автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Научно-практические основы получения коптильных сред с использованием энергии ИК-излучения и применения их в технологии переработки водного сырья

11-5 354

с

На правах рукописи

Шокина Юлия Валерьевна

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОПТИЛЬНЫХ СРЕД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ИХ В ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ВОДНОГО СЫРЬЯ

Специальности 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Мурманск - 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ").

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Александр Михайлович Ершов Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бредихин Сергей Алексеевич;

доктор технических наук, профессор Остриков Александр Николаевич;

доктор технических наук, профессор Мезенова Ольга Яковлевна

Ведущая организация: ФГОУВПО "Астраханский государственный технический университет"

Защита диссертации состоится 011 г. в ^ ч ^мин

на заседании диссертационного совета Д 307.009.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук при Мурманском государственном техническом университете по адресу: 183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13.

С авторефератом можно ознакомиться на сайте wvyw.mstu.edu.ni и в библиотеке Мурманского государственного технического университета.

Автореферат размещен на сайте

2011 г. и разослан

2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять в адрес ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, профессор

И. Н. Коновалова

■ РОССИЙСКАЯ

государственная 3

БИБЛИОТЕКА 201',

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Российскую Федерацию можно отнести к странам с населением, традиционно регулярно потребляющим копченую рыбную продукцию. По данным многочисленных исследований эта продукция относится к потенциально онкологически опасным из-за высокого содержания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и предшественников нитрозаминов (НА), обладающих канцерогенным, мутагенным и тератогенным действием на организм человека.

Одним из основных факторов, определяющих химический состав коптильных сред, а значит, и степень зараженности копченой продукции опасными для здоровья человека химическими веществами, является температура разложения древесины в процессе получения дыма — температура пиролиза. Поэтому для обеспечения биологической и химической безопасности копченых мясных и рыбных продуктов приоритетной является задача максимального снижения содержания ПАУ и НА в коптильном дыме.

Наиболее рациональным способом решения этой задачи является обеспечение устойчивого температурного режима пиролиза древесины в процессе генерации дыма на уровне 380...400 °С, что намного ниже известных канцерогенных температурных пиков.

Представляется необходимым разработать научную методологию, позволяющую проектировать аппараты требуемой производительности с внешним ИК-энергоподводом для генерации безопасного коптильного дыма в условиях управляемого температурного режима пиролиза древесины.

В настоящее время практически нет публикаций, в которых рассматривались бы теоретические аспекты сложных физико-химических процессов, протекающих в слое топлива при дымогенерации с внешним теплообразованием, в том числе с ИК-энергоподводом, и их влияние на температуру пиролиза топлива. Создание физической картины процессов облегчит задачу поддержания температуры пиролиза топлива в канцерогенно безопасных пределах в зависимости от параметров дымогенерации. Предлагаемые некоторыми исследователями математические модели процесса получения дымовых коптильных сред или ЖКС получены вероятностно-статистическим методом на основе обобщения результатов экспериментов, поэтому они не учитывают полной физической картины изучаемого процесса.

Таким образом, обоснование научных и разработка практических аспектов получения и применения коптильных сред на основе использования энергии ИК-излучения, позволяющих решить социально значимую проблему повышения безопасности и конкурентоспособности пищевой продукции, представляет собой весьма актуальную задачу.

Цель и задачи исследований — обоснование научных и разработка практических аспектов получения и применения в технологической практике коптильных сред с минимальным содержанием опасных и вредных для здоровья человека веществ на основе использования энергии ИК-излучения.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

- разработать способ получения коптильного дыма с ИК-энергоподводом к топливу и устройство для его осуществления - ИК-дымогенератор (ИК-ДГ), а также определить факторы, влияющие на температуру пиролиза топлива в ИК-ДГ и его производительность; охарактеризовать их и выделить наиболее значимые;

- исследовать процессы массо- и теплопереноса в слое топлива при ИК-дымогенерации с позиций влияния установленных факторов на температуру пиролиза, определяющую безопасность и функциональные свойства дымовой коптильной среды и ЖКС;

- разработать методику расчета температуры пиролиза топлива с ИК-энергоподводом и ее программное обеспечение;

- на основе теоретических и экспериментальных исследований обосновать научные аспекты комплексного подхода к применению безопасных функциональных коптильных сред, получаемых с использованием ИК-ДГ;

- разработать алгоритм системно-комплексного решения задачи повышения качества и безопасности новой рыбной продукции, изготовляемой с применением коптильной среды низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом, на основных этапах ее жизненного цикла (разработка, производство, контроль, хранение и реализация);

- обосновать методологию определения интегрального показателя качества (ИПК) новой рыбной продукции на основе проведенных на разных этапах технологического цикла исследований массообменных процессов, физико-химических и микробиологических изменений, происходящих в продукции;

- разработать технологию изготовления подкопченной рыбы с использованием дымовоздушной смеси (ДВС), вырабатываемой ИК-ДГ, с определением рекомендуемых режимов технологии путем оптимизации факторов, влияющих на величину ИПК продукции;

- провести опытно-промышленную апробацию предложенных технических и технологических решений, разработать рекомендации по их внедрению в производство.

Научная концепция. Для повышения безопасности технологических коптильных сред, используемых в современной пищевой индустрии, применяются научно обоснованные новые способы получения коптильного дыма, при использовании которых кинетика нагрева топлива, а следовательно,

и температура его пиролиза надежно коррелируют с легко контролируемыми и управляемыми параметрами дымогенерации. Развивается положение, что контроль и управление температурой пиролиза топлива в процессе дымо-образования - наиболее надежный способ гарантировать безопасность получаемых коптильных сред.

Данная концепция развивает научное направление - создание новых способов получения канцерогенно безопасных технологических коптильных сред в аппаратах с внешним теплообразованием в условиях низкотемпературного пиролиза и технологий изготовления копченой рыбной продукции повышенной безопасности.

Предметом исследования является повышение безопасности технологических коптильных сред, используемых в современной пищевой индустрии, с помощью новых способов дымогенерации, позволяющих надежно контролировать температуру пиролиза древесины, а также расширение ассортимента канцерогенно безопасной деликатесной копченой рыбной продукции.

Объекты исследования: технологическое оборудование и процессы, протекающие при получении коптильного дыма с использованием ИК-энерго-подвода; технологии изготовления копченой рыбопродукции повышенной канцерогенной безопасности на основе применения новых способов дымогенерации; готовая продукция.

Базовые методологические работы. В основу настоящего исследования положены наиболее значимые в теории и практике копчения работы известных ученых В.И. Курко, Г.Н. Кима, Э.Н. Кима, И.Н. Кима, A.M. Ершова, О. Я. Мезеновой, З.В. Слапогузовой, Г. И. Касьянова, В. В. Зотова, С.И. Ноздрина, A.M. Гончаровой, Т.Н. Радаковой, L. Bratzlfcr, С. Hollenbeck, S. Maurer и др.

Методы исследования. Методология исследований базируется на использовании математического и физического моделирования для решения поставленных задач, на разработке эффективных технологических процессов и аппаратов для рыбоперерабатывающей отрасли пищевой промышленности.

Научная новизна. Теоретически и экспериментально обоснован новый способ получения коптильного дыма с использованием ИК-энергоподвода к топливу, увлажняемому в процессе дымообразования водой и водяным паром, определены рекомендуемые параметры процесса получения дымовой коптильной среды.

Впервые получена, систематизирована и проанализирована комплексная информация о взаимосвязанных тепло- и массообменных процессах, учитывающая основные факторы при дымообразовании с ИК-энергоподводом, влияющие на температуру пиролиза топлива, а следовательно, и на безо-

пасность получаемого коптильного дыма и ЖКС на его основе. При этом было показано, что увлажнение топлива - древесных опилок насыпной массой от 84,0 до 154,0 кг/м3 в процессе дымообразования позволяет существенно снизить температуру пиролиза.

Разработана математическая модель процесса пиролиза топлива с ИК-энергоподводом, для которой экспериментально установлены коэффициенты потенциалопроводности влагопереноса (ВП) и термовлагопереноса (ТВП) в слое топлива насыпной массой от 84,0 до 154,0 кг/м3. Определены рекомендуемые режимы процесса дымогенерации с использованием энергии ИК-излучения при надежном поддержании температуры пиролиза на требуемом уровне.

Разработана концепция комплексного использования дымовой коптильной среды, вырабатываемой низкотемпературным пиролизом с ИК-энерго-подводом путем максимального учета особенностей ее функционально-технологических свойств.

Исследованы и проанализированы массообменные процессы, биохимические и микробиологические изменения, происходящие в рыбной продукции, изготовленной с применением дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-ДГ, и ЖКС на ее основе, на разных этапах жизненного цикла продукции; экспериментально определены значения коэффициентов диффузии карбонильных соединений для филе рыбного подкопченного и филе рыбного подкопченного в биополимерной пленке, изготовленного с использованием дымовой среды ИК-дымогенерации.

Разработан алгоритм системно-комплексного решения задачи повышения качества и безопасности новой рыбной продукции, изготовляемой с применением коптильной среды низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом, на основных этапах ее жизненного цикла.

Научно обоснован ИПК продукции, изготовляемой с применением дымовой среды ИК-дымогенерации и ЖКС на ее основе, позволяющий максимально учитывать влияние ряда факторов на процессы формирования основных технологических эффектов копчения в готовой продукции, предложена методика расчета ИПК.

Достоверность результатов подтверждается установлением адекватности аналитических решений результатам экспериментов и результатам, полученным в рабочих режимах эксплуатации ИК-ДГ; базируется на совокупности взаимосвязанных физико-химических показателей, органолепти-ческих показателей качества и показателей безопасности продукции, достоверной воспроизводимостью экспериментальных результатов лабораторных и производственных испытаний, с помощью современных физико-химических и микробиологических методов анализа, методов математической обработки

экспериментальных данных. Безопасность продукции подтверждена исследованиями опытных партий в ФГУЗ "Центр гигиены и эпидемиологии в Мурманской области" (Федеральная служба в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека), ФГУ "Мурманский центр стандартизации, метрологии и сертификации" Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии.

Практическая ценность и реализация работы. Полученные аналитические и экспериментальные зависимости могут быть использованы на стадии конструкторской и технологической подготовки коптильного производства при расчете, проектировании и изготовлении устройств для генерации безопасной коптильной среды. Применение этих зависимостей даст возможность ускорить и удешевить стадию конструкторской разработки благодаря сокращению продолжительности исследовательских работ и этапа физического моделирования.

Предложенный математический аппарат позволил разработать методику и программное обеспечение расчета температуры пиролиза в процессе дымогенерации с ИК-энергоподводом (свидетельство о гос. регистрации №2009610559), что дает возможность прогнозировать и оптимизировать этот основной фактор безопасности коптильной среды в действующих или проектируемых аппаратах в зависимости от выбранных технологических параметров.

