книги из ГПНТБ / Сикорский, З. Технология продуктов морского происхождения

ггв гз8

гы

гвь к

Рис. 111. Потребная мощность и потеря давления р воздуш-

6: ной	морозильной	установки
в зависимости от скорости дви­
жения воздуха [68]:
1 — мощность полная; 2—мощ­
ность	вентиляторов;	3 — мощ­

ность холодильных машин.

духа температурой от 248 до 233 К (от минус 25 до минус 40° С), движущегося со скоростью 4—6 м/с вдоль или поперек туннеля.

При больших скоростях движения охлаждающей среды не­ пропорционально возрастает потребление энергии вентилятора­ ми (рис. 111). Часто первая секция туннеля имеет отдельный воздушный контур, что облегчает очистку испарителей от инея. В некоторых современных морозильных установках применяют автоматическую периодическую смену направления движения воздуха, что обеспечивает равномерное охлаждение воздуха и выравнивание потерь влаги у рыбы, расположенной в разных местах тележек. Такой туннель может дольше работать без от­ таивания испарителей для снятия шубы.

Достаточно большая скорость замораживания может быть обеспечена охлаждением воздуха в туннеле до температуры при­ мерно 238 К (минус 35° С), поэтому туннельные морозильные ус­ тановки требуют высокого расхода энергии на замораживание единицы массы продукта, что связано с низкими температурами испарения [ниже 243 К (минус 40° С) ], с большим расходом ох­ лаждающей воды и необходимостью обеспечения энергией при­ водов вентиляторов. Несмотря на применение такой низкой температуры продолжительность замораживания в циркулиру­

ющем воздухе сравнительно	велика:	при температуре минус
35° С и скорости движения	воздуха	4—6 м/с замораживание

блока филе толщиной 5 см от температуры 278 К (5° С) до тем­

пературы 253 К (минус 20° С)	продолжается 3 ч [39]. Недостат­
ком воздушных морозильных установок		является потребность
в большом объеме помещения	[порядка	200 м3 для установки

производительностью 0,6—0,8 т/ч или 3—4 кг/(м3-ч)]. Несмотря на это воздушные морозилки широко распространены в рыбной промышленности главным образом благодаря их универсально­ сти. Их применение дает возможность замораживать рыбу раз­ личной формы и размера, упакованную и без упаковки, лежащую

230

	Л	«?	j\	му	замораживанию в
				потоке холодного воз­
-	п			духа, после чего пада­
	□□ в	---------------------- —		ет на другой транспор­
		4 4 ‘
				тер, на котором замо­
				раживание проводится
Рис. 113. Схема действия флюидизационной				быстрым		флюидизаци-
				онным способом.
	морозильной установки туннельного типа:			Технологические пре­
1 — загрузка сырья; 2 — секция			традицион­	имущества		описанного
ного замораживания в охлажденном возду­				метода поштучного за­
хе; 3 — падение подмороженного сырья на				мораживания			продук­
флюидизационный		конвейер;	4 — секция
флюидизационного замораживания; 5—уст­				тов	небольших разме­
ройство для глазирования.				ров заключаются глав­
				ным	образом		в легко­

сти получения сыпучего продукта, а также в очень небольшой продолжительности замораживания. Некоторые конструкции флюидизационных морозильных установок характеризуются со­ вершенным отсутствием транспортеров, что значительно облег­ чает обслуживание. Создатели таких морозильных установок ут­ верждают, что потребность в площади для них ниже, чем для обычных туннельных морозильных установок аналогичной про­

изводительности.

В воздухе без принудительной циркуляции полуконтактным методом замораживают креветку или рыбные палочки, уложен­ ные на ленту транспортера, изготовленную из нержавеющей ста­

ли в туннеле фирмы «Фрик».	Снизу продукт соприкасается
с транспортером, охлаждаемым	раствором соли температурой

223 К (минус 50°С), а сверху холодным воздухом. Заморожен­ ная креветка падает с ленты на выходе из туннеля.

Замораживание в рассоле. В промышленности применяется ряд технических решений рассольного замораживания. Однако эти методы не получили особого развития. Главным недостат­ ком рассольного замораживания является проникновение соли в ткани рыбы и связанное с ним ускорение окисления жира. Боль­ шие трудности вызывает также коррозирующее действие рассо­

ла.

Из всех методов рассольного замораживания наиболее рас­ пространен метод замораживания в охлажденном рассоле Оттесена, примененный впервые в 1911 г. и заключающийся в ис­ пользовании эвтектического раствора хлористого натрия, кото­ рый может быть охлажден до температуры 252 К (минус 2ГС ) без риска замораживания. В растворе, несколько менее концент­ рированном, чем эвтектический, при температуре 252 К скорость проникновения соли в ткани минимальна, поэтому, если система характеризуется левой ветвью кривой диаграммы фазового со­ стояния (см. рис. 100) и состоит из раствора и кристаллов льда, то каждое добавочное количество воды, оставшейся на поверх-

232

ности влажной рыбы, должно при данной температуре сразу же превратиться в лед. Образующийся слой льда должен предот­ вратить проникновение соли в продукт. Однако такие условия создаются только в том случае, когда рассол применяется в объ­ еме, несколько превышающем объем рыбы, при интенсивной цир­ куляции рассола, предотвращающей местное возрастание тем­ пературы. Несмотря на это, соль проникает даже в блок льда, погруженный в ее раствор. На практике установлено, что опреде­ ленное количество хлористого натрия (до 2%) диффундирует в поверхностный слой рыбы.

Проникновения соли в продукт во время замораживания мож­ но избежать путем применения герметично закрывающихся форм или соответствующей упаковки, непроницаемой для воды и хло­ ристого натрия и изготовленной из пластмассы.

Замораживание методом Оттесена осуществляется по непре­ рывно действующей схеме, так как загрузка морозильной уста­ новки осуществляется постепенно, по мере извлечения из нее партий замороженного продукта. В бассейн с рассолом, который охлажден хладагентом, циркулирующим в испарителе, при по­ мощи тельфера загружают рыбу в металлических ящиках, уло­ женных в большие корзины. Замораживание трески до темпера­ туры примерно 263 К (минус 10° С) продолжается около 2 ч, так как условия теплообмена в циркулирующем тузлуке гораздо луч­ ше, чем в воздухе. После замораживания корзину выгружают из бассейна и помещают на короткое время в бассейн с водопро­ водной водой для смывания соли и создания глазури на поверх­ ности рыбы.

Такое непосредственное замораживание в растворе соли мо­ жет применяться только для тощей рыбы, так как соль, прони­ кающая в мясо, ускоряет процессы окисления жира. Жирное сырье или филе можно замораживать в растворе соли с приме­ нением металлических форм или после предварительной упа­ ковки.

Большой бассейн с рассолом является значительным аккуму­ лятором холода, выравнивающим нагрузку системы охлаждения. Не требуется также очень низких температур испарения хлада­ гента. При обслуживании установки следует однако поддержи­ вать концентрацию рассола, близкую к эвтектической во избе­ жание замораживания раствора соли, разбавленного водой с по­ верхности рыбы, промытой перед замораживанием. Необходима также периодическая очистка рассола от коллоидных веществ, накапливающихся во время работы установки.

Многократно предпринимались попытки применения других жидкостей, имеющих более низкую температуру замораживания, например раствора хлористого кальция, температура заморажи­ вания которого составляет 222 К (минус 51°С), или смеси хлори­ стого кальция с глюкозой [температура замораживания 242К (минус 31°С)], при концентрации компонентов по 25%. Эти ве-

233

Рис. 114. Схема рассольной морозильной установки траулера [18]:

/ — резервуар рассола; 2 — вход холодного рассола; 3 — окно для добавления соли; 4 — рассол для охлаждения.

щества не нашли широкого применения из-за их коррозирующего действия на материал установки, неблагоприятного воздействия на качество продукта или дороговизны охлаждающего рассола.

Рассольное замораживание применяется прежде всего на бе­ реговых рыбообрабатывающих предприятиях. На рыболовных судах в рассоле замораживают тунца, предназначенного для производства консервов, главным образом на американских и японских тунцеловах [95]. Установку непрерывного действия применяют на рыболовном судне для замораживания неразделанной рыбы (рис. 114).

Необходимо также хотя бы упомянуть о методах заморажи­ вания орошением или в циркулирующем охлажденном рассоле. Последний метод был первым методом замораживания рыбы в море, примененным рыбной промышленностью ПНР на плав­ базе «Фредерик Шопен».

Замораживание с применением жидкого азота. Несмотря на неудачные результаты первых опытов замораживания путем по­ гружения в жидкий азот, связанные с растрескиванием крупной рыбы и повреждениями поверхности филе, удалось с успехом применить жидкий азот в виде газа и распыленной жидкости в непрерывно действующей установке. Установки, работающие по такому принципу, используются уже на многих рыбообрабатыва­ ющих предприятиях. Схема туннеля для замораживания пище­ вых продуктов фирмы «Эа Продактс» показана на рис. 115.

Рыбу или филе, предназначенные для замораживания, укла­ дывают на сетчатый транспортер из нержавеющей стали. У вхо­ да в туннель продукт подвергается предварительному охлажде-

234

Рис. 115. Морозильный туннель,		охлаждаемый жидким азотом, фирмы
«Эа Продактс»:
1 — вентилятор;	.2 — ленточный	транспортер; 3 — регулятор подачи газа;

4 — распылители; 5 — манометр на трубопроводе жидкого азота; 6 — регу­ лирующий вентиль; 7 ■—привод транспортера; 8 — дистанционное регулиро­ вание подачи газа; 9 —’Термоэлемент; 10 — подключение воды и пара для мойки.

шло в потоке газа, после чего в концевой секции проходит под распылителями жидкого азота при температуре 77 К (минус 196°С). На этом этапе происходит окончательное заморажива­ ние продукта. Продолжительность всего процесса зависит от свойств продукта и составляет лишь несколько минут. Эта сис­ тема замораживания особенно пригодна для крабов и креветок, так как обеспечивает очень быстрое поштучное замораживание при минимальных потерях на усушку. В установке производи­ тельностью 520 кг крабов в час расходуется около 635 кг жидко­ го азота в час. Образующийся газообразный азот в состоянии насыщения при температуре 253 К (минус 20° С) поглощает око­ ло 400 г водяных паров, что составляет 0,76 г/кг мороженого про­ дукта. Для точного подсчета необходимо было бы знать точную температуру газообразного азота на выходе из туннеля, так как содержание влаги в газе в состоянии насыщения быстро повы­ шается с возрастанием температуры. Влажность воздуха темпе­ ратурой 253 К составляет 0,63 г/кг, а температурой 273 К (0° С) — 3,78 г/кг. На практике потеря массы креветок вследствие замо­ раживания не превышает 0,3%. Весь процесс продолжается от 3,5 до 5,5 мин при замораживании вареных креветок и до 7 мин при замораживании сырых, которые требуется глазировать. Мо­ розильный туннель типа «Криотрансфер», работающий по тако­ му принципу, показан на рис. 116.

В последнее время предполагается применение жидкого азо­ та для замораживания сырья на рыболовных судах и для ох­ лаждения рыбных трюмов на траулерах и куттерах.

235

1 — подача продукта; 2 — термостатический			регулирующий	вентиль; 3 — ре­
циркуляционный вентилятор;		4 — главный	транспортер;	5	— распыленный
жидкий	азот; 6 — вход жидкого азота в сборник; 7 — манометр; 8 — разгру­
зочный	транспортер; 9 — регулятор уровня		жидкости; 10 — коллектор жид­
кого азота; 11 — фильтр; 12 — насос; 13 — поток холодного					газообразного
азота; 14 — вакуум-изоляция;		15 — изоляция	из пенополиуретана; 16 — транс­
портер в секции предварительного охлаждения.

Для океанического рыболовства предложено изготовление жидкого азота на плавбазе. В качестве привода многоступенча­ того компрессора для конденсации газа предусматривается ис­ пользование газовой турбины. Тепловую энергию отходящих га­ зов можно было бы использовать в холодильных абсорбционных установках для охлаждения трюмов и для выработки рыбной муки. Стоимость производства на судне 1 кг жидкого азота не превышала бы стоимости получения жидкого азота на береговых установках в 1967 г. и согласно принятым исходным данным со­ ставляла бы 0,034 американских доллара. Азот, сконденсирован­ ный на судне, можно было бы использовать для морозильных установок базы и для снабжения работающих совместно с ней траулеров. Для рыболовных судов прибрежного плавания проек­ тируется использование морозильных установок, заряжаемых жидким азотом в изолированных контейнерах. В трюме траулера средних размеров можно поместить восемь контейнеров, имею­ щих габариты 2,5X2,5X3 м и вмещающих по 10 т азота. При со­ ответствующей изоляции суточные потери азота в нормальных условиях составляют до 1,4%. После использования жидкого азота в каждом из таких контейнеров можно хранить около 6 т мороженого филе. Замороженный продукт можно было бы выгружать в порту вместе с контейнерами.

