Интенсификация технологии гидроаэрозольного охлаждения птицы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.14, кандидат технических наук Крупененков, Николай Федорович

• Крупененков, Николай Федорович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Крупененков, Николай Федорович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Методы охлаждения тушек птицы после забоя.

1.2. Методы расчёта продолжительности охлаждения тушек птицы после забоя.

1.3. Методы расчета коэффициента теплоотдачи.

1.4. Выводы по литературному обзору.

ГЛАВА 2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ,ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ТУШЕК ПТИЦЬ!.

2.1. Введение.

2.2. Вычисление продолжительности охлаждения тушек курицы при постоянном коэффициенте теплоотдачи (без напыления влаги).

2.3. Вычисление продолжительности охлаждения тел простой формы с учетом испарения напыленной влаги.

2.4. Вычисление продолжительности охлаждения тушек курицы с учетом испарения напыленной влаги.

2.5. Определение растворимого белка в сточных водах при водяном и гидроаэрозольно-испари-тельном методах охлаждения тушек птицы.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА АППАРАТА.

3.1. Расчёт форсунок для распыления воды и орошения тушек.

3.2. Основные принципы расчёта процесса гидроаэрозольно-испарительного охлаждения тушек.

3.3. Описание системы холодообеспечения аппарата для гидроаэрозольно-испарительного охлаждения тушек птицы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсификация технологии гидроаэрозольного охлаждения птицы»

Потребности страны в качественных мясных продуктах питания требуют дальнейшего развития передовых технологий в отечественной мясоперерабатывающей промышленности. Одной из наиболее массовых отраслей этой промышленности является производство куриного мяса. Немаловажной составляющей этой производственной цепи является охлаждение тушек птицы, которое должно осуществляться после забоя. На большинстве предприятий птицеперерабатывающей промышленности до недавнего времени охлаждение тушек производилось водяным погружным методом, который позволяет достичь наибольшей производительности линий по убою птицы. Однако данный метод уже давно не отвечает мировым стандартам по части качества готовой продукции. Например, в странах Европейского Общего Рынка этот способ уже более 20 лет как запрещён к употреблению, поскольку он может приводить к перекрёстному обсеменению тушек патогенной микрофлорой. В последнее время у нас в стране этот факт тоже начинает осознаваться, в связи с чем отечественные предприятия начинают переходить на воздушный способ охлаждения. Однако для мировой практики воздушный способ также не считается оптимальным и на смену ему приходит новый, гидроаэрозольно-испарительный способ, который позволяет совместить преимущества водяного и воздушного методов охлаждения. Поэтому нам представляется целесообразным переходить от водяного способа охлаждения непосредственно к гидроаэрозольно-испарительно-му, как наиболее прогрессивному на данный момент.

Однако, для полной реализации преимуществ гидроаэрозольно-ис-парительного способа охлаждения тушек птицы, необходима разработка рациональной технологии охлаждения и соответствующее аппаратное оформление, которые должны опираться на надёжную теорию данного метода охлаждения. Поэтому создание теоретического обоснования технологии гидроаэрозольно-испарительного метода и, на его основе, методов инженерного расчёта соответствующих систем охлаждения представляется в настоящее время достаточно актуальной проблемой.

Предлагаемая работа посвящена именно этим вопросам. На основе предложенной физико-математической модели охлаждения тушек птицы с учётом напыленной на них влаги, а также разработанных основных принципов определения параметров процесса охлаждения, позволяющих в наибольшей степени реализовать преимущества гидроаэрозольно-испарительного метода, предложены и экспериментально подтверждены алгоритмы расчёта параметров процесса охлаждения и соответствующего аппаратного оформления.