Научные результаты разработки способов получения коптильного дыма с применением энергии ИК-излучения использованы при проектировании ИК-ДГ 1-го и 2-го поколений. Способы и устройства защищены патентами РФ № 2171033 и № 2004118474/13.

На основании изучения массо- и теплообменных процессов в слое топлива при ИК-дымогенерации определены рекомендуемые технологические режимы для топлива разной насыпной массой, которые вошли в разработанную и утвержденную техническую документацию (ТД): Исходные требования на устройство для получения коптильного дыма с использованием энергии ИК-излучения, Технологический регламент на генерацию дыма с использованием энергии ИК-излучения, Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИК-дымогенератора.

Разработаны технологии широкого ассортимента деликатесных копченых рыбных продуктов - подкопченной рыбы и слабосоленой рыбы с ароматом копчения (более 40 наименований), отличающихся высокими гастрономическими качествами и канцерогенной безопасностью. Неоднократно данная продукция была высоко оценена на всероссийских и международных выставках. Разработана, согласована и утверждена техническая документация: ТУ 926Э-003-00471633-07 "Рыба подкопченная. Технические условия" и ТИ, ТУ 9263-004-00471633-07 "Рыба слабосоленая с ароматом копчения. Технические условия" и ТИ.

Результаты работы внедрены в ФГОУ ВПО "МГТУ" на базе научно-производственной лаборатории "Современные технологические процессы переработки гидробионтов" и учебно-экспериментального цеха, Усть-Лужского рыбокомбината (г. Усть-Луга, Ленинградская область), ООО "Капитан" (г. Мурманск), ООО "Лицис-93" (г. Остас 1, Роя, Латвия). Результаты научных исследований используются в учебном процессе на технологическом факультете МГТУ, при выполнении ГБ НИР № 01900025623 "Разработка малоотходных технологических процессов получения солено-сушеных и копченых изделий из водного сырья". Показана экономическая целесообразность реализации разработок.

Научные положения, выносимые на защиту.

Способ получения коптильного дыма с ИК-энергоподводом к увлажняемому водой и водяным паром топливу и устройство для его осуществления - ИК-ДГ 1-го и 2-го поколений, рекомендуемые режимы ИК-дымо-генерации.

Исследование тепло- и массообменных процессов, протекающих в древесном топливе при дымогенерации с использованием энергии инфракрасного излучения.

Концепция комплексного использования дымовой коптильной среды, вырабатываемой низкотемпературным пиролизом с ИК-энергоподводом, путем максимального учета особенностей ее функционально-технологических свойств.

Исследования массообменных процессов, физико-химических и микробиологических изменений, происходящих в рыбопродукции, изготовленной с использованием дымовой и жидкой коптильных сред, полученных с применением ИК-ДГ, на разных этапах технологического цикла.

Алгоритм системно-комплексного решения задачи повышения качества и безопасности новой рыбной продукции, изготовляемой с применением коптильной среды низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом, на основных этапах ее жизненного цикла.

Технология изготовления подкопченной рыбы с использованием ДВС, вырабатываемой ИК-ДГ; рекомендуемые технологические режимы, условия хранения и сроки годности, разработанные с учетом факторов, влияющих на комплексную оценку качества продукции на основе научно обоснованного ИПК.

Исследования подкопченной продукции и продукции слабосоленой с ароматом копчения на соответствие показателям безопасности действующих нормативных документов.

Апробация работы. Результаты выполненных исследований были представлены на научно-технических конференциях профессорско-преподава-

тельского состава, аспирантов, научных и инженерных работников МВИМУ-МГТУ (1993-2002 гг.); на Международной конференции "Состояние и перспективы развития рынка рыбных товаров Северного и СевероЗападного регионов России" (г. Мурманск, 2000 г.), Научно-техническом симпозиуме "Современные средства воспроизводства и использования водных ресурсов" (Санкт-Петербург, 2000 г.), Международной научно-практической конференции "Перспективы развития рыбохозяйственного комплекса России - XXI век" (г. Москва, 2002 г.), Научно-практическом семинаре "Стратегия развития берегового рыбоперерабатывающего комплекса и технологий в современных условиях региона" в рамках III международной специализированной выставки "Море. Ресурсы. Технологии - 2002" (г. Мурманск,

2002 г.), Международной научно-технической конференции "Наука и образование" (г. Мурманск, МП У, 2003-2010 гг.), Круглом столе "Современные направления переработки гидробионтов" в рамках IV международной специализированной выставки "Море. Ресурсы. Технологии - 2003" (г. Мурманск,

2003 г.), 2-й международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию заслуженного деятеля науки и техники РСФСР профессора Попова В. И. "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности" (г. Воронеж, 2004 г.), Международной научно-практической конференции "О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года" (г. Москва, 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 60 научных работ, в том числе 13 работ в изданиях, рекомендуемых ВАК, получено 2 патента РФ на изобретение, разработано 3 программы для ЭВМ. Результаты научных исследований вошли в учебное пособие с грифом УМО и в учебник с грифом УМО.

Личное участие автора являлось обязательным на всех стадиях работы и заключалось в формировании научного направления, постановке задач и целей исследования, разработке экспериментальных и теоретических подходов при выполнении эксперимента и формулировании выводов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы, включающего 399 наименований, и приложений. Каждая глава сопровождается самостоятельными выводами.

Работа изложена на 308 страницах машинописного текста, содержит 43 таблицы, 111 рисунков, 16 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована ее цель, даны основные направления исследований и положения, выносимые на защиту.

В первой главе обобщены приведенные в научно-технической литературе и электронных средствах информации сведения об исследованиях в области разработки способов получения технологических коптильных сред. Проанализированы факторы, влияющие на химический состав и функционально-технологические свойства коптильного дыма и ЖКС. Отмечено решающее влияние температуры пиролиза древесины на содержание ПАУ и НА в коптильном дыме (5. И. Курко, Л. П. Дикун, О. П. Грецкая, Г. Н. Ким, И. Н. Ким, О. Я. Мезенова и др.). Показано, что пиролиз при температуре выше 380 °С приводит к интенсивному образованию опасных и вредных для здоровья человека веществ. Рассмотрено состояние оборудования для получения коптильных сред, дана характеристика существующих устройств по ряду критериев [1, 15]. Отмечено, что наиболее перспективным направлением развития дымогенераторной техники является разработка аппаратов с внешним теплообразованием [17, 20]. В заключении главы подчеркнута нерешенность проблемы получения коптильного дыма разложением древесины при температуре, не превышающей 380 °С, указаны способствующие этому причины, сделан вывод о необходимости разработки нового способа дымогенерации, сформулированы цель и задачи исследований, обоснована методологическая схема исследований (рис. 1).

Во второй главе рассмотрены теоретические аспекты и приведено экспериментальное обоснование нового способа получения коптильного дыма в условиях низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом к топливу, увлажняемому в процессе дымообразования водой и водяным паром.

На основе представлений химии копчения, а также физико-химии процессов массо- и теплопереноса в пористых телах выдвинуто положение о необходимости и возможности управления температурой пиролиза древесного топлива при дымогенерации как единственно надежном способе повысить канцерогенную безопасность вырабатываемой коптильной среды [2], которое получило развитие и подтверждение в процессе экспериментальных исследований [4, 9, 14, 19, 22, 24, 27, 28, 32-34, 37, 38, 41, 45, 48-51]. Установленная надежная взаимосвязь между количеством подводимой к топливу энергии ИК-излучения и кинетикой его нагрева открывает перспективу для разработки новых способов дымогенерации с ИК-энергоподводом не только для повышения канцерогенной безопасности ДВС, но и для повышения энергоэффективности нового дымогенераторного оборудования.

При разработке способа получения коптильного дыма с ИК-энергоподводом и устройств для его осуществления были адаптированы основные прин-

Рис. 1. Общая методологическая схема исследований

и

ципы проектирования терморадиационных сушильных установок. Данный подход, отличающийся от известных, позволил дать теоретическое обоснование новым способам получения коптильного дыма повышенной канцерогенной безопасности.

Схемы процесса дымогенерации с ИК-энергоподводом при увлажнении топлива водой и водяным паром представлены на рис. 2 и 3 соответственно.

Рис. 2. Принципиальная схема процесса генерации коптильного дыма с ИК-энергоподводом при увлажнении топлива водой

Дым к технологическим потребителям

Ванна дымогснерацни (носитель для топлива)

Перегородки, формирующие "боковые карманы"

Камера дымогснерацни

Направляющие; выполняют роль держателей, крепления

Фолын-дно с отверстиями для свободного доступа к слою топлива

Рис. 3. Принципиальная схема процесса генерации коптильного дыма с ИК-энергоподводом при увлажнении топлива водяным паром

Новый способ получения дыма отличается [56, 57] тем, что в качестве топлива используются предварительно увлажненные древесные опилки с удельной поверхностью 9,0-20,0 м2/кг, отвечающие требованиям ТУ 13-322 "Древесное сырье для копчения продукции". Пиролиз такого топлива осуществляется под действием ИК-излучения, при этом опилки дополнительно увлажняются в процессе дымообразования так называемой "добавленной" водой или получаемым из нее водяным паром.

Проведен рациональный выбор генераторов ИК-излучения на основе согласования терморадиационных характеристик излучателя и оптических характеристик топлива.

Теоретический анализ и эксперименты позволили обосновать выбор конструктивных параметров ИК-ДГ (расстояние от генератора излучения до поверхности топлива, расстояние между излучателями, габаритные размеры носителя топлива), определяющих преимущественно интенсивность внешнего теплообмена [2, 4, 14, 17, 22, 24, 27, 28]. С точки зрения аппаратурного оформления процесса и технологического регламента его проведения значения этих параметров целесообразно поддерживать на постоянном уровне.

Методология экспериментальных исследований внутреннего тепло-и массопереноса [2, 4, 22, 27] базировалась на закономерностях терморадиационного нагрева и сушки, а также на закономерностях горения древесины.

В настоящее время наиболее изучены влагопроводность (ВП) и термо-влагопроводность (ТВП) для конвективной и радиационной сушки цельной древесины, и практически не изучены в капиллярном пористом слое древесных опилок, что затрудняет разработку теоретических аспектов процесса дымогенерации с ИК-энергоподводом и требует детального исследования с последующим анализом полученных результатов.

