В камерах охлаждения, замораживания и размораживания полутуши мяса размещают на подвесных путях разномерно по всей их длине. При этом наиболее толстые задние части полутуш оказываются примерно на расстоянии 300 мм от головки рельсов подвесных путей, а передние - на 200-500 мм от пола камер. При расположении полутуш строго по ниткам подвесных путей между ними образуются свободные от мяса узкие коридоры. Поперечное сечение камер представляет собой ряд полутуш с очень узкими коридорами и свободными пространствами над полутушами и под ними.
Коэффициент загрузки поперечного сечения камер составляет 15-18%, а продольного - 40-45%.
Необходимо, чтобы в камере холодный воздух равномерно подавался ко всем полутушам и перемещался с одинаковой скоростью; при этом желательно, чтобы основная масса воздуха направлялась на бедренные части полутуш.
Распределение воздуха в грузовом объеме холодильных камер осуществляют: через нагнетательные и всасывающие каналы; бесканальными (струйными) системами с подачей воздуха в пространство между потолком и каркасом подвесных путей; туннельными системами с продуванием грузового объема вдоль или поперек подвесных путей камеры; через щели ложного потолка с дутьем воздуха сверху вниз; вентилированием грузового объема камер потолочными воздухоохладителями; из сопел межпутевых воздуховодов, расположенных над полутушами (метод воздушного душирования).
Канальная система воздухораспределения устроена следующим образом. Нагнетательные и всасывающие каналы располагают под потолком у длинных стен камеры. Воздух, перемещаясь по каналам под влиянием скоростного напора, стремится пройти вдоль стенок воздуховодов.
Если окна каналов не имеют специальных направляющих, то большая часть нагнетаемого воздуха поступит в глубь канала, при этом из первого выходного окна он выйдет под углом 3-5° к его оси, а из последнего - под углом 80-85°. Поэтому выходные окна оборудуют специальными направляющими лопатками, устраняющими явление сноса.
Струя холодного воздуха, выходя из выходного окна и направляясь к полу камеры, вначале расширяется, а затем соединяется со струями из соседних окон и, набегая на продольную стенку камеры, движется одним общим потоком. Струя, достигнув пола камеры, имеет большую массу, но значительно меньшую скорость движения, чем при выходе из окна.
Растекаясь по полу в глубь камеры, воздух отепляется и поднимается между тушами мяса, затем большая его масса (около 75-80%) направляется обратно к нагнетательному каналу, где подмешивается к струям. Другая часть воздуха (20-25%) движется к всасывающему каналу.
Зона действия всасывающих потоков незначительна и почти не влияет на движение воздуха в камере, так как к всасывающим отверстиям он притекает по направлениям, соответствующим сферическому объему. В связи с этим подвижность воздуха в первой половине камеры, находящейся ближе к нагнетательному каналу, оказывается больше (0,2-0,3 м/с), чем в части, примыкающей к центру камеры и всасывающему каналу (0,08-0,1 м/с).
Канальные системы распределения воздуха при современной технологии холодильной обработки мяса применяют лишь в камерах доохлаждения и хранения охлажденного, замороженного или размороженного мяса, а для осуществления самих этих процессов они не применяются.
Циркуляция воздуха по камерам при бесканальной системе осуществляется за счет кинетической энергии воздушных струй, выбрасываемых из сопел.
В каждом междуколонном пролете по ширине охлаждаемых камер под потолком устанавливают одно или два сопла. Воздух подается вдоль камер в пространство между потолком и каркасом подвесных путей, а отсасывается у пола камер через отверстия в тех же торцевых стенах.
Охлажденный и сжатый вентилятором воздухоохладителя воздух по выходе из сопел стремится сохранить прямолинейное движение. Однако вследствие трения воздушные струи увлекают за собой окружающий воздух и, расширяясь, теряют скорость тем больше, чем дальше находятся они от напорных сопел. Вследствие этого в охлаждаемых камерах по всему их объему происходит многократная вихреобразная рециркуляция воздуха.
Количество рециркулируемого воздуха при этом во много раз больше, чем подаваемого через сопла.