Применение жидкого азота для охлаждения рыбы на рыбо­ ловных судах дает ряд преимуществ, и прежде всего возможность замораживания рыбы на небольших судах без монтажа холо­ дильного оборудования. Можно обеспечить быстрое заморажи­ вание свежего сырья в море без двухступенчатых компрессоров,

236

большого количества арматуры и трубопроводов. Применение изолированных контейнеров для перевозки жидкого азота, ис­ пользуемых на обратном пути в качестве тары для заморожен­ ной продукции, создает исключительно выгодные условия для выгрузки и транспортировки мороженой рыбы до холодильного склада или перерабатывающего предприятия. Благодаря этому преимуществу охлаждение жидким азотом возможно найдет ши­ рокое применение в рыболовстве США.

Замораживание жидким фреоном. В поисках интенсификации процесса замораживания издавна рассматривалась возможность замораживания продуктов непосредственно в хладагентах. Для этого нужно было найти хладагент, нейтральный по отношению к пищевым продуктам, а также отработать методы регенерации паров хладагента.

Фирма «Дюпон» предлагает производственные установки для замораживания в жидком фреоне производительностью от 0,5 до

7 т/ч.

Хладагент — фреон CC12F2 чистотой 99,97%, в газообразном виде в концентрации около 20% от объема воздуха после двух­ часового воздействия не вызывает явлений, наносящих вред здо­ ровью. Он был допущен в США для непосредственного замора­ живания сырья органами контроля пищевых продуктов. Он в 4 раза тяжелее воздуха, не горюч и не взрывоопасен, не оказывает коррозирующего действия на металлические конструкции. Коэф­ фициент теплопередачи тепла от продукта к фреону при темпе­ ратуре 243 К (минус 30° С) более чем в 2 раза выше, чем к жид­ кому^азоту при температуре 76 К (минус 197°С). В случае по­ гружного замораживания величины коэффициентов зависят от способа замораживания. При горизонтальном погружении блока рыбы в хладагент коэффициент теплопередачи будет ниже* чем при вертикальном его погружении, так как пары собираются под блоком рыбы и становятся дополнительной преградой для пере­ носа тепла.

В морозильной установке фирмы «Дюпон» продукт переме­ щается транспортером из нержавеющей стали через бассейн с фреоном, а затем под душ из хладагента. Общая продолжи­ тельность замораживания составляет, несколько минут. Пары фреона отсасываются вентиляторами, помещенными в конце тун­ неля. Регулирование температуры среды необязательно, так как точка кипения при атмосферном давлении составляет 243 К (ми­ нус 30°С). Потери хладагента составляют около 1—1,5 кг на 100 кг продукта, а стоимость замораживания в условиях США со­ гласно данным изготовителя ниже'стоимости воздушного замо­ раживания. Площадь установки вдвое меньше, чем площадь со­ ответствующей воздушной морозильной установки.

В последнее время выясняется возможность замораживания тунца в жидком фреоне на судах. Оказалось, что качество полу­ чаемого продукта несколько выше, чем при традиционном за-

237

	мораживании в раство­
	ре	соли.		Содержание
	фреона		в	мороженом
	продукте			составляет
	около 6 -10_6 г на 100 г.
	Количество его				у по­
	верхности			разреза до­
	стигает		1,5-10~4		г на
	100 г, тогда как в гото­
	вых консервах оно со­
Рис. 117. Схема действия многоплиточной	ставляет			только	1,5Х
	ХЮ_6 г при 100 г.
морозильной установки;		При	погружении в
1 — плита с хладагентом; 2—продукт, пред­	жидкий хладагент про­
назначенный для замораживания; 3 — жид­	исходит побеление фи­
кость, обеспечивающая работу гидравличе­	ле	[11]		вследствие
ских устройств.
	очень		быстрого		замо­

раживания. После дефростации или глазирования эффект обес­ цвечивания исчезает, это свидетельствует о том, что побеление вызвано не денатурацией белков. Причина такого изменения ок­ раски еще не выяснена. Предполагают, что при ультрабыстром замораживании образуются мелкие кристаллы льда, своеобраз­ но отражающие свет, в результате чего продукт выглядит белым, как мел.

