Продолжительность замораживания

В морозильных аппаратах возможно получение замороженного продукта правильной геометрической формы и стандартных размеров, что, в свою очередь, дает возможность увеличить загрузку камер хранения и транспортных средств, механизировать и автоматизировать технологические операции. С теплофизической точки зрения замораживание предусматривает понижение температуры продукта ниже криоскопической, сопровождаемое льдообразованием. Вследствие превращения воды в лед происходит своеобразное обезвоживание продукта, что в сочетании с действием низких температур повышает стойкость продуктов при хранении. Размер, форма и распределение кристаллов льда, образующихся при замораживании, зависит от свойств продукта и условий замораживания. Быстрое снижение температуры продукта способствует образованию мелких, равномерно распределенных кристаллов льда. От размера кристаллов льда зависит степень повреждения клеток продукта. При медленном замораживании образуются крупные кристаллы льда и наблюдаются наибольшие структурные повреждения. Значительные механические повреждения, появление микротрещин возможны при сверхбыстром замораживании продукта. Таким образом, с понижением температуры и повышением скорости ее изменения, с одной стороны, увеличивается производительность морозильного устройства, а с другой стороны, возрастают энергозатраты и возможно ухудшение качества замороженной продукции, т. е. речь идет о выборе оптимальной скорости замораживания. Выбор скорости невозможен без расчета продолжительности замораживания.

Толщина замораживаемого слоя влияет на продолжительность процесса замораживания. При больших значениях коэффициента теплоотдачи продолжительность замораживания пропорциональна квадрату толщины слоя продукта, в связи» с чем стремятся уменьшить эту толщину, например при фасовании продукта.

Возможности снижения температуры теплоотводящие среды для сокращения продолжительности замораживания невелики. По мере понижения температуры воздуха от —18 до —25°С на 1° продолжительность замораживания сокращается в среднем на 4,5%. Однако при этом возрастают затраты на выработку холода. При очень низкой температуре возникает опасность перемо-раживания поверхностных слоев продукта. Могут возникнуть внутренние напряжения и, как следствие, появление трещин. Чаще всего ускорение процесса замораживания достигается увеличением коэффициента теплоотдачи. Следует иметь в виду, что увеличение этого коэффициента в большей степени влияет на сокращение продолжительности процесса при замораживании тонких слоев, чем толстых. В зависимости от конструкции морозильных аппаратов увеличение коэффициента теплоотдачи реализуется различными путями. В воздушных аппаратах — при интенсивном (со скоростью 4—5 м/с) обдуве продукта воздухом. При этом возрастает мощность электродвигателей вентиляторов, необходима также тепловая компенсация работы вентиляторов.

В некоторых конструкциях морозильных аппаратов в качестве теплоносителя применяют капельные жидкости или осуществляется прямой контакт продукта с металлическими поверхностями. Особенности конструкции морозильных аппаратов различных типов рассмотрены ниже.