авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Повышение эффективности холодильной обработки рыбы диоксидом углерода

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

НЕЧАЕВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ РЫБЫ ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА

Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продуктов

и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Кемерово 2013

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пище­вой промышленности» (ФГБОУ ВПО «КемТИПП»)

Научный руководитель: Буянов Олег Николаевич,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Майоров Александр Альбертович,

доктор технических наук, профессор

Государственное научное учреждение

Сибирский научно-исследовательский

институт сыроделия Россельхозакадемии,

директор

Венгер Клара Петровна,

доктор технических наук, профессор,

Московский государственный университет

пищевых производств, профессор кафедры

«Холодильная техника»

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Сибирский научно-исследовательский

институт переработки сельскохозяйственной

продукции Российской академии

сельскохозяйственных наук

Защита диссертации состоится « 21 » октября 2013 г. в 12 час.

на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 в ФГБОУ ВПО «Кемеровский техноло­гический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Ке­мерово, Бульвар Строителей, 47, 4 лек.ауд., тел./факс. (384-2) 39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кемеровский техноло­гический институт пищевой промышленности». С авторефератом можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Минобрнауки РФ ( http://vak.ed.gov.ru ) и ФГБОУ ВПО «КемТИПП» (http://www.kemtipp.ru).

Автореферат разослан « 20 » сентября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Кригер Ольга Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современном обществе существенно увеличился спрос на ох­лаж­ден­ную рыбу, т.к. она, помимо высоких вкусовых качеств, содержит боль­шое ко­личество кальция, фтора, йода, а также много по­лезных для орга­низма микро­элементов и, при этом, в ней мало жира, что как нельзя лучше вписывается в наметившуюся в по­следнее время тенденцию здорового пи­тания.

Наибольшим спросом пользуется охлажденная рыба на западе, ее по­требление составляет до 90 %. На Российском потребительском рынке объ­емы реализуемой рыбы в охлажденном виде неве­лики. Это связано с тем, что традиционно для холодильной обработки рыбы используются воздух, ледя­ная вода, рас­творы солей или водный лед. Такие методы обладают рядом не­достатков, таких как: увеличение времени охлаждения, ухудшение товарного вида, так как при контакте с охлаждающей жидкостью происходит набухание и экстракция соединений азота, просаливание, что способствует ухудшению качества рыбы и сокращает сроки ее хранения.



В нашей стране и за рубежом уделяется боль­шое внима­ние совер­шен­ст­вованию методов холодильной обработки рыбы и различным способам ее хранения. При этом внимание акцен­тируется на поиске высокоэффективных методов и безопасных рабочих тел для приме­нения в холодильной тех­нике и техно­ло­гии.

Одним из таких способов охлаждения явля­ется метод, осно­ванный на применении эффекта сублимации – перехода СО2 из твердой фазы в газо­об­разную при температуре минус 78 С. Принцип данного способа охлаж­де­ния заключается в нанесении снегообразного диоксида угле­рода на по­верхность рыбы.

Широкое применение СО2 в настоящее время сдерживается относительно высокой стоимостью снегообразного диоксида углерода.

Степень разработанности темы. Значительный вклад отечественных ученых в методику получения и применения диоксида углерода был сделан Венгер К.П, Пименовой Т.Ф., Герасименко В.В., Тезиковым А.Д., Федотовым Е.Л. и другими.

В настоящее время диоксид углерода, как рабочее тело для термической обработки пищевых продуктов, не получил широкого применения, т.к. от­но­сительно вы­соки экономические затраты на получение СО2 в снегообраз­ном состоя­нии. Однако, благодаря ряду своих достоинств, CО2 получает все большее рас­пространение, как в качестве холодильного агента в закрытых системах, так и для непосредст­венного нане­сения на по­верхность продукта (в твердой или жидкой фазе) при его холодильной обработке.

Целью исследования является, снижение затрат на получение снегообразного СО2 и его эффективное использование при охлаждении рыбы.

