升降式食品速冻装置的设计思路

升降式食品速冻装置的设计思路

黄士群

0　前　言
　　随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，各种速冻方便食品(如小笼包、汤圆、水饺等)倍受消费者青睐。其工艺是食品成形后迅速进行低温速冻、包装、冷藏。绝大多数生产厂家是利用速冻库进行速冻，该方法有两个缺陷：一是产品始冻时间不稳定，不能保证产品品质；二是产品生产周期长，不能形成流水线生产，而且辅助工具较多，工人劳动强度较大。另有一些厂家采用往复式速冻遂道，其隧道通常长10多米，占地面积较大，虽能形成规摸生产，但对中小型企业及个体生产者不太适用。为此，作者推出一种小型、高效、多用途的升降式食品速冻装置，现介绍设计思路。

1　升降式食品速冻装置特点
　　升降式食品速冻装置与其它速冻装置相比，主要有以下特点：1)体积小、重量轻、结构紧凑、安装简单、操作维修方便；2)自动进出盘，速冻时间可经无极调速器来控制；3)主要零部件采用不锈钢制造，经久耐用，符合食品卫生的要求。

2　升降式食品速冻装置的主要技术参数
　　1)速冻装置平均温度为　－30～－35 ℃；
　　2)冻品平均温度　≤－18 ℃；
　　3)冻结时间可调范围　15～100 min；
　　4)冻结能力 (以饺子计) 　120 kg/h；
　　5)冻结时间 (以饺子计)　30～35 min；
　　6)耗冷量　7.20×10⁴ kJ/h；
　　7)制冷剂　R 502；
　　8)融霜方式/周期　电热融霜/24 h；
　　9)外型尺寸　4.6 m×2.5 m×2.7 m.
　　升降式食品速冻装置主要由保温壳体、机械部分和制冷系统组成。机械部分主要由传动部件、进出盘推进器、提升装置、下降装置、拨盘器、给盘架等组成；制冷系统包括制冷压缩冷凝机组和冷风机(即蒸发器等部件)，冷风机装在保温壳体内的一侧，直接向货盘吹冷风结冻，压缩冷凝机组安装在壳体外适当的地方，通过管道与冷风机连接，装置组成见图1.

1)下降装置；　2)提升装置；　3)拨盘器；　4)进出盘推进器；
5)给盘架；　6)货盘；　7)冷风机；　8)保温壳体

图1　升降式食品速冻装置局部示意图

3　机械部分的主要执行部件及工作原理
　　机械传动的动力由一台JZT2型电磁调速异步电动机或变频调速电动机提供，通过安全离合器与蜗轮蜗杆减速器连接，减速器输出轴的传动分两路。一路通过凸轮机构推动棘爪使棘轮转动一个槽距，通过齿轮传动后带动提升装置、下降装置的主动轴，再由该轴通过1∶1的齿轮换向，带动提升装置的两组链条向上移动一个工位，同时下降装置的两组链条向下移动一个工位。另一路带动槽轮机构的拨销盘，使槽轮作间歇运动。从槽轮轴上又分成两路：一路通过齿轮传动，使进出盘推进器作两次往复直线运动，将两只货盘依次送入提升装置的轨道，同时将速冻后的货盘从下降装置推出速冻装置。槽轮轴上分出的第二路通过圆锥齿轮动力垂直地传递到装置的最上端，通过齿轮传动后，带动拨盘器的链条，链条的拨板将提升装置托条上的两只货盘拨至下降装置托条上。这样，盛有食品的货盘在－30～－35 ℃的低温装置内通过升降循环完成速冻工艺，各部件的运动情况详见工作循环图。

图2　机械部分工作循环图

3.1　进出盘推进器
　　进出盘推进器在装置的下部横穿整个壳体，通过输送架与给盘架连接，推进器上面有一个推进滑轨和固定轨道，结构见图3.