Замораживание в контактных морозильных установках. В по­ следние 20 лет исключительно большое развитие получило замо­ раживание пищевых продуктов посредством контакта с метал­ лическими плитами, охлаждаемыми рассолом или испаряющим­ ся хладагентом. Первый многоплиточный морозильный аппарат был сконструирован в 1929 г. В настоящее время применяют ус­ тановки, изготовленные многими фирмами: «Америо», «Атлас», «Джекстон», «Линде», «Сабро» и др. [7].

Принцип работы горизонтально-плиточной морозильной ус­ тановки показан на рис. 117. Благодаря хорошим условиям теп­ лообмена при контакте охлажденных плит с поверхностью замо­ раживание продукта в многоплиточной морозильной установке происходит очень быстро. Продолжительность замораживания зависит от толщины блока и температуры плит, но обычно не превышает 2 ч. Сопротивление переходу тепла от продукта к хладагенту зависит также от конструкции плит морозильной установки, контактирующих с продуктом. В последнее время во многих аппаратах вместо стальных плит с трубами для хлада­ гента применяют алюминиевые ребристые плиты, значительно лучше проводящие тепло.

Характерной чертой многоплиточных установок являются небольшие габариты. Аппарат производительностью 0,6—0,8 т/ч занимает объем 10 м3, что дает возможность производить в час 60—80 кг продукта на 1 м3. Потребность в энергии и охлаждаю-

238

Т а б л и ц а 36. П отребность различны х морозильных установок в холоде [39]

	к о н так тн о е
	за м о р а ж и в а ­
П ар ам етр ы	ние, п л и т о ч ­
	ные а п п а р а т ы
	Б е р д с е я ,
	ф ирм « А м е-
	рио», « А тлас»,
	« Д ж е к с то н » ,
	« С абро» и д р .

Н е п о с р е д ств ен н о е и сп ар ен и е

за м о р а ж и ­ вание с о д н о ­ сторонним контактом ,

шкаф н ая

морозилка

во зд у ш н о е зам о р аж и в ан и е

т е л е ж к и в кам ер ах ,

о тд ел ен н ы е д р у г о т д р у га

гр у п п а м и и сп а р и те л е й , с одн им в е н ­

т и л я то р о м

конвейерны й	т е л е ж к и в
а п п а р а т с	т у н н е л е с
больш и м к о ­	б о л ьш и м к о ­
лич еством	л и ч ество м
вен ти л ято р о в	ве н ти л я то р о в

Р а с со л ь н о е зам о р аж и ван и е

к о н тактн о е	во зд у ш н о е
п ли точн ы й	кар у сел ьн ы й
а п п а р а т с	а п п а р а т с
рассольн ы м	в е н ти л я то ­
о х л а ж д е н и е м	рами

Температура,			К			239—237	236-233	231—228	231—228	231—228	234—232	231
испарения
рассола						—	—	—	—	—	239—237	236
воздуха						—	243—240	241—238	241—238	241—238	—	246
Потребность в холоде на						303	303	303	303	303	303	303
замораживание				рыбы
(278—253К), кДж/кг										42	16,6	29,4
Поступающее тепло, кДж						12,6	29,4	42	29,4
Компенсация потерь, вы­							37,8	42	63	84	21	117,6
званных	работой			венти­
ляторов и насосов											12,6	12,6
Охлаждение			морозиль­			12.6	12,6	12,6	12,6	12,6
ных форм
Охлаждение тележек						—	--- '	16,8	—	16,8	—	—
Общие	потери тепла				в	37,8—58,8	25.2	33.6	29,4	33,6	37,8—58,8	29,4
процессе		обслуживания
через диффузию и т. д.										504	399—420	504
Полная		потребность			в	378—399	462	462	449,4
холоде, переносимом по­
средством			хладагента,
кДж на 1		кг рыбы