При подборе вакуумного охлаждающего оборудования первый вопрос обычно звучит как «сколько килограммов за партию», но то, что действительно определяет, будет ли установка работать хорошо, — это какой объём занимает эта партия внутри камеры. 4 000 кг листовой зелени и 4 000 кг упакованной черешни требуют совершенно разного объёма камеры. Вывод сразу: плотность загрузки — это число, которое необходимо рассчитать до подбора; слишком большая камера встречается чаще, чем слишком маленькая, и цена этого — более длительное время предварительной откачки, относительно недостаточная мощность насосов и напрасно потраченные средства на оборудование.
1. Как рассчитать плотность загрузки
Достаточно двух чисел: производительность партии (кг) ÷ эффективный объём камеры (м³) = плотность загрузки (кг/м³). В обратном виде это даже нагляднее: объём камеры (л) ÷ производительность партии (кг) = занимаемый объём на килограмм продукта (л/кг).
В проектных расчётах мы используем оба числа. кг/м³ служит для сравнения с отраслевыми диапазонами, а л/кг — для быстрой оценки соответствия камеры и производительности партии. Причина в том, что л/кг ставит «камеру» и «производительность партии» непосредственно рядом, без дополнительных пересчётов.
Внутренняя часть вакуумного прекулера с открытыми двустворчатыми дверями: ящики на двух рядах паллет расположены по длине камеры, по бокам и сверху необходимо оставлять каналы для потока воздуха к поверхностям испарения.
2. Базовые диапазоны для двух продуктовых линеек
| Продуктовая линейка | Типичная плотность загрузки | Соответствующее л/кг | Примечания |
|---|---|---|---|
| Вакуумное предварительное охлаждение овощей и фруктов (в основном листовая зелень) | 125~150 кг/м³ | 6,7~8,0 | Листовая зелень объёмна, упаковка занимает место, поэтому плотность изначально низкая |
| Вакуумное предварительное охлаждение овощей и фруктов (мелкие плоды, например черешня) | Около 165 кг/м³ | ~6,1 | Упакованные мелкие плоды; выше, чем у листовой зелени, но всё ещё ниже обычного верхнего предела |
| Вакуумное предварительное охлаждение овощей и фруктов (крупное оборудование класса 10 тонн) | Около 160 кг/м³ | ~6,3 | Камера класса 62,5 м³ в паре с 10 тоннами также находится на этом уровне |
| Вакуумное быстрое охлаждение пищевых продуктов (загрузка на лотках/плотная) | 100~180 кг/м³ | 5,6~10 | Мясо и готовые блюда загружаются плотно на лотках, поэтому плотность высокая |
| Вакуумное быстрое охлаждение пищевых продуктов (объёмные продукты, например хлеб) | Около 95 кг/м³ | ~10,5 | 200 кг хлеба при камере 2,1 м³ — разумно |
По обеим линейкам разумный диапазон плотности загрузки находится примерно в пределах 4~7 л/кг.
3. Два критерия для л/кг
Первый критерий — диапазон. Ниже 4 л/кг продукт уложен слишком плотно, каналы откачки и поверхности испарения перекрыты, и загрузку не удаётся охладить насквозь. Выше 7 л/кг камера явно велика для данной партии. Выше 20 л/кг цикл можно сразу признать невыполнимым — большая часть объёма камеры пуста, но насосу всё равно приходится сначала откачивать этот воздух.
Второй критерий — плотность мощности насосов (суммарная мощность насосов ÷ объём камеры, кВт/м³). В одном наборе предложений камера 22,6 м³ в паре с насосом 16,5 кВт даёт плотность мощности всего 0,73 кВт/м³, что явно ниже других предложений той же серии, с оценкой предварительной откачки 65 минут; другие предложения той же серии находятся в диапазоне 0,81~2,08 кВт/м³, а предварительная откачка обычно занимает несколько минут. Как только камеру увеличивают без соответствующего увеличения мощности насосов, цикл затягивается.
4. Слишком большая камера: три последствия
Время предварительной откачки следует за объёмом. Насос 300 м³/ч откачивает камеру 3,24 м³ за 4,3 минуты; при замене на камеру 5,08 м³ с насосом класса 300 м³/ч предварительная откачка занимает 6,8 минуты; насос 720 м³/ч откачивает камеру 5,4 м³ примерно за 3 минуты. Этап предварительной откачки не отводит тепло продукта — это чисто «сначала откачать воздух» — поэтому чем больше камера, тем длительнее это бесполезное время.
