CC BY
12
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЛЬДОГЕНЕРАТОРА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
КОЛБАСНЫХ ИЗДЕЛИЙ
А.В. Майоров, канд. техн. наук, доцент С.А. Козырев, магистрант Марийский государственный университет (Россия, г. Йошкар-Ола)
DOI:10.24412/2500-1000-2021-2-1-49-53
Аннотация. На мясоперерабатывающих предприятиях для изготовления чешуйчатого льда используется льдогенератор Л-250. Недостаток этого льдогенератора состоит в том, что в нем недостаточно развитая поверхность льдообразования, а также совмещение распылительных трубок с вращающимся валом требует сложной системы подачи воды с уплотняющими элементами. Поэтому предлагается усовершенствованный льдогенератор, у которого форма поверхности льдообразования (фактическое ее оребрение) дает возможность интенсифицировать процесс теплоотдачи от воды к источнику холода, увеличить поверхность льдообразования, исключить сложную систему подачи воды с уплотняющими элементами и тем самым повысить производительность льдогенератора, при неизменных его габаритах.
Ключевые слова: льдогенератор, лед, теплоотдача, хладагент, фарш.
Как известно фарш при измельчении нагревается, и на определенном этапе возникает опасность того, что начнут изменяться его свойства - белок может свернуться и перестанет связывать влагу, что сразу ухудшит качество конечного продукта.
Наличие льда в куттере гарантирует стабильность качества фарша, что значительно предопределяет качество конечного продукта. Кроме того, наличие льда в куттере позволяет насытить водой измельчаемую массу, увеличив тем самым ее массу. При правильно осуществляемом технологическом процессе приготовления фарша лед, добавленный в определенном количестве в куттер, связывается с белком.
Если использовать воду для охлаждения фарша, то она должна быть близка к нулевой температуре, чего достаточно сложно добиться, так как придется использовать дорогостоящие агрегаты по охлаждению воды. В противном случае, если будет использоваться просто водопроводная холодная вода (около +15°С), то она не будет выполнять своей функции охлаждения фарша, так как его температура около +4...+6°С. Следовательно, если включать в производственный процесс этап охлаждения воды до 0°С, существенно вырастает себестоимость продукции.
Именно эту проблему решает лед. Во-первых, в отличие от воды его легко равномерно распределить по объему фарша в куттере. Во-вторых, его охлаждающая способность очень велика - ведь количество тепла, которое поглощает лед при фазовом переходе, весьма значительно. Недостатком применения льда можно считать только то, что его твердые частицы быстрее тупят ножи куттера.
В пищевой промышленности могут использоваться разные виды льда, каждый из которых имеет свои особенности и область применения. Это может быть лед: в блоках, с водой, мелкозернистый, трубчатый или пластинчатый, чешуйчатый.
Благодаря большой поверхности теплообмена чешуйчатый лед охлаждает лучше, чем любой другой тип льда. Важное значение имеет температура льда, которая делает его «сухим» (с пониженным содержанием влажности) и поэтому чешуйчатый лед не слипается и не образует комков. Кроме того, производство чешуйчатого льда более экономично по сравнению с другими типами. В льдогенераторах для получения чешуйчатого льда можно использовать разные виды хладагента и поэтому следует проанализировать преимущества и недостатки каждого из них.
Льдогенераторы могут быть классифицированы как по видам, составу и назначению вырабатываемого льда, так и по способам и источникам охлаждения и по конструктивным особенностям. Льдогенераторы бывают периодического и непрерывного действия, с оттаиванием и механическим отделением льда [1-3].
Кроме того различают: неавтономные льдогенераторы - с централизованным охлаждением рассолами и непосредственно хладагентами, обычно бесконтактно; автономные (в частности агрегатные) автоматизированные льдогенераторы непосредственного охлаждения с компрессорными, абсорбционными, водяными пароэжектор-ными и термоэлектрическими холодильными машинами; в них используется механическая, тепловая и электрическая энергия.
Льдогенераторы с автоматизированным и ручным управлением по своей конструкции могут быть: с подвижными и стационарными льдоформами; панельные погружные и оросительные, в частности па-кетнопанельные; то же, трубчатые с наружным и внутренним намораживанием льда, в частности кожухотрубные; роторные непрерывного действия - скребкового, шнекового и фрезерного типов; с плунжерным и гидравлическим отрывом льда от поверхностей льдообразования [4-6].
Ледяные холодоаккумуляторы (автономные и неавтономные) делятся на три вида: без отделения льда, с отделением льда (фригаторные), а также зероторного типа.
