Оценка технико-экономической эффективности линии по производству замороженного зеленого горошка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Ассортимент

1.2 Химический состав и пищевая ценность

1.3 Анализ существующих и перспективных технологий заморозки зеленого горошка

2. Патентная часть

3. Характеристика сырья и готового продукта

3.1 Характеристика сырья

3.2 Характеристика готового продукта

4. Технология производства замороженного зеленого горошка

5. Продуктовый расчет

6. Подбор основного и вспомогательного технологического оборудования

7. Технико-экономическое обоснование

8. Предложения по переработке отходов первичной обработки и хранения замороженного зеленого горошка

Заключение

Список использованной литературы



Введение

У каждой ягоды или фруктов есть свой срок хранения. За это время надо постараться сохранить собранный урожай без потерь, сохранив все полезные свойства. Самый оптимальный вариант - это заморозка. На данный момент в производстве замороженных овощей используется так называемая шоковая заморозка (используется минусовая температура около -30°C), благодаря чему удается сохранить большую часть всех полезных веществ. К тому же, свежие овощи и фрукты, которые очень долго хранятся на складах и рынках, зачастую сильно уступают по своим питательным ценностям по сравнению с замороженными овощами и фруктами[9].

Целью данной работы является оценка технико-экономической эффективности линии по производству замороженного зеленого горошка , производительность 1т продукта/сут.

Для реализации этой цели в работе были поставлены следующие задачи:

- провести литературный обзор

- провести патентные исследования

- изучить требования к замороженному зеленому горошку согласно НТД

- провести оценку технико-экономической эффективности линии по производству замороженного зеленого горошка

- описать аппаратурно-технологическую схему

- рассчитать материальный баланс

-провести подбор основного технологического оборудования и привести описание принципа работы

- выявить отходы при послеуборочной обработке и предложить способы их переработки



1. Литературный обзор

1.1 Ассортимент

Горошек зелёный отборный, замороженный (8-9 мм)

Карибская смесь отборные овощи Состав: Горох стручковый, фасоль стручковая, сладкий перец, морковь, кукуруза, зеленый горошек, перец сладкий, фасоль красная. Используется карибскую смесь для приготовления гарниров, салатов, супов и вторых блюд.

Гавайская смесь отборные овощи Состав: рис, кукуруза, зеленый горошек, перец сладкий. Используется гавайская смесь для приготовления гарниров, салатов, супов, вторых блюд.

Мексиканская смесь отборные овощи. Состав: зеленый горошек, фасоль стручковая, морковь, кукуруза, перец сладкий.

Замороженная овощная смесь Андалузская. Состав: фасоль стручковая, перец, горошек, кукуруза, морковь, лук

Итальянская смесь отборные овощи Состав: брокколи, кукуруза, сладкий перец, морковь, томаты черри, горошек зеленый. Итальянская смесь - яркое и насыщенное итальянское блюдо с ароматом спелых томатов и сочного перца, подарит наслажденье вкусом и отличное настроение. Ведь витаминов в ней достаточно, чтобы зарядить энергией и бодростью на весь день. Используется итальянскую смесь для приготовления гарниров, первых и вторых блюд.

Весенние овощи Состав: цветная капуста, стручковая фасоль, морковь, брюссельская капуста, зеленый горошек. Овощи для жарки с рисом и шампиньонами. Состав: морковь, перец, зеленый горошек, шампиньоны, кукуруза, лук, рис.

Бельгийская смесь отборные овощи Состав: цветная капуста, капуста романеско, брокколи, морковь. Описание. Бельгийская смесь состоит из самых полезных сортов капусты брокколи, цветной капусты и романеско, которые богаты витаминами А, С и бета -каротином. Используйте Бельгийскую смесь "Vитамин" для приготовления гарниров, салатов, супов и вторых блюд[1].

1.2 Химический состав и пищевая ценность

Горошек не накапливает нитриты, выводит из организма радионуклиды, предупреждает онкологические заболевания, понижает уровень холестерина. Однако этот полезный и вкусный продукт в свежем виде доступен лишь в сезон. Для употребления в несезонное время зеленый горошек замораживают или консервируют в жестяных или стеклянных банках.

Таблица 1 - Химический состав и пищевая ценность[5].

Пищевая ценность
Калорийность	55	к Кал
Белки	5	гр
Жиры	0,2	гр
Углеводы	8,3	гр
Пищевые волокна	5,5	гр
Органические кислоты	0,1	гр
Вода	80	гр
Моно- и дисахариды	4	гр
Крахмал	4,3	гр
Зола	0,9	гр
Витамины	мг
Витамин РР	2	мг
Бэта-каротин	0,4	мг
Витамин А (РЗ)	67	мкг
Витамин В1 (тиамин)	0,34	мг

Как выяснили учёные, горох по мимо своих замечательных вкусовых качеств, обладает и исключительной полезностью. Более того, сейчас горох даже считают фактически лекарственным продуктом.

Оказывается, в горохе содержится просто таки огромное количество различных антиоксидантов. Это такие вещества, которые тормозят процесс окисления, методом высвобождения активных радикалов, путём сложных химических процессов, в результате которых свободные (активные) радикалы при взаимодействии с антиоксидантами становятся малоактивными. Не вдаваясь в химию, скажем, что результат - это сохранение молодости и торможение старения[8].

Также горох содержит большое количество белка, железа и кальция. Достаточно сказать, что горох по количеству содержания белка перегнал пшеницу аж в два раза. Горох весьма калорийный продукт, его показатели калорийности превышают даже говядину. Кроме всего прочего, по питательности горох стоит на одном уровне с рисом и гречкой, а крахмала в нём больше даже чем в картошке. Всё это в свою очередь, способствует снижению риска возникновения инфаркта, онкологических заболеваний и гипертонии.

В состав зелёного гороха входят такие важные витамины, как группы В, А, РР и С. В том числе такие минеральные вещества, как марганец, соли калия, фосфора и железа, лизин - очень важная аминокислота.

