Главная » 2014»Июль»22 » Скачать Совершенствование производства быстрозамороженных пищевых продуктов с использованием низкотемпературных проточных систем бесплатно
21:42
Скачать Совершенствование производства быстрозамороженных пищевых продуктов с использованием низкотемпературных проточных систем бесплатно
Совершенствование производства быстрозамороженных пищевых продуктов с использованием низкотемпературных проточных систем хладоснабжения
Диссертация
Автор: Антонов, Анатолий Алексеевич
Название: Совершенствование производства быстрозамороженных пищевых продуктов с использованием низкотемпературных проточных систем хладоснабжения
Справка: Антонов, Анатолий Алексеевич. Совершенствование производства быстрозамороженных пищевых продуктов с использованием низкотемпературных проточных систем хладоснабжения : диссертация доктора технических наук : 05.18.04 Москва, 2003 355 c. : 71 04-5/293
Объем: 355 стр.
Информация: Москва, 2003
Содержание:
Введение
Глава 1 Состояние вопроса
11 Техника быстрого замораживания комбинированных "тесто+начинка" продуктов
111 Скороморозильные аппараты с машинной системой хладоснабжения
112 Скороморозильные аппараты с безмашинной системой хладоснабжения
12 Аналитические исследования процесса быстрого замораживания штучных пищевых продуктов
13 Выводы по 1-ой главеЦель и задачи исследований
Глава 2 Аналитические исследования процесса быстрого замораживания комбинированных "тесто+начинка" пищевых продуктов с использованием трехзонного азотного аппарата
21 Общая характеристика
22 Классификация объектов быстрого замораживания типа "тесто+начинка"
23 Аналитическое определение коэффициента теплоотдачи в зонах азотного тунельного скороморозильного аппарата
24 Математическая модель расчета продолжительности быстрого замораживания пищевых продуктов в трехзонном криогенном аппарате
25 Выводы по 2-ой главе
Глава 3 Результаты экспериментальных исследований
31 Общая характеристика
32 Техника и методика проведения эксприментальных исследований
321 Экспериментальный стенд
322 Методика проведения экспериментальных исследований
33 Результаты экспериментальных исследований
331 Исследование тазопотоков в туннеле азотного скороморозильного аппарата ACTA
332 Исследование теплообменных характеристик при замораживании продукта в аппарате ACTA
34 Проверка адекватности предложенных аналитических моделей расчета процесса замораживания комбинированных пищевых продуктов
35 Выводы по 3-ей главе
Глава 4 Совершенствование азотной проточной системы хладоснабжения для холодильной обработки комбинированных "тесто+начинка" пищевых продуктов
41 Общие сведения
42 Модульный принцип конструктивного оформления азотного скороморозильного аппарата
421 Модуль зоны предварительного охлаждения азотного скороморозильного аппарата
422 Модуль зоны орошения азотного скороморозильного аппарата
43 Оценка с использованием термоэкономического анализа эффективности работы проточной азотной системы хладоснабжения для комбинированного пищевых продуктов
431 Принципы аппаратурного оформления азотной проточной системы хладоснабжения
432 Термоэкономический анализ проточных азотных систем хладоснабжения для холодильной обработки комбинированных пищевых продуктов
44 Практическая реализация результатов исследований
441 Номограммы определения параметров работы проточной азотной системы хладоснабжения для комбинированных "тесто+начинка" пищевых продуктов
442 Практическая реализация результатов теплообменных исследований замораживания в аппарате ACTA комбинированных продуктов
443 Практическая реализация результатов исследований газопотоков в аппарате ACTA
45 Выводы по 4-ой главе
Введение:
Основным направлением создания достаточного запаса пищевых продуктов считается увеличение выхода сельскохозяйственной продукции, например, путем отвода большого количества земли для возделывания и повышение урожайности, внесением удобрений. Однако, важно также снижать потери после сбора урожая и лучше хранить продукцию. Именно здесь холод должен внести свой вклад в создание запасов продуктов.
Сегодня из имеющегося мирового запаса продуктов, который составляет порядка 4500 млн. тонн ,включая рыбу и продукты моря, холодильной обработке подвергается только 350 млн., хотя вполне реально возможно было бы использовать для обработки 1500 млн.тонн продуктов [67].