Заключение диссертации по теме «Хранение и холодильная технология пищевых продуктов», Крупененков, Николай Федорович

1.4. Выводы по литературному обзору

1. Наиболее перспективным методом охлаждения тушек птицы после забоя в настоящее время представляется гидроаэрозольно-испари-тельный метод. Однако для полной реализации преимуществ этого метода необходим правильный выбор параметров процесса. В имеющейся литературе отсуствуют алгоритмы расчёта этих параметров.

2. Существующий метод расчёта процесса охлаждения тел сложной формы (метод регулярного теплового режима) содержит параметр (коэффициент формы), который может быть определён лишь экспериментально. Чисто теоретические методы расчёта в имеющейся литературе отсуствуют даже для случая постоянного коэффициента теплоотдачи.

3. Для определения "сухого" коэффициента теплоотдачи в литературе имеется достаточное число эмпирических формул. Что же касается "влажного" коэффициента теплоотдачи, то из двух имеющихся в литературе методов его расчета - метода Леви и метода Тамма - наиболее корректным является метод Тамма. Однако этот метод в настоящее время требует модификации, заключающейся в переходе от устаревшего графического интегрирования к численному с применением компьютера. I 7

ГЛАВА 2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ТУШЕК ПТИЦЫ

2.1. Введение

Как было показано в главе 1, определение продолжительности гидроаэрозольно-испарительного охлаждения тушек птицы до требуемой ГОСТом среднеобъёмной температуры 4 °С представляет собой весьма непростую задачу. Её сложность связана с двумя обстоятельствами:

1. Тушка курицы представляет собой тело достаточно сложной формы, которое не может быть с достаточной степенью точности ап-роксимировано ни одним из тел простой формы (бесконечная пластина, бесконечный цилиндр, шар) или их комбинаций (бесконечный прямоугольный брус, параллелепипед, конечный цилиндр), для которых имеется точное решение задачи их охлаждения.

2. При гидроаэрозольно-испарительном охлаждении, вследствие понижения температуры поверхности тушки в ходе процесса, уменьшается и интенсивность испарения влаги с поверхности, а, следовательно, и "влажный" коэффициент теплоотдачи. Существующие же решения задачи об охлаждении получены в предположении неизменности этого коэффициента.

Таким образом, соответственно этим двум обстоятельствам, мы имеем перед собой три задачи:

1. Разработать метод расчета продолжительности охлаждения тел произвольной формы (при постоянном коэффициенте теплоотдачи).

2. Разработать метод расчёта продолжительности охлаждения тел простой формы при переменном коэффициенте теплоотдачи, зависящем от температуры поверхности тела.

3. На основе объединения решений первых двух задач разработать метод расчёта продолжительности охлаждения тел произвольной формы при переменном коэффициенте теплоотдачи.

Представляется целесообразным решать эти задачи по отдельности, на каждом шаге проверяя теоретические выкладки экспериментально. В соответствии с этим структура настоящей главы следующая. В разделе 2.2 будет предложен метод расчёта продолжительности охлаждения тел сложной формы при постоянном коэффициенте теплоотдачи. Теоретические результаты сопоставляются с экспериментальными данными по охлаждению тушек курицы чисто воздушным способом (без напыления влаги - при этом коэффициент теплоотдачи постоянен). В разделе 2.3 предложен метод определения продолжительности охлаждения тел простой формы при переменном коэффициенте теплоотдачи. Результаты сравниваются с экспериментальными данными по гидроаэро-зольно-испарительному охлаждению модельных однородных тел простых форм - пластины, цилиндра и шара из геля агар-агара. И, наконец, в разделе 2.4, на основе объединения результатов разделов 2.2 и 2.3, предлагается алгоритм расчета продолжительности гидроаэрозоль-но-испарительного охлаждения тушек птицы. Результаты сравниваются с экспериментальными данными.