Скорости потоков и объемы воздуха, перемещаемого в пространстве между потолком и каркасом подвесных путей. На расстоянии 4-5 калибров от сопел воздушные струи, расширяясь, увеличиваются в объеме уже в два раза, не приходя еще в соприкосновение с охлаждаемыми грузами. Благодаря этому представляется возможным в камеры охлаждения продуктов подавать переохлажденный воздух, не опасаясь подмораживания и излишней местной усушки груза.
Существенным преимуществом струйного воздухораспределения является отсутствие сети воздушных каналов, нежелательных в пожарном отношении, а также с санитарной и технологической точек зрения. Затраты энергии на депрессию в воздуховодах отсутствует, а следовательно, расход электроэнергии благодаря этому уменьшается. Развитие воздушных струй, ограниченное потолком, стенами, полом, подвесными путями и грузами, в холодильных камерах составляет 70% от теоретической величины (для бесконечного свободного пространства).
При первоначальной скорости выброса воздуха из сопел 15-20 м/с его подвижность в грузовом пространстве камер холодильной обработки мяса при струйном (эжекторном) воздухораспределении составляет около 0,23-0,25 м/с - это интенсивнее по сравнению с канальной системой (0,08-0,09 м/с) более чем в 2,5 раза. Удельный расход электроэнергии на один объем циркулирующего в камере воздуха при струйном распределении меньше, чем при канальном, в 4,8 раза (0,0173 кВт на 1 м3/ч вместо 0,086 кВт на 1 м3/ч). Струйное распределение воздуха для камер охлаждения, замораживания и размораживания мяса целесообразнее канального. Однако условиям быстрого охлаждения полутуш мяса, когда они должны обдуваться со скоростью 1-2 м/с, струйная система все же неполностью удовлетворяет, поэтому ее рекомендуется применять главным образом в камерах доохлаждения и хранения мяса.
Туннели для холодильной обработки мяса в полутушах изготовляют с продольным движением воздуха - вдоль подвесных путей (живое сечение для прохода воздуха составляет 82-85%) и с поперечным движением воздуха (живое сечение для прохода воздуха составляет 55-60%).
Скорость движения воздуха в туннелях с продольным продуванием воздуха обычно составляет от 2 до 5 м/с. Поскольку полутуши мяса на подвесных путях экранируют друг друга, то потоки воздуха, сталкиваясь с первыми находящимися на их пути полутушами, разбиваются и затем движутся в пространствах, свободных от туш. Лицевые стороны первых полутуш, таким образом, обдуваются наиболее интенсивно.
Кроме того, движущийся воздух имеет в начале туннеля значительно более низкую температуру, чем в его конце, следовательно, первые по пути движения воздуха полутуши обдуваются интенсивнее и более холодным воздухом, чем последние, что вызывает неравномерное охлаждение мяса. Разница в продолжительности холодильной обработки мяса для отдельных полутуш достигает 6 ч. Поэтому стали изготовлять туннели с несколькими потолочными воздухоохладителями, а также туннели с поперечным движением воздуха.
Скорости движения воздуха у бедер полутуш при этих системах составляют 0,5-1 м/с. Туши в таких туннелях охлаждаются более равномерно, разница в продолжительности процесса составляет 1-4 ч.
Широко распространен способ распределения воздуха в камерах холодильной обработки мяса через щели ложного потолка. Для получения ложного потолка промежутки между балками подвесных путей и ограждающими перегородками заполняют специальными щитами. В щитах, уложенных над рельсами подвесных путей, оставляют щели шириной 30 мм, располагая их вдоль рельсов на расстоянии 130 мм от их оси.
Высота пространства ложного потолка в камерах многоэтажных холодильников составляет около 800 мм, а в одноэтажных холодильниках колеблется от 800 до 1400 мм в зависимости от наклона кровли.
Вентиляторы воздухоохладителей подают охлажденный воздух в пространство над ложным потолком, затем через ряд щелей он проникает в грузовое пространство камер, отепляется и вновь засасывается воздухоохладителем. Скорость выходящего из щелей воздуха около 5 м/с. Потоки воздуха из щелей перемещаются вниз, причем объем их увеличивается за счет подсоса воздуха камеры. С пониженной скоростью воздух обдувает полутуши мяса.
