автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Научные основы создания техники быстрого замораживания пищевых продуктов

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации Комитет по высшей школе

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт прикладной биотехнологии

на правах рукописи

Венгер Клара Петровна

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ

ТЕХНИКИ БЫСТРОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Специальность 05.18.12 - процессы, машины и агрегаты пищевой промышленности

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамен! институте прикладной биотехнологии.

Научный консультант - доктор технических наук,

профессор КАМОВНИКОВ Б.П

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор ИОНОВ А.Г.

- доктор технических наук, профессор АФАНАСОВ Э.Э.

- доктор технических наук, профессор ТИХОНОВ Б.С

Ведущая организация - НПО "Агрохолодпром"

Защита диссертации состоится 1992 г.

часов на заседании специализированного Совета Д 063.46.01 пр* Московском ордена Трудового Красного Знамекя институте прикладно? биотехнологии по адресу: 109818, г. Москва, ул. Талалихина," д.ЗЗ. С диссертацией можно ознакомится в библиотеке института.

Автореферат разослан " "

1992 г.

"Ученый секретарь, специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

ЮРКОВ с.г.

} ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

' "■> :

' ' !

| Актуальность проблемы. Расширение производства

мстрозвмЬрожевных продуктов - один из эффективных путей сокращения отерь сельскохозяйственного сырья, а следовательно, - увеличения объемов родовольственных ресурсов. Именно поэтому за рубежом эта отрасль ищевой индустрии получила значительное развитие. По оценке элыпинства специалистов быстрозамороженные продукты к 2000 году ыйдут на перзое место в качестве основного вида пищи. Эту ситуацию в ервую очередь связывают с урбанизацией во всем мире.

Выпуск быстрозамороженных продуктов в развитых странах достигает В...40 кг на человека в год. Причем ежегодно производство подобной родукции увеличивается на 5. ..7%. Производство такой продукции рганизовано индустриально на поