Совершенствование способов и техники охлаждения копченых колбасных и других мясных изделий

Фундаментальные исследования в области теории холодильного консервирования пищевых продуктов и холодильной техники выполнены Аля-мовским И.Г., Богдановым С. Н., Бражниковым A.M., Гоголиным A.A., Головкиным H.A., Гуйго Э. И., Даниловой Г. Н., Журавской Н. К., Каухчешвили Э. И., Рютовым Д. Г., Христодуло Д. А., Чижовым Г. Б., Чумаком И. Г. и др. [1- 3- 9- 15- 19- 23- 85- 86- 90- 93].

Значительный вклад в развитие теоретических основ способов и техники холодильной обработки пищевых продуктов внесен Авериным Г. Д., Бабакиным Б. С., Венгер К. П., Выгодиным В. А., Карпычевым В. А., Мизерец-ким H.H., Роговым И. А., Стефановским В. М., Судзиловским И. И., Шеффе-ром А.П., Шиховым Г. Л., Юшковым П. П. и др. [1- 3- 5- 10- 77- 86−88].

Современные исследования в области совершенствования процессов и техники тепловой и холодильной обработки пищевых продуктов проводятся по следующим направлениям:

— совершенствование теплообменных аппаратов и систем теплои хо-лодоснабжения;

— совершенствование устройств для распределения рабочей среды (воздушной, газовой, паровоздушной, дымовоздушной).

Проблемой совершенствования теплообменных аппаратов занимаются специалисты Санкт-Перетбургской государственной академии холода и пищевых технологий, Всероссийского института холодильной промышленности, Краснодарского политехнического института, фирмы «Химхолодсервис» и др. [13- 14- 39- 66- 81]. Разработаны более совершенные методы теплового и аэродинамического расчета аппаратов, перспективные варианты конструктивного оформления оребренной поверхности, новые виды оребрения и поверхности теплообмена теплообменных аппаратов, определены оптимальные скорости движения охлаждаемого воздуха в воздухоохладителях [14- 39- 89], 4 что позволяет разработать более компактные воздухоохладители с увеличенным теплосъемом.

Проводятся также интенсивные работы в области использования естественного холода путем использования холода наружного воздуха в холодный период года, использования аккумуляторов холода различных конструкций, теплоутилизации обратных хладоносителей технологических систем кондиционирования, использования холода охлаждаемых витрин и др. [16- 17- 33- 41- 48- 81].

Из известных источников научно-технической литературы следует, что совершенствованию производственных систем воздухораспределения, предназначенных для поддержания заданной скорости движения воздуха в охлаждаемых и кондиционируемых объектах пищевой промышленности, посвящено крайне мало работ. Известны работы по совершенствованию воздухораспределения в овощехранилищах, в рефрижераторном транспорте, транспортных системах кондиционирования и др. Есть отдельные работы, проводимые специалистами Санкт-Петербургской государственной академии холода и пищевых технологий, ВНИХИ и Московского государственного университета прикладной биотехнологии, посвященные совершенствованию систем распределения воздуха в камерах замораживания мяса в воздушной среде и распределения газовых потоков в криоморозильных аппаратах (д-р техн. наук, проф. Румянцев Ю. Д., д-р техн. наук Стефановский В. М., д-р техн. наук, проф. Судзиловский И. И., д-р техн. наук, проф. Венгер К. П., д-р техн. наук, проф. Выгодин В.А.). Отсутствуют также работы по исследованию и совершенствованию систем охлаждения готовых мясных и других пищевых продуктов перед отправкой их в реализацию.

Совершенствование способов и техники охлаждения готовых мясных продуктов после их термической обработки является актуальной проблемой для мясоперерабатывающих предприятий. Охлаждение отличается значительной продолжительностью в связи с повышенной разностью температур 5 обрабатываемых продуктов, ограничением температуры охлаждающей среды и в связи с этим повышенными потерями массы продукта. Совершенствование способов и техники охлаждения таких продуктов позволит в большей степени сохранить качество выпускаемой мясной продукции, уменьшить потери их массы, увеличить сроки хранения, а также уменьшить энергозатраты на работу охлаждающего оборудования.

В последние годы наряду с расширением производства вареных колбас значительно увеличились объемы производства варено-копченых и полукопченых колбас, которые после горячего копчения необходимо охладить в воздушной среде перед подачей их в упаковочные отделения. В настоящее время установки для охлаждения копченых колбасных и других мясных изделий отсутствуют. Копченые мясные продукты, как правило, охлаждают в камерах охлаждения вареных колбас, что нецелесообразно по технологическим условиям, или в помещениях, не приспособленных для проведения процесса охлаждения (в коридорах, смежных помещениях, технологических проходах). Такие помещения не оборудованы устройствами для охлаждения. Поэтому процесс характеризуется повышенной продолжительностью и усушкой.