Исследования проводились для двух способов увлажнения топлива -водой и водяным паром на установках (см. рис. 2, 3) для топлива удельной поверхностью от 12,0 ± 0,5 до 16,5 ± 0,5 м2/кг. Начальная влажность опилок варьировалась от 75 до 163 % на сухую массу, количество добавляемой непосредственно в процессе дымообразования воды составляло от 17 до 100 % от массы топлива. Изучались поля температуры и влагосодержания в слое топлива в процессе дымогенерации. Температуру и влагосодержание опилок измеряли в нескольких точках одновременно в трех уровнях - трех горизонтальных плоскостях, соответствующих нижнему, среднему и поверхностному слою. Пробы опилок для определения влагосодержания брали в тех же точках, в которых измеряли температуру.

Анализ полученных данных позволил выделить как основные факторы, влияющие на тепло- и массоперенос в слое топлива при дымогенерации

с ИК-энергоподводом. начальное влагосодержание опилок (преимущественно по механизму ТВП) и воду, добавляемую к опилкам непосредственно в процессе пиролиза (преимущественно по механизму ВП). В результате совокупного действия ТВП и ВП в слое топлива возникает реальный физический механизм, который позволяет с достаточной степенью надежности регулировать температуру пиролиза древесного топлива при ИК-дымогенерации.

На рис. 4 в виде диаграммы изображены поля температуры в слое опилок с различной удельной поверхностью (толщина слоя 0,03 м). Увлажнение опилок в процессе дымообразования осуществлялось водой, начальная влажность опилок и добавленная вода составляли во всех опытах 100.0 % на сухую массу и 100,0 % от массы топлива соответственно.

Из рисунка следует, что величина удельной поверхности оказывает весьма значительное влияние на тепло- и влагообмен в слое опилок. Явление ТВП наблюдается в слое опилок с развитой удельной поверхностью (более 9,5 м2/кг) в начале дымообразования (рис. 4, условия 2 и 3). К середине процесса ТВП сохраняется только в опилках с удельной поверхностью 10,0 ± 0,5 м2/кг - температура нижнего слоя превышает температуру среднего слоя топлива (рис. 4, условие 2).

120

100

80

60

40

20

"условно 1, начало дымообразования

- условно 2, начало дымообразования

-условие 3, начало дымообразования

-условие I,середина рабочего никла

-условие 2, середина рабочего никла

- условие 2, середина рабочего никла

0,005 0,015

Глубина замера по толщине слоя, м

0,025

Рис. 4. Поля температуры в слое опилок с удельной поверхностью: условие 1 - 9,5 ± 0,5 м2/кг: условие 2 - 10,5 ± 0,5 м 2/кг; условие 3 - 12,0 ± 0,5 м2/кг для момента начала дымообразования. Толщина слоя опилок в носителе 0,03 м

Для ИК-ДГ периодического действия масса загружаемого на один рабочий цикл аппарата топлива определяется толщиной слоя опилок, образующегося при их свободном насыпании (без прижимания и уплотнения) в носитель топлива. Повышение производительности ИК-ДГ возможно при увеличении толщины слоя топлива в носителе.

Изучение влияния толщины слоя топлива на тепло- и массообмен при ИК-дымогенерации (увлажнение топлива водой) проводилось для слоев опилок толщиной 0.06 и 0,13 м [28]. Расстояние от поверхности топлива до генераторов ИК-излучения составляло 0.06 м, удельная поверхность опилок -16,5 ±0,5 м7кг. начальная влажность опилок - 40,0% [9, 12. 27]. Прочие влияющие факторы поддерживались в ходе всех экспериментов на постоянном уровне.

Установлено, что увеличение толщины слоя топлива выше предельного значения 0,06 м при увлажнении топлива водой способствует неконтролируемому росту температуры пиролиза опилок (рис. 5). Уменьшение начального влагосодержания опилок от 50 до 30 и 20 % и уменьшение добавленной воды от 45 до 0 % от массы топлива вело к увеличению температуры пиролиза до 480...500 °С, что свидетельствует о высокой вероятности образования канцерогенных соединений. Дальнейшее уменьшение начальной влажности приводило к возгоранию топлива, что недопустимо при дымо-образовании.

хь хг

—♦— 20 %. О % —•— 30 %. о % —*— 40%. 0% X 50%, 0 % -*- 50 %. 30 % —•—60%, 50%

0 10 20 30 40 50

Продолжительность процесса, мин

Рис. 5. Изменение температуры пиролиза в зависимости от влияющих факторов: А", - влажность топлива, % ; Х2 - количество добавленной воды, % от массы загруженного топлива. Удельная поверхность топлива 12,5 ± 0,5 м2/кг

Для решения задачи управления температурой пиролиза топлива при обеспечении высокой производительности ИК-ДГ предложен способ увлажнения топлива в процессе дымообразования водяным паром [57].

Экспериментально подтверждено, что увлажнение слоя опилок толщиной 0,07 м водяным паром эффективнее с точки зрения поддержания температуры пиролиза на требуемом уровне по сравнению с увлажнением слоя такой же толщины водой [27, 28, 32, 37]. Кроме того, при увлажнении топлива паром достигаются высокая плотность вырабатываемой ДВС и высокая производительность установки [38]. Однако увеличение толщины слоя выше предельной величины 0,07 м способствует неконтролируемому росту температуры дымообразующего слоя опилок [33].

Полученные результаты подтверждают выдвинутое положение о возможности управления температурой пиролиза топлива при дымо-генерации с ИК-энергоподводом путем изменения выявленных влияющих факторов - удельной поверхности и начальной влажности опилок, количества добавленной воды в пределах установленных рекомендуемых диапазонов: начальная влажность опилок от 30 до 65 %, количество добавленной воды от 35 до 65 %, толщина слоя опилок не более 0,07 м.

Для установления формальной связи между продолжительностью рабочего цикла ИК-дымогенератора, определяющей его производительность, и основными влияющими факторами использован принцип решения задачи математического моделирования на основе полного факторного эксперимента (ПФЭ).

В качестве функций отклика была выбрана продолжительность пиролиза опилок (в мин) по периодам (К,- нагрев, У, - собственно дымообразо-вание), в качестве влияющих факторов - начальная влажность опилок (X,, %), количество добавляемой непосредственно в камеру дымогенерации воды (Х2, %). Другие влияющие факторы поддерживались в ходе экспериментов на постоянном уровне, установленном на основе данных научной литературы, конструктивно и опытным путем с учетом ограничений, накладываемых на факторное пространство. Удельная поверхность топлива составляла (12,0-^16,0) ± 0,5 м2/кг, что соответствует удельной поверхности наиболее часто используемых в качестве топлива опилок. Минимизацию числа опытов обеспечивали с помощью центрального ортогонального композиционного планирования.

В результате обработки экспериментальных данных для ИК-ДГ при увлажнении топлива водой в области определения X, <=[40; 60], Х2 с [6; 30] были получены следующие регрессионные зависимости:

- для периода нагрева

У, = 0,3 + 0,033 • X, + 0,055 • Х2; (1)

- для периода собственно дымообразования

У2 = -0,5792 Х, +2,1319^-0,0187-X, Л^+0,0117 Л",2-0,0197-Х\ + 34,8885. (2)

Для ИК-ДГ при увлажнении топлива водяным паром в области определения X, с[35; 65], с[40; 100] были получены следующие регрессионные зависимости:

- для периода нагрева

У, = 0,2 +0,0888 X, +0,0166-*2; (3)

- для периода собственно дымообразования

Г, = 0,2 +1,44448 • X, + 0,2777 • Х2. (4)

По результатам экспериментов были определены рекомендуемые технологические режимы с ИК-дымогенерации, обеспечивающие максимальную производительность и температуру пиролиза опилок ниже "канцерогенного пика":

- при увлажнении топлива водой - начальная влажность древесных опилок от 40,0 до 60,0 %, количество добавленной воды от 6,0 до 30,0 % от массы загружаемых опилок;

- при увлажнении топлива водяным паром - начальная влажность древесных опилок 35 %, количество добавленной воды 40 % от массы топлива.

С целью расширения области применения полученных регрессионных зависимостей (3), (4) были проведены эксперименты, позволившие установить линейную зависимость между насыпной массой топлива и продолжительностью рабочего цикла ИК-ДГ. Переход в характеристике опилок от удельной поверхности к насыпной массе позволил упростить экспериментальное определение параметра, косвенно характеризующего пористость слоя топлива. Результатом стало определение эмпирического коэффициента пропорциональности К, учитывающего влияние насыпной массы топлива (рис. 6). Таким образом, определить продолжительность ИК-дымогенерации топлива любой насыпной массы можно, используя уравнения (3)-(5):

х=А:(У1 + Г2), (5)

где т - продолжительность прогорания слоя топлива, мин.

50 100 150

Насыпная масса топлива, кг/м3

и

н X о я а я ■в--е-

п

о

1,6 1,2 0,8 0,4

Рис. 6. Значение коэффициента К, учитывающего влияние насыпной массы топлива

Экспериментально установленным фактом является гарантированное соответствие ДВС вырабатываемой ИК-ДГ требованиям нормативной безопасности.

В третьей главе научно обоснована математическая модель процесса дымогенерации с ИК-энергоподводом, разработана методика прогнозного расчета температуры пиролиза топлива в ИК-дымогенераторе и ее программное обеспечение.

Анализ литературных источников показал, что на современном этапе развития дымогенераторной техники остаются нерешенными задачи компьютерного моделирования, отсутствует математическая модель процесса дымообра-зования, которая могла быть положена в основу автоматизированного расчета температуры пиролиза - главного параметра, характеризующего канцерогенную безопасность дымовой коптильной среды.

На основании известных дифференциальных уравнений тепло- и массо-переноса и ранее проведенных исследований, позволивших установить основные влияющие на температуру пиролиза факторы, предложено описание процессов массо- и теплообмена при пиролизе топлива в дымогенераторе с ИК-энергоподводом в виде системы дифференциальных уравнений [9, 12, 45, 48,

(здесь соп, с„ роп - удельные теплоемкости опилок и воды, плотность опилок; теплоемкостью пара пренебрегаем);

U - влажность опилок;

X - коэффициент теплопроводности слоя древесных опилок задан удельной поверхностью и влажностью;

г - скрытая теплота парообразования;

а - коэффициент, определяющий долю участия процессов конденсации и парообразования;

~~ удельное поглощение тепла в слое опилок с координатой х, которая отсчитывается от нижней границы опилок в сторону ИК-излучателя;

Du - коэффициент потенциалопроводности ВП, характеризует перенос влаги в слое топлива за счет капиллярных явлений и адсорбции влаги на поверхности опилок;

D, - коэффициент потенциалопроводности ТВП в слое опилок;

q(x) - энергия разложения древесины.