Пиридоксин, содержащийся в горохе способствует синтезу и расщеплению аминокислот. Селена, является мощнейшим антиканцерогенным веществом. А гороховая клетчатки превосходно чистит организм, стимулируя вывод шлаков и лишней для организма жидкости. Горох очень богат никотиновой кислотой, какая-то половинка чашечки в сутки и вы застрахуете себя от атеросклероза, астмы, повышенного или пониженного уровня холестерина и рака[3].

Замороженный зеленый горошек пользуется наибольшим спросом населения. По пищевой ценности он превосходит все овощные культуры, его называют растительным мясом.

В замороженном виде зеленый горошек поступает в продажу лущеным, упакованным в картонные коробки. Перед замораживанием его бланшируют 2--5 мин при температуре воды 75--90° С или паром в течение 3--4 мин.

Замораживают зеленый горошек в стадии молочной зрелости, когда он содержит максимальное количество сахара и минимальное количество крахмала, имеет нежную консистенцию и сладковатый вкус.

Размороженный горошек можно употреблять в пищу без предварительной варки (результат бланширования перед замораживанием). В таком виде его можно использовать для овощных салатов, для гарнира к мясу или рыбе. Если же горошек хотят сварить, то надо заливать его совсем небольшим количеством воды, а отвар использовать для приготовления супа или соуса.

1.3 Анализ существующих и перспективных технологий заморозки зеленого горошка

В России в производстве используем современную технологию шоковой заморозки в кипящем слое или другими словами - индивидуальную быструю заморозку IQF (IQF - individual quick freezing).

Принцип ее заключается в быстрой консервации холодом продуктов путем пропускания их через низкотемпературные (-25С -42С) воздушные потоки. В результате вода в молекуле продукта кристаллизуется и не разрушает его структуру за счет мощной энергии холода, преобразующего воду из жидкого состояния в мелкую кристаллическую структуру льда, повторяющую форму молекулы и не разрушающую ее.

Данная технология особенно эффективна для мелких и резаных продуктов и позволяет за счет создания потока воздуха частицам продукта, плавать в созданном «кипящем слое», что обеспечивает быстрое и равномерное промерзание и сохранение продуктов в сыпучем, несмерзшемся виде. Замороженный этим способом продукт сохраняет больше полезных веществ и витаминов, чем тот же продукт, хранящийся в холодильниках при плюсовых температурах[4].

Перед прохождением через туннель шоковой заморозки, продукты проходят первичную обработку: чистятся, моются и режутся, а после упаковываются в полиэтиленовые пакеты и гофро картонные ящики, а также, по желанию заказчика, в полипропиленовые мешки или многослойные крафт мешки и укладываются на паллеты.



2. Патентная часть

Целью патентного поиска является установление уровня развития техники и анализ применимости прогрессивных решений в работе.

Результаты патентного поиска приводятся в форме таблицы 1.

Таблица 1 - Список охранных документов

Индекс МПК (51)	№ охранных документов (11), (21)	№ бюллетеня год издания (46)	Страна выдачи патента (19)	Название изобретения
1	2	3	4	5
F25D13/00	РФ 2472080	10.01.2013	RU	Стационарные устройства, например холодильные камеры
F25D3/12	РФ 2526653	27.08.2014	RU	с применением отвержденных газов, например твердой углекислоты (сухого льда)?
F25D13/06	РФ 2526653	27.08.2014	RU	с транспортерами, несущими охлаждаемые продукты через холодильное пространство
F25D11/02	РФ 2371644	27.10.2009	RU	с отдельными секциями для различных температур
A23L3/36	2525925	20.08.2014	RU	замораживание; последующая дефростация; охлаждение

Патент 2525925

Устройство непрерывного действия замораживает продукты, которые непрерывно подаются от подающего участка с переносом их на участок выгрузки. Устройство содержит следующие узлы: первый ленточный транспортер сеточного типа, который имеет первый конец, расположенный на подающем участке, и переносит продукты в первом направлении от первого конца ко второму концу; второй ленточный транспортер, проходящий вдоль первого непосредственно под ним и переносящий продукты, упавшие со второго конца первого транспортера во втором направлении, противоположном первому направлению; ванну с охлаждающим составом, которая расположена непосредственно под вторым транспортером и содержит охлаждающий состав, посредством которого замораживаются продукты, упавшие со второго транспортера, и третий ленточный транспортер, который имеет по меньшей мере один участок, погруженный в охлаждающий состав, содержащийся в ванне. Этот транспортер переносит продукты, упавшие со второго транспортера, погружая их в ванне в охлаждающий состав. Имеется также средство орошения охлаждающим составом, помещенное непосредственно над первым транспортером и разбрызгивающее по направлению к нему данный охлаждающий состав. Способ непрерывного замораживания пищевых продуктов включает перенос продуктов посредством первого транспортера, перенос продуктов, упавших с первого транспортера посредством второго транспортера, перенос продуктов, упавших со второго тренажера посредством третьего транспортера, одновременно с этим погружая их в ванну с охлаждающим составом. Во время переноса продукты орошают охлаждающим составом.

Патент РФ № 2419043

Скороморозильный аппарат с вертикальным винтовым конвейером для замораживания продуктов состоит из изолированного корпуса, винтового вертикального конвейера и ряда форсунок. По внутреннему периметру аппарата установлены в четыре ряда форсунки, соединенные трубопроводом, а в корпусе аппарата имеется цилиндрическая перфорированная решетка, которая ограничивает рабочую полость аппарата по наружному диаметру винтового конвейера. Использование данного изобретения обеспечивает снижение расхода криоагентов и более эффективное их использование. 2 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам для быстрого замораживания продуктов в воздушно-газовой среде криоагентов.

Известен скороморозильный аппарат с вертикальным винтовым конвейером, включающий цилиндрический теплоизолированный корпус, вертикальный винтовой конвейер, каналы для подвода криоагента и туннели для подачи и вывода продукта [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат для замораживания пищевых продуктов, содержащий цилиндрический теплоизолированный корпус, винтовой конвейер, электродвигатель с приводом, каналы для подвода криоагента к форсункам, загрузочного и разгрузочного окон [2].

Недостатками известных изобретений является повышенный расход криоагента, недостаточно эффективное его распределение по объему аппарата, неравномерное распределение продуктов, замораживаемых навалом, что приводит к снижению интенсивности теплообмена и увеличению времени замораживания, а также налипание продуктов на поверхность форсунок.

Технической задачей изобретения является снижение расхода криоагента и равномерное распределение продуктов по конвейеру.

Для снижения расхода криоагента и более эффективного его использования, путем увеличения интенсивности замораживания, в скороморозильном аппарате по его периметру устанавливаются в четыре ряда форсунки, соединенные между собой трубопроводом для подачи жидкого криоагента, а также в корпусе аппарата установлена цилиндрическая перфорированная решетка, которая образует полый цилиндр, внутри которого перемещается продукт, смешанный совместно с мелкими дисперсионными частицами диоксида углерода, вылетающими из сопел форсунок, совместная работа форсунок и сетчатого барабана позволяет добиться требуемого результата. Для более равномерного распределения продуктов по аппарату и устранения контакта форсунок с замораживаемым продуктом в корпусе аппарата имеется цилиндрическая перфорированная решетка, ограничивающая рабочую полость аппарата по наружному диаметру винтового конвейера.

На фиг.1, 2 изображена схема устройства.

Устройство состоит из неподвижного изолированного корпуса (1). Внутренняя обшивка корпуса изготовлена из листовой нержавеющей стали, а наружная обшивка - корпуса из листового алюминия. Между обшивками уложена теплоизоляция. В верхней и нижней части корпуса аппарата имеются окна для загрузки (2) и разгрузки продукта (3). В изолированном корпусе находится вертикальный винтовой конвейер (4), для того, чтобы исключить примерзание продуктов к поверхности винтового конвейера его покрывают слоем нифлона. Винтовой конвейер приводится во вращательное движение при помощи многоскоростного двигателя (5) посредством ременной передачи (6). Частота вращения шнека зависит от массы продукта и конечной температуры, до которой необходимо производить замораживание. По всей длине изолированного корпуса, с четырех сторон аппарата расположены форсунки (7), изготовленные из нержавеющей стали и соединенные между собой трубопроводом (8), по которому поступает жидкий криоагент, преобразующийся в форсунках в две фазы. Для ограничения рабочей полости, по наружному диаметру винтового конвейера, в корпусе аппарата установлена цилиндрическая перфорированная решетка (9). Для загрузки и разгрузки аппарата предусмотрен загрузочный (10) и разгрузочный (11) конвейеры.

Устройство для замораживания пищевых продуктов работает следующим образом.

Продукт поступает в аппарат по загрузочному конвейеру (10) и через загрузочное окно (2) попадает на винтовой конвейер (4), который вращаясь, перемещает замораживаемый продукт в рабочей полости, ограниченной перфорированной решеткой (9). Транспортируемый продукт орошается криоагентом, впрыскиваемым в аппарат через ряд форсунок (7), соединенных между собой трубопроводом (8), по которому поступает жидкий криоагент. Замороженный продукт через окно разгрузки (3) попадает на разгрузочный конвейер (11)

Предлагаемый скороморозильный аппарат обеспечивает снижение расхода криоагента, более эффективное его применение и равномерное распределение продуктов по конвейеру. Аппарат компактен, конструкция его проста и удобна в эксплуатации.

Формула изобретения

Скороморозильный аппарат с вертикальным винтовым конвейером для замораживания продуктов, состоящий из изолированного корпуса, винтового вертикального конвейера и ряда форсунок, отличающийся тем, что по внутреннему периметру аппарата установлены в четыре ряда форсунки, соединенные трубопроводом, а в корпусе аппарата имеется цилиндрическая перфорированная решетка, ограничивающая рабочую полость аппарата по наружному диаметру винтового конвейера.

Патент 2526653

Изобретение предусматривает создание способа и устройства для производства замороженных продуктов с применением замораживания замораживающим агентом с ослаблением требований по периодическому пополнению объема замораживающего агента и с полным предотвращением возникновения запаха алкоголя. Устройство для производства замороженных продуктов согласно изобретению содержит установленные в морозильной камере морозильную ванну, в которой находится замораживающий агент для погружения в него замораживаемых продуктов, агрегаты для обдува продуктов, замороженных в морозильной ванне, газом с температурой 0°C или ниже с целью удаления замораживающего агента, оставшегося на продуктах, и устройство для переноса продуктов, подлежащих заморозке, в морозильной камере таким образом, что продукты, подлежащие заморозке, погружаются в замораживающий агент, находящийся в морозильной ванне, после чего поднимаются и выводятся из морозильной ванны, а замораживающий агент, оставшийся на продуктах, удаляется с помощью агрегатов для обдува газом. Использование данной группы изобретений позволяет осуществлять замораживание продуктов с небольшим количеством замораживаемого агента и сократить время их замораживания. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу и к устройству для производства замороженных продуктов, предназначенных для замораживания пищевых продуктов, особенно мясных.

Уровень техники

Известен "мокрый" способ охлаждения/замораживания, использующий жидкий замораживающий агент и применявшийся в прошлом для замораживания пищевых продуктов без разрушения структуры клеток и появления трещин. Согласно данному способу пищевые продукты погружают, для их замораживания, в замораживающий растворитель (раствор этанола или аналогичное вещество), имеющий, например, температуру в интервале от -20°C до -35°C. При этом в процессе замораживания пищевые продукты проходят через зону наиболее активного образования кристаллов льда (от 0°C до -5°C) с максимально возможной скоростью.

Известный морозильный аппарат, использующий такой, мокрый способ замораживания, описан, например, в выложенной японской патентной заявке № 2007-267,688. Этот морозильный аппарат содержит морозильную ванну, в которой находится замораживающий раствор, воздуходувки для выведения в атмосферу замораживающего агента, сохранившегося на поверхности пищевых продуктов после того, как они были погружены в морозильную ванну с замораживающим раствором и заморожены в нем, и конвейер для погружения замораживаемых пищевых продуктов в морозильную ванну с последующим выведением этих продуктов из данной ванны в атмосферу и с подведением их к воздуходувкам.

Область техники

Раскрытие изобретения

В известных морозильных аппаратах, использующих жидкий замораживающий агент, после завершения заморозки, т.е. после получения замороженных продуктов, замораживающий агент, оставшийся на замороженных продуктах, удаляют посредством их обдува воздухом с температурой, на 20-25°C превышающей температуру воздуха, окружающего замороженные продукты. В связи с этим возникает опасность некоторого повышения температуры замороженных продуктов в процессе удаления замораживающего агента. Кроме того, поскольку замораживающий агент, оставшийся на замороженных продуктах, удаляют в атмосферу (т.е. в открытое пространство), содержание замораживающего агента в морозильной ванне постепенно уменьшается, так что необходимо довольно часто пополнять ее замораживающим агентом, а это представляет техническую проблему.

В случае использования в качестве замораживающего агента алкоголя (спирта), часто в процессе удаления спирта, оставшегося на замороженных продуктах, в атмосферу возникает запах алкоголя.

Изобретение эффективно разрешает проблемы, свойственные описанному уровню техники. Способ производства замороженных продуктов посредством их замораживания в морозильной камере согласно изобретению включает:

операцию мокрого замораживания путем погружения продуктов, подлежащих заморозке, в замораживающий агент, находящийся в морозильной ванне, установленной в морозильной камере для обеспечения замораживания продуктов,

операцию подъема продуктов, подлежащих заморозке, с выведением их из морозильной ванны и

операцию обдува продуктов, поднятых из морозильной камеры, газом с температурой 0°C или ниже для удаления замораживающего агента, оставшегося на продуктах, подлежащих заморозке.

Устройство для производства замороженных продуктов посредством их замораживания согласно изобретению содержит морозильную камеру, в которой установлены:

морозильная ванна с находящимся в ней замораживающим агентом для замораживания, путем погружения в него, продуктов, подлежащих заморозке,

средства для обдува продуктов, замороженных в морозильной ванне, газом с температурой 0°C или ниже для удаления замораживающего агента, оставшегося на продуктах, и

транспортные средства для переноса продуктов, подлежащих заморозке, в морозильной камере таким образом, что продукты, подлежащие заморозке, погружаются в замораживающий агент, находящийся в морозильной ванне, после чего поднимаются и выводятся из нее, а замораживающий агент, оставшийся на продуктах, удаляется с помощью средств для обдува газом.

В соответствии со способом производства замороженных продуктов согласно изобретению продукты замораживают посредством операции мокрого замораживания с применением замораживающего агента, например, с температурой от -20°С до -35°C. Это позволяет быстро заморозить продукты без разрушения структуры клеток и появления трещин. При этом на операции обдува газом замораживающий агент, оставшийся на продуктах, подлежащих заморозке, удаляют внутри морозильной камеры газом с температурой 0°C или ниже. Как следствие, замораживающий агент, остававшийся на продуктах, никогда не выводится из морозильной камеры, что устраняет необходимость частого пополнения его объема. В результате могут быть сокращены производственные расходы на заморозку продуктов; кроме того, даже при использовании спирта в качестве замораживающего агента не возникает запаха алкоголя. По сравнению с известным способом, в котором замораживающий агент удаляют посредством обдува продуктов воздухом при комнатной температуре снаружи морозильной камеры, повышение температуры замороженных продуктов может быть уменьшено или полностью устранено. Кроме того, в качестве газа для обдува продуктов с целью удаления с них замораживающего агента можно использовать любой газ, например сухой воздух или азот. Поскольку этот газ может иметь любую температуру, соответствующую 0°C или ниже, в случае, если эта температура ниже температуры замораживающего агента, находящегося в морозильной ванне, например составляет -40°C, на операции обдува газом можно дополнительно понизить температуру продуктов, замороженных на операции мокрого замораживания с применением раствора, чтобы еще больше понизить температуру замороженных продуктов.

При этом способ производства замороженных продуктов согласно изобретению может осуществляться таким образом, что при выполнении операции мокрого замораживания в морозильной ванне замораживают только части указанных продуктов, а при выполнении операции обдува газом с температурой 0°C или ниже для удаления замораживающего агента, оставшегося на продуктах, подлежащих заморозке, осуществляют замораживание тех частей указанных продуктов, которые еще не были заморожены. Благодаря такому осуществлению способа нет необходимости целиком замораживать продукты, подлежащие заморозке, в морозильной ванне: можно замораживать только части продуктов, составляющие, например, более 50%, предпочтительно более 70%, еще предпочтительнее более 80% от их полного объема. Как следствие, можно сократить длительность погружения продуктов в замораживающий агент, так что общее время для производства замороженных продуктов также может быть сокращено. Кроме того, можно использовать морозильную ванну меньших размеров и за счет этого уменьшить количество замораживающего агента. В результате будут сокращены производственные затраты и трудозатраты на обслуживание, например, связанные с заменой замораживающего агента. Поскольку обдув газом производится, когда части продуктов уже были заморожены, продукты можно заморозить по всей их глубине без разрушения структуры клеток и появления трещин, которые имеют место при полном замораживании продуктов в процессе погружения. Далее, хотя температура газа, которым производят обдув для удаления замораживающего агента, может быть выбрана любой в интервале ниже 0°C, при ее выборе, например, равной -45°C или ниже, продукты могут быть полностью заморожены в более короткое время.

Кроме того, способ производства замороженных продуктов согласно изобретению может осуществляться при установке вокруг морозильной ванны разбрызгивающих средств для орошения продуктов, подлежащих заморозке, замораживающим агентом. При этом при выполнении операции мокрого замораживания в замораживающий агент, находящийся в морозильной ванне, погружают только части указанных продуктов, а посредством разбрызгивающих средств орошают те части указанных продуктов, которые не были погружены в замораживающий агент. При осуществлении способа в данном варианте не требуется полностью погружать продукты, подлежащие заморозке, в замораживающий агент, находящийся в морозильной ванне. Это позволит уменьшить высоту морозильной ванны. Как результат, можно уменьшить количество замораживающего агента и за счет этого сократить производственные затраты и трудозатраты на обслуживание, например, связанные с заменой замораживающего агента.

При использовании описанного устройства для производства замороженных продуктов согласно изобретению с применением замораживающего агента, например, с температурой в интервале от -20°C до -35°C продукты, подлежащие заморозке, могут быстро замораживаться без разрушения структуры клеток и появления трещин. В этом случае замораживающий агент, оставшийся на продуктах, удаляется обдувом газом в морозильной камере с температурой 0°C или ниже, что устраняет необходимость частого пополнения его объема. В результате могут быть сокращены производственные расходы на заморозку продуктов; кроме того, даже при использовании спирта в качестве замораживающего агента не возникает запаха алкоголя. По сравнению с известным способом, в котором замораживающий агент удаляют посредством обдува продуктов воздухом при комнатной температуре снаружи морозильной камеры, повышение температуры замороженных продуктов может быть уменьшено или полностью устранено. При этом замораживание и сушка (удаление замораживающего агента) осуществляются, когда продукты, подлежащие заморозке, транспортируются в морозильной камере посредством транспортных средств, так что оператор не вступает в прямой контакт с низкотемпературным замораживающим агентом. Таким образом, обеспечивается создание устройства, гарантирующего высокую степень безопасности и сконструированного с учетом гигиенических требований. Кроме того, в качестве газа для обдува продуктов с целью удаления с них замораживающего агента можно использовать любой газ, например сухой воздух или азот. Поскольку этот газ может иметь любую температуру, соответствующую 0°C или ниже, в случае, если эта температура ниже температуры замораживающего агента, находящегося в морозильной ванне, например, составляет -40°C, на операции обдува газом можно дополнительно понизить температуру продуктов, замороженных на операции мокрого замораживания с применением раствора, чтобы еще больше понизить температуру замороженных продуктов.

Данный вариант позволяет сконструировать устройство для производства замороженных продуктов согласно изобретению таким образом, что размеры морозильной ванны, скорость переноса продуктов, подлежащих заморозке, транспортными средствами и температуру замораживающего агента можно выбрать так, что в морозильной ванне замораживаются только части продуктов, подлежащих заморозке, а незамороженные части указанных продуктов замораживаются путем обдува указанных продуктов газом с помощью средств обдува газом. Устройство, сконструированное таким образом, позволяет замораживать в морозильной ванне части продуктов, составляющие, например, более 50%, предпочтительно более 70%, еще предпочтительнее более 80% от их полного объема. Это позволяет использовать морозильную ванну меньших размеров. Тем самым становится возможным создать устройство для производства замороженных продуктов с морозильной ванной уменьшенных размеров, что позволяет уменьшить количество замораживающего агента и сократить время, требуемое для производства замороженных продуктов.

Устройство для производства замороженных продуктов согласно изобретению может содержать также собирающие средства для сбора замораживающего агента, удаленного с продуктов, подлежащих заморозке, средствами для обдува газом, и для возврата собранного замораживающего агента в морозильную ванну. Благодаря наличию таких собирающих средств замораживающий агент, удаленный с продуктов средствами для обдува газом, эффективно собирается и возвращается в морозильную ванну. Это делает возможным повторное использование замораживающего агента.

При этом в устройстве для производства замороженных продуктов согласно изобретению собирающие средства могут представлять собой нижнюю поверхность морозильной камеры, наклоненную вниз, в сторону морозильной ванны. При такой конструкции собирающих средств замораживающий агент, удаленный с продуктов средствами для обдува газом, может быть собран с использованием силы тяжести благодаря выполнению собирающих средств просто в виде наклонной нижней поверхности морозильной камеры, без применения каких-то иных средств.

В устройстве для производства замороженных продуктов согласно изобретению вход и выход для переноса продуктов, подлежащих заморозке, в морозильную камеру и из нее могут быть снабжены разделительным компонентом для разделения объемов внутри и снаружи морозильной камеры с обеспечением возможности переноса продуктов, подлежащих заморозке, в морозильную камеру и из нее. Благодаря такой конструкции можно уменьшить количество наружного воздуха, поступающего в морозильную камеру, и тем самым предотвратить колебания концентрации замораживающего агента, обусловленные тем, что он поглощает атмосферную влагу.

Далее, устройство для производства замороженных продуктов согласно изобретению может быть сконструировано так, чтобы вокруг морозильной ванны были установлены разбрызгивающие средства для орошения продуктов, подлежащих заморозке, замораживающим агентом. Благодаря этому уровень жидкого замораживающего агента в морозильной ванне можно выбрать таким, что только части продуктов, подлежащих заморозке, погружаются в замораживающий агент. При этом разбрызгивающие средства выполнены с возможностью орошения замораживающим агентом части указанных продуктов, не погружавшиеся в замораживающий агент, находящийся в морозильной ванне. В такой конструкции становится возможным погружение в замораживающий агент, находящийся в морозильной ванне, только частей (составляющих, например, более 30%, предпочтительно более 50% и более предпочтительно 75%) продуктов подлежащих заморозке, и орошение (посредством разбрызгивающих средств) замораживающим агентом оставшихся частей продуктов, не погружавшихся в замораживающий агент. Как следствие, размеры морозильной ванны могут быть уменьшены при соответствующем уменьшении количества замораживающего агента, которое требуется использовать.

