью электронного цифрового измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха 37 и блока управления вместе с пультом управления 39 посредством шин электрического питания и управления 40 включается холодильный компрессорный агрегат системы охлаждения воздуха 35. С помощью фреонового пластинчатого охладителя воздуха 30, размещенного внутри объемного полого обтекателя 24, он понижает температуру воздуха до значения, заданного в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха.
Также предлагаемое устройство может работать в режиме камеры холодного копчения мясных и рыбных изделий при дополнительном оснащении дымогенератором и наружной вытяжной вентиляцией.
Для функционирования устройства в режиме камеры конвективной сушки мясных и рыбных изделий с помощью пульта управления блока управления 39 включаются:
- верхние циркуляционные воздушные соевые вентиляторы 14:
- увлажнитель воздуха ультразвуковой 15;
- нижние циркуляционные воздушные осевые вентиляторы 17;
- лампы ультрафиолетовые бактерицидные 18;
- приточный воздушный осевой вентилятор 26 объемного полого обтекателя;
- калориферы компактной конструкции 31;
- вытяжной воздушный осевой вентилятор 33 объемного полого обтекателя;
- холодильный компрессорный агрегат системы осушения воздуха 34;
- холодильный компрессорный агрегат системы охлаждения воздуха 35.
В этом случае устройство работает следующим образом.
В левой рабочей камере 6 и правой рабочей камере 7 сушильной установки автоматически поддерживаются заданные в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха 37 значения параметров сушильного агента следующим образом. Текущее значение температуры и относительной влажности воздуха контролируются психрометрическим термоэлектрическим датчиком сухим 20 и психрометрическим термоэлектрическим датчиком мокрым 21. Управляющие электрические сигналы поступают от психрометрического термоэлектрического датчика сухого 20 и психрометрического термоэлектрического датчика мокрого 21, пористая оболочка последнего смачивается дистиллированной водой из емкости психрометра 22, на электронный цифровой измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха 37 посредством шин электрических управляющих сигналов 38. Оба датчика обдуваются воздушным микровентилятором 23. Электронный цифровой измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха сопоставляет текущие значения с заданными значениями параметров сушильного агента и на основании этих величин в автоматическом режиме формирует соответствующие управляющие сигналы для последующего регулирования температуры и интенсивности осушения/увлажнения воздуха в рабочих камерах (продолжительность импульсов и пауз). Далее управляющие электрические сигналы с помощью электронной коммуникации поступают на блок управления вместе с пультом управления 39. От него через шины электрического питания и управления работой 40 агрегатов, приборов и узлов сушильной установки - на холодильный компрессорный агрегат системы осушения воздуха 34, холодильный компрессорный агрегат системы охлаждения воздуха 35, калориферы компактной конструкции 31 и увлажнитель воздуха ультразвуковой 15. От холодильного компрессорного агрегата системы осушения воздуха 34 работает в свою очередь фреоновый пластинчатый осушитель-охладитель воздуха 27 вместе с поддоном с водоотводящей трубкой для водного конденсата 28. Последние два узла конструкции установлены внутри объемного полого обтекателя 24 в верхней его части. В него из левой и правой рабочих камер сушильной установки поступает воздух через входное вентиляционное окно 25 с помощью приточного воздушного осевого вентилятора 26. Также от холодильного компрессорного агрегата системы осушения воздуха работает в свою очередь фреоновый пластинчатый нагреватель воздуха 29, представляющий собой дополнительный конденсатор фреона в контуре этой холодильной машины и размещенный внутри объемного полого обтекателя 24 ниже фреонового пластинчатого осушителя-охладителя воздуха 27. Сначала с помощью фреонового пластинчатого осушителя-охладителя воздуха 27 понижается температура воздуха в его рабочей зоне до температуры «точки росы» и ниже, осуществляется конденсация влаги из осушаемого воздуха на пластинах и удаление конденсата путем стекания в поддон с водоотводящей трубкой для водного конденсата 28 за пределы рабочих камер сушильной установки. Затем с помощью фреонового пластинчатого нагревателя воздуха 29 частично обезвоженный сушильный агент подогревается до того же значения температуры, что было перед подачей воздуха на фреоновый пластинчатый осушитель-охладитель воздуха 27. Таким образом производится регенерация сушильного агента и понижается относительная влажность воздуха в рабочих камерах сушильной установки до значения, заданного в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха.