49, 54]:

(6)

где с-р=с„^-^- + Сопр,

'опНоп

удельная теплоемкость смеси вода - опилки

Как было установлено, перенос влаги в слое топлива в ИК-ДГ осуществляется по трем основным механизмам: ВП под действием разности вла-госодержаний нижнего слоя, увлажняемого водой или водяным паром, и поверхностного слоя опилок, а также ТВП влаги в виде жидкости и пара, вызванной градиентом температуры. Третий механизм представляет собой конвекционный влагообмен, происходящий в воздушных прослойках, образованных крупными пустотами между частицами опилок. ВП в слое опилок при дымогенерации часто сопровождается конденсацией или испарением. В связи со сложностью определения вклада каждого из процессов в общий механизм переноса влаги безразмерный коэффициент а был вычислен в результате обработки экспериментальных данных методом решения обратной задачи массопереноса и составляет 0,5.

Для получения единственного решения системы дифференциальных уравнений (6) заданы начальные и граничные условия протекания процессов в слое топлива.

1. В начальный момент времени температура топлива одинакова по всему объему и равна температуре окружающего воздуха в помещении, где установлен ИК-ДГ (15 °С).

2. С учетом оттока тепла от верхнего слоя опилок за счет конвекции и теплового излучения для поверхностного слоя топлива (* = L, м) задано граничное условие третьего рода

(7)

где т, - массовый расход пара, кг/(с • м2);

Сира- теплоемкость пара, Дж/(кг • К);

Г-температура пара, °С;

5 - постоянная Стефана - Больцмана.

Первое слагаемое в правой части уравнения (7) выражает отток тепла за счет конвекции, второе слагаемое - отток тепла за счет теплового излучения и связывает поток излучения элемента поверхности абсолютно черного тела с его абсолютной температурой. При использовании граничного условия (7) при решении системы дифференциальных уравнений было учтено, что процессу пиролиза предшествует стадия прогрева топлива, на которой влажные опилки (серое тело) преимущественно поглощают излучение от генераторов ИК-излучения, а сами практически не излучают энергию. При достижении в верхнем слое 270 °С начинается процесс пиролиза, верхний дымогенери-рующий слой опилок обугливается и излучает энергию в соответствии с законом Стефана - Больцмана.

3. В начальный момент времени влажность топлива на нижней и верхней границах слоя задана равной 0,7 и 0,1 соответственно. Это обусловлено

тем, что добавленная под фальш-дно вода начинает испаряться через 4-6 мин после включения генераторов ИК-иэлучения и наибольшее ее количество конденсируется в нижних слоях топлива. В дальнейшем изменение влажности на верхней границе при х = Ь подчиняется граничным условиям третьего рода:

~ = с- <«> дх

где С - постоянная, которая оценивается эмпирически и характеризует отток влаги от поверхностного слоя топлива.

Система уравнений (6) решена методом сеток (численным методом решения дифференциальных уравнений), в основе которого лежит конечно-разностная аппроксимация производных. В связи с тем что слой топлива в ИК-ДГ в поперечном сечении можно представить как прямоугольник, для решения уравнений (6) использована прямоугольная двумерная сетка (по координате х отсчитывается время, с; по координате у - толщина слоя, м).

Экспериментально установлено, что распределение температуры и влажности по толщине слоя при постоянных начальных условиях дымогенера-ции практически одинаково во всех его точках и не зависит от точки измерения (забора пробы).

Применив к уравнению теплопроводности системы (6) неявную, а к уравнению диффузии системы (6) явную схему решения, получили выражения для вычисления температуры и влажности в каждой конкретной точке слоя топлива в каждый момент времени при известных значениях температуры и влажности в других точках сетки.

Для получения единственного решения систем дифференциальных уравнений учтены все влияющие на процесс пиролиза топлива факторы.

Тепловой поток от генераторов инфракрасного излучения представлен в виде функции распределения тепловыделения по слою топлива:

-(—У

где и'о - удельное поглощение энергии слоем топлива, Вт/м3;

с! - толщина слоя, м;

И - глубина проникновения теплового излучения в слой опилок, м;

х - расстояние от фалып-дна (координата слоя), м.

Выбор именно такой функции распределения поглощения ИК-излучения объясняется тем, что опилки поглощают ИК-излучение очень тонким поверхностным слоем. В общем случае функция распределения теплопоглощения может быть записана через интегральное выражение

= (Ю)

где Р - мощность генераторов ИК-излучения, Вт;

Я - площадь поглощения ИК-излучения, м2.

]

После решения интеграла (10), замены переменных (с/-дг) на £ получено выражение для вычисления максимального значения удельной поглощаемой мощности:

Экспериментально установлено, что не вся энергия генераторов ИК-излучения расходуется на нагрев топлива в начальный период и на пиролиз топлива в последующем, часть ее идет на нагрев ДВС и корпуса ДГ. Для учета теплопотерь в формулу (11) введен безразмерный поправочный коэффициент ц: 2 Р

Значения коэффициента ц находятся в пределах от 1 (вся энергия генераторов ИК-излучения доходит до слоя топлива) до 0. После экспериментального определения углов облучения каждой лампы в отдельности и всех ламп вместе установили, что конструкция ИК-ДГ обеспечивает подвод 0,41 мощности генераторов ИК-излучения к топливу насыпной массой 118 кг/м3; 0,42 мощности - к топливу насыпной массой 104 кг/м3; 0,40 мощности - к топливу насыпной массой 154 кг/м3.

Для уточнения соотношения поглощательной, отражательной и пропус-кательной способности слоя топлива в дымогенераторе были проведены эксперименты по изучению глубины проникновения ИК-излучения в слой топлива, результаты которых приведены в табл. I. В ней также представлены принимаемые значения поправочного коэффициента ц для топлива разной насыпной массой, экспериментально установленные и рассчитанные коэффициенты дифференциального уравнения (6): теплопроводности X, потен-циалопроводности ВП Оц и потенциалопроводности ТВП Д.

Таблица 1

Результаты расчетов коэффициентов дифференциального уравнении

Насыпная масса топлива, кг/м3 Глубина проникновении, м Величина коэффициента ц Коэффициент теплопроводности, Вт/(м • К) Коэффициент потенциалопро-водности влагопереноса, м2/с Коэффициент потенциалопроводности термо-влагопереноса, К2/с

104 0,015 0,13 0,034 6,607 10"" 1,796-10""

118 0,01 0,18 0,081 7,132 10"" 1,556-10""

154 0,005 0,38 0,046 6,692 Ю-" 1,099 10""

Установлено, что величина насыпной массы (удельной поверхности) опилок в диапазоне от 104,0 до 154,0 кг/м3 не оказывает существенного влияния на значение коэффициента потенциалопроводности ВП в слое топлива, которая для указанного топлива колеблется от 6,607-108 до 6,692-10 8 м2/с. В то же время насыпная масса топлива значительно влияет на величину коэффициента потенциалопроводности ТВП, значения которого изменялись от 1,796-10"9 до 1,099-10 4 К:/с для опилок насыпной массой 104,0 и 154,0 кг/м3 соответственно. На основании этого сделан вывод о том, что интенсивность ТВП в слое топлива определяется величиной насыпной массы опилок.

На основе полученной математической модели была разработана компьютерная программа прогнозирования температурных полей в слое топлива при дымогенерации с ИК-энергоподводом [59]. Результаты моделирования распределения температуры в слоях топлива насыпной массой 118 кг/м3 представлены на рис. 7 (влажность топлива 35 %. количество добавленной влаги составляет 40 % от массы топлива). Переходя к безразмерным величинам при составлении алгоритма решения системы дифференциальных уравнений, всю толщину слоя топлива приняли за 100 единиц (реальная толщина слоя для топлива насыпной массой 104 кг/м1 составляет 0,04 м, для топлива насыпной массой 118 кг/м1 - 0,05 м, для топлива насыпной массой 164 кг/м1 - 0,06 м). Таким образом, одна условная единица толщины слоя на графиках для топлива насыпной массой 104 кг/м1 эквивалентна 4 • 10 4 см, для топлива насыпной массой 118 кг/м1 - 5-10 4 см. для топлива насыпной массой 154 кг/м3 - 6-1О^4 см.

se

А

Б

- - - Влажность Температура

20 40 60 80 Слой, усл. вд

350 300 250 200 150 100 50

Рис. 7. Распределение температуры и влагосодержания в слое топлива насыпной массой 118 кг/м"

На рис. 8 приведены результаты сравнения кривых кинетики нагрева топлива, полученных при математическом моделировании, с экспериментальными данными.

По результатам работы были уточнены рекомендуемые технологические режимы ИК-дымогенерации, которые вошли в Технологический per-

ламент на получение коптильного дыма с использованием энергии ИК-излучения [9].

Продолжительность процесса, мин

Рис. 8. Кривые кинетики нагрева топлива по толщине слоя: насыпная масса опилок 118 кг/м\ влажность топлива 35 %, количество добавленной под фальш-дно влаги 40 %

Четвертая глава посвящена обоснованию концепции комплексного подхода к применению безопасных функциональных коптильных сред, получаемых низкотемпературным пиролизом с ИК-энергоподводом. Разработанная концепция схематично представлена на рис. 9.

При решении проблемы повышения канцерогенной безопасности копченой рыбной продукции на базе системного подхода сформулировано основное условие, обеспечивающее канцерогенную безопасность технологической коптильной среды, используемой в процессе изготовления продукции. Последовательная реализация этого условия в новом способе дымогенерации - с ИК-энергоподводом, в новом технологическом оборудовании, новых технологиях применения специфической дымовой коптильной среды и ЖКС на ее основе позволяет получить готовый продукт, обладающий всеми заданными свойствами [1,6, 8, 11, 15-21,23, 29-31,35,40].

Анализ представленной на рис. 9 концепции с позиции вклада ее структурных элементов в решение обозначенной научно-практической проблемы дает основание считать, что низкотемпературный пиролиз является основным фактором, воздействующим на канцерогенную безопасность готового копченого продукта.

С целью улучшения потребительских свойств продукции признано целесообразным перед обработкой ДВС наносить на поверхность полуфабриката водный раствор природного биополимера - крахмала. Выбор полимера и способа его нанесения обусловлен результатами эксперимента (рис. 10, 11) [29, 30, 36].

Рис. 9. Концепция комплексного использования дымовой коптильной среды, вырабатываемой в условиях низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом

В качестве объекта исследования было использовано филе скумбрии атлантической с массовой долей жира 18,0 %, удельной поверхностью 0,18 м^кг. Филе солили в тузлуке плотностью 1,18 г/см3, затем нанесли на поверхность филе пленку биополимера погружением в водный раствор биополимера заданной концентрации, после чего обработали ДВС ИК-ДГ2у в коптильной камере.

Было установлено (рис. 10-12), что максимальную органолептиче-скую оценку и привес (до 4 %) получили образцы, на которые раствор биополимера наносился однократным погружением в емкость с раствором крахмала.