Средняя теоретическая скорость движения воздуха около бедер полутуш (на расстоянии 1000 мм от щелей) при указанных условиях должна составлять 1,2 м/с.
На некоторых мясокомбинатах камеры холодильной обработки мяса имеют потолочные воздухоохладители без воздухораспределительных устройств.
Схема охлаждения такой камеры устроена следующим образом. На площади камеры 72 м2 размещено три потолочных воздухоохладителя. Воздух засасывается осевыми вентиляторами из центральной верхней части камеры, продувается через змеевики воздухоохладителей и затем выбрасывается в пространство между потолком и каркасом подвесных путей через специальные направляющие вдоль или поперек камеры (направо и налево). Дальнейшее движение воздуха не управляется.
Исследование потоков воздуха показало, что его подвижность около бедер полутуш при такой системе охлаждения колеблется от 0,3 до1,1 м/с, в среднем 0,54, а около пашин и лопаток - 0,47 и 0,36 м/с.
Из приведенных данных следует, что и эта система, несмотря на значительный расход электроэнергии, также не обеспечивает желательной для быстрого охлаждения мяса скорости движения воздуха около полутуш (1-2 м/с).
При воздушном душировании туши или полутуши мяса, подвешенные на подвесных путях, обдуваются воздушными струями, выбрасываемыми сверху вниз из сопел, вмонтированных в специальные металлические воздуховоды, размещенные над или между подвесными путями.
На практике осуществляют две схемы воздушного душирования мясных полутуш.
Непосредственное воздушное душирование, при котором струи воздуха, выходя из сопел, направляются сверху вниз на мясные полутуши. Воздух камеры охлаждается обычными техническими средствами - воздухоохладителями или батареями. Устройство для непосредственного воздушного душирования состоит из системы воздуховодов, размещенных над подвесными путями или между ними с вмонтированными в них соплами и вентиляторами. Вентиляторы всасывают воздух из камеры, затем выбрасывают его через сопла воздуховодов непосредственно на туши мяса.
Устройство для воздушного душирования с использованием межпутевых воздухоохладителей состоит из воздуховодов с соплами и вентиляторами, под которыми размещены охлаждающие змеевики из оребренных или гладкостенных труб. Вентиляторы засасывают воздух камеры и нагнетают его в воздуховоды, из которых через сопла выбрасывают вначале на охлаждающие змеевики, а затем на полутуши мяса. Межпутевые воздухоохладители одновременно направляют потоки воздуха и охлаждают воздух камер.
Все воздуховоды имеют сопла диаметром 40-50 мм, расположенные шахматно по 6 шт. на 1 м длины.
Струи воздуха, выходя из сопел и расширяясь за счет подсоса окружающего воздуха, сливаются своими пограничными слоями вблизи бедер полутуш. Их общий поток равномерно обдувает вначале и с наибольшей скоростью бедренные части полутуш, затем с меньшей скоростью лопаточные части.
При таком способе распределения воздуха равномерно обдуваются все полутуши, в результате чего обеспечивается одинаковая продолжительность их холодильной обработки. Кроме того, удельное количество циркулирующего воздуха и расход электроэнергии благодаря полезному использованию динамического напора воздушных струй, выбрасываемых соплами, в 1,5 раза меньше, чем, например, при щелевом распределении воздуха.
Скорость выброса воздуха из сопел душирующих каналов составляет около 10 м/с. Средние скорости воздушных потоков около туш в этом случае составляют: при непосредственном воздушном душировании в зоне бедер 1,84-2,11 м/с, пашин 0,7-1,5 и лопаток 0,38-0,50 м/с; при душировании с использованием межпутевых воздухоохладителей соответственно 1-1,55, 0,7-0,84 и 0,49-0,5 м/с.
При непосредственном воздушном душировании скорость движения воздуха у бедер полутуш выше, чем при душировании через змеевики межпутевых воздухоохладителей. Однако последние размещены вблизи бедер полутуш, поэтому охлаждение мяса осуществляется не только вследствие конвективной теплоотдачи, но и за счет лучеиспускания охлаждающих змеевиков воздухоохладителей.