Кроме расчета продолжительности охлаждения, необходимо также умение рассчитывать массу испарившейся воды, как функцию прошедшего времени с начала процесса. Действительно, чтобы, с одной стороны, не допустить усушки тушки, а, с другой стороны, не расходовать лишнюю питьевую воду, необходимо напылять на тушку новую порцию воды именно в тот момент, когда полностью испарилась предыдущая порция. Но для этого необходимо знать, когда наступит этот момент. В разделах 2.3 и 2.4 предложены также алгоритмы расчета количества испарившейся влаги как функции времени.

2.2. Вычисление продолжительности охлаждения тушек курицы при постоянном коэффициенте теплоотдачи (без напыления влаги)

Как было показано в главе 1, попытки применения уравнений теории регулярного теплового режима (1.2) и (1.4) к охлаждению тушек птицы наталкиваются на серьёзное затруднение: они содержат параметр К = И2/«(со), который может быть определён (для тела сложной формы) только экспериментально. Из формул (1.2) и (1.4) видно, что для разрешения этого затруднения, необходимо иметь теоретическую формулу для ае(В1) для тел произвольной формы. При этом необходимо опираться на тот факт, что нам известна эта зависимость для тел простой формы (как корень соответствующих трансцендентных уравнений). Напрашивающийся путь решения этой задачи следующий: опираясь на известные численные значения этой функции для тел простой формы, подобрать апроксимирующую формулу для эс(В1,Ф), чтобы при Ф = 1 она давала соответствующую зависимость для пластины, при Ф = 1/2 - для цилиндра, и при Ф = 1/3 - для шара. При этом следует подобрать структуру этой формулы таким образом, чтобы максимальная для всех трёх случаев и всех значений В1 погрешность была бы минимальной.

Предлагается следующая апроксимирующая формула:

В1 зе «- . (2.1)

Ф / 1 + (0,664 + 0.164-В1)-В1'Ф1/2

Сравнение результатов вычислений по формуле (2.1) с известными данными для пластины (при Ф = 1), бесконечного цилиндра (Ф = - 1/2) и шара (Ф = 1/3) показывает (см. табл. 2.1, 2.2 и 2.3), что формула (2.1) справедлива для тел простой формы с погрешностью, не превышающей 1,5 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Крупененков, Николай Федорович, 2000 год

1. Алямовский И.Г. Регулярный режим охлаждения мясных полу-туш //Мясная индустрия СССР. 1970. - N 6. - С. 35-36.

2. Алямовский И. Г. Определение коэффициента формы говяжьих полутуш при охлаждении //Мясная индустрия СССР. N 3. - С. 32-40.

3. Алямовский И.Г. Регулярный режим охлаждения. Л.: ЛТИХП,1983.

4. АОЗТ "Марьинская птицефабрика": Модернизация цеха убоя птицы на базе современного технологического и холодильного оборудования //Холодильная техника. 1999. - N 6. - С. 26.

5. А. с. СССР N 1162401, А 23 L 3/36, 1985.

6. Богатырёв Г.П., Дибирасулаев М.А. и др. Исследование некоторых параметров технологии гидроаэрозольного охлаждения тушек птицы //Холодильная техника. 1986. - N 1. - С. 26-28.

7. Бородин В.А., Дитякин Ю.Ф. и др. Распыливание жидкостей.- М.: Машиностроение, 1967.

8. Венгер К.П., Камзолов С.М. Пути совершенствования техники и технологии охлаждения птицы. М.: АгроНИИТЭИММП, 1989.

9. ВитманЛ.А., Кацнельсон Б.Д., Палеев И.И. Распыливание жидкостей форсунками. М.-Л.: Энергоиздат, 1962.

10. Галустов B.C. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике. М.: Энергоатомиздат, 1989.

11. Герасимов Н.А., Осьмина И.В., Крупененков Н.Ф., Горелик Г.Б. Испытание воздушно-радиационной системы охлаждения мяса на Ленинградском мясокомбинате //Холодильная техника. 1981. - N 6.- С. 52-54.

12. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. M.: Пищевая пром-сть, 1973.