0,1 0,3 0,5 3,0 5,5 8,0 Концентрация раствора, %

Рис. 10. Органолептическая оценка подкопченного филе в зависимости от использованного биополимера (уровню качества 100 % соответствует максимальная оценка 23,75 балла). Продолжительность подкапчивания 6 ч

■ пищевой агар □ желатин П крахмал

15 ^^рШШ^В ■ окунание

§

о

3 5,5 8

Концентрация раствора, %

Рис. 11. Органолептическая оценка подкопченного филе в зависимости от способа обработки биополимером (уровню качества 100 % соответствует максимальная оценка 23,75 балла). Продолжительность подкапчивания -6ч

Кратность обработки, раз □ 1 П2

Рис. 12. Органолептическая оценка и привес полуфабриката в зависимости от кратности его обработки раствором крахмала. Максимальная органолептическая оценка составила 23,75 балла, что соответствует уровню качества 100 %.

1 - органолептическая оценка, балл; 2 - привес, %

На основании исследований разработана технологическая схема изготовления подкопченной рыбы с использованием ДВС, вырабатываемой ИК-ДГ [3, 5, 6, 21, 23, 29-31]. В качестве сырья в данном случае могут быть использованы мороженые или охлажденные сайда и треска, мороженые морской окунь и палтус, скумбрия атлантическая, ставрида океаническая, сардинелла, сардинопс, сардина, мойва, морской петух, охлажденные семга и форель.

Установлено, что к значимым факторам, влияющим на органолептиче-скую оценку новой продукции, относятся продолжительность контакта обрабатываемого продукта с коптильной средой, температура среды, свойства поверхности обрабатываемого продукта. Факторы, безусловно влияющие на органолептическую оценку готовой подкопченной продукции, но не поддающиеся управлению или регулированию в ходе технологического процесса, поддерживались на постоянном уровне при определении рекомендуемых технологических режимов.

Для математического описания технологического процесса применялся метод ПФЭ, где в качестве функции отклика рассматривался У - суммарный балл органолептической оценки подкопченной рыбной продукции с учетом коэффициентов значимости, а в качестве влияющих факторов для рыбной продукции в биополимерной пленке рассматривались: X, - температура коптильной среды, °С; Х2 - концентрация крахмала в водном растворе, %; Xз - продолжительность копчения, ч (область определения функции Х1 с:[18,0; 26,0], Х2 с.[3,0; 8,0], для скумбрии атлантической -Х3 с [4,0; 8,0], для сельди атлантической - Х3 с [3,0; 5,0]).

Для остальной подкопченной рыбной продукции: Х1 - температура коптильной среды, °С; Х2 - продолжительность копчения, ч (область оп-

ределения функции X, с[18,0; 26,0], для скумбрии атлантической Х2 <=[4,0; 8,0], для сельди Х2 <=[3,0; 5,0], для пангасиуса - Х2 с[б,0; 10,0]).

Полученные с помощью компьютерной программы полиномиальные уравнения регрессии для суммарной органолептической оценки продукции имеют вид:

- для филе скумбрии атлантической подкопченного в биополимерной пленке

Г = -55,71+ 3,4- X, + 2,91 А1,+ 9,9-Л-,-0,13 X X, -

2 2 2 (1 3)

- 0,07-Л",2-0,23-ЛГ22 -0,68-Л^2,

- для филе сельди атлантической крупной жирной подкопченного в биополимерной пленке

Г =-17,69 + 0,9 Х, +4,29-А',+9,7-А-,-0,004 Л', -А-,-

2 2 2 (14)

- для филе пангасиуса подкопченного

У = -5,1 -1,2 • X, + 2,6 • Х2 + 0,04 • Х- - 0,1 • Х\ + 0,06 -Х,-Х2, (15)

- для филе скумбрии атлантической подкопченного

У = -33,99 + 3,2-*, +5,3 Х2 -0,07- X; -0,35 X(16)

- для филе сельди атлантической крупной жирной подкопченного

У = -43,32 + 2,4 ■ X, +14,7 • Х2 + 0,05 • X; -1,5. (17)

С помощью уравнений (13) (17) определены рекомендуемые технологические режимы изготовления подкопченной рыбы в биополимерной пленке и без нее: для филе скумбрии атлантической подкопченного X, = 23 °С, Х2 = 7,49 ч; для филе сельди атлантической крупной жирной подкопченного -Хь = 22,6 °С, Х2 = 4,85 ч; для филе пангасиуса подкопченного X, = 26,0 °С, Х2 = 10,0 ч.

В работе установлены закономерности массопередачи коптильных веществ на примере карбонильных соединений в технологии подкопченной продукции при взаимодействии коптильных компонентов дыма с биополимерной пленкой и с рыбой [25, 26]; экспериментально определены значения коэффициентов диффузии карбонильных соединений, которые составили 1,1 • 10 9 и 2,0 - 10 9 м2/с соответственно. Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что биополимерная пленка на поверхности филе способствует улучшению органолептических свойств продукции (сочности и консистенции), более равномерной диффузии карбонильных соединений, сохранению высокой влажности поверхностного слоя филе, а также предохраняет поверхность филе от окисления.

При реализации концепции (рис. 9) обоснована целесообразность разработки и совершенствования технологии деликатесной слабосоленой продукции с использованием ЖКС на основе дыма, вырабатываемого ИК-ДГ [6, 8, 9, 11].

При этом были учтены особенности функционально-технологических свойств коптильного препарата, поставлены и решены задачи:

- рационального выбора и способа разделки сырья с учетом актуальных требований к копченой продукции (рис. 9), а также особенностей технологии слабого посола;

- выбора способа посола с учетом особенностей химического и размерно-массового состава сырья;

- выбора и оптимизации технологических параметров, в наибольшей степени влияющих на качество готовой продукции.

Проведенное математическое описание процесса изготовления форели радужной филе слабосоленого с ароматом копчения позволило определить рекомендуемые технологические режимы процесса, обеспечивающие максимальную органолептическую оценку продукции: X, = 4,0 °С, Х2 = 10,0 %.

В пятой главе разработан алгоритм системно-комплексного решения задачи повышения качества и безопасности новой рыбной продукции, изготовляемой с применением коптильных сред ИК-дымогенерации, на основных этапах ее жизненного цикла.

Выработан системный научно обоснованный подход к решению проблемы обеспечения качества и безопасности новой рыбной продукции, в технологиях изготовления которой применяются коптильные среды, получаемые с использованием ИК-ДГ, на основе базовых принципов в соответствии со стандартами ИСО 9000.

Для объективной оценки качества продукции в целом и для организации прослеживаемости отдельных показателей качества на всех этапах ее жизненного цикла разработана номенклатура потребительских свойств.

Разработанная шкала ИПК (методика Б. Н. Семенова - Н. А. Приты-киной) учитывает единичные показатели, которые свидетельствуют о глубине и направленности процессов, протекающих в тканях рыбы под действием ДВС или ЖКС и формирующих основные технологические эффекты копчения и посола:

- антипротеолитический - показатель аминного азота (АА), рН;

- антилиполитический - показатель кислотного числа (КЧ) экстрагированного жира, рН;

- бактерицидный - показатель общей микробной обсемененности (КМАФАнМ), показатель азота летучих оснований (АЛО);

- антиокислительный - показатель альдегидного (АЧ) и пероксидного числа (ПЧ) экстрагированного жира;

- эффекты вкуса и аромата, цвета копчения, уплотнения поверхности (для подкопченной рыбы), созревания (для слабосоленой с ароматом копчения рыбы) - органолептическая оценка, ВУС.

В то же время из ИПК исключены показатели, отклонение фактических значений которых в исследуемой продукции от нормируемого значе-

ния автоматически сводит её качество к нулю. В продукции также определялись массовые доли фенольных и карбонильных соединений.

При предполагаемом сроке годности (20 суток) определение показателей проводилось на 0 (фон), 10-е, 20-е и 26-е сутки хранения. Для учета возможных перерывов или нарушений холодовой цепи на пути доставки продукции к потребителю использовался принцип аггравированных температур. Данная методика использовалась также для регистрации начала окислительной порчи жирового компонента продукта.

Для исследований были выбраны три диапазона температур хранения подкопченной и слабосоленой с ароматом копчения рыбы: +4... +8 °С; —4... -8 °С; -10... -12 °С. Опытные партии продукции изготовлялись по разработанным технологическим схемам. Результаты исследований представлены на рис. 13 и 14.

Продолжительность хранения, сутки

Рис. 13. Изменение ИПК скумбрии филе подкопченной при хранении

1,2 1

0,8

га

О 0>6

| 0,4 0,2 0

0 Ю 20

Продолжительность хранения, сутки

26

Рис. 14. Изменение ИПК форели филе слабосоленой с ароматом копчения при хранении

-температура хранения от минус 4 до минус 8 °С "температура хранения

Экспериментально установлено отсутствие каких-либо существенных различий между механизмами формирования основных технологических эффектов в рыбной продукции подкопченной, изготовленной с применением коптильного дыма, и слабосоленой, изготовленной с применением ЖКС на его основе [5, 7, 39].

Исходя из соответствия 100 %-му уровню качества максимально возможного значения ИПК - 1,0 (0 суток хранения) определен диапазон приемлемых значений ИПК подкопченной и слабосоленой с ароматом копчения рыбы [42, 43]. По результатам исследований установлено соответствие ранжированных уровней качества продукции (оценки ее потребительских свойств) диапазонам значений ИПК (табл. 2), которые были учтены при разработке ТД на продукцию.

Таблица 2

Диапазон приемлемых значений ИПК качества подкопченной и слабосоленой с ароматом копчения рыбной продукции, изготовляемой с применением коптильных сред низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом

Значения ИПК Уровень качества, % Оценка качества продукции

1,00-0,78 100-85 Превосходная

0,77-0,55 84-70 Отличная

0,54-0,31 69-55 Хорошая

Менее 0,30 Менее 55 Удовлетворительная, неприемлемая к реализации на пищевые цели

В работе решена задача определения гарантированных сроков годности и соответствующих им условий хранения разработанных видов продукции на основе учета ИПК с применением методов математического моделирования [47, 52, 53, 55].

Для математического описания процесса хранения рыбной продукции в качестве функции отклика У был выбран ИПК, в качестве основных влияющих факторов - продолжительность хранения X, (в сутках) и температура хранения продукции хг (в °С). Область рассматриваемого факторного пространства ограничивалась с учетом результатов исследований биохимических и микробиологических изменений, происходящих в продукции при формировании в ней основных технологических эффектов.

Результаты определения рекомендуемых режимов хранения подкопченной и слабосоленой с ароматом копчения рыбопродукции учтены в разработанной и утвержденной ТД (ТУ и ТИ) "Рыба подкопченная" и "Рыба слабосоленая с ароматом копчения" и представлены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты математического моделирования и определения рекомендуемых режимов хранения подкопченной и слабосоленой с ароматом копчения рыбы

Технология, продукция Уравнение регрессии, характеризующее процесс хранения Рекомендуемые режимы хранения Значение функции отклика для рекомендуемых режимов

сутки °с расч. эксп.

