197433. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés mélyhűtő körfolyamat fagyasztóegységei véghőmérsékletének csökkentésére
3 197433 4 A találmány tárgya eljárás és kapcsolási elrendezés mélyhűtő körfolyamat fagyasztóegységei véghőmérsékletének csökkentésére, főleg fagyasztott élelmiszerek minőségének javítására. Közismert, hogy a fagyasztott élelmiszerek tartósságánál a dermedés alatti végső hőmérséklet meghatározó jelentőségű. A hómérséklet csökkentésének azonban gazdasági korlátái vannak, miután annak mértékétől függően a fajlagos energiafelhasználás, valamint a beépítendő hűtőgépméret fokozódik. Az energiaválságot megelőző időben a fagyasztó rendszerek alacsonyabb (kb. -40 °C) elpárolgási hőmérséklet körül működtek. A -40 °C elpárolgási hőmérsékletű fagyasztók a mélyhűtörendszerekben önálló elpárolgási rendszer kiépítését teszik szükségessé. Többcélú mélyhűtőrendszerek kapcsolási elrendezésére találhatunk példát a Hűtőipari Kézikönyv (szerk: Dr. Beke György, Mezőgazdasági Kiadó, Bp. 1978.) 575. oldalán. A kiélezett gazdasági viszonyok hatására a fagyasztóberendezéseket legtöbbször a magasabb, kb. -33 °C elpárolgású rendszerekre kapcsolták közvetlenül. E módon beruházás nélkül mintegy 44 %-os hűtógépteljesitmény növekedést, s közel 14 %-os fajlagos energia megtakarítást lehetett elérni. Hátránya ennek az üzemmódbeli átállásnak, hogy a fagyasztási hőmérsékletre érzékeny, különösen export jellegű termékeknél - amelyeket jobbára folyamatos üzemű berendezéseken fagyasztanak - gyakran nem sikerül az igényeknek megfelelő végső termék hőmérsékletet (célszerűen -22 °C) elérni, amely körülmény a késztermék kereskedelmi értékére rontó hatással van. Miután a korábbi (célszerűen -40 °C) elpárolgási üzemvitelre való visszaállás a mai gazdasági helyzetben nem remélhető, az előzőekben feltárt végtermékhőfok problémák áthidalása az érdekelt termelőknek komoly gondot jelent. A felsorolt problémák alapján célkitűzésünk olyan eljárás és kapcsolási elrendezés keresése volt, amelynek alkalmazásával a magasabb (célszerűen -33 °C) elpárolgású hűtőrendszerekre kapcsolt fagyasztó berendezések alkalmassá tehetők olyan végső fagyasztási hőmérsékletek elérésére, amilyent korábban a mélyebb (kb. -40 °C) elpárolgású berendezésekkel el lehetett érni. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a 0 °C alatti végső hófokintervallum (célszerűen 0 °C és -22 °C között) első részében - a hóf okcsők kenés közben lezajló dermedéses halmazállapot-változás miatt - lényegesen több hőt kell elvonni a fagyasztandó anyagtól mint a höfokcsökkentés további fázisában. Például: +15 °C hőmérsékletű zöldborsóból 333 kJ/kg hót kell elvonni ahhoz, hogy hőfoka -22 °C legyen. A -15 °C-ig való lehűtéshez 313 kJ/kg hőelvonásra van szükség, ami a teljes hőmennyiségnek mintegy 94%-a. Miután a-33 °C elpárologtatási üzemvitellel a -15 °C anyaghőfokot, azaz a 94%-os hőelvonást könnyűszerrel lehet biztosítani, a megoldásra váró hófokprobléma e felismerés birtokában a 94%-os hőelvonást meghaladó, mintegy 6%-nyi még elvonandó hőmennyiség alacsonyabb hőfokon való elvonásának megoldására redukálódott. E felismerés, amelyen jelen találmány alapul, ebben a megvilágításban egészen új, ilyen összefüggéseiben a szakirodalom nem ismerteti, e fizikai lehetőségre a kereskedelmi forgalomban beszerezhető fagyasztóberendezések egyike sem épült. A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti eljárás mélyhűtő körfolyamat fagyasztóegységei véghőmérsékletének csökkentésére, főleg fagyasztott élelmiszerek minőségének javítására oly módon, hogy a fagyasztandó termékből való hőelvonást egynél több, előnyösen két höfoklépcsőben hajtjuk végre, ahol az első höfoklépcsőben -35 - + -28 °C, előnyösen -33 °C, míg a második höfoklépcsőben -43 + -37 °C, előnyösen +40 °C hőmérsékletet alkalmazunk úgy, hogy folyamatos fagyasztók elpárologtatói között megosztva, míg szakaszos fagyasztók elpárologtatója(i)n időben egymás után hozzuk létre ezt tz egynél több, előnyösen két hőfoklépcsőt oly módon, hogy a második hófoklépcsót biztosító elpárologtatói ka)t gőzátemelő segítségével megszívatjuk és a hűtőközeget az első hőfoklépcső elpárolgási nyomására emeljük át. A találmányi eljárásra jellemző lehet még, hogy folyamatos fagyasztóknál az egynél több előnyösen két hőfoklépcsős hőelvonást úgy valósítjuk meg, hogy a hűtendő anyagáramból történő hőelvonást biztosító elpárologtatók 2/3 T 4/5, előnyösen 3/4 részénél hozzuk létre az első hőfoklépcsőt megvalósító -35 t -28 °C, előnyösen -33 °C, míg az elpárologtatók fennmaradó 1/3 4 1/5, előnyösen 1/4 részénél a második hőfoklépcsőt megvalósító -43 f -37 °C, előnyösen -40 °C elpárolgású hőmérsékletet. Az eljárásra jellemző lehet továbbá, hogy szakaszos fagyasztóknál az egynél több, előnyösen két hőfoklépcsőt időben egymás után hozzuk létre úgy, hogy az első hófoklépcsót a fagyasztandó termék hőmérsékletének -13 t -17 °C, előnyösen -15 °C-os értékéig, míg a második hőfoklépcsőt a fennmaradó, -15 °C alatti hőelvonási tartományában. A találmányi eljárás további ismérve lehet, hogy gőzátemelőként mechanikus sűritőt alkalmazunk. Az eljárást jellemezheti még, hogy gőzátemelő berendezésként gőzsugárszivattyút alkalmazunk. A találmány további kapcsolási elrendezés az eljárás foganatosítására mélyhűtő körfolyamat fagyasztóegységei véghőmérsékletének csökkentésére, főleg fagyasztott élelmi5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