Задачи исследования. Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие за­дачи:

- провести аналитические исследования процесса холодильной обработки рыбы при двухстороннем отводе теплоты;

- провести исследования процесса теплообмена при холо­дильной обработке рыбы;

- разработать участок технологической линии для холодильной обработки рыбы диоксидом углерода;

- провести исследования по определению показателей качества рыбы, охлажденной в среде диоксида углерода;

Научная новизна работы.

1. Разработана математическая модель для расчета продолжительности хо­лодильной обработки рыбы снегообразным СО2 при двухстороннем не­симметричном отводе теплоты. Получена зависимость для определения необходимого количества снегообразного диоксида углерода при холодильной обработке рыбы.

2. Разработан комплекс мероприятий по повышению эффективности холо­дильной обработки рыбы с использованием снегообразного СО2.

3. Установлены закономерности изменения параметров процесса холодильной обработки рыбы с использованием снегообразного СО2.

4. Получены новые данные по степени хранимоспособности рыбы, ох­лажденной снегообразным СО2.

Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Разработан участок технологической линии для холодильной обработки рыбы диоксидом углерода.

2. Разработан технологический регламент холодильной обработки рыбы с использова­нием снегообразного СО2.

3. Составлена номограмма для определения не­обходимого ко­личества снегообразного диоксида углерода для охлаждения рыбы до требуемой температуры.

Методология и методы исследования. Экспериментальные исследования проводились на базе ис­следовательских лабораторий кафедр «Теплохладотехника» и «Технология бродильных производств и консервирования», ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».

Объектом исследования служила неупакованная и упакованная рыба се­мейства карповых (карп), массой 1,4 кг, по степени упитанности относящийся ко второй группе.

Охлаждение рыбы осуществляли за счет непосредственного кон­такта снегообразного диоксида углерода, наносимого во внутреннюю по­лость и на наружную поверхность рыбы.

Ящики с охлаждаемой рыбой, после нанесения диоксида углерода раз­мещали на полках в теплоизолиро­ванной камере, в которой поддерживалась постоянная температура 20С и 3С.

Основным экспериментальным материалом служили термограммы про­цессов и кинетика теплоотвода.

Используя термограммы процесса, определяли понижение температуры в рыбе, а также определяли длительность сублимации снегообразного СО2.

Коэффициент теплоотдачи рассчитывали, используя экспериментально полученные значения плотности теплового потока, по уравнению Ньютона – Рихмана.

Процесс холодильной обработки производили до момента времени, при котором снегообразный диоксид углерода полностью сублимирует, о чем свидетельствовал стабильный тепловой поток.

Методика постановки экспериментов предусматривает оценку качества объектов до и после охлаждения, а также в процессе хранения.

Качество рыбы оценивали по комплексу показателей: кислотное и перекисное числа, а также по органолептическим показателям с использованием общепринятых методик.

Дегустацию охлажденного мяса рыбы проводили на совместном засе­да­нии специалистов кафедры «Теплохладотехника» и «Технология бродильных производств и консервирования» ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».

Положения, выносимые на защиту.

- математическая модель для расчета продолжительности холодильной обработки рыбы снегообразным СО2 при двухстороннем несим­метричном отводе теплоты;

- результаты исследования процесса теплообмена при холо­дильной обработке рыбы с целью выявления наиболее подходящего варианта для рыбоперерабатывающей промышленности;

- участок технологической линии для холодильной обработки рыбы диоксидом углерода;

- результаты исследования по определению показателей качества рыбы, охлажденной в среде диоксида углерода.

Степень достоверности и апробация работы. Результаты работы докладывались на научно - техни­ческих конференциях: «Биотехнология растительного сырья, качество и безопасность продуктов питания» (Иркутск, 2010), «Прогрессивные технологии и перспективы развития» (Тамбов, 2010, 2012), «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (Одесса, 2010, 2011), «Современные тенденции развития перерабатывающих комплексов, пищевого оборудования и технологии пищевых производств» (Владивосток, 2011), «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2011, 2012), «Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности» (Тамбов, 2013). Основные положения диссертации опубликованы в 13 печатных работах, в т.ч. 3 – в журналах, рекомендованных ВАК. Получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, лите­ратурного обзора, методологии проведения эксперимента, результатов исследо­вания и их анализа, выводов, списка используемой литературы (154 источни­ка) и приложений. Основное содержание изложено на 156 страницах, вклю­чает 7 таблиц и 46 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Аналитическое исследование процесса хо­лодильной обработки рыбы снегообразным СО2