13. Голянд M. М., Малеванный Б.Н. Холодильное технологическое оборудование. М.: Пищевая пром-сть, 1977.

14. Желиба Ю. А., Онищенко В. П., Головский С.Е., Яковлев A.B. Экспериментальные исследования теплообмена при холодильной обработке упакованных тушек кур //Депон. в ГНТБ Украины. 22.02.94. -N 354. - 15 с.

15. Кацнельсон Б.Д., Тимофеева Ф.А. Исследование конвективного теплообмена между частицами и потоком в нестационарных условиях //Труды ЦКИТИ. 1949. - Кн. 12.

16. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М. : Гос. изд-во техн.-теор. лит-ры, 1954.

17. Кондратьев Г.М. Тепловые измерения. М.: Гос.науч-но-техн. изд-во машиностр. лит-ры, 1957.

18. Кулагин Л.В., Морошкин Л.Я. Форсунки для распыливания тяжёлых топлив. М.: Машиностроение, 1973.

19. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. М.: ГЭИ, 1959. - 414 с.

20. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука, сибирское отделение, 1970.

21. Кутателадзе С. С., Леонтьев А. И. Теплообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергия, 1972. - 320 с.

22. Куцакова В. Е., Фролов C.B., Крупененков Н.Ф. К расчёту времени гидроаэрозольно-испарительного охлаждения тушек птицы // Вестник МАХ. 1999. - Вып. 2. - С. 44-45.

23. Куцакова В.Е., Фролов C.B., Крупененков Н.Ф., Судзиловс-кий И.И. Интенсификация гидроаэрозольно-испарительного метода охлаждения тушек птицы //Холодильная техника. 1999. - N 6. - С.

24. Логинов Л.И., Сивачева A.M. Охлаждение тушек птицы методом орошения //'Холодильная техника. 1973. - N 8. - С. 31-33.

25. Лыков М.В., Леончик Б.И. Распылительные сушилки. М.: Машиностроение, 1966.

26. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа,1967.

27. Лыков A.B. Теория сушки. М., Энергия: 1968.

28. Лыков A.B. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия,1978.

29. Лышевский А.С. Распыливание топлива в судовых дизелях. -Л.: Судостроение, 1971.

30. Малеванный Б.Н., Крупененков Н.Ф., ХалявкаА.А. Обобщение опыта работы систем охлаждения камер холодильной обработки мяса //Холодильная техника. 1983. - N 8. - С. 52-54.

31. Обсуждение методов охлаждения тушек птицы //Холодильная техника. 1973. - N 8. - С. 53.

32. Патент Венгрии N 174290, А 22 С 21/00, 1980.

33. Патент РФ N 2076288, F 25 D 17/02, 1994.

34. Патент России N 2073450, МКИ 6А 23 В4/06.

35. Патент СССР N 1828690, 1991.

36. Патент США N 4199958, F 25 D 17/02, 1980.

37. Патент США N 5456091, МКИ 6F 25 D17/02.

38. Патент США N 5484615, МКИ 6А 22 С21/00.

39. Пажи Д.Г., Галустов B.C. Распылители жидкостей. М.: Химия, 1979.

40. Пажи Д.Г., Прахов A.M., Равикович Б.Б. Форсунки в химической промышленности. М.: Химия, 1971.

41. Пажи Д.Г., Галустов B.C. Основы техники распыливания жидкостей. М.: Химия, 1984.

42. Сборник примеров, расчетов и лабораторных работ по курсу "Холодильное технологическое оборудование". М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981.

43. Середкин A.A. Холодильная обработка тушек птицы на птицекомбинатах Краснодарского края //Холодильная техника. 1973. - N 8. - С. 37-38.

44. Сивачева A.M., Буланов H.A., Карих Т.М. Контактное охлаждение тушек птицы в ледяной воде. М.: ЦНИИИТЭИмясомолпром, 1970.

