Исследование процесса теплообмена при холодильной обработке форели в среде диоксида углерода
|
Содержание
Введение 4
1 Обзор литературы 6
1.1 Тенденции в развитии производства и потребления мороженной рыбы в России 6
1.2 Тенденции в развитии производства и потребления мороженной рыбы в Кемеровской области 9
1.3 Тенденции в развитии производства и потребления мороженной рыбы в мире 11
1.4 Оборудование применяемое для замораживания рыбы на основе СО2 13
1.5 Обзор математических расчетов процессов холодильной обработки рыбы 21
1.6 Выводы по литературному обзору 40
2 Технические средства и методика проведения эксперимента 41
2.1 Экспериментальный стенд 41
2.2 Скороморозильный аппарат для замораживания рыбы 42
2.3 Приборное оснащение стенда 43
2.4 Методика экспериментальных исследований 44
3. Исследование термограмм процесса холодильной обработки рыбы карпа) 46
Выводы 57
Список литературы 58
Приложения 59
Введение 4
1 Обзор литературы 6
1.1 Тенденции в развитии производства и потребления мороженной рыбы в России 6
1.2 Тенденции в развитии производства и потребления мороженной рыбы в Кемеровской области 9
1.3 Тенденции в развитии производства и потребления мороженной рыбы в мире 11
1.4 Оборудование применяемое для замораживания рыбы на основе СО2 13
1.5 Обзор математических расчетов процессов холодильной обработки рыбы 21
1.6 Выводы по литературному обзору 40
2 Технические средства и методика проведения эксперимента 41
2.1 Экспериментальный стенд 41
2.2 Скороморозильный аппарат для замораживания рыбы 42
2.3 Приборное оснащение стенда 43
2.4 Методика экспериментальных исследований 44
3. Исследование термограмм процесса холодильной обработки рыбы карпа) 46
Выводы 57
Список литературы 58
Приложения 59
В настоящее время для криогенного замораживания пищевых продуктов широко используются жидкий азот и диоксид углерода.
Замораживание с использованием диоксида углерода.
Этот метод уже давно рассматривается специалистами как перспективный. Замораживание производится воздействием на продукты холодной газовой, жидкой средой или смесью из газа и диспергированного в него твердого диоксида углерода. Для максимального использования теплоты сублимации СО2 продукт покрывают снегообразным диоксидом углерода, получаемым после дросселирования жидкой углекислоты. В некоторых случаях твердый диоксид углерода используют в виде мелких частиц, которые укладывают непосредственно в продукт (например, в тушку птицы, рыбы) или засыпают в коробки с продуктом (например, в рыбу).
Температура охлаждающей среды создаваемой СО2 зависит от способа организации процесса замораживания диоксидом углерода. При использовании газовой среде температура поддерживается в интервале минус 20 т минус 70оС, при холодильной обработки снегообразным диоксидом углерода и гранулами на уровне минус 78,9оС. Теплота сублимации твердого диоксида углерода равна 575 кДж/кг, тогда как теплота парообразования жидкого азота — 199,71 кДж/кг. Пищевые продукты, охлажденные диоксидом углерода, имеют высокие органолептические показатели, при этом потери массы связанные с усушкой составляют всего 0,3%.
СО2 можно использовать при контактном замораживании практически всех штучных продуктов. Диоксид углерода обладает бактерицидными свойствами: подавляет размножения анаэробных бактерий на поверхности пищевого продукта и снижает окислительные процессы.
Промышленность выпускает различные виды диоксида углерода. Заводы- изготовители производят жидкую углекислоту, хранящуюся в танках, хранилищах, баллонах. При дросселировании жидкой углекислоты образуется снегообразный и газообразный диоксид углерода. Выпускают твердый диоксид углерода в виде спрессованных крупных блоков, мелкофасованный гранулированный лед в виде таблеток, палочек или шариков, применяя для этого жидкий низкотемпературный диоксид углерода.
Для производства мелкофасованного сухого льда используют сухоледные грануляторы (таблеторы), разработанные фирмами США, Японии. Грануляторы представляют собой машины поршневого типа с ротационным элементом, производящие гранулы цилиндрической формы, длиной от 6 до 36 мм и диаметром 9; 10; 16; 19 мм.
Рядом зарубежных фирм разработаны устройства для получения и подачи снегообразного СО2 непосредственно в продукт (конкретно во внутреннюю полость тушки птицы) и на продукт, находящийся на транспортере. Работа по этой проблеме ведется и в России.
Во ВНИИКОП разработана технология замораживания ягод (земляника, малина, черная смородина, черника и др.) с использованием в качестве хладагента гранулированного диоксида углерода (сухой лед).
Установлено, что для ягод и мелких плодов продолжительность замораживания температуры до -18оС составляет 5-10 мин. Этот способ замораживания в большей мере, чем при воздушном замораживании, дает возможность сократить количество поверхностной микрофлоры.
Сочетание высокой скорости замораживания с повышением содержания в газовой среде СО2, выделяющегося при десублимации сухого льда, оказывает положительное влияние на качество замороженной продукции.
В связи с ростом производства быстрозамороженных продуктов значительное развитие получили научные исследования в области использования криогенных технологий в пищевой промышленности.
Основными преимуществами криогенного метода быстрой заморозки являются: малая продолжительность процесса, сохранение качества продукта, минимальные потери его массы за счет усушки без применения специальных упаковочных материалов, экологическая безопасность криоагента.
Криогенное замораживание широко используется за рубежом. Такие фирмы как “Frigosandia” (Швеция), “Air Liguide” (Германия) уже в течение длительного времени серийно выпускают азотные скороморозильные аппараты различных модификаций.
В нашей стране этот метод пока не нашел широкого применения. Фактором, сдерживающим его использование в широком масштабе, является неоправданное завышение стоимости заводами на криогенные хладагенты. В последние годы увеличился интерес у перерабатывающей промышленности к криогенному способу холодильной обработки пищевых продуктов на основе газообразного и жидкого азота. Это связано с открытием в России больших источников подземных высокоазотных газов, стоимость такого сжиженного азота по сравнению с производимым в промышленности методом разделения воздуха в несколько раз меньше.
Разработка и внедрение азотных скороморозильных аппаратов осуществляется МГУПБ, ТОО “Темп-1” (аппараты серии АСТА); Санкт- Петербургским государственным университетом и ООО “Пищепроект” (установка АСУ-1) и др. Экспериментальные исследования показали, что данное оборудование обеспечивает параметры, необходимые для быстрого замораживания и позволяет получать продукты высокого качества.
Представляет также интерес технология использования диоксида углерода (СО2) для криогенного замораживания растительного сырья, а также морских и речных продуктов, мяса птицы (ВНИИКОП, НПО “Молния”).
Таким образом, использование высокоэффективных технологий и оборудования для быстрого замораживания, транспортировки и хранения пищевой продукции с использованием экологически безопасных криогенных хладагентов, позволяющих выпускать высококачественную замороженную продукцию, является перспективным.
Замораживание с использованием диоксида углерода.
Этот метод уже давно рассматривается специалистами как перспективный. Замораживание производится воздействием на продукты холодной газовой, жидкой средой или смесью из газа и диспергированного в него твердого диоксида углерода. Для максимального использования теплоты сублимации СО2 продукт покрывают снегообразным диоксидом углерода, получаемым после дросселирования жидкой углекислоты. В некоторых случаях твердый диоксид углерода используют в виде мелких частиц, которые укладывают непосредственно в продукт (например, в тушку птицы, рыбы) или засыпают в коробки с продуктом (например, в рыбу).
Температура охлаждающей среды создаваемой СО2 зависит от способа организации процесса замораживания диоксидом углерода. При использовании газовой среде температура поддерживается в интервале минус 20 т минус 70оС, при холодильной обработки снегообразным диоксидом углерода и гранулами на уровне минус 78,9оС. Теплота сублимации твердого диоксида углерода равна 575 кДж/кг, тогда как теплота парообразования жидкого азота — 199,71 кДж/кг. Пищевые продукты, охлажденные диоксидом углерода, имеют высокие органолептические показатели, при этом потери массы связанные с усушкой составляют всего 0,3%.
СО2 можно использовать при контактном замораживании практически всех штучных продуктов. Диоксид углерода обладает бактерицидными свойствами: подавляет размножения анаэробных бактерий на поверхности пищевого продукта и снижает окислительные процессы.
Промышленность выпускает различные виды диоксида углерода. Заводы- изготовители производят жидкую углекислоту, хранящуюся в танках, хранилищах, баллонах. При дросселировании жидкой углекислоты образуется снегообразный и газообразный диоксид углерода. Выпускают твердый диоксид углерода в виде спрессованных крупных блоков, мелкофасованный гранулированный лед в виде таблеток, палочек или шариков, применяя для этого жидкий низкотемпературный диоксид углерода.
Для производства мелкофасованного сухого льда используют сухоледные грануляторы (таблеторы), разработанные фирмами США, Японии. Грануляторы представляют собой машины поршневого типа с ротационным элементом, производящие гранулы цилиндрической формы, длиной от 6 до 36 мм и диаметром 9; 10; 16; 19 мм.
Рядом зарубежных фирм разработаны устройства для получения и подачи снегообразного СО2 непосредственно в продукт (конкретно во внутреннюю полость тушки птицы) и на продукт, находящийся на транспортере. Работа по этой проблеме ведется и в России.
Во ВНИИКОП разработана технология замораживания ягод (земляника, малина, черная смородина, черника и др.) с использованием в качестве хладагента гранулированного диоксида углерода (сухой лед).
Установлено, что для ягод и мелких плодов продолжительность замораживания температуры до -18оС составляет 5-10 мин. Этот способ замораживания в большей мере, чем при воздушном замораживании, дает возможность сократить количество поверхностной микрофлоры.
Сочетание высокой скорости замораживания с повышением содержания в газовой среде СО2, выделяющегося при десублимации сухого льда, оказывает положительное влияние на качество замороженной продукции.