От холодильного компрессорного агрегата системы охлаждения воздуха 35 работает в свою очередь фреоновый пластинчатый охладитель воздуха 30, размещенный внутри объемного полого обтекателя 24 ниже фреонового пластинчатого нагревателя воздуха 29, для поддержания заданной температуры воздуха внутри рабочих камер сушильной установки. Эта система функционирует с целью компенсации теплопритоков от окружающей среды внутрь аппарата. С помощью фреонового пластинчатого охладителя воздуха понижается температура воздуха в рабочих камерах сушильной установки до значения, заданного в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха.
возд
возд
3
2
2
2
При установленной температуре воздуха в рабочих камерах сушильной установки t=11°С (плотность воздуха составляет ρ=1,2428 кг/м) линейная скорость движения обрабатываемого воздуха, проходящего через фреоновый пластинчатый осушитель-охладитель воздуха 27, принимается равной не более 4,02-4,83 м/с (через фреоновый осушитель-охладитель с круглоребристыми поверхностями - не более 3,22 м/с), а через фреоновый пластинчатый нагреватель воздуха 29 и фреоновый пластинчатый охладитель воздуха 30 - не более 6,44-8,05 м/с. При других значениях установленной температуры воздуха в рабочих камерах сушильной установки находят табличное значение плотности воздуха и по его величине рассчитывают линейную скорость, движения обрабатываемого воздуха, исходя из условий: массовая скорость движения обрабатываемого воздуха, проходящего через фреоновый пластинчатый осушитель-охладитель, принимается равной не более 5-6 кг/(м·с) (через фреоновый осушитель-охладитель с круглоребристыми поверхностями - не более 4 кг/(м·с)), через фреоновый пластинчатый нагреватель воздуха и фреоновый пластинчатый охладитель воздуха - не более 8-10 кг/(м·с). Относительная влажность воздуха после фреонового осушителя-охладителя должна быть близка к единице, то есть 100% (высокие значения коэффициента охлаждения или начальной относительной влажности), для того чтобы капельная влага не испарялась вне зоны воздухоохладителя. По результатам проведения расчетов устанавливаются (регулируются) усредненные значения линейной скорости движения воздуха.
Подготовленный сушильный агент выходит из объемного полого обтекателя в рабочие камеры сушильной установки через выходное вентиляционное окно 32 с помощью вытяжного воздушного осевого вентилятора 33. Последние установлены в нижней части задней стороны объемного полого обтекателя.
При пониженном значении относительной влажности воздуха в рабочих камерах сушильной установки с помощью электронного цифрового измерителя-регулятора температуры и относительной влажности воздуха 37 и блока управления вместе с пультом управления 39 посредством шин электрического питания и управления 40 включается увлажнитель воздуха ультразвуковой 15. Он повышает относительную влажность воздуха до значения, заданного в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха.
Для проведения этапов конвективной сушки мясных и рыбных изделий при температурах, значения которых выше температуры окружающей среды, в схеме сушильной установки предусмотрены калориферы компактной конструкции 31. Калориферы размещены внутри объемного полого обтекателя 24 ниже фреонового пластинчатого охладителя воздуха 30 и управляются электронным цифровым измерителем-регулятором температуры и относительной влажности воздуха 37 и блоком управления вместе с пультом управления 39 посредством шин электрического питания и управления 40. С помощью калориферов компактной конструкции повышается температура воздуха в рабочих камерах сушильной установки до значения, заданного в электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха 37. При этом скорость движения воздуха через рабочую зону объемного полого обтекателя оставляют с прежним значением. Подогретый калориферами воздух также выходит из объемного полого обтекателя в рабочие камеры сушильной установки через выходное вентиляционное окно 32 с помощью вытяжного воздушного осевого вентилятора.
Вышеописанная система кондиционирования воздуха одновременно выполняет функцию продольного контура системы распределения воздуха в сушильной установке.
Поперечный контур системы распределения воздуха работает следующим образом. С помощью верхних циркуляционных воздушных осевых вентиляторов 14 вместе с герметичной перегородкой сушильный агент перемещается по верхнему воздуховоду из правой рабочей камеры 7 в левую рабочую камеру 6. Он образован снаружи и с боков верхней и наклонными боковыми гранями, а также спереди и сзади прямыми вертикальными или наклонными гранями корпуса с теплоизоляцией 1 сушильной установки, а изнутри образован воздухораспределительной перфорированной перегородкой или решеткой левой рабочей камеры 8 и воздухораспределительной перфорированной перегородкой или решеткой правой рабочей камеры 9. Шаг перфорации перегородок выполняется таким образом, чтобы обеспечить равномерное обезвоживание обрабатываемых изделий по объему рабочих камер сушильной установки.