Пангасиус филе подкопченное У = 0,962 - 0,004 ■ Хх - 0,003 • Хг 10 -10 0,947 0,952

Скумбрия филе подкопченное У = 0,441 - 0,003 ■ X, - 0,002 • Х2 10 -10 0,436 0,431

Форель филе слабосоленое с ароматом копчения У = 0,65 + 0,003 - А", -0,001 Л",2 -0,019-А", 10 -10 0,774 0,770

Скумбрия филе слабосоленое с ароматом копчения У = 0,752-0,001-Х -0,001А'12+^^-' X, 10 -10 0,627 0,635

Экспериментально установлено, что наилучшим будет качество всей продукции на 10-е сутки хранения, при этом оно сохраняется на уровне приемлемых потребительских свойств и гарантированной безопасности продукции до 20 суток хранения.

В шестой главе приведены результаты опытно-промышленной эксплуатации и технологических испытаний ИК-ДГ, ИК-ДГ2у; результаты санитарно-эпидемиологических исследований подкопченной и слабосоленой с ароматом копчения рыбопродукции, проведенных в базовой санитарно-гигиенической лаборатории испытательного лабораторного центра (ИЛЦ) Федерального государственного учреждения здравоохранения (ФГУЗ) "Центр гигиены и эпидемиологии в Мурманской области", а также в Испытательном центре продукции, сырья и материалов ФГУ "Мурманский центр стандартизации, метрологии и сертификации" Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование). Массовая доля бенз(а)пирена составила во всей продукции менее 0,0002 мкг/кг, т. е. более чем в 5 раз меньше ПДК. По результатам проведенных исследований получены положительные санитарно-эпидемиологические заключения (№ 51.01.04.926.Т.000683.И.07

от 15.11.2007 г.) на продукцию подкопченную и на продукцию слабосоленую с ароматом копчения (№ 51.01.04.926.Т.000684.11.07 от 15.11.07 г.) и утверждена техническая документация ТУ 9263-003-00471633-2006 "Рыба подкопченная. Технические условия" и ТИ к ТУ, а также ТУ 9263-00400471633-2006 "Рыба слабосоленая с ароматом копчения. ТУ" и ТИ к ТУ.

Общие выводы

Проведены исследования, направленные на решение важной народнохозяйственной задачи производства копченой рыбной продукции широкого ассортимента, улучшенного качества, повышенной канцерогенной безопасности на основе получения и комплексного использования функциональной канцерогенно безопасной дымовой коптильной среды.

1. Впервые разработаны способы получения дымовой коптильной среды путем интенсивного регулируемого подвода энергии инфракрасного излучения к увлажненному водой или водяным паром древесному топливу с учетом взаимосвязи подвода тепла к топливу и тепло- и массообменных процессов, протекающих в нем, а также устройства, позволяющего использовать способы, обеспечивающие термическое разложение (пиролиз) древесины при температуре, не превышающей 380 °С (патенты РФ № 2171033 и №2004118474/13).

2. Установлено, что основными факторами, влияющими на интенсивность тепло- и массообменных процессов в слое топлива, являются удельная поверхность и начальная влажность опилок, количество добавленной воды.

3. Получены регрессионные зависимости, адекватно описывающие процессы дымогенерации с ИК-энергоподводом при увлажнении топлива насыпной массой от 84,0 до 154,0 кг/м3 водой или водяным паром; определены рекомендуемые значения основных влияющих факторов.

4. Исследованы тепло- и массообменные процессы в слое топлива при дымогенерации с ИК-энергоподводом, впервые определены коэффициенты потенциалопроводности ВП и ТВП в слое топлива. Установлено, что величина насыпной массы (удельной поверхности) опилок в диапазоне от 104,0 до 154,0 кг/м3 не оказывает существенного влияния на величину коэффициента потенциалопроводности ВП в слое топлива, которая для указанного топлива колеблется от 6,607-10~8 до 6,692-10"" м2/с. Экспериментально доказано, что насыпная масса топлива влияет на величину коэффициента потенциалопроводности ТВП, значения которого изменялись от 1,796-10"9 до 1,099-10"9 К2/с для опилок насыпной массой 104,0 и 154,0 кг/м3 соответственно.

5. Разработана методика расчета температуры пиролиза топлива при дымогенерации с ИК-энергоподводом и ее программное обеспечение (свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2009610559). Данная методика позволяет получить распределение температуры и влажности в слое

топлива, задавая любое сочетание основных влияющих на процесс пиролиза топлива факторов, и значительно облегчить процесс проектирования новых дымогенераторов с ИК-энергоподводом.

6. Доказано, что применение ИК-излучения в дымогенерации позволяет существенно повысить канцерогенную безопасность вырабатываемых коптильных сред благодаря снижению содержания в них таких вредных и опасных для здоровья человека химических соединений, как фенольные соединения, ПАУ типа БП и др., а также способствует повышению конкурентоспособности пищевой продукции, вырабатываемой с использованием данных сред.

7. Разработан научно обоснованный комплексный подход к использованию канцерогенно безопасной дымовой коптильной среды, вырабатываемой низкотемпературным пиролизом с ИК-энергоподводом, на основе максимального учета особенностей ее функционально-технологических свойств.

8. Разработана технология подкопченной рыбы с использованием дымовой коптильной среды ИК-дымогенерации (ТУ 9263-003-00471633-07 "Рыба подкопченная. Технические условия" и ТИ), получены регрессионные зависимости, связывающие функцию отклика (суммарную органолептическую оценку продукции) с выбранными параметрами, определены рекомендуемые технологические режимы.

9. Разработана технология изготовления слабосоленой рыбы с ароматом копчения (ТУ 9263-004-00471633-07 "Рыба слабосоленая с ароматом копчения. Технические условия" и ТИ) с применением ЖКС, изготовляемой на основе дымовой коптильной среды ИК-дымогенерации, определены рекомендуемые технологические параметры.

10. Исследованы массообменные процессы, биохимические и микробиологические изменения, происходящие в рыбной продукции, изготовленной с применением дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором, и ЖКС на ее основе, на разных этапах жизненного цикла продукции; экспериментально определены значения коэффициентов диффузии карбонильных соединений в технологии подкопченного рыбного филе.

11. Разработан алгоритм системно-комплексного решения задачи повышения качества и безопасности новой рыбной продукции, изготовляемой с применением коптильной среды низкотемпературного пиролиза с ИК-энерго-подводом, на основных этапах ее жизненного цикла (разработка, производство, контроль, хранение и реализация).

12. Предложена номенклатура потребительских свойств, разработана шкала ИПК подкопченной и слабосоленой с ароматом копчения рыбной продукции и определены диапазоны приемлемых значений ИПК, а также установлены гарантированные сроки годности продукции, которые были учтены при разработке ТД.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в журналах, рекомендуемых ВАК

1. Совершенствование и развитие технологических процессов получения пищевой продукции из водного сырья / А. М. Ершов, В. А. Гроховский, А. Т. Перетрухина, И. Э. Бражная, В. В. Димова, Ю. В. Шокина, А. А. Ива-ней // Вестник МГТУ : труды Мурман. гос. техн. ун-та. - Мурманск, 1998. -Т. ],№ 1.-С. 43—49.

2. Шокина, Ю. В. Разработка способа генерации дыма с использованием энергии инфракрасного излучения / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов // Изв. Тихоокеан. науч.-исслед. рыбохоз. центра. - Владивосток, 1999. -Т. 125. - С. 115-118.

3. Изучение диффузии коптильных компонентов дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором, в технологии подкопченной рыбы в биополимерной пленке / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов, И. В. Перетрухина,

A. Ю. Обухов // Вестник МГТУ : труды Мурман. гос. техн. ун-та. - Мурманск, 2004. - Т. 7, № 3. - С. 485—493.

4. Обоснование оптимального режима эксплуатации ИК-дымогенератора 2-го поколения / А. М. Ершов, А. А. Маслов, Ю. В. Шокина, Д. А. Поно-маренко, А. Ю. Обухов, А. А. Коробицин // Вестник МГТУ : труды Мурман. гос. техн. ун-та. - Мурманск, 2007. Т. 10, №4. С. 653 659.

5. Оптимизация условий и сроков хранения новых видов подкопченной рыбопродукции, изготовленной с применением дымовой коптильной среды, вырабатываемой ИК-дымогенератором / Ю. В. Шокина, Н. М. Пу-тинцев, К. В. Зотова, О. А. Кирилюк, Е. Е. Белокопытова // Вестник МГТУ : труды Мурман. гос. техн. ун-та. - Мурманск, 2007. - Т. 10, № 4. - С. 666-672.

6. Разработка технологии деликатесной слабосоленой рыбопродукции с применением коптильного препарата, получаемого на основе канцерогенно безопасной дымовой коптильной среды, вырабатываемой ИК-дымогенератором / А. М. Ершов, Ю. В. Шокина, А. Н. Папуша, В. В. Беспалова, В. А. Гроховский, Е. Е. Белокопытова, О. А. Кирилюк // Вестник МГТУ : труды Мурман. гос. техн. ун-та. - Мурманск, 2007. Т. 10, №4. С. 660 665.

7. Шокина, Ю. В. Оптимизация условий и сроков хранения подкопченной рыбопродукции / Ю. В. Шокина, О. А. Кирилюк // Рыб. хоз-во. -2008. - № 4. - С. 77-78.

8. Шокина, Ю. В. Применение коптильного препарата "Сквама-2" при разработке технологии слабосоленой рыбопродукции / Ю. В. Шокина,

B. В. Беспалова, О. А. Кирилюк // Рыб. хоз-во. - 2008. - № 3. - С. 104-105.

9. Шокина, Ю. В. Разработка и совершенствование способов получения безопасных коптильных сред / Ю. В. Шокина, А. А. Коробицин, А. Ю. Обухов // Рыб. хоз-во. - 2009. - № 5. - С. 80-83.

10. Универсальная методика оценки качества новых видов пищевой продукции / Ю. В. Шокина, О. В. Мартыненко, О. В. Золотое, О. А. Кирилюк, В. В. Беспалова// Рыб. хоз-во. - 2009. - № 6. - С. 82-86.

11. Шокина, Ю. В. Комплексный подход к применению коптильных сред, получаемых с использованием ИК-дымогенератора / Ю. В. Шокина, А. Ю. Обухов, О. А. Кирилюк // Рыбпром: технологии и оборудование для переработки водных биоресурсов. - 2010. - № 3. - С. 98-103.

12. Шокина, Ю. В. Получение дымовой коптильной среды с использованием энергии инфракрасного излучения / Ю. В. Шокина, А. Ю. Обухов, А. А. Коробицин // Рыбпром: технологии и оборудование для переработки водных биоресурсов. - 2010. - № 3. С. 92-97.

13. Шокина, Ю.В. Расширение области применения математической модели пиролиза топлива в ИК-дымогенераторе повышенной производительности / Ю. В. Шокина, К. Б. Аллояров, А. А. Коробицин // Вестник МГТУ : труды Мурман. гос. техн. ун-та. - 2010. - Т. 13, № 4/1. - С. 681-685.

Научные статьи в журналах и материалы конференций

14. Шокина, Ю. В. Исследование тепло- и массопереноса в дымоге-нераторе с ИК-нагревом / Ю. В. Шокина; Мурман. гос. техн. ун-т. Мурманск, 1997. - 13 е.- Деп. в ВНИЭРХ 21.11.97, № 1316-рх-97.

15. Совершенствование технологии производства пищевых продуктов на основе ароматизаторов из растительного сырья / А. М. Ершов, О. А. Нико-лаенко, А. А. Иваней, Ю. В. Шокина, И. Э. Бражная // Техника и технология выращивания, добычи и обработки рыбы : сб. тез. докл. междунар. симпозиума, Санкт-Петербург, 1998 г. - СПб., 1998. - С. 145-147.

16. Новое в переработке малорентабельных рыб Северного бассейна / А. М. Ершов, О. А. Николаенко, В. А. Гроховский, А. А. Иваней, Ю. В. Шокина, В. В. Беспалова, И. Э. Бражная // Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 40-летию КГТУ : сб. тез. докл., Калининград, 1999 г. :в 4 ч. / КГТУ. - Калининград, 1999. - Ч. 4. - С. 153-154.

17. Совершенствование процессов и оборудования для получения коптильных препаратов / А. М. Ершов, В. А. Гроховский, А. А. Иваней, Ю. В. Шокина, И. Э. Бражная, С. Ю. Дубровин // Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 40-летию КГТУ : сб. тез. докл., Калининград, 1999 г. : в 4 ч. / КГТУ. - Калининград, 1999. - Ч. 4. - С. 64-66.

18. Новое в переработке малорентабельных рыб Баренцева моря / А. М. Ершов, В. А. Гроховский, А. А. Иваней, Ю. В. Шокина, И. Э. Бражная, О. А. Николаенко, С. Ю. Дубровин // Состояние и перспективы развития рынка рыбных товаров Северного и Северо-Западного регионов России : материалы докл. междунар. науч.-практ. конф., Мурманск, 2000 г. / МГТУ. - Мурманск, 2000. - С. 24-27.

19. Ресурсоэнергосберегающие технологии переработки малорентабельных видов рыб Северного бассейна / А. М. Ершов, Ю. В. Шокина,

И. Э. Бражная, А. А. Иваней, О. А. Николаенко // Современные средства воспроизводства и использования водных ресурсов : сб. тез. докл. науч,-техн. симпозиума, Санкт-Петербург, 2000 г. - СПб., 2000. - С. 89-91.

20. Совершенствование техники и технологии копчения пищевых продуктов / А. М. Ершов, Ю. В. Шокина, И. Э. Бражная, О. А. Николаенко, В. В. Беспалова // Наука - производству. - 2000. - № 2. - С. 44—46.

21. Разработка технологии изготовления подкопченной рыбной продукции в биополимерной пленке с использованием дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором / Ю. В. Шокина, И. В. Перетрухина, А. М. Ершов, И. Н. Толсторебров // Перспективы развития рыбохозяйственного комплекса России - XXI век : материалы докл. междунар. науч.-практ. конф., Москва, 27-28 июня 2002 г. / ВНИРО. - Москва, 2002. - С. 99-100.

22. Способ получения коптильного дыма с использованием энергии ИК-излучения и устройство для его осуществления - ИК-дымогенератор I А. М. Ершов, Ю. В. Шокина, И. Н. Толсторебров, А. Ю. Обухов // Перспективы развития рыбохозяйственного комплекса России - XXI век : материалы докл. междунар. науч.-практ. конф., Москва, 27-28 июня 2002 г. / ВНИРО. - Москва, 2002. - С. 142-143.

23. Шокина, Ю. В. Разработка технологии изготовления подкопченной рыбопродукции с использованием пленок биополимеров и дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором / Ю. В. Шокина, И. В. Перетрухина // Стратегия развития берегового рыбоперерабатывающего комплекса и технологий в современных условиях региона : материалы докл. науч.-практ. семинара на III междунар. специапизир. выставке "Море. Ресурсы. Технологии - 2002", Мурманск, 13-16 марта 2002 г. / МГТУ. -Мурманск, 2002. - С. 39-50.

24. Шокина, Ю. В. Совершенствование процесса дымообразования в ИК-дымогенераторе / Ю. В. Шокина, А. Ю. Обухов, И. Н. Толсторебров // Стратегия развития берегового рыбоперерабатывающего комплекса и технологий в современных условиях региона : материалы докл. науч.-практ. семинара на III междунар. специализир. выставке "Море. Ресурсы. Технологии -2002", Мурманск, 13-16 марта 2002 г. / МГТУ. - Мурманск, 2002. - С. 25-39.

25. Изучение диффузии коптильных компонентов дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором, в технологии подкопченной рыбопродукции традиционного дымового копчения / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов, И. В. Перетрухина, А. Ю. Обухов // Материалы Всерос. науч.-техн. конф. "Наука и образование - 2003", Мурманск, 2-16 апреля 2003 г. : в 5 ч. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2003. - Ч. 4. - С. 180-181.

26. Массопередача коптильных компонентов дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором, в технологии подкопченной продукции традиционного дымового копчения / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов, И. В. Перетрухина, А. Ю. Обухов // Современные направления переработки гидро-бионтов : материалы докл. Кругл, стола на 4-й междунар. специализир. вы-

ставке "Море, ресурсы, технологии - 2003", Мурманск, 14 марта 2003 г. / МГТУ. - Мурманск, 2003. - С. 4-6.

27. Шокина, Ю. В. Разработка ИК-дымогенератора повышенной производительности / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов, А. Ю. Обухов // Материалы Всерос. науч.-техн. конф. "Наука и образование - 2003", Мурманск, 2-16 апреля 2003 г. : в 5 ч. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2003. -4.4.-С. 178-179.

28. Шокина, Ю. В. Результаты технологических испытаний ИК-дымогенератора повышенной производительности второго поколения / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов, А. Ю. Обухов // Современные направления переработки гидробионтов : материалы докл. Кругл, стола на 4-й междунар. специа-лизир. выставке "Море, ресурсы, технологии - 2003", Мурманск, 14 марта

2003 г. / МГТУ. - Мурманск, 2003. - С. 6-8.

29. Разработка технологии подкопченной рыбы в биополимерной пленке / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов, А. Ю. Обухов, О. Ю. Богданова // Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности : материалы II междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию ... проф. В. И. Попова, Воронеж, 22-24 сентября 2004 г. : в 2 ч. / Воронеж, гос. технолог. акад. - Воронеж, 2004. - Ч. 2. - С. 180-182.

30. Шокина, Ю. В. Разработка технологии подкопченной мойвы с использованием дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором / Ю. В. Шокина, А. Ю. Обухов, О. Ю. Богданова // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. "Наука и образование - 2004", Мурманск, 7-15 апреля

2004 г.: в 6 ч. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2004. - Ч. 4. - С. 188-189.

31. Шокина, Ю. В. Разработка технологии производства подкопченной мойвы с использованием дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором / Ю. В. Шокина, А. Ю. Обухов, О. Ю. Богданова // О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года : тез. докл. науч.-практ. конф., Москва, 24-25 ноября 2004 г. / ВНИРО. - М., 2004. - С. 180-182.

32. Шокина, Ю. В. Совершенствование конструкции ИК-дымогенера-тора второго поколения / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов, А. Ю. Обухов // Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности : материалы II междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию ... проф. В. И. Попова, Воронеж, 22-24 сентября 2004 г. : в 2 ч. / Воронеж, гос. технолог, акад. - Воронеж, 2004. - Ч. 2. - С. 33-35.

33. Шокина, Ю. В. Совершенствование конструкции ИК-дымогенератора повышенной производительности (второго поколения) / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов, А. Ю. Обухов // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. "Наука и образование - 2004", Мурманск, 7-15 апреля 2004 г. : в 6 ч. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2004. - Ч. 6. - С. 178-179.

34. Исследование температурных полей в слое топлива в процессе дымо-образования с использованием энергии инфракрасного излучения / Ю. В. Шо-

кина, А. М. Ершов, А. Ю. Обухов, А. А. Коробицин // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. "Наука и образование - 2005", Мурманск, 6-14 апреля 2005 г.: в 7 ч. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2005. - Ч. 6. - С. 283-286.

35. Разработка и совершенствование технологий изготовления соленой и копченой продукции из водного сырья Северного бассейна / А. М. Ершов, В. А. Гроховский, С. Ю. Дубровин, О. А. Николаенко, Ю. В. Шокина, А. А. Иваней, И. Э. Бражная, Л. К. Куранова, А. Ю. Обухов, И. Н. Толсто-ребров, С. Н. Ташкевич, В. В. Беспалова // Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов Мирового океана : материалы междунар. науч.-практ. конф., Москва, 9-10 ноября 2005 г. / ВНИРО. -Москва, 2005. - С. 238-240.

36. Шокина, Ю. В. Исследование биохимических изменений в тканях подкопченного рыбного филе в биополимерной пленке, изготовленного с использованием ДВС, вырабатываемой ИК-ДГ-2 (у), в процессе хранения / Ю. В. Шокина, О. А. Кирилюк, А. Ю. Обухов И Материалы Междунар. науч.-техн. конф. "Наука и образование - 2005", Мурманск, 6-14 апреля 2005 г. : в 7 ч. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2005. - Ч. 6. - С. 286287.

37. Шокина, Ю. В. Разработка способа генерации дыма с использованием энергии ИК-излучения и увлажнения топлива водяным паром / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов, А. Ю. Обухов // Материалы Междунар. науч,-техн. конф. "Наука и образование - 2005", Мурманск, 6-14 апреля 2005 г. : в 7 ч. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2005. - Ч. 6. - С. 287-290.

38. Влияние температуры пиролиза топлива в ИК-дымогенераторе повышенной производительности на технологические свойства вырабатываемых коптильных сред / Ю. В. Шокина, А. М. Ершов, В. В. Беспалова, А. А. Коробицин // Наука и образование. - 2006 [Электронный ресурс] : материалы Междунар. науч.-техн. конф., Мурманск, 4-12 апреля 2006 г. / МГТУ. - Электрон, текст, дан. (18 Мб). - Мурманск : МГТУ, 2006. -1 электрон, опт. диск (CD-ROM). - С. 803-804. - Гос. per. НТЦ "Информ-регистр" № 0320501517 от 28.11.2005 г.

39. Пути оптимизации сроков хранения рыбопродукции, изготовленной с применением коптильных сред, вырабатываемых с использованием энергии ИК-излучения / Ю. В. Шокина, О. А. Кирилюк, В. В. Беспалова, В. А. Гроховский // Наука и образование - 2006 [Электронный ресурс] : материалы Междунар. науч.-техн. конф., Мурманск, 4-12 апреля 2006 г. / МГТУ. - Электрон, текст, дан. (18 Мб). - Мурманск : МГТУ, 2006. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). - С. 805-807. - Гос. per. НТЦ "Информрегистр" № 0320501517 от 28.11.2005 г.

40. Разработка инновационных технологий изготовления продуктов из гидробионтов Северного бассейна / А. М. Ершов, В. А. Гроховский, Ю. В. Шокина, О. А. Николаенко, В. И. Волченко, В. В. Корчунов, И. Э. Бражная, С. Н. Ташкевич, В. В. Беспалова, А. А. Иваней, В. А. Похольченко,

М. А. Ершов, А. Ю. Обухов, И. Н. Толсторебров // Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов : материалы 1-й меж-дунар. науч.-практ. конф., Москва, 1-2 ноября 2006 г. / ВНИРО. - Москва,

2006.-С. 157-160.

41. Вернусь, Т. В. Разработка методики определения массовой концентрации общих фенолов в дымовоздушной смеси и анализ их содержания в коптильном дыме в зависимости от температуры пиролиза / Т. В. Вернусь, Ю. В. Шокина // Наука и образование - 2007 [Электронный ресурс] : меж-дунар. науч.-практ. конф., 4-13 апреля 2007 г. / Мурман. гос. техн. ун-т. -Электрон, текст, дан. (18 Мб). - Мурманск, 2007. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). - С. 897-899. - Гос. per. НТЦ "Информрегистр" № 0320700491 от 05.03.07.

42. Оптимизация сроков годности и условий хранения рыбы малосоленой с ароматом копчения / Ю. В. Шокина, О. А. Кирилкж, В. В. Беспалова, В. А. Гроховский // Наука и образование - 2007 [Электронный ресурс] : междунар. науч.-практ. конф., 4-13 апреля 2007 г. / Мурман. гос. техн. ун-т. -Электрон, текст, дан. (18 Мб). - Мурманск, 2007. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). - С. 943-949. - Гос. per. НТЦ "Информрегистр" № 0320700491 от 05.03.07.

43. Шокина, Ю. В. Оптимизация условий и сроков хранения подкопченной рыбопродукции / Ю. В. Шокина, О. А. Кирилюк // Наука и образование - 2007 [Электронный ресурс] : междунар. науч.-практ. конф., 4-13 апреля 2007 г. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Электрон, текст, дан. (18 Мб). - Мурманск,

2007. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). - С. 805-807. - Гос. per. НТЦ "Информрегистр" № 0320700491 от 05.03.07 г.

44. Исследование мурманского рынка рыбной кулинарной продукции / Ю. В. Шокина, JI. М. Третьякова, Н. С. Сергеева, Ю. Ф. Файзуллова // Техника и технологии переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья : материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти проф. Н. Н. Рулева, Мурманск, 24-25 апреля 2008 г. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск,

2008.-С. 68-71.

45. Коробицин, А. А. Разработка математической модели пиролиза топлива в ИК-дымогенераторе / А. А. Коробицин, Ю. В. Шокина, М. А. Волков // Техника и технологии переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья : материалы междунар.. науч.-практ. конф., посвящ. памяти проф. Н. Н. Рулева, Мурманск, 24-25 апреля 2008 г. / Мурман. гос. техн. ун-т. -Мурманск, 2008. - С. 42-45.

46. Разработка универсальной методики оценки качества новых видов рыбной продукции на основе интегрального показателя / Ю. В. Шокина, О. В. Мартыненко, Ю. Ф. Файзуллова, Н. С. Сергеева // Техника и технологии переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья : материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти проф. Н. Н. Рулева, Мур-

манск, 24—25 апреля 2008 г. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2008. -С. 52-66.

47. Технические и технологические разработки ученых Мурманского государственного технического университета в области глубокой переработки гидробионтов / А. М. Ершов, В. А. Гроховский, Ю. В. Шокина, В. А. По-хольченко, М. А. Ершов, А. А. Иваней, О. А. Николаенко, В. В. Беспалова, JI. К. Куранова. И. Н. Толсторебров // Биотехнологические процессы: продукты переработки биоресурсов водных и наземных экосистем : материалы 1-й междунар. науч.-практ. конф., Астрахань, 30 сентября - 3 октября 2008 г. / АГТУ. - Астрахань, 2008. - С. 11-13.

48. Шокина, Ю. В. К вопросу о математическом моделировании процесса пиролиза топлива с использованием энергии инфракрасного излучения / А. А. Коробицин, Ю. В. Шокина, М. А. Волков // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания : сб. докл. II Всерос. науч.-практ. конф., Челябинск, 24 октября 2008 г. / Изд-во Южно-Уральского гос. ун-та. - Челябинск, 2008. - С. 111-113.

49. Шокина, Ю. В. Математическое моделирование процесса пиролиза топлива в ИК-дымогенераторе / Ю. В. Шокина, М. А. Волков, А. А. Коробицин // Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов : сб. докл. II междунар. науч.-практ. конф., Москва, 26-27 ноября 2008 г. / ВНИРО. - Москва, 2008. - С. 308-311.

50. Шокина, Ю. В. Разработка способа получения коптильного препарата на основе дымовой коптильной среды, вырабатываемой ИК-дымогене-ратором / Ю. В. Шокина, В. В. Беспалова, В. А. Гроховский // Техника и технологии переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья : материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти проф. Н. Н. Рулева, Мурманск, 24—25 апреля 2008 г. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2008. - С. 62-67.

51. Шокина, Ю. В. Разработка средств измерения среднеинтеграль-ной температуры в объеме топлива и поиск путей поддержания заданных параметров в процессе дымообразования в инфракрасном дымогенераторе / Ю. В. Шокина, А. Ю. Висков, К. Б. Аллояров // Техника и технологии переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья : материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти проф. Н. Н. Рулева, Мурманск, 24-25 апреля 2008 г. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2008. - С. 86-88.

52. Шокина, Ю. В. Товароведная оценка, оптимизация технологических процессов и определение сроков годности новых видов копченой рыбной продукции / Ю. В. Шокина, О. А. Кирилюк // Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов : сб. докл. II междунар. науч.-практ. конф., Москва, 26-27 ноября 2008 г. / ВНИРО. - Москва, 2008. -С. 316-319.

53. Шокина, Ю. В. Товароведческая характеристика и оптимизация сроков годности новых видов копченой рыбной продукции / Ю. В. Шокина,

О. А. Кирилюк // Техника и технологии переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья : материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти проф. Н. Н. Рулева, Мурманск, 24-25 апреля 2008 г. / Мурман. гос. техн. ун-т. - Мурманск, 2008. - С. 38-41.

54. Шокина, Ю. В. Разработка техники и технологии получения безопасных коптильных сред с использованием энергии ИК-излучения / Ю. В. Шокина, А. А. Коробицин, К. Б. Аллояров // Освоение водных биологических ресурсов Арктики и международное сотрудничество : Междунар. семинар, 15-17 сентября 2010 г., барк "Седов" г. Тромсё, Норвегия : сб. тезисов / Мурман. гос. техн. ун-т. - С. 98-101.

55. Технологии переработки объектов аквакультуры Кольского Заполярья / А. М. Ершов, Ю. В. Шокина, В. А. Гроховский, В. В. Беспалова, О. А. Кирилюк, А. Ю. Обухов, Б. Ф. Петров // Мировые тенденции развития аквакультуры и современные методы переработки водных биоресурсов : материалы докл. междунар. науч.-практ. конференции, Москва, 26-29 октября 2010 г. / ВНИРО. - Москва, 2010. - С. 80-81.

Патенты, информационные листы, программы для ЭВМ

56. Способ получения коптильного дыма с использованием энергии ИК-излучения и устройство для его осуществления : пат. 2171033 Российская Федерация, МПК 7 А23И4/052 / А. М. Ершов, Ю. В. Шокина ; заявитель и патентообладатель Мурман. гос. техн. ун-т. - № 2000100762 ; заявл. 10.01.2000 ; опубл. 27.07.01, Бюл. №. 21. - 7 с.

57. Устройство для получения дыма с использованием энергии ИК-излучения и водяного пара : пат. 2280367 Российская Федерация, МПК А23И 4/052 (2006.01) / А. М. Ершов, Ю. В. Шокина, А. Ю. Обухов ; заявитель и патентообладатель Мурман. гос. техн. ун-т. - № 2004118474/13 ; заявл. 18.06.2004 ; опубл. 27.01.06, Бюлл. № 21. - 6 с.

58. Графический интерфейс программы расчета интегрального показателя качества продукта : свид-во об офиц. per. прогр. для ЭВМ № 2008614032 Рос. Федерация / О. В. Золотое, О. В. Мартыненко, Ю.В. Шокина, Ю.Ф. Фай-зуллова, Н. С. Сергеева ; правообладатель ФГОУ ВПО "Мурман. гос. техн. ун-т". - № 2008612905; поступ. 27.06.08 ; зарег. 25.08.2008.

59. Программа математического моделирования процесса пиролиза топлива в инфракрасном дымогенераторе второго поколения : свид-во об офиц. per. прогр. для ЭВМ № 2009610559 Рос. Федерация / А. А. Коробицин, М. А. Волков, Ю. В. Шокина ; правообладатель ФГОУВПО "Мурман. гос. техн. ун-т" . - № 2008615671; поступ. 03.12.08 ; зарег. 23.01.2009.

60. Расчет интегрального показателя качества продукта : свид-во об офиц! per. прогр. для ЭВМ № 2008614097 Рос. Федерация / О. В. Золотов, О. В. Мартыненко, Ю. В. Шокина, Ю. Ф. Файзуллова, Н. С. Сергеева ; правообладатель ФГОУВПО "Мурман. гос. техн. ун-т". - № 2008612908; поступ. 27.06.08 ; зарег. 27.08.2008.

Издательство МГТУ. 183010 Мурманск, Спортивная, 13. Сдано в набор 17.06.2011. Подписано в печать 29.08.2011. Формат 60x84'/|6. Бум. типографская. Усл. печ. л. 2,32. Уч.-изд. л. 2,05. Заказ 240. Тираж 100 экз.

2010291848