图3　进出盘推进器结构示意图

　　推进轨道上等距离安装着8个活动推头，当推进轨道运动时，推头顶住货盘盘底的边将货盘从给盘架中推出，当推进轨道后退复位时，推头被盘底压下滑过，由于弹簧力的作用，推头便自动抬起，又卡住另一只货盘的边，当推进轨道作第二次推动时，前一只推头又将货盘向前推进一个位置，后推头又从给盘架中推出一只货盘，连续往复两次后停歇，这样连续不断地将两只货盘送入提升装置，并将速冻后的两只货盘在一个水平位置上同时推出装置。固定滑轨上面有一层尼龙耐磨托条，推头也采用尼龙制成，对货盘底没有磨损。
3.2　提升、下降装置
　　提升、下降装置都由两组竖直平行的两个链轮传动组成，两组链条运转方向相反，转速相等，链条上都等距离地装有角钢托条，用于支撑货盘升降。
3.3　拨盘器
　　拨盘器在提升装置和下降装置的最高位置，它是一根链条上带有拨板的链轮机构，拨板的距离与进出盘推进器的推头距离相等，一次运动链条移动两个拨距，通过拨板将两只货盘从提升装置的链条角钢托条拨至下降装置的链条角钢托条上。
　　待冻食品是在货盘进入装置前的一段时间通过另外的装置(输送机或滑槽)排入盘中，或人工放入盘中。
　　
4　制冷系统及其工作原理
4.1　制冷系统的工况条件及主要设备参数
　　工质为R502，冷凝温度30 ℃，蒸发温度－43 ℃，经初步计算，耗冷量为20 kW左右。为此，对主要设备作如下选择：
　　1)制冷压缩机采用半封闭压缩机，工质R 502，名义制冷量为1.09×10⁸ J/h(t_K＝30 ℃，t₀＝－30 ℃)；
　　2)水冷式冷凝器，传热面积约14 m²；
　　3)冷风机传热面积约150 m²，总风量为22 000 m³/h左右，电热融霜功率约10 kW.
4.2　制冷系统的工作原理
　　由冷风机(即蒸发器)排出的低温低压制冷剂蒸汽，经热交换器过热后，由压缩机的吸气口吸入，压缩成高压高温气体后，由压缩机的排气阀排出，经单向阀后进入冷凝器，由冷却水将热量带走，使制冷剂冷凝液化，液化后的制冷剂由冷凝的排液阀排出，经干燥过滤器、电磁阀、液面指示器进入热交换器过冷后，进入热力膨胀阀进行节流减压，然后进入冷风机中进行蒸发，吸热、蒸发后的制冷剂气体由冷风机排出后重新进入压缩机，以进行下一个制冷循环。
4.3　主要控制元件的作用
4.3.1　高低压保护器　高低压保护器主要用于对制冷系统进行保护，防止由于高压过高或低压过低而造成危险。根据要求调定调定值，以后不能任意调节。
4.3.2　油压安全控制器　油压安全控制器对压缩机的润滑系统进行保护，当油泵的排油压与曲轴箱压力之差小于一定的数值时，表明该润滑系统有故障，油压安全控制器在2～5 min内，可自动切断压缩机的电源。
4.3.3　高低压力表　分别用于观察制冷系统低压侧和高压侧的工作压力，其指示值是操作维修人员判断系统工作是否正常的主要依据。
　　除上面的控制元件外，压缩机的电动机还配备过热保护装置，当电动机温度升高超过100 ℃或排气温度超过100 ℃时，该装置将自动切断控制电路，停止压缩机工作，以免损坏电动机和压缩机。
5　保温壳体
　　保温壳体采用不锈钢薄板与聚氨酯硬质泡沫塑料发泡成形的保温板拼装而成，该种塑料导热系数为0.024 W／(m^.K)，比其它保温材料低，而且具有一定的抗压、抗弯、抗拉强度。为了节约成本，外表面也可采用玻璃钢，将大块整板改成一定长度的活动板，通过旋转式钩销连接组成壳体，同样也能达到要求。

作者单位：盐城市跃马食品总公司，盐城 224001

收稿日期：1999-06-14

冷饮与速冻食品工业1999年　第5卷　第3期