В результате этого продолжительность холодильной обработки туш примерно одинакова как при непосредственном воздушном душировании, так а при душировании с использованием межпутевых воздухоохладителей.
При непосредственном воздушном душировании циркуляция воздуха в камерах может быть одноступенчатой и двухступенчатой. Одноступенчатая циркуляция применяется, когда каждый душирующий канал имеет свой воздухоохладитель - калорифер, или воздух охлаждается батареями. Если камера охлаждается центральным воздухоохладителем, целесообразно осуществлять двухступенчатую циркуляцию воздуха.
При этом охлажденный в воздухоохладителе воздух вначале подается в камеру между подвесными путями и потолком, откуда засасывается вентиляторами душирующих каналов и через их сопла выбрасывается в виде струй, движущихся сверху вниз вдоль мясных туш. Охладив туши, воздух отепляется, засасывается вентилятором воздухоохладителя и, охладившись в нем, вновь направляется в камеру.
При такой схеме достигается более равномерное распределение воздуха по площади камеры и снижается расход электроэнергии на депрессию в воздуховодах по сравнению с подачей воздуха непосредственно от воздухоохладителя по разветвленной сети воздуховодов.
Кроме того, при двухступенчатой схеме возможно создавать в камере потоки воздуха интенсивные (необходимые в процессе охлаждения мяса) и умеренные (используемые при хранении мяса). В первом случае работают все вентиляторы камеры (воздухоохладителя и душирующих каналов), а во втором - лишь вентиляторы воздухоохладителя, а вентиляторы душирующих каналов отключают.
При душировании туш с использованием межпутевых воздухоохладителей в камере осуществляется одноступенчатая циркуляция воздуха. Воздух камеры всасывается вентиляторами в душирующие каналы и, проходя по ним, выбрасывается через сопла обратно в камеру.
Образуемые соплами воздушные струи вначале обдувают змеевики межпутевых воздухоохладителей и, понизив свою температуру и скорость, затем омывают туши мяса, перемещаясь сверху вниз. Обдувание туш в данном случае также равномерное по всему грузовому объему камеры.
При непосредственном воздушном душировании сечение канала целесообразно делать многоугольным, постепенно или ступенчато уменьшающимся по всей длине с соотношением начального и конечного сечения как 2:1. Это достигается изменением высоты основания канала, а ширина его сохраняется постоянной. Сопла устанавливают на одном уровне по всей длине канала под углом 15°, для того чтобы выходящие из двух смежных сопел воздушные потоки сходились друг с другом, набегая на бедренные части полутуш.
При охлаждении камер межпутевыми воздухоохладителями душирующие каналы выполняют прямоугольными. Нижняя плоскость каналов с соплами расположена на одном уровне, а верхняя плоскость по мере удаления от вентилятора изменяет свою высоту, чем и достигается плавное уменьшение сечения канала, необходимое для равномерной раздачи воздуха.
Камеры для размораживания мяса оборудуют душирующими каналами, имеющими свои вентиляционно-отопительные приборы или их подсоединяют к центральным камерам вентиляционно-отопительных агрегатов. Предпочтение отдают первому варианту, как более удобному в эксплуатации, поскольку каждый душирующий канал может работать независимо от других, что снижает расход электроэнергии на привод вентиляторов.
Подвесные пути в камерах размораживания обычно закольцованы, поэтому отопительно-вентиляционные приборы устанавливают над каркасом подвесных путей, присоединяя их к душирующим каналам с помощью отводов.
Если подвесные пути тупиковые, то вентиляционно-отопительные приборы устанавливают непосредственно в торце душирующего канала.
Каналы непосредственного воздушного душирования и для межпутевых воздухоохладителей камер холодильной обработки мяса изготовляют из листового алюминия или оцинкованного железа, а сопла - из пластического материала.
Заменять сопла отверстиями или щелями не разрешается, так как в этом случае нарушается характер воздухопотоков, что существенно ухудшает работу камер холодильной обработки мяса.