Относительно недостаточная мощность насосов. Насос подбирается по объёму камеры, а не по производительности партии. Если камера рассчитана на класс 10 тонн, а фактически загружено только 4 тонны, насос становится слабым звеном.
Напрасные затраты на оборудование. Камера — это конструктивный элемент из углеродистой или нержавеющей стали; с ростом объёма увеличиваются и материал, и занимаемая площадь. Камера 30~40 м³ с загрузкой 4 000 кг даёт плотность загрузки всего 103~104 кг/м³; при уменьшении камеры до 20~25 м³ плотность загрузки удвоилась бы, а время предварительной откачки сократилось бы вдвое.
Два крайних примера из расчётов: камера 9,6 м³ с загрузкой 400 кг даёт плотность загрузки 41,7 кг/м³ (24 л/кг); камера 14,4 м³ с загрузкой 350 кг даёт всего 24,3 кг/м³ (41 л/кг).
5. Слишком маленькая камера: паллеты и штабелирование — первый ограничитель
Ширина камеры определяет, могут ли паллеты войти в два ряда. Стандартные паллеты — 1200×1000 мм, европаллеты — 1100×1100 мм, высота самой паллеты около 140 мм — если камера слишком узкая, паллеты можно разместить только в один ряд, что вдвое уменьшает количество паллет на той же площади пола.
Высота штабелирования также имеет предел. Штабелирование паллет выше, чтобы вместить больше продукта, приводит к тому, что верхний слой давит на поверхности испарения нижнего слоя, а штабель перекрывает каналы потока воздуха; в результате внешний слой достигает целевой температуры, а внутри — нет. Когда плотность загрузки достигает 247~267 кг/м³ (3,75~4,05 л/кг), слегка неаккуратная загрузка лотков вызывает проблемы, и такие предложения должны поставляться вместе с чёткими требованиями к размещению.
6. Как соотносятся количество паллет и объём камеры
| Количество паллет | Эффективный объём камеры (типовые конфигурации с нашего завода) | Стандартные паллеты 1200×1000 мм, четыре штуки |
|---|---|---|
| 2P | Около 8 м³ | — |
| 4P | Около 16 м³ (длина камеры 5200 мм) | Вмещаются |
| 6P | Около 22,8 м³ | Вмещаются |
Количество паллет определяет длину и ширину камеры, а производительность партии определяет, какую высоту должна занимать эта партия. Только рассматривая оба числа вместе, можно судить, не выбран ли размер камеры на ступень больше.
Камера вакуумного прекулера, размещённая на открытом воздухе, с синим корпусом и гидравлической дверью; длина и ширина камеры напрямую определяют, сколько рядов паллет можно разместить.
7. Как пользоваться этими двумя числами
Получив конфигурацию, сначала рассчитайте кг/м³ и сравните с отраслевым диапазоном, затем рассчитайте л/кг, чтобы увидеть, попадает ли значение в 4~7; после этого разделите суммарную мощность насосов на объём камеры и сравните плотность мощности с аналогичными предложениями. Прогоните эти три числа, и завышенное предложение практически не сможет скрыться. И наоборот, если заказчик сообщает о большой производительности партии с объёмной упаковкой (листовая зелень, грибы), камера должна быть большой, если это необходимо; в этом случае внимание сосредоточено на согласовании холодопроизводительности и насосов, а не на принудительном уменьшении камеры.
Конкретно для предварительного охлаждения овощей и фруктов и быстрого охлаждения пищевых продуктов соответствие между формой камеры, характеристиками паллет и конфигурацией насосного агрегата различается: вакуумные прекулеры для овощей и фруктов обрабатывают фрукты и овощи комнатной температуры (подача при 25~30°C), и слишком большая камера влияет в основном на время предварительной откачки; вакуумные быстрые охладители пищевых продуктов обрабатывают горячую пищу (подача при 80~90°C) и должны также учитывать влаговую нагрузку на высокотемпературной стадии. О связи между скоростью насоса и предельным вакуумом см. Скорость откачки вакуумного насоса и предельный вакуум: на какое число смотреть.
Сообщите нам тип продукта, способ упаковки, производительность партии и размеры площадки, и мы подберём объём камеры и насосный агрегат до нужной точки на основе этих трёх чисел.