45. Сивачева A.M., Буланов H.A., Кащук В.Ф., Карих Т.М., Па-лубец A.M. Совершенствование способов охлаждения мяса птицы //Холодильная техника. -1977. -N6. -С. 37-40.

46. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. М.: Энергия, 1970.

47. Станко К., Станчев Охлаждение и замораживание тушек птицы //Холодильная техника. 1973. - N 8. - С. 35-36.

48. Судзиловский И., Богатырёв А., Рогов И., Мизерецкий Н. Холод и технология пищевых продуктов. Ижевск: "Печать - Сервис", 1996.

49. Тантиков М.3. Новые конструкции аппаратов для охлаждения и замораживания птицы //Холодильная техника. 1972. - N 2. - С. 6-9.

50. Филоненко Г.К. Кинетика сушильного процесса. М.: Обо-ронгиз, 1939.

51. Филоненко Г.К., Лебедев П.Д. Сушильные установки. М.: Госэнергоиздат, 1952.

52. Филоненко Г.К., Гришин М.А., Гольденберг Я.М., Коссек

53. B.K. Сушка пищевых растительных материалов. М.: Пищевая пром-сть, 1971.

54. Хавкин Ю.И. Центробежные форсунки. -Л.: Машиностроение,1976.

55. Цветков А.И., Оленев А.К. Аналитическое исследование процесса гидроаэрозольно-испарительного охлаждения тушек птицы // Вестник МАХ. 1998. - Вып. 2. - С. 48-49.

56. Черпаков П.В. Теория регулярного теплообмена. М.: 1975.

57. Чижов Г.Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов. М.: Пищевая пром-сть, 1979.

58. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: ИЛ, 1956.

59. Berner Н., Scholtyssek S. "Die Fleischuirtschaft", N 4, 1968, s. 43.

60. Blausius H. Grenzschichten In Flüssigkeiten mit kleiner Reibung. Z. Math, u Phys., 56 (1908), 1.

61. Grossklaus B. "Die Fleischuirtschaft", N 1, 1966, s.50.

62. Hiemenz K. Die Grenzschicht an einem in den gleichförmigen Flussigkeitsstorm eingetauchten geraden Kreiszylinder. Dingl. Polytechn. J., 326, (1911), 32.

63. Howarth L. On the calculations of steady flow in the bo-undary layer near the surfасе of a cylinder in a stream. ARC Report 1632 (1935).

64. Levy F. A diagram for the transfer of heat and mass and Its application to problems of Refrigeration, Annexe, 1970-1 au Bulletin de I'IIF p. 271-286.

65. Levy F. Meat-towards better understanding of the mechanism of weight loss, Annexe, 1974-3, p. 103-114.

66. Lorentz E. "Die Fleischuirtschaft", N 1, 1966, s.49.

67. Prandtl L. Wärmeaustausch und Stromungswiderstand In Flu-Igkelgkten. Phys. Z., 11 (1910), 1072.

68. Ristic Milan //Fleischwirtschaft, 77, N 9, 1997, c. 810811.

69. Schlichting H. Einige exakte Losungen fur die Temperaturverteilung in einer laminaren Strömung. ZAMM, 31 (1951), 78.

70. Szentkutl L., Pavlus G., Zeisther L. "Die Fleischuirtschaf t", N 12, 1969, s. .

71. Szlgetl M. Elemezesl Ipar, 1982, 36, N 2, s. 50-56.

72. Tamm W. Neue Untersuchungen über f'leischkulung. "Der Kalte - Klima - Praktiker", 1972, N 12, s. 380-387; 1973, N 1, s. 2-8.

73. Tamm W. New Investigations on the chilling of pork. Annexe 1973 - 6 au Bulletin de 1'I.I.F., p. 91-101.

74. Ulsamer I. Forschung, Bd. 3, 2, 1932.

75. Veerkanep C.H. Broiler Industry, 1980, 43, N 12, pp. 42-48.