Данные свидетельствуют [67,11] ,что в настоящее время продовольственной продукции производится более чем достаточно, для того, чтобы накормить население Земли. Однако, этому мешает неравномерное распределение, которое создает много проблем на местном уровне. Снижение потерь в значительной степени могло бы помочь их решению.Так, например,только для продуктов растительного происхождения (плоды, овощи) потери во всем мире достигают 30 - 40 % и они гораздо выше в развивающихся странах, к которым можно отнести и Россию. Особо следует отметить качество продуктов - как определяющий фактор их безопасности. Продукты животного происхождения, например, очень быстро портятся, особенно в странах с теплым климатом. Холодильная обработка тормозит рост бактерий в продуктах и благодаря этому, значительно снижает потери продукции и опасность пищевого отравления.
Очень часто холодильное хранение в месте производства и последующая транспортировка в изотермических, охлаждаемых транспортных средствах достаточны для сохранения качества продукции.
Сегодня холодильники в развивающихся странах расположены, главным образом, в крупных городах и портах, а не в местах выращивания и производства продуктов. При создании холодильной цепи (доставка продукции от места ее производства к месту потребления посредством аппаратов, машин, сооружений и прочее) необходим, прежде всего, прагматичный подход. Должны быть учтены возможности получения холода в данном районе, максимально низкие затраты на его производство, структура рынков и пр. [11].
Важную роль в сохранении продуктов питания занимает процесс быстрого замораживания- При быстром замораживании важную роль приобретает скорость процесса, которая определяет качество продукта, энергетическую эффективность оборудования, а также возможность включения его в общую технологическую линию производства такого вида продукции.
Известны различные способы определения скорости заморажи-вания.Однако, последние годы, исходя из рекомендации Международного института холода (МИХ), получил применение термин "средняя скорость заморажиания". МИХ определяет быстрое замораживание пищевых продуктов пищевых продуктов при скорости процесса на уровне [5.10] см/с, ультробыстрое —10.100 см/с.[11]
Объём мирового производства быстрозамороженных продуктов достиг порядка 30 млн.тонн (без учета мороженого - 10 млн.тонн) В России же производство такой продукции не превышает десятых долей процента от мирового производства [11]. В мировой практике современнный ассортимент продуктов, консервируемый быстрым замораживанием, чрезвычайно широк. Особую группу из этих родуктов составляют комбинированные тесто+начинка". Для отечественных производителей эта группа составляет основу такой продукции. В первую очередь - это пельмени, а затем вареники с различными начинками и т.п. Пельмени выпускают в большом ассортименте и разнятся они главным образом, рецептурой составления фарша. Выпускаются следующие виды пельменей:крестьянские, русские, сибирские, иркутские, богатырские, закусочные и т.п.
Помимо пельменей, повышенным спросом у населения нашей страны пользуются пироги, которые отличаются по составу начинки, способу приготовления теста (дрожжевое, слоеное, пресное), по форме (открытые, закрытые, маленькие, большие, круглые, квадратные), способу тепловой обработки (печеные, жареные) и т.п. При приготовлении таких продуктов в промышленных масштабах используется доказанная многими исследованиями , возможность длительного хранения их в замороженном состоянии.
Актуальной задачей на сегодняшней день является классификация быстрозамороженных продуктов комбированного состава -"тесто+начинка", которая позволит определить их теплофизиче-ские характеристики, необходимые для аналитических и тепло-обменных расчетов процесса и оборудования.В данной работе объектом исследований выбран именно этот класс быстрозамороженных прод5'ктов.
Выше было сказано, что в производстве быстрозамороженных продуктов Россия отстает весьма значительно от западных стран например, в США годовое потребление этих продуктов превышает 50 кг на душу населения, тогда как в России - ниже 0,1 кг)[11,12]. Указанное отставание в большей мере обусловлено отсутствием современной и серийно выпускаемой отечественной скороморозильной техники.
При разработке этого вида техники, кроме ликвидации ее ди-фицита, необходимо обеспечить выпуск скороморозильной тих-ники, соответствующей мировому уровню и способной успешно конкурировать на внутреннем и внешнем рынках. Решение таких задач становится особенно актуально в условиях рыночной экономики, когда при конкуренции товаропроиз-водителей на первый план выходят экономические показатели.
В настоящее время на мировом рынке представлено достаточно большое количество разновидностей скороморо-зильной техники. Общим для всей скороморозильной техники является то, что работают они на базе одной из двух существующих систем хладоснабжения: машинной или безмашинной [43,11,12].
Машинные системы хладоснабжения - это системы, в которых при холодильной обработке продукции используется холодильная машина, а безмашинные системы хладоснабжения, соответственно, не используется холодильная машина. Одной из разновидностей безмашинных систем является проточная система хладо-снабжения.
Проточные системы хладоснабжения - системы, в которых рабочее тело, совершив холодильный эффект, не осуществляет замкнутого кругового процесса в отличие от классической холодильной машины, т.е. используется одноразово. в мировой практике для быстрого замораживания пищевых продуктов (в том числе и комбинированные продукты " тес-то+начинка") применяют туннельные скороморозильные аппараты непрерывного действия , использующие, в основном, воздушный и криогенный методы, соответственно с машинной и безмашинной проточной системами хладоснабжения; в отечественной практике - только воздушные аппараты.
Тенденции в развитии и использовании скороморозильной техники свидетельствуют о широком применении в отрасли быстрозамороженных продуктов криогенных аппаратов на базе жидкого азота (N2). Многозонная система обеспечивает сокращения расхода жидкого криоагента за счет использования холодильного потенциала газообразного, полученного в результате испарения жидкого N2.
В последние годы намечается возрастающий интерес отечественной перерабатывающей промышленности к азотным проточным системам хладоснабжения для холодильной обрабоки пищевых продуктов, что связано со следующими обстоятельствами:
• открытие в России больших запасов (340 млрд.куб.м) подземных высокоазотных газов; себестоимость жидкого азота, получаемого из природного газа, на порядок ниже, чем азота, производимого известным промышленным способом;
• значительно меньшими , по сравнению с машинной системой, начальными капитальными затратами, а также на обслуживание и ремонт;
• высокой скоростью замораживания, обеспечивающей практически полное сохранение качества, внешнего вида продукта, минимальных потерь массы продукта за счет усушки;
• экологической чистоты данной системы; в атмосфере Земли содержится до 78 % газообразного азота. Азотные многозонные скороморозильные аппараты выпускаются многими зарубежными фирмами. В России известен только один аппарат такого типа в промышленном исполнении - ACTA, выпускаемый ООО "Темп-И" и ПО "Коломенский завод тяжелого станкостроения". Стоимость отечественного азотного скороморозильного туннельного аппарата (ACTA) практически на порядок ниже, например, аппарата "АГА Фриз", выпускаемого фирмой "Фригоскандия"(Швеция)[ 11,19,20,21,22 ]
Использование для холодильной обработки комбинированных "тесто+начинка" пищевых продуктов комплексной, включающей замораживание и хранение, криогенной проточной системы, требует решения ряда теоретических задач, связанных в первую очередь, с разработкой аналитического метода расчета процесса для неоднородного по составу продукта в условиях несимметричного и нестационарного теплообмена,необходимых для разработки инженерных методов расчета данного оборудования.Требуется решение и ряда практических задач, в первую очередь, связанных с совершенствованием процесса и конструкции отечественного азотного скороморозильного аппарата ACTA: возможности компановки его с использованием модульного принципа; обоснования рациональных параметров работы аппарата.
Изложенные положения показали актуальность выбраной темы и определили цель данной диссертационной работы:
• совершенствование процесса и конструкции азотного скороморозильного аппарата ,и созданание, на его базе, проточной системы хладоснабжения для холодильной обработки комбинированных "тесто+начинка" продуктов, максимально использушЕей температурный потенциал криоагента.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать классификацию пищевых объектов замораживания, объедененных как комбинированные"тесто+начинка", с помощью которой решить следующие подзадачи:
• разработать аналитический метод расчета продолжительности замораживания комбинированных продуктов в условиях проточной трехзонной азотной системы;
• создать экспериментальный стенд и провести исследования по проверке адекватности результатов аналитических исследований, а также определению режимных параметров работы трехзонного азотного аппарата при замораживании комбинированных "тесто+начинка" продуктов;
2. Разработать принципы процессного и конструктивного совершенствования отечественного азотного скороморозильного туннельного аппарата (ACTA);
3. Разработать, на базе аппарата ACTA , комплексную систему, включающую замораживание и дальнейшее хранение комбинированных "тесто+начинка"продуктов, максимально использующую температурный потенциал жидкого и газообразного азота.
4. Разработать метод энергетической оценки комплексной азотной проточной системы хладоснабжения и обосновать практическую значимость результатов работы.
