Разработка технологии гидроаэрозольного метода размораживания мясных четвертин и полутуш тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.04, кандидат технических наук Трубников, Антон Николаевич

• Трубников, Антон Николаевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Трубников, Антон Николаевич

Список принятых обозначений

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Анализ методов размораживания мяса

1.2. Методы расчета продолжительности размораживания

1.3. Воздухораспределение в процессе размораживания мяса

1.4. Способы распыления жидкости 40 Выводы по обзору

Глава 2. Разработка гидроаэрозольного метода размораживания мясных четвертин и полутуш

2.1. Введение

2.2. Кинетика процесса размораживания и температура поверхности

2.3. Теплообмен в пленке стекающей жидкости на этапе орошения

2.4. Кинетика двухстадийного размораживания пищевых продуктов

Глава 3. Экспериментальное исследование показателей процесса размораживания мясных четвертин и полутуш

3.1. Описание экспериментальной установки

3.2. Методика проведения эксперимента и результаты исследования

Глава 4. Разработка технологии гидроаэрозольного размораживания мясных четвертин и полутуш в дефростационных камерах

4.1. Технология размораживания

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии гидроаэрозольного метода размораживания мясных четвертин и полутуш»

В последние годы требования к каждой технологической операции промышленного производства мясопродуктов постоянно повышаются. В современном производстве начальной стадией переработки является процесс размораживания. Основной целью размораживания является, по возможности, максимальное восстановление его первоначальных свойств, а также приведение продукта в состояние удобное для дальнейшей переработки. Объемы же использования мяса на кости, требующего обязательного размораживания, не только не снизились, но и несколько увеличились.

На любом перерабатывающем предприятии, использующем замороженное сырье, возникает вопрос сокращения времени размораживания при сохранении качества получаемого продукта. Одновременно следует учитывать, что предприятия оснащены камерами размораживания, аналогичными по своей конструкции камерам замораживания или хранения мяса. Вследствие этого, возникает необходимость разработки технологии размораживания мясных полутуш, максимально использующей существующие площади и пригодной для промышленного производства. Обязательными требованиями к разрабатываемой технологии является минимизация времени процесса с учетом качественных характеристик мяса.

Целью данной работы являлась разработка технологии размораживания мясных полутуш в производственных условиях с минимальными затратами времени при сохранении высокого качества размороженного мяса.

Для достижения данной цели необходимо было решить следующие задачи:

- создать физико-математическую модель процесса размораживания, позволяющую определить расчетные температуры воды и воздуха, температуры в толще продукта на различных этапах размораживания;

- экспериментально поверить основные положения физико-математической модели процесса размораживания и получить подтверждение соответствия расчетных параметров процесса размораживания действительным;

- разработать кинетическую и оптимизационную модель двухстадийного способа размораживания полутуш в производственных условиях, позволяющую определить время этапов орошения и обдува воздухом при минимальном общем времени процесса;

- разработать технологию двухстадийного гидроаэрозольного размораживания мясных продуктов (полутуш) в производственных условиях, дать рекомендации по компоновке основных элементов установки (распылители воды, воздухораспределители) в объеме камеры размораживания.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- разработана двухстадийная гидроаэрозольная методика размораживания мясных продуктов, в частности полутуш, для производственных условий, включающая первый этап - орошение поверхности полутуш водяным аэрозолем с равномерным его распределением за счет динамических воздухораспределителей; второй этап - обдув поверхности полутуш воздухом фиксированной температуры с применением тех же воздухораспределителей;

- исследованы аналитически и впервые получены экспериментально данные по распределению температур по толщине продукта в зависимости от времени орошения и температуры воды при размораживании мясных четвертин гидроаэрозольным методом. Проведено сравнение полученных данных с результатами расчетов, показано хорошее соответствие расчетных и экспериментальных величин;

- предложена кинетическая модель двухстадийного гидроаэрозольного способа размораживания, позволяющая оптимизировать процесс с точки зрения сокращения времени. В результате проведенных расчетов определено соотношение периодов орошения и обдува поверхности полутуши на единичном объекте и в промышленном производстве;

- новизна разработанной технологии подтверждена патентом РФ на изобретение № 2237411 «Способ двухстадийной дефростации пищевых продуктов».

Апробация работы.

Работа выполнялась в рамках подпрограммы «Перспективные процессы в перерабатывающих отраслях АПК» Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения». Материалы диссертационной работы докладывались автором на конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и докторантов СПбГУНиПТ, Санкт-Петербург, 2001-2005 г.г., НТК молодежи, посвященный 300-летия Санкт-Петербурга «Петербургские традиции хлебопечения, пивоварения, холодильного хранения и консервирования», Санкт-Петербург,

2003 г., в рамках выставки «Перспективные технологии XXI века» 18-21 мая

2004 г. Министерства образования РФ Федерального агентства по науке РФ.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 4 работы, в том числе 2 публикации в журнале «Вестник МАХ» за 2003-2004 гг., рекомендованном ВАК РФ.