В другом варианте устройство для производства замороженных продуктов посредством их замораживания содержит морозильную камеру, в которой установлены:

оросительная ванна для замораживания продуктов, подлежащих заморозке, путем их орошения, с помощью разбрызгивающих средств, замораживающим агентом,

средства для обдува продуктов, замороженных замораживающим агентом в оросительной камере, газом с температурой 0°C или ниже для удаления замораживающего агента, оставшегося на продуктах, и

транспортные средства для переноса продуктов, подлежащих заморозке, в морозильной камере таким образом, что продукты, подлежащие заморозке, замораживаются замораживающим агентом в оросительной ванне, после чего поднимаются и выводятся из нее, а замораживающий агент, оставшийся на продуктах, удаляется с помощью средств для обдува газом.

В такой конструкции не требуется помещать замораживающий агент в морозильную ванну, что позволяет использовать при замораживании продуктов лишь ограниченное количество замораживающего агента.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематично иллюстрируется устройство для производства замороженных продуктов согласно одному из вариантов;

на фиг.2 устройство по фиг.1 показано в разрезе плоскостью А-А (см. фиг.1);

на фиг.3 устройство по фиг.1 показано в разрезе плоскостью В-В (см. фиг.1);

на фиг.4 устройство по фиг.1 показано в разрезе плоскостью С-С (см. фиг.1).

Осуществление изобретения

Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, будут подробно описаны варианты осуществления изобретения. На фиг.1 устройство для производства замороженных продуктов согласно одному из вариантов изобретения схематично показано на виде в плане. На фиг.2, 3 и 4 устройство, показанное на фиг.1, представлено в разрезах соответственно плоскостями А-А, В-В и С-С, показанными на фиг.1.

Как видно из фиг.1-4, устройство 1 для производства замороженных продуктов согласно одному из вариантов содержит установленную в морозильной камере 2 морозильную ванну (морозильную емкость) 3, два холодильных агрегата 4, служащих источниками газа для обдува, и конвейер (транспортер) 5, служащий транспортным средством для переноса замораживаемых пищевых продуктов, таких как мясо, рыба и аналогичные пищевые продукты (не изображены).

Морозильная камера 2 в представленном варианте выполнена в форме параллелепипеда. У нее имеются зона 20 обслуживания (наличие которой позволяет оператору выполнять действия по обслуживанию изнутри морозильной камеры 2), а также вход 21 и выход 22 для подачи подлежащих заморозке продуктов, загруженных в грузовые контейнеры 51 (люльки) конвейера 5, в морозильную камеру 2 и вывода их из нее. Вход 21 и выход 22 снабжены дверцами 23, которые обычно свободно открываются и закрываются (как правило, автоматически). Морозильная ванна 3, которая имеет на виде в плане, по существу, L-образный контур, установлена в морозильной камере 2 таким образом, что находится в контакте с поверхностями стенок морозильной камеры 2 своими нижней и правой сторонами (применительно к виду, представленному на фиг.1). Два холодильных агрегата 4 установлены рядом друг с другом в центральной части морозильной камеры 2. Кроме того, как показано на фиг.3 и 4, нижняя поверхность 24 морозильной камеры 2 имеет наклонный участок, опускающийся в сторону морозильной ванны 3, так что эта нижняя поверхность 24 морозильной камеры 2 в зоне расположения морозильной ванны 3 находится на более низком уровне. С помощью регулятора температуры (не изображен) температура в морозильной камере 2 поддерживается, например, на уровне -45°C.

Морозильная ванна 3 сформирована в зоне понижения уровня нижней поверхности 24 морозильной камеры 2. При этом эта ванна 3 заполнена раствором 30 этанола (спиртовым раствором), используемым в качестве замораживающего агента, до такого уровня, чтобы контейнеры 51 погружались в раствор 30 на 3/4 своей высоты. Для охлаждения раствора 30 этанола морозильная ванна 3 снабжена трубками 31 для подачи хладагента, которые связаны с холодильной машиной (не изображена). Такое выполнение обеспечивает поддержание раствора 30 этанола, например, при температуре около -35°C. Кроме того, морозильная ванна 3 снабжена установленными по ее периметру оросителями 32 (разбрызгивающими средствами), служащими для орошения раствором 30 этанола, используемым в качестве замораживающего агента. Оросители 32 засасывают раствор 30 этанола из морозильной ванны 3 и орошают этим раствором сверху контейнеры 51, обеспечивая тем самым замораживание тех частей замораживаемых продуктов в контейнерах 51, которые не погружены в раствор 30 этанола.

Холодильные агрегаты 4 способны подавать осушенный воздух, например, с температурой от -45°C до -60°C (направляемый вверх, как это показано на фиг.1), т.е. на контейнеры 51, поднятые из морозильной ванны 3.

Конвейер 5 содержит контейнеры 51 для загрузки в них продуктов, подлежащих заморозке внутри этих контейнеров, тросы 52 для подвешивания контейнеров 51 и приводные средства (не изображены) для приведения в движение тросов 52 и, соответственно, для перемещения контейнеров по замкнутой траектории. Тросы 52 служат для переноса контейнеров 51 снаружи морозильной камеры 2 через вход 21 в морозильную камеру 2, чтобы погрузить контейнеры 51 в спиртовой раствор (раствор 30 этанола), находящийся в морозильной ванне 3, с последующим подъемом контейнеров 51, чтобы обеспечить к ним доступ сухого воздуха, поступающего из холодильных агрегатов 4. Затем тросы 52 выводят контейнеры 51 из морозильной камеры 2 через выход 22. Таким образом, как это показано на фиг.1-3, тросы 52 образуют прямоугольный контур, часть которого расположена снаружи морозильной камеры 2. При этом отрезок, на котором тросы 52 проходят над морозильной ванной 3, расположен на более низком уровне, чем другие отрезки указанного контура, что позволяет обеспечить погружение контейнеров 51 в морозильную ванну 3. Приводные средства (не изображены) для приведения тросов 52 в движение способны регулировать скорость контейнеров 51, т.е. продуктов, подлежащих заморозке.