В данной работе автором сделана попытка разработать технические решения устройств для охлаждения копченых колбасных изделий, эффективных по энергозатратам и равномерности распределения параметров воздуха в зоне размещения охлаждаемых продуктов и методику их расчета.

Актуальность проблемы. Совершенствование способов и техники охлаждения готовых мясных продуктов после их термической обработки является актуальной проблемой мясоперерабатывающих предприятий. Охлаждение отличается значительной продолжительностью и в связи с этим повышенными потерями массы продуктов. В последние годы в нашей стране наряду с расширением производства вареных колбас значительно увеличились объемы производства варено-копченых и полукопченых колбас, которые по6 еле горячего копчения охлаждают в воздушной среде перед подачей в упаковочное отделение. На сегодняшний день установки для охлаждения копченых колбас отсутствуют. Копченые колбасы, как правило, охлаждают в камерах охлаждения вареных колбас, что по технологическим условиям является не целесообразным. Совершенствование способов и техники охлаждения продуктов позволит уменьшить продолжительность процесса, в большей степени сохранить качество мясной продукции, уменьшить усушку, а также уменьшить энергозатраты на работу охлаждающего оборудования.

Цель работы. Целью работы является определение способа охлаждения копченых колбас и технических решений установки для их охлаждения, характеризующихся уменьшением энергозатрат и потерь массы продуктов, а также разработка методики расчета способа и техники охлаждения.

Основные задачи работы.

1. Выполнить исследования тепловлажностных характеристик процесса охлаждения копченых колбас.

2. Определить способы охлаждения продуктов, соответствующие технологическим рекомендациям по продолжительности процесса, параметрам воздушной среды и потерям массы продуктов.

3. Разработать технические решения и методику расчета установок для воздушного охлаждения копченых колбас.

Научная новизна.

1. Разработан способ воздухораспределения в камерах охлаждения копчёных колбас при продольном движении воздуха обратным потоком в зоне продукта, с использованием вне рабочей зоны эффекта настилания левых и правых приточных струй на стены и пол камеры охлаждения до их слияния.

2. Разработан способ воздухораспределения в камерах охлаждения копчёных колбас при продольно-поперечном движении воздуха в зоне про7 дукта, с использованием наклонных приточных струй вне рабочей зоны, создаваемых соплами различной длины с усечённым выходным отверстием.

3. Получены математические зависимости скорости приточных струй, выходящих из сопловых воздухораспределительных устройств, от скорости воздуха в рабочей зоне камеры охлаждения копчёных колбас при продольном и продольно-поперечном движении воздушного потока в зоне размещения продукта.

4. Получены математические зависимости для определения коэффициента теплоотдачи при охлаждении копчёных колбас в продольном и продольно-поперечном воздушном потоке.

На защиту выносятся следующие результаты диссертационной работы:

— тепловлажностные характеристики процесса охлаждения копченых колбас воздухом;

— способ охлаждения продуктов воздухом при продольном и продольно-поперечном его движении в рабочей зоне камеры охлаждения;

— методика расчета камер охлаждения копченых колбас.

Практическое значение работы заключается в следующем:

1. Разработаны технические решения и модифицированные методы расчёта способов воздухораспределения в камерах охлаждения копчёных колбас.

2. Определены основные тепловлажностные характеристики процесса охлаждения копчёных колбас: влагопоступление от продукта, продолжительность охлаждения и усушка копчёных колбас при охлаждении продольным и продольно-поперечным воздушным потоком.

3. Определены основные характеристики предлагаемых систем воздухораспределения: удельный расход воздуха, удельные потери напора воздуха, удельная мощность вентилятора на 1 м² площади камеры охлаждения, что позволило определить наиболее рациональную по энергозатратам систе8 му воздухораспределения и разработать методику расчёта предлагаемых систем воздухораспределения.

4. Определены тепловлажностные характеристики камер охлаждения копчёных колбас: удельный теплои влагоприток на 1 м площади камер, тепловлажностные коэффициенты лучей процесса охлаждения и удельная тепловая нагрузка на систему охлаждения, что позволяет рекомендовать рациональную систему холодоснабжения.