В связи с ростом производства быстрозамороженных продуктов значительное развитие получили научные исследования в области использования криогенных технологий в пищевой промышленности.
Основными преимуществами криогенного метода быстрой заморозки являются: малая продолжительность процесса, сохранение качества продукта, минимальные потери его массы за счет усушки без применения специальных упаковочных материалов, экологическая безопасность криоагента.
Криогенное замораживание широко используется за рубежом. Такие фирмы как “Frigosandia” (Швеция), “Air Liguide” (Германия) уже в течение длительного времени серийно выпускают азотные скороморозильные аппараты различных модификаций.
В нашей стране этот метод пока не нашел широкого применения. Фактором, сдерживающим его использование в широком масштабе, является неоправданное завышение стоимости заводами на криогенные хладагенты. В последние годы увеличился интерес у перерабатывающей промышленности к криогенному способу холодильной обработки пищевых продуктов на основе газообразного и жидкого азота. Это связано с открытием в России больших источников подземных высокоазотных газов, стоимость такого сжиженного азота по сравнению с производимым в промышленности методом разделения воздуха в несколько раз меньше.
Разработка и внедрение азотных скороморозильных аппаратов осуществляется МГУПБ, ТОО “Темп-1” (аппараты серии АСТА); Санкт- Петербургским государственным университетом и ООО “Пищепроект” (установка АСУ-1) и др. Экспериментальные исследования показали, что данное оборудование обеспечивает параметры, необходимые для быстрого замораживания и позволяет получать продукты высокого качества.
Представляет также интерес технология использования диоксида углерода (СО2) для криогенного замораживания растительного сырья, а также морских и речных продуктов, мяса птицы (ВНИИКОП, НПО “Молния”).
Таким образом, использование высокоэффективных технологий и оборудования для быстрого замораживания, транспортировки и хранения пищевой продукции с использованием экологически безопасных криогенных хладагентов, позволяющих выпускать высококачественную замороженную продукцию, является перспективным.
1. В ходе выполнения данного дипломного проекта был проведен обзор литературы, входе которого были рассмотрены, тенденции в развитии производства и потребления замороженной рыбы, аппараты с применением диоксида углерода для замораживания рыбы, математические модели для холодильной обработке рыбы.
2. Произведена модернизация скороморозильного аппарата для замораживания рыбы при помощи газообразного диоксида углерода;
3. Разработан комплекс для проведения экспериментов по холодильной обработке рыбы с помощью газообразного диоксида углерода;
4. Проведены исследования по замораживанию форели в скороморозильном аппарате, при температурах в камере -30°C , -50°C и -70°C . Выявлено, что при замораживании форели в аппарате на поверхности винтового шнека, снижается температурный напор за счет поверхности шнека на 3 ж 4 °C. Установлено, что при t = -30°C время замораживания форели в аппарате составляет 240 минут, при t = -50°C составляет 160 минут, а при t = -70°C снижается до 120 минут, при этом расход диоксида углерода соответственно составляет 3,24 кг, 2,31 кг, 1,8 кг;
5. Получены значения плотности теплового потока и коэффициента теплоотдачи при замораживании форели с различными температурами в аппарате;
6. Проведен анализ математических моделей, для расчета продолжительности замораживания рыбы;
7. В связи с введением запрета на фреоны, исследователи разработчики оборудования в последнее время все больше делают акцент на диоксид углерода как на хладагент, поэтому разработка и внедрение в промышленность технологии на диоксиде углерода достаточно актуально.
2. Произведена модернизация скороморозильного аппарата для замораживания рыбы при помощи газообразного диоксида углерода;
3. Разработан комплекс для проведения экспериментов по холодильной обработке рыбы с помощью газообразного диоксида углерода;
4. Проведены исследования по замораживанию форели в скороморозильном аппарате, при температурах в камере -30°C , -50°C и -70°C . Выявлено, что при замораживании форели в аппарате на поверхности винтового шнека, снижается температурный напор за счет поверхности шнека на 3 ж 4 °C. Установлено, что при t = -30°C время замораживания форели в аппарате составляет 240 минут, при t = -50°C составляет 160 минут, а при t = -70°C снижается до 120 минут, при этом расход диоксида углерода соответственно составляет 3,24 кг, 2,31 кг, 1,8 кг;
5. Получены значения плотности теплового потока и коэффициента теплоотдачи при замораживании форели с различными температурами в аппарате;
6. Проведен анализ математических моделей, для расчета продолжительности замораживания рыбы;
7. В связи с введением запрета на фреоны, исследователи разработчики оборудования в последнее время все больше делают акцент на диоксид углерода как на хладагент, поэтому разработка и внедрение в промышленность технологии на диоксиде углерода достаточно актуально.
Подобные работы
- Процесс теплообмена при холодильной обработке форели в среде диоксида углерода
Дипломные работы, ВКР, технология питания. Язык работы: Русский. Цена: 6400 р. Год сдачи: 2020