Далее будет рассмотрен пример процесса замораживания упакованных пищевых продуктов (в качестве примера продуктов, подлежащих заморозке) при использовании устройства 1 для производства замороженных продуктов согласно изобретению. Сначала пищевые продукты (не изображены) помещают в упаковку, чтобы предотвратить их от прямого контакта с раствором 30 этанола в морозильной ванне 3. Упакованные пищевые продукты загружают снаружи морозильной камеры 2 в контейнеры 51. Контейнеры 51 с помещенными в них пищевыми продуктами подают с помощью приводных средств в морозильную камеру 2 через вход 21 таким образом, что контейнеры 51 оказываются погруженными в раствор 30 этанола, находящийся в морозильной ванне 3, на 3/4 их высоты. Пока контейнеры 51 движутся в морозильной ванне 3, спиртовой раствор (раствор этанола) подается посредством оросителей 32 на те части контейнеров 51, которые не погружены в раствор, находящийся в морозильной ванне 3. Затем контейнеры 51 поднимаются и отводятся от морозильной ванны 3. Скорость контейнеров 51 задают такой, чтобы пищевые продукты полностью замораживались в морозильной ванне 3. Поднятые контейнеры 51 обдуваются сухим воздухом с температурой, составляющей, например, -45°C, который поступает из холодильных агрегатов 4, чтобы удалить спиртовой раствор, оставшийся на пищевых продуктах и контейнерах 51. Спиртовой раствор, удаленный сухим воздухом, попадает на стенки и другие части морозильной камеры 2 и стекает по ее нижней поверхности 24 (выполненной наклонной), возвращаясь, для дальнейшего использования, в морозильную ванну 3, тогда как замороженные продукты выводятся из морозильной камеры 2 через выход 22.

В соответствии с описанным вариантом устройства 1 для производства замороженных продуктов подлежащие заморозке продукты сначала замораживаются в морозильной ванне 3 с помощью спиртового раствора с температурой -35°C без появления трещин и разрушения структуры клеток. Это позволяет получать качественные замороженные продукты, при размораживании которых не происходит выделения жидкости (например мясного сока). Кроме того, поскольку для удаления спиртового раствора с замороженных продуктов они обдуваются сухим воздухом, имеющим низкую температуру, в процессе удаления спиртового раствора температура замороженных продуктов понижается еще больше. Использование оросителей 32 позволяет не погружать контейнеры 51 в спиртовой раствор 30, находящийся в 35 морозильной ванне 3, полностью, тогда как данный раствор, выносимый из морозильной ванны 3 на продуктах, снова возвращается в нее благодаря наличию наклонной поверхности 24. Это позволяет минимизировать расход раствора 30, используемого в морозильной ванне 3. В результате появляется возможность уменьшить размеры морозильной ванны 3 и соответственно уменьшить количество помещаемого в нее спиртового раствора. Благодаря этому можно уменьшить количество жидкого хладагента, используемого в морозильной ванне 3, а также длины трубок 31 для подачи хладагента и расход электроэнергии с соответствующим сокращением производственных и эксплуатационных затрат, как и трудозатрат, связанных с обслуживанием устройства.

При использовании устройства 1 для производства замороженных продуктов операции замораживания продуктов и удаления замораживающего агента (спиртового раствора) осуществляются автоматически, в морозильной камере 2. Тем самым устраняется опасность контакта оператора с низкотемпературным спиртовым раствором. Кроме того, устройство 1 обладает улучшенными гигиеническими свойствами. Далее, поскольку спиртовой раствор никогда не выводится из морозильной камеры 2, можно уменьшить частоту пополнения его объема. При этом, поскольку и вход 21, и выход 22 снабжены отдельной дверцей 23, становится возможным предотвратить возникновение запаха алкоголя вблизи устройства 1 и устранить любые колебания концентрации спиртового раствора в результате поглощения им влаги.

Альтернативный вариант способа замораживания пищевых продуктов с помощью устройства 1 может иметь следующие особенности. В процессе, аналогичном описанному выше, скорость движения контейнеров 51 может быть подобрана такой, что пищевые продукты будут замораживаться в морозильной ванне 3, начиная с их поверхности, до внутренних частей примерно до 80%, при этом сухой воздух, например, с температурой -45°C, подаваемый из холодильного агрегата 4, будет обдувать контейнеры 51, поднятые из морозильной ванны 3, не только удаляя спиртовой раствор, оставшийся на пищевых продуктах и контейнерах 51, но замораживая также центральные части пищевых продуктов, которые не были заморожены в морозильной ванне 3.

При производстве замороженных продуктов согласно данному варианту, в дополнение к преимуществам, обеспечиваемым предыдущим вариантом, становится возможным одновременно проводить замораживание частей продуктов и удаление оставшегося на продуктах спиртового раствора. Это позволит сократить время на производство замороженных продуктов (например, на половину по сравнению с замораживанием продуктов в морозильной ванне 3 полностью) и одновременно сократить размеры морозильной ванны 3 (например, примерно на 1/4 по сравнению с полным замораживанием продуктов в морозильной ванне 3). В данном варианте замораживание незамороженных частей продуктов обеспечивается за счет теплопередачи через спиртовой раствор, оставшийся на продуктах, подлежащих заморозке, и уже замороженные части продуктов, перешедших в твердое состояние благодаря тому, что и раствор, и замороженные части обладают теплопроводностью. В результате обеспечивается быстрое замораживание.

Выше были описаны, со ссылками на чертежи, некоторые варианты устройства 1 для производства замороженных продуктов и способа производства замороженных продуктов с использованием устройства 1. Однако изобретение не ограничивается данными вариантами. Например, продукты, подлежащие заморозке, могут быть без упаковки, т.е. они могут вступать в прямой контакт с замораживающим агентом. Кроме того, в качестве транспортных средств могут применяться и любые другие подходящие средства, например, ленточный конвейер или лифт. Далее, замораживающим агентом могут служить другие растворы, например раствор хлорида кальция, а в качестве газа для обдува продуктов, подлежащих заморозке, могут применяться любые подходящие газы, например азот.