Достоверность результатов. Анализ тепловлажностных характеристик выполнен с учетом рекомендаций строительных норм и правил (СНиП), пособий к СНиП, отраслевых стандартов и нормативных документов по производственным помещениям предприятий мясной промышленности.

Реализация результатов работы.

1. Выполнено внедрение в учебный процесс предлагаемой методики расчета системы воздухораспределения с продольным и продольно-поперечным движением воздуха в рабочей зоне охлаждаемых и кондиционируемых технологических аппаратов при изучении учебных дисциплин: «Проектирование и расчет оборудования систем кондиционирования воздуха» — «Аэродинамика и вентиляторы» на факультете «Холодильная техника и технология» МГУПБ.

2. Разработана и внедрена проектная документация на камеру охлаждения копченых колбас для колбасного завода ОАО «ЦАРИЦЫНО», оборудованную системой воздухораспределения с продольным движением воздуха по обратному потоку.

3. Результаты диссертационной работы внедрены в научных исследованиях по госбюджетной теме 5−2-96 В «Исследование и разработка аппаратов для кондиционирования воздуха на мясоперерабатывающих предприятиях» (1998;2000 гг.). 9.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на научно-технической конференции (г. Санкт-Петербург, 1998 г.) — на международной конференции «Пища. Экология. Человек» (МГУПБ, 2000 г.).

Публикации, основные положения диссертации опубликованы в 5 печатных работах.

1.Малова Н. Д., Венедюхин Д. В. Совершенствование техники охлаждения охлаждаемых помещений мясоперерабатывающих предприятий // Техника и процессы в подготовке инженера биотехнологических производств и курс «Расчеты и конструирование»: Тезисы докладов НМЧ М.: МГУПБ, 1998. С. 73.

2.Малова Н. Д., Венедюхин Д. В. Техника охлаждения мясоперерабатывающих предприятий // Ресурсосберегающие технологии пищевых производств: Тезисы докладов МНТК СПб: Санкт-Петербургская государственная академия холода и пищевых технологий, 1998. С. 279−280.

3. Венедюхин Д. В., Малова Н. Д. Исследование и разработка систем воздухораспределения для технологических аппаратов. Раздел 3 в заключительном отчете по НИР «Исследование и разработка аппаратов для технологического кондиционирования воздуха на мясоперерабатывающих предприятиях». № г./р. 1 970 005 650. М.: ВНТИЦ, 2000. С. 51−95.

4. Венедюхин Д. В., Малова Н. Д. Исследование и совершенствование систем кондиционирования мясоперерабатывающих предприятий // Надежность и техническая диагностика оборудования перерабатывающих отраслей АПК: Сборник научных работ. М.: Фантера, 2000. С. 154−158.

5. Малова Н. Д., Венедюхин Д. В. Исследование и разработка техники охлаждения колбасных изделий // Пищевой белок и экология: Материалы МНТК. М.: МГУПБ, 2000. С. 225.

6.Малова Н. Д., Венедюхин Д. В. Исследование охлаждения готовых мясных изделий // Пищевой белок и экология: Доклад на международной научно-технической конференции. М.: МГУПБ, 2001.

выводы.

1. Разработан способ воздухораспределения в камерах охлаждения копченых колбас с продольным движением воздуха обратным потоком в зоне продукта, с использованием вне рабочей зоны эффекта настилания левых и правых приточных струй на стены и пол камер до их слияния.

2. Разработан способ воздухораспределения в камерах охлаждения копченых колбас с продольно-поперечным движением воздуха в зоне продукта с использованием наклонных приточных струй вне рабочей зоны, создаваемых усеченными соплами различной длины.

3. Получены математические зависимости скорости приточных струй, выходящих из сопловых воздухораспределительных устройств, от скорости воздуха в рабочей зоне камеры охлаждения копчёных колбас при продольном и продольно-поперечном движении воздушного потока в зоне размещения продукта.

4. Получены математические зависимости для определения коэффициента теплоотдачи при охлаждении копчёных колбас в продольном и продольно-поперечном воздушном потоке.

5. Определена продолжительность процесса охлаждения копченых колбас в продольном и продольно-поперечном воздушном потоке при наименьшей усушке продукта и диаметре колбасных батонов 50−60 мм: т" д60 =.

3,16−4 ч-т-р:?0оп= 2,07−2,7 ч.

6. Разработаны технические решения и модифицированные методы расчета предлагаемых способов воздухораспределения.

7. Определены удельные характеристики камер охлаждения с предлагаемыми способами воздухораспределения: удельный расход воздуха.

УуД60−50 = 1290−1465 м3/ч-м2;