Практическая значимость.

Произведена опытно-промышленная проверка гидроаэрозольного метода размораживания мясных полутуш на предприятии ООО «Холдинговая компания Парнас». Результаты данной работы и практические рекомендации автора были использованы при модернизации камер размораживания мяса названного предприятия.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, приложений. Содержание работы изложено на 103

Заключение диссертации по теме «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств», Трубников, Антон Николаевич

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана технология двухстадийного гидроаэрозольного размораживания мясных продуктов, в том числе полутуш, в производственных условиях, включающая первый этап: орошение поверхности полутуш водяным аэрозолем с равномерным его распределением за счет применения динамических воздухораспределителей; второй этап - обдув поверхности полутуш воздухом фиксированной температуры с применением тех же воздухораспределителей.

2. Предложена физико-математическая модель процесса, позволяющая определить время этапов орошения и обдува при минимальном общем времени размораживания мясных полутуш.

3. На основе разработанной физико-математической модели процесса двухстадийного размораживания впервые определены оптимальные температуры воды и воздуха, позволяющие минимизировать общее время размораживания.

4. Преложена кинетическая и оптимизационная модель двухстадийного способа размораживания мясных полутуш в производственных условиях. Аналитически показано и подтверждено экспериментально, что соотношение времени первого (орошение водой) и второго (обдув воздухом) этапов как 4:1 обеспечивает минимизацию общего времени размораживания полутуш.

5. Установлено, что размораживание 70-75 % толщины продукта на первом этапе при гидроаэрозольном методе уменьшает общее время размораживания на 30 % по сравнению с воздушным методом. Использование гидроаэрозольного метода не только не ухудшает качество размороженного продукта, но и позволяет получить относительный прирост массы до 3 %. Применение гидроаэрозольного метода позволяет отказаться от дополнительных операций по мойке и обсушке полутуш, необходимых при воздушном способе размораживания.

6. Произведена опытно-промышленная проверка гидроаэрозольного метода размораживания мясных полутуш на предприятии ООО «Холдинговая компания Парнас». Результаты данного исследования и практические рекомендации были использованы при модернизации камер размораживания мяса названного предприятия.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Трубников, Антон Николаевич, 2007 год

1. Авдеева Т. П., Коузов П.А. Аэродинамические характеристики лункообразных приточных выпусков. В кн. «Совершенствование условий и охраны труда», М.: Профиздат, 1980.- с. 66-70 (Возд к стр. 22)

2. Авторское свидетельство СССР № 1192763,1983.

3. Бабин Г.В., Павлов Ф.А. Изучение способов размораживания мяса. Труды ВНИИМПа. Вып.Ш. Пищепромиздат. 1950.

4. Бражников A.M. Теория термической обработки мясопродуктов. М., ВО "Агропромиздат", 1987.-272 с.

5. Бучко Н. Методы расчета процессов гидродинамики и тепломассообмена в аппаратах кондиционирования воздуха.- Л., ЛТИХП,1984. -79 с.

6. Воронцов Е.Г., Тананайко Ю.М. Теплообмен в жидкостных пленках. -Киев, Техника, 1972. 196 с.

7. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. М., Пищевая пр-сть, 1980. - 288 с.

8. Глуханов Н.П. Физические основы высокочастотного нагрева. Машгиз, М.-Л.,.1954.

9. Головкин Н.А., Чижов Г.Б., Школьникова Е.Ф., Шаган О.С. К теории размораживания мяса. Труды ЛТИХП. Т.5. М.: Пищепромиздат, 1954.

10. Головкин Н.А., Чижов Г.Б., Школьникова Е.Ф., Шаган О.С. О размораживании мяса в жидкой среде. Мясная индустрия СССР, 1953 № 2.

11. П.Головкин Н.А., Чижов Г.Б., Школьникова Е.Ф., Шаган О.С. О рациональных методах размораживания мяса. Мясная индустрия СССР, 1951 -№3.

12. Головкин Н.А., Чижов Г.Б., Школьникова Е.Ф., Шаган О.С. Изготовление колбас из мяса, размороженного в воде. Мясная инд. СССР, 1952 -№ 1.

13. Гольдфарб Э.М. Объединение решений уравнения теплопроводности для плиты, цилиндра и шара. Научные доклады высшей школы, № 3, М., 1958, с. 129-134.

14. ГОСТ Р 8.563-96 Методика проведения измерений. М.: Госстандарт России.

15. ГОСТ 23042-86 "Мясо и мясные продукты", Методы определения жира. М.: Государственный комитет СССР по стандартам.

16. ГОСТ 25011-81 "Мясо и мясные продукты", Методы определения белка. М.: Государственный комитет СССР по стандартам.