С помощью нижних циркуляционных воздушных осевых вентиляторов 17 вместе с герметичной перегородкой сушильный агент перемещается по нижнему воздуховоду из левой рабочей камеры 6 в правую рабочую камеру 7. Он образован снаружи и с боков нижней и наклонными боковыми гранями, а также спереди и сзади прямыми вертикальными или наклонными гранями корпуса с теплоизоляцией 1 сушильной установки, а изнутри образован перфорированным или решетчатым полом левой рабочей камеры 10 и перфорированным или решетчатым полом правой рабочей камеры 11. На последних установлены или смонтированы вешала или рамы 12 для обрабатываемых изделий 13. Вдоль кусков или батонов обрабатываемых изделий перемещается сушильный агент, предпочтительно в ламинарном режиме движения, в левой рабочей камере сверху вниз, а в правой рабочей камере снизу вверх. Шаг перфорации пола выполняется таким образом, чтобы обеспечить равномерное обезвоживание обрабатываемых изделий по объему рабочих камер сушильной установки.
Перфорированные или решетчатые полы рабочих камер сушильной установки выполняются обязательно съемной (или откидной) конструкции и устанавливаются в направляющих пазах (на схеме условно не показаны) с целью обеспечения доступа для санитарной обработки поверхностей нижних воздуховодов после выгрузки готовой продукции из технологического аппарата.
В поперечном направлении перфорация перегородок и пола выполняется с уменьшением шага от центра к краям по причине расширения-сужения рабочих камер в верхних и нижних частях к боковых стенок, а в продольном направлении перфорация перегородок и пола выполняется с уменьшением шага от задней стенки к передней стенке с целью плавного увеличения скорости обдува продукта сушильным агентом. Применение данного технического приема обусловлено тем, что поток сушильного агента движется по спирали, переходя от задних рядов к передним рядам обрабатываемых изделий, за счет функционирования продольного контура в системе распределения воздуха, и по этой причине снижается сушильная способность (повышение относительной влажности) воздуха.
Также в верхнем воздуховоде сушильный агент проходит через рабочую зону увлажнителя воздуха ультразвукового 15, а в нижнем воздуховоде он проходит последовательно через воздушный фильтр 16, где воздух очищается от механических примесей, и через рабочую зону ламп ультрафиолетовых бактерицидных 18, ограниченную двойным перфорированным кожухом 19, где воздух подвергается дезинфекции от плесневых грибов и их спор.
На завершающем этапе поперечного контура системы распределения воздуха в верхнем воздуховоде параметры сушильного агента контролируются электронным психрометром, а именно психрометрическим термоэлектрическим датчиком сухим 20, психрометрическим термоэлектрическим датчиком мокрым 21 вместе с емкостью психрометра 22 с дистиллированной водой. Датчики обдуваются воздушным микровентилятором 23 с постоянной скоростью движения контролируемого сушильного агента.
Поперечный контур и продольный контур системы распределения воздуха сообщаются между собой собственно через левую и правую рабочие камеры внутри корпуса сушильной установки с помощью объемного полого обтекателя 24. Это осуществляется посредством входного вентиляционного окна 25 с установленным в нем приточным воздушным осевым вентилятором 26, размещенными в верхней части его передней стороны, а также с помощью выходного вентиляционного окна 32 объемного полого обтекателя с установленным в нем вытяжным воздушным осевым вентилятором 33, размещенными в нижней части его задней стороны.
Поперечный контур системы распределения воздуха в рабочих камерах ограничивается снаружи прямыми вертикальными и частично наклонными боковыми гранями, а также прямыми вертикальными и частично наклонными передней и задней гранями корпуса с теплоизоляцией 1 сушильной установки, а изнутри ограничивается объемным полым обтекателем 24. Его геометрические параметры обеспечивают оптимальный радиус разворота воздушного потока для снижения вероятности возникновения турбулентного режима его движения при переходе из одной рабочей камеры в другую рабочую камеру. Тем самым одновременно объемный полый обтекатель 24 разделяет полезный объем сушильной установки на левую рабочую камеру 6 и правую рабочую камеру 7.
Наряду со стадией конвективной сушки продукта поперечный контур системы распределения воздуха в рабочих камерах на основе циркуляционных воздушных осевых вентиляторов может быть задействован при проведении «теплой» осадки сырокопченых и сыровяленых колбасных изделий, при этом скорость движения воздуха между обрабатываемыми изделиями должна составлять до 0,2-0,5 м/с [Справочник технолога колбасного производства. / И.А.Рогов, А.Г.Забашта, Б.Е.Гутник и др. - М.: Колос, 1993. - 431 с.].
В предлагаемой сушильной конвективной установке также является возможной реализация импульсного обдува продукта воздухом с целью ускорения процесса обезвоживания при конвективной сушке сырокопченых и сыровяленых мясных и рыбных изделий. Рекомендуемая продолжительность импульса и паузы в одном цикле обдува продукта составляет 3-30 минут [А.С. СССР №741624].
Указанный технологический прием осуществляется с помощью прерывистого режима работы поперечного контура в системе распределения воздуха, а именно выполняется синхронная электрическая коммутация верхних циркуляционных воздушных осевых вентиляторов 14 и нижних циркуляционных воздушных осевых вентиляторов 17 с помощью реле времени (электронного или электромеханического), дополнительно встроенного в блок управления вместе с пультом управления 39, посредством шин электрического питания и управления 40 работой агрегатов, приборов и узлов сушильной установки.
По окончании сушки (сушки-созревания) обрабатываемых изделий предлагаемое устройство может работать в режиме холодильной камеры для краткосрочного хранения готовой продукции. Для этого с помощью пульта управления блока управления 39 оставляют включенными:
- увлажнитель воздуха ультразвуковой 15 (при необходимости);
- приточный воздушный осевой вентилятор 26 объемного полого обтекателя;
- вытяжной воздушный осевой вентилятор 33 объемного полого обтекателя;
- холодильный компрессорный агрегат системы осушения воздуха 34;
- холодильный компрессорный агрегат системы охлаждения воздуха 35.
Далее на электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры и относительной влажности воздуха 37 оператором устанавливаются необходимые значения параметров режима хранения продукции.
При этом устройство функционирует в режиме камеры «холодной» осадки и созревания мясных и рыбных изделий.
После завершения стадии хранения (выдержки) осуществляется выгрузка готовой продукции. Сначала для этого с помощью пульта управления блока управления 39 выключаются все агрегаты, коммутируемые узлы и приборы сушильной установки.
С помощью пульта управления блока управления 39 включается освещение внутри сушильной установки (на схеме показано условным упрощенным изображением).
Затем через дверь левой рабочей камеры 4 и дверь правой рабочей камеры 5 корпуса установки из левой рабочей камеры 6 и правой рабочей камеры 7 поочередно или одновременно снимается с вешал или рам 12 обрабатываемые изделия 13. Или выкатываются передвижные рамы вместе с обрабатываемыми изделиями (конструкция на роликах или колесах) при оснащении корпуса сушильной установки пандусами (неподвижной или складной конструкции) у каждой двери рабочих камер.
Затем следует проверить уровень заполнения увлажнителя воздуха ультразвукового 15 и емкости психрометра 22 дистиллированной водой и при недостатке - долить воду.
При использовании регенерации сушильного агента методом конденсация влаги пластинами фреонового осушителя-охладителя воздуха в виде льда с целью предотвращения роста плесневых грибов на поверхности пластин или получения пониженных значений относительной влажности воздуха в рабочих камерах сушильной установки осуществляется размораживание водного конденсата. Процесс проводят при температуре воздуха, продуваемого через пластины со льдом с помощью вентиляции в продольном контуре системы распределения воздуха, выше 0°С. Талая вода стекает в поддон с водоотводящей трубкой и выводится за пределы сушильной установки. Рекомендуется полностью просушивать фреоновый осушитель-охладитель воздуха с помощью вентиляторов, работающих в продольном контуре системы распределения воздуха в сушильной установке.
С целью экономии электроэнергии и рабочего времени процесс размораживания водного конденсата можно совместить с процессом «холодной» осадки колбасных изделий, «холодного» созревания мясных и рыбных изделий, а также с начальной стадией конвективной сушки вышеназванных типов сырокопченых и сыровяленых продуктов при проведении следующего технологического цикла производства или лабораторных исследований.
Сушильная конвективная установка снова готова к эксплуатации.
После загрузки следующей партии изготавливаемой продукции в рабочие камеры двери 4 и 5 закрываются, выключается освещение внутри сушильной установки с помощью пульта управления блока управления 39 и осуществляется очередной пуск устройства.
Периодически в процессе промышленного производства или по окончании цикла лабораторных технологических исследований проводится санитарная обработка сушильной установки. Для этого выполняются все вышеописанные операции после окончания выработки и краткосрочного хранения продукции, а также из увлажнителя воздуха ультразвукового 15 и емкости психрометра 22 удаляется дистиллированная вода, поверхность психрометрического термоэлектрического датчика мокрого 21 дезинфицируется, промывается и просушивается. Пористую оболочку этого датчика либо заменяют новой оболочкой, либо ее очищают от загрязнений. Далее осуществляется собственно сама санитарная обработка рабочих камер и, при необходимости, внутренних поверхностей объемного полого обтекателя 24 и пластинчатых теплообменников, снимаются перфорированные или решетчатые полы и вместе с ними подвергаются санитарной обработке внутренние поверхности нижних воздуховодов. Перфорированные или решетчатые полы устанавливаются на место и при приоткрытых дверях (или при закрытых дверях с помощью собственной системы кондиционирования и системы распределения воздуха) просушиваются рабочие камеры сушильной установки. Следует убедиться в полном просушивании рабочих камер, воздуховодов и внутренних поверхностей объемного полого обтекателя, и только после этого закрываются двери, и выключается освещение.
Для полного прекращения работы устройства выключают электрический щит 36, вместе с которым выключаются электронный цифровой измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха 37 и блок управления вместе с пультом управления 39.
На случай аварии в сушильной установке предусмотрены три степени защиты. Это общий автоматический размыкатель в электрическом щите 36, индивидуальные автоматические размыкатели для агрегатов и электрически коммутируемых узлов и приборов технологического аппарата, установленные в пульте управления блока управления 39, и система тепловой защиты на базе электронного ключа (например, электромагнитное поляризованное реле). Последний узел аварийной автоматики встроен в электронный цифровой измеритель-регулятор температуры и относительной влажности воздуха 37 и блок управления вместе с пультом управления 39 и управляется электрическим сигналом от психрометрического термоэлектрического датчика сухого 20.
Автоматические размыкатели срабатывают при коротком замыкании электрических цепей сушильной установки. Тепловая защита блокирует работу калориферов компактной конструкции 31 при аварийном повышении температуры воздуха в рабочих камерах выше 27-32°С. Разблокирование системы тепловой защиты осуществляется оператором после устранения неисправности. При необходимости температурный предел работы сушильной установки можно задавать до более высоких значений.
Технический результат
Предлагаемым изобретением решена задача создания сушильной конвективной установки камерного типа, в которой конструкция рабочих камер и устройств системы воздухораспределения упрощают траекторию движения сушильного агента, то есть воздуха, и тем самым обеспечивают пониженное аэродинамическое сопротивление, в том числе за счет подбора формы указанных элементов конструкции технологического оборудования, что в итоге повышает экономичность работы установки. При этом в системе кондиционирования воздуха работают две холодильные машины: холодильный компрессорный агрегат системы осушения воздуха, функционирующий в термонасосном цикле, являющийся одновременно источником холода и тепла, и холодильный компрессорный агрегат системы охлаждения воздуха.
Предлагаемая конструкция сушильной конвективной установки в перспективе позволяет достичь высокой эффективности в проведении процесса сушки сырокопченых и сыровяленых мясных и рыбных изделий и значительно снизить энергетические затраты при достаточной простоте и дешевизне схемы и конструктивных элементов. Это в свою очередь позволит существенно снизить себестоимость предлагаемого технологического оборудования как для промышленного производства, так и для проведения лабораторных исследований. Создание сушильных конвективных установок камерного типа по упрощенной схеме и в малогабаритном лабораторном конструктивном исполнении является очень удобным при проведении научных и инновационных технологических исследований.
Сушильная конвективная установка камерного типа для сырокопченых и сыровяленых мясных и рыбных изделий с модернизированной системой распределения и кондиционирования воздуха разрабатывается в условиях Проблемной научно-исследовательской лаборатории электрофизических методов обработки пищевых продуктов (ПНИЛЭФМОПП) МГУ Прикладной биотехнологии. Устройство предназначается для ферментированных мясных изделий в малогабаритном лабораторном конструктивном исполнении с целью проведения опытных выработок экспериментальной продукции. Ожидается получение образцов хорошего качества, равномерно высушенных, без признаков «закала» поверхности продукта, без наличия и роста плесени при сокращении продолжительности сушки.