В данной работе рассматривается задача о холодильной обработке рыбы (семейства карповых), которая по геометрической форме аппроксимируется полым эллиптическим цилиндром. Причем, теплоотвод при холодильной обработке рыбы происходит, как от внутренней поверхности, так и от на­ружной.

В данном случае задача теплопереноса решена на ос­нове метода, предложенного Тейдером В.А. с учетом допущений:

- продукт имеет форму полого эллиптического цилиндра;

- условия теплообмена несимметричны;

- температура охлаждающей среды постоянна;

- теплофизические характеристики продукта постоянны в пределах од­ной фазы.

В основу решения положена гипотеза о наличии «температурного фронта», который распространяется от поверхностей к центральным слоям объекта с конечной скоростью.

В результате решения задачи необходимо определить продолжитель­ность схождения слоев температурного фронта при холодильной обработке рыбы.

Здесь учитывается эффект сублимации СО2 при температуре минус 78 С. Поэтому возможно поверхностное подмораживание про­дукта с выделением скрытой теплоты фазового перехода. С одной стороны, если не учитывать эту теплоту, то расчетная продолжительность процесса может ока­заться заниженной. С другой стороны, полный учет скрытой теп­лоты фазо­вого перехода будет определять и продолжительность проморажи­вания всей толщины рыбы. Поэтому решение задачи проведено по второму варианту с дальнейшей корректировкой численного значения вели­чины удельной теплоты фазового перехода, при условии охлаждения рыбы после сублимации оптимального количества снегообразного диоксида углерода.

В качестве расчетной области возьмем однородный изотропный полый эллиптический цилиндр длины (рисунок 1).

В пространстве введем декартовую систему координат . Ось совместим с осью симметрии эллиптического цилиндра.

В принятой координации параметрические уравнения внутренней поверхности имеют вид

X()=аcos, Y()=bsin, Z=Z, 0 2П; (1)

где большая и малая полуоси эллипса в произвольном радиальном сечении .

На поверхности приведения введем ортогональную систему координат , координатные линии , которой совпадают с линиями кривизны ; координата направлена по нормали к в направлении её выпуклости (рисунок 1).

Расстояние точки , от меридиана , отсчитываемое по параллели

(2)




Радиус кривизны в произвольном нормальном сечении поверхности в точке вычисляется по известной формуле

. (3)

Далее будем считать, что расчетная область ограничена эквидистантными поверхностями . Теплопередача происходит в стационарном режиме. На плоскостях выполняются условия теплоизоляции. Внутренние тепловые источники диссипативного характера отсутствуют.

С учетом сделанных допущений, в принятой системе координат , уравнение стационарной одномерной задачи теплопроводности [1] в сечении х2 =const для оболочки в форме полого эллиптического цилиндра запишется в виде

, (4)

где приведенный коэффициент теплопроводности продукта, Вт/(мК).

 Радиальное сечение-27

Рисунок 2 - Радиальное сечение эллиптического цилиндра

Поскольку принята гипотеза о наличии «температурного фронта», введем условную изотермическую поверхность , эквидистантную поверхности (рисунок 2), температура которой

. (5)

На внутренней поверхности осуществляется теплообмен по закону Ньютона

, (6)

где: коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности, Вт/(м·К);

температура охлаждающей среды, К.

Приведенный коэффициент теплопроводности продукта, определяется экспериментально:

, (7)

где: коэффициент теплопроводности охлажденного продукта, Вт/(мК);

коэффициент теплопроводности замороженного продукта, Вт/(мК).

В результате решения дифференциального уравнения (4) получена формула для определения продолжитель­ности схождения слоев температурного фронта при холодильной обработке рыбы:

(8)


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.