17. ГОСТ 29299-92 (ИСО 2918-75) "Мясо и мясные продукты", Метод определения нитрита. М.: Госстандарт России.

18. ГОСТ 7269-79 "Мясо", Методы отбора образцов и органолептические методы определения свежести. М.: Государственный комитет СССР по стандартам.

19. ГОСТ 9959-91 "Продукты мясные", Общие условия проведения органолептической оценки. М.: Госстандарт России.

20. ГОСТ Р 51478-99 (ИСО 2917-74) "Мясо и мясные продукты", Контрольный метод определения концентрации водородных ионов (рН). М.: Госстандарт России.

21. ГОСТ Р 51479-99 (ИСО 1442-97) "Мясо и мясные продукты", Метод определения массовой доли влаги. М.: Госстандарт России.

22. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях. СПб, Изд. «АВОК Северо-Запад», 2004, 320 с.

23. Диваков А.Г. Дефростация мороженого мяса. Мясная индустрия СССР, 1938-№7.

24. Денисихина Д.М. Численное моделирование автоколебательных вентиляционных течений. Автореферат на соискание уч. степ. к. ф.-м. наук, СПб, 2005.

25. Дроздов Н.С. Автолитические процессы, протекающие в мышечной ткани при замораживании, холодильном хранении и дефростации. Биохимия. Т.20.Вып.4,1955.

26. Журавская Н.К., Ивашов В.И., Якушев О.И. Качество мяса, размороженного в условиях вакуума на опытно-промышленной установке. Мясная индустрия СССР. 1981 - № 12. - с. 28 - 30.

27. Катагощин А.В., Черников Н.П. Санитарно-технологический режим холодильной обработки мороженного мяса на предприятиях общественного питания. Вопросы питания, 1937 № 7.

28. Кокарев В., Сафонов В. Размораживание мяса в паровоздушной среде. Мясная индустрия СССР, 1963, № 4.

29. Крупененков Н.Ф. Интенсификация технологии гидроаэрозольного охлаждения птицы: Дисс. к.т.н., СПб, СПбГУНиПТ, 2000 г.-137с.

30. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М., Атом., 1979. -416 с.

31. Куцакова В.Е., Фролов С.В., Крупененков Н.Ф., Судзиловский И.И. Интенсификация гидроаэрозольно-испарительного метода охлаждения тушек птицы //Холодильная техника, № 6,1999, с. 27.

32. Куцакова В.Е., Фролов С.В., Мухина О.А., Горяйнов С.Н. Интенсификация размораживания мяса гидроаэрозольным методом //Мясная индустрия, № 10,2003, с. 29 32.

33. Куцакова В.Е., Фролов С.В., Горяйнов С.Н. Гидроаэрозольная дефростация пищевых продуктов //Матер. 5 междунар. науч.-техн. конф. "Пища. Технология. Человек." М., 2003.

34. Отчет НИИХИММАШ. Испытание пневматической форсунки с регулируемым факелом, 1966.

35. Пажи Д.Г., Прахов Н.М. Форсунки в химической промышленности. -М.: Химия, 1971.-221 с.

36. Пажи Д.Г., Галустов B.C. Основы техники распыливания жидкости. -М.: Химия, 1984. -253 с.

37. Пажи Д.Г., Галустов B.C. Распылители жидкости. М.: Химия, 1979. -216 с. (к стр. 28)38. Патент РФ №2016518,1994.

38. Патент США № 5326578,1993.

39. Рикенглаз Л.Э. К теории распространения СВЧ электромагнитных полей в диэлектриках с малыми потерями //Журнал технической физики, т. 44, N6,1974, с. 234-239.

40. Рогов И.А. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов. М., ВО "Агропромиздат", 1988. - 272 с.

41. Рогов И.А., Некрутман С.В. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов. М., Агропромиздат, 1986. - 352 с.

42. Соколов В.Н., Доманский И.В. Газожидкостные реакторы. Л., Машиностроение, 1976. - 216 с.

43. Фролов С.В., Горяйнов С.Н. Определение продолжительности СВЧ-дефростации пищевых продуктов //Вестник МАХ, вып. 4, 2003, с. 28 30.

44. Фролов С.В., Кипнис В.Л. О времени промораживания прямоугольного бруса и параллелепипеда //Вестник МАХ, вып. 2,2003, с. 45 47.

45. Фролов С.В., Куцакова В.Е., Кипнис В.Л. Тепло- и массообмен в расчетах процессов холодильной технологии пищевых продуктов. М., Колос-пресс, 2001. -144 с.

46. Фролов С.В., Куцакова В.Е., Трубников А.Н., Горяйнов С.Н. Двухстадийная дефростация пищевых продуктов //Вестн. МАХ, в. 3, 2003, с. 42 -45.