При этом имеется возможность оптимизировать отношение частей продуктов, подлежащих заморозке в морозильной ванне, к остальным частям. Например, если замораживаемые части составляют 50%, имеется возможность дополнительно сократить длительность погружения продуктов, подлежащих заморозке, в морозильную ванну. С другой стороны, если доля замораживаемых частей в морозильной ванне составляет 80-100%, может быть существенно уменьшена вероятность появления трещин и разрушения структуры клеток. При этом размеры морозильной ванны, скорость перемещения продуктов транспортными средствами, температуру замораживающего агента и температуру обдувающего газа следует подбирать в зависимости от выбранного соотношения замораживаемых/ незамораживаемых частей продуктов, подлежащих заморозке. Кроме того, вместо погружения продуктов в замораживающий агент они могут быть заморожены просто путем их орошения замораживающим агентом с помощью разбрызгивающих средств. При этом отпадает необходимость в морозильной ванне и, кроме того, может быть сокращено количество используемого замораживающего агента. Далее, сбор замораживающего агента может осуществляться любым подходящим способом. Например, сбор и возврат в морозильную ванну замораживающего агента, удаленного с продуктов, подлежащих заморозке, может производиться насосом.

Промышленная применимость

Согласно способу производства замороженных продуктов по изобретению продукты замораживают с помощью замораживающего агента, например, с температурой от -20°C до -35°C, на операции мокрого замораживания, что позволяет произвести быструю заморозку продуктов без появления трещин и разрушения структуры клеток. Далее, на операции обдува газом замораживающий агент, оставшийся на продуктах, подлежащих заморозке, удаляют, обдувая продукты в морозильной камере газом с температурой 0°C или ниже, так что замораживающий агент, оставшийся на продуктах, никогда не выводится из морозильной камеры. Как следствие, отпадает необходимость частого пополнения объема замораживающего агента. Это позволяет сократить производственные затраты и предотвратить возникновение запаха алкоголя, даже если он используется в составе замораживающего агента. По сравнению с известным из уровня техники способом, в котором замораживающий агент удаляют обдувом продуктов воздухом при комнатной температуре снаружи морозильной камеры, можно уменьшить или полностью устранить повышение температуры замороженных продуктов. При этом в качестве газа, используемого для обдува с целью удаления замораживающего агента, может быть использован любой газ, например сухой воздух или азот. Хотя этот газ может иметь любую температуру от 0°C и ниже, в том случае, если эта температура ниже температуры замораживающего агента в морозильной ванне, например составляет -40°C, появляется возможность на операции обдува газом понизить температуру продуктов, замороженных на операции мокрого замораживания, и получить замороженные продукты с очень низкой температурой.

С помощью устройства для производства замороженных продуктов согласно изобретению продукты могут быть быстро заморожены посредством замораживающего агента, например, с температурой от -20°С до -35°C, без появления трещин и разрушения структуры клеток. При этом замораживающий агент, оставшийся на замороженных продуктах, удаляется обдувом замороженных продуктов в морозильной камере газом с температурой 0°C или ниже. Благодаря этому замораживающий агент, остававшийся на продуктах, никогда не выводится из морозильной камеры, так что нет необходимости в частом пополнении его объема. Как следствие, обеспечивается снижение затрат при производстве замороженных продуктов. Кроме того, даже при использовании спирта в качестве замораживающего агента не возникает запаха алкоголя. По сравнению с известным способом, в котором замораживающий агент удаляют посредством обдува продуктов воздухом при комнатной температуре снаружи морозильной камеры, повышение температуры замороженных продуктов может быть уменьшено или полностью устранено. При этом замораживание и сушка (удаление замораживающего агента) осуществляются, когда продукты, подлежащие заморозке, переносятся в морозильной камере посредством транспортных средств, так что оператор не вступает в прямой контакт с низкотемпературным замораживающим агентом. Таким образом, обеспечивается создание устройства, гарантирующего высокую степень безопасности и сконструированного с учетом гигиенических требований. Кроме того, в качестве газа для обдува продуктов с целью удаления с них замораживающего агента можно использовать любой газ, например сухой воздух или азот. Поскольку этот газ может иметь любую температуру, соответствующую 0°C или ниже, в случае, если эта температура ниже температуры замораживающего агента, находящегося в морозильной ванне, например составляет -40°C, на операции обдува газом можно дополнительно понизить температуру продуктов, замороженных на операции мокрого замораживания с применением раствора, чтобы еще больше понизить температуру замороженных продуктов.

Формула изобретения

1. Способ производства замороженных продуктов посредством их замораживания в морозильной камере, включающий: операцию мокрого замораживания путем погружения продуктов, подлежащих заморозке, в замораживающий агент, находящийся в морозильной ванне, установленной в морозильной камере для обеспечения замораживания продуктов, операцию подъема продуктов, подлежащих заморозке, с выведением их из морозильной ванны и операцию обдува продуктов, поднятых из морозильной камеры, газом с температурой 0°C или ниже для удаления замораживающего агента, оставшегося на продуктах, подлежащих заморозке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выполнении операции мокрого замораживания в морозильной ванне замораживают только части указанных продуктов, а при выполнении операции обдува газом с температурой 0°C или ниже для удаления замораживающего агента, оставшегося на продуктах, подлежащих заморозке, осуществляют замораживание тех частей указанных продуктов, которые еще не были заморожены.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вокруг морозильной ванны установлены разбрызгивающие средства для орошения продуктов, подлежащих заморозке, замораживающим агентом, при этом при выполнении операции мокрого замораживания в замораживающий агент, находящийся в морозильной ванне, погружают части указанных продуктов, а посредством разбрызгивающих средств орошают те части указанных продуктов, которые не погружены в замораживающий агент.