По производительности льдогенераторы подразделяют на большие (1000 кг/ч и более), средние (менее 1000, но более 100 кг/ч), малые (менее 100, но более 10 кг/ч) и мелкие (менее 10 кг/ч), в том числе льдогенераторы со встроенными льдохранилищами и мини-льдогенераторы (<1 кг/ч), обычно в составе домашних холодильников.
Аммиачное холодильное оборудование широко применяют в настоящее время на мясокомбинатах, однако его трудно назвать перспективным. Оно действительно довольно дешево в эксплуатации, но реально этот эффект могут ощутить только крупные предприятия, имеющие мощные установки.
В то же время усиливающиеся требования по обеспечению экологической безопасности производства переводят предприятия, имеющие аммиачные установки, в зону риска в любой момент можно ждать предписания от государственных органов о необходимости их замены в связи с появлением очередных новых правил. В связи с потенциальной опасностью повышается и ответственность персонала, работающего на аммиачных установках.
Фреоновые установки требуют более квалифицированного обслуживающего персонала, так как они в основном оснащены системами автоматического управления. Таким образом, появляется возможность иметь меньшее число обслуживающего персонала, ответственность которого за возможные ошибки не столь велика, как при использовании аммиачного оборудования.
В предлагаемых на российском рынке льдогенераторах реализуются два основных принципа устройства главного рабочего органа: с неподвижным или вращающимся барабаном [7-9].
В первом случае хладагент (фреон) переходит из жидкого в парообразное состояние с внешней стороны стенки неподвижного барабана, на внутренней стенке которого и образуется лед. Для его скалывания используется двигающийся нож или фреза. Во втором случае неподвижен нож, а лед образуется у стенки вращающегося барабана. Льдогенераторы с неподвижным барабаном более удобны в работе. Они имеют минимальное число движущихся частей, а, значит, более надежны. К тому же отсутствие трущихся деталей существенно упрощает обслуживание оборудования - не нужно заменять быстро изнашиваемые узлы. Еще один аргумент в пользу выбора неподвижного барабана в том, что рабочий орган в нем отделен от окружающей среды. При необходимости заменить любой сальник в агрегате с подвижным барабаном приходится полностью конденсировать фреон, что значительно увеличивает трудоемкость операции и занимает время.
Важно отметить, что при использовании неподвижного барабана можно достичь низкой температуры льда, в то время как
при подвижном барабане может возникнуть большая разница температур на разных участках стенки барабана. Это позволяет получать чешуйчатый лед с одинаковой температурой каждой чешуйки, что необходимо соблюдать при последующем добавлении льда в куттер.
Для изготовления чешуйчатого льда в мясоперерабатывающих цехах современных перерабатывающих предприятий используют льдогенератор Л-250, содержащий такие элементы: корпус, установленный вертикально; охлаждающая рубашка; крышка; днище; система подачи воды в полость корпуса; приводной вал с установленным на нем подпружиненным ножом для съема льда, намерзшего внутри корпуса.
Форма корпуса цилиндрическая. А система подачи воды выполнена в виде водораспределительных трубок, которые закреплены на приводном валу.
Главным недостатком такого льдогенератора является то, что в нем недостаточно
развита поверхность льдообразования. К тому же, совмещение распылительных трубок с вращающимся валом требует сложной системы подачи воды с уплотняющими элементами
Задача модернизации льдогенератора заключается в обеспечении простоты его обслуживания и повышении производительности.
Достичь данной задачи можно следующим образом. Корпус льдогенератора Л-250 выполнен в форме усеченного конуса, который направлен меньшим основанием книзу. Внутренняя поверхность корпуса выполнена с винтообразной нарезкой. Ножи установлены таким образом, что они могут перемещаться вдоль приводного вала, что соответствует профилю нарезки. Крышка над внутренней стенкой корпуса имеет несколько отверстий. А система подачи воды содержит желоб с отверстиями, размещенный на крышке.
Рис. Общий вид модернизированного льдогенератора
На рисунке показан двустенный корпус льдогенератора, установленный вертикально. Его внутренняя поверхность конусная, с нарезкой (треугольного профиля). Корпус 1 оснащен источником 2 охлаждения (испаритель с кипящим хладагентом).
По оси льдогенератора установлен приводной вал 3 квадратного сечения с насадкой 4, имеющей возможность перемещения вдоль оси вала 3 и вращения вместе с ним. Насадка 4 имеет несколько радиальных отверстий, в которых установлены ножи 5, подпружиненные пружинами 6. Профиль лезвий ножей 5 повторяет профиль нарезки на льдообраэующей поверхности корпуса 1.
Льдогенератор имеет крышку 7 с отверстиями под вал и для залива воды в полость корпуса 1 и днище 8 с отверстиями под вал и для выпадения готового льда в льдопри-емник 9. Крышка 7 и днище 8 на своих внутренних поверхностях имеют конечные контактные переключатели 10 и 11.
Над крышкой 7 располагается напорный кран 12 для подачи воды. Здесь же закреплен распределительный желоб 13 с отверстиями, которые выполнены над отверстиями в крышке.
Рассмотрим принцип работы льдогенератора для производства чешуйчатого льда. Сначала открывается кран 12, из которого вода через отверстия, располагающиеся по периметру крышки 7 и распределительного желоба 13 попадает на внутреннюю часть
тикально, капая с верхнего зубца нарезки на последующий нижний. Часть воды стекает по нитке резьбы горизонтально. Стекая, вода охлаждается за счет отвода тепла к источнику охлаждения 2. В связи с этим, на поверхности нарезки образуется снеговая шуба или тонкий слой льда.
При вращении вала 3 насадка 4 с ножами 5 перемещается вертикально вдоль оси вала 3 за счет зацепления ножей 5 с нарезкой корпуса 1, при этом ножи 5 срезают лед с поверхности. При достижении насадкой 4 крайнего верхнего или нижнего положения срабатывают конечные переключатели 10, 11 и происходит реверс приводного двигателя и изменение направления вращения вала 3.
Скорость вращения вала 3 подбирается таким образом, чтобы время прохождения насадки 4 из одного крайнего положения в другое соответствовало периоду намораживания необходимого слоя льда. Чешуйки льда через отверстия в днище 8 падают в льдоприемник 9. Таким образом, процесс образования льда идет непрерывно.
Предлагаемая форма поверхности льдообразования (фактическое ее оребрение) дает возможность интенсифицировать процесс теплоотдачи от воды к источнику холода, увеличить поверхность льдообразования и тем самым повысить производительность льдогенератора, при неизменных его габаритах.
корпуса 1. Частично вода стекает вниз вер-
Библиографический список
1. Ивашов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности: учеб. - СПб.: ГИОРД, 2010. - 736 с.
2. Ковалевский В.И. Проектирование технологического оборудования и линий: Учебник для вузов. - СПб.: Гиорд, 2007. - 320 с.
3. Курочкин А.А. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства: учебник для вузов. - М.: "КолосС", 2010. - 503 с.
4. Машины и аппараты пищевых производств: Учебник для вузов. В трех книгах. Кн. 1 / С.Т. Антипов [и др.]; Под ред. В.А. Панфилова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: "КолосС", 2009. - 610 с.
5. Машины и аппараты пищевых производств: Учебник для вузов. В трех книгах. Кн. 2 / С.Т. Антипов [и др.]; Под ред. В.А. Панфилова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: "КолосС", 2009. - 847 с.
6. Машины и аппараты пищевых производств: Учебник для вузов. В трех книгах. Кн. 3 / С.Т. Антипов [и др.]; Под ред. В.А. Панфилова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: "КолосС", 2009. - 551 с.
7. Основы технологии производства и первичной обработки продукции животноводства: учеб. пособие / Л.Ю. Киселев [и др.]. - СПб.: Лань, 2012. - 448 с.
8. Плаксин, Ю.М. Процессы и аппараты пищевых производств: Учебник для вузов / Ю.М. Плаксин, Н.Н. Малахов, В.А. Ларин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2006. -760 с.
9. Федоренко И.Я. Ресурсосберегающие технологии и оборудование в животноводстве: учебное пособие для вузов / И.Я. Федоренко, В.В. Садов. - Санкт-Петербург: Лань, 2012. - 304 с.
IMPROVEMENT OF THE ICE GENERATOR IN THE PRODUCTION OF SAUSAGE
PRODUCTS
A.V. Mayorov, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor S.A. Kozyrev, Student Mari State University (Russia, Yoshkar-Ola)
Abstract. At meat processing plants, an ice maker L-250 is used to make flake ice. The disadvantage of this ice maker is that it has an insufficiently developed ice formation surface, as well as the alignment of the spray tubes with a rotating shaft requires a complex water supply system with sealing elements. Therefore, an improved ice maker is proposed, in which the shape of the ice formation surface (its actual ribbing) makes it possible to intensify the process of heat transfer from water to the cold source, to increase the ice formation surface, to exclude a complex water supply system with sealing elements and thereby increase the productivity of the ice maker, with its dimensions unchanged.
Keywords: ice maker, ice, heat transfer, refrigerant, minced meat.