47. Чижов Г.Б. Кристаллообразование при замораживании пищевых продуктов и обратимость процесса замораживания. Мясная и молочная промышленность СССР, 1947, №7.

48. Чижов Г.Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов. М., Пищевая пр-сть, 1979. - 272 с.

49. Чубик И.А., Маслов A.M. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов. М.: Пищ. пр-сть, 1970.- 184 с.

50. Швецов П.Ф., Ковальков В.П. Физическая геокриология. М., Наука, 1986.

51. Шеффер А.П., Саитчан А.К., Кончаков Г.Д. Интенсификация охлаждения замораживания и размораживания мяса. М.: Пищ. пром. 1972. 376 с.

52. Шумов В.А., Типков В.М. Санитарно-технологический режим холодильной обработки мороженого мяса в предприятиях общественного питания. Вопросы питания, 1937, № 7.

53. Яспер В. Однофазное замораживание свиных полутуш. Доклад на 4-ой комиссии Международного института холода, изд. ВНИХИ. 1958.

54. Almasi Е. Изменение качества мяса в зависимости от скорости размораживания мяса. Ezezmezesi ipar, 1956, № 1.

55. Almasi Е. Способы размораживания быстрозамороженного мяса. Ezezmezesi ipar, 1956, № 3.

56. Ciobanu I. Способы размораживания мяса. Industria alimentara, 1960,3.

57. Cleland A.C. Food refrigeration process. Analysis, design and simulation. Elsevier Applied Science: London New-York, 284 p., 1990.

58. Cleland A.C., Earle R.L. Freezing time prediction for foods a simplified procedure //Int. journal of Refrigeration, v. 5, n. 3, p. 134 - 140 (1982).

59. Cleland A.C., Ozilgen S. Thermal design calculations for food freezing equipment past, present and future // Int. journal of Refrigeration, v. 21, n. 5, p. 359 -371 (1998).

60. Delgado A.E., Da-wen Sun Heat and mass transfer models for predicting freezing process a review //Journal of Food Engineering, v. 47, p. 157 - 174 (2001).

61. Encyclopedia of Agricultural, Food and Biological Engineering, Marcel -Dekker, 2003.

62. Fikiin K.A. Generalized numerical modelling of unsteady heat transfer during cooling and freezing using an improved enthalpy method and quasy-one-dimensional formulation. Int. J. Refrig., vol. 19, N0 2,1996, p. 132 140.

63. Frolov S.V. Analytical methods for freezing time calculation in quasi-one-dimensional approximation //ASAE/CSAE Annual International Meeting, August 1 -4,2004. Ottava, Ontario, Canada.

64. H.von Heeren. Дефростация мяса токами высокой частоты. Bull I.I.R., 1964, Annrxe- 1.

65. Hossain M.M., Cleland D.J., Cleland A.C. Prediction of freezing and thawing times for foods of regular multidimensional shape using an analytically-derived geometric factor //Int. journal of Refrigeration, v. 15, n. 4, p. 227 234 (1989).

66. Levy F.L. Anleitung jum programmierten Berechnen des Kuhlens und des Gefrierens von Jleisch. A Guid forwards Pronramming Chiling and Freezing Operation of Meat. ZF4,1984, №, p. 614 616.

67. Lorentzen G., Rosvik S. The influencz of packaging on freezing time and weight loss for cut meat //Annexe 1960-3 au Bulletin de I.I.F., p. 263 280.

68. Nagaoka J., Takagi S., Hotani S. Ber. IX Intern. Kaltekongr, Paris, 1955, Bd. II, p. 4105.

69. Nillsson Т. Влияние способа дефростации на развитие микрофлоры на размороженном мясе. Fleischwintschaft, 1964,44, № 1.

70. Pham Q.T. An extension to Plank's equation for predicting freezing times of foodstuffs of simple shapes //Int. journal of Refrigeration, v. 7, p. 377 383 (1984).

71. Pham Q.T. Simplified equation for predicting the freezing time of foodstuffs //Journal of Food Technology, v. 21, p. 209 219 (1986).

72. Plank R. Beitrage zur Berechnung und Bewertung der Gefriergeschwindngkeit von Lebensmitteln //Beihefie zur Zeitschrift fur die gessamte Kalte-Industrie, Reihe 3, H. 10, Berlin, VDI-Verlag, 1941.

73. Plank R. Z. ges Kalteind, Bd 20,1913, p. 109.

74. Simmons, Goffr Photograths of Sprays From Pressure Jets, ARC, 1946 r.

75. Stefan J. Ann. der Phys. und Chem. 42,269,1891.

76. Summer W. Токи высокой частоты и инфракрасные лучи. Food, 1953, № 22,4.

77. Tanaka К., Nishimoto I. Determination of the time requiered for freezing whalemeat // Bulletin de I.I.F., (Numero special), 1959, № 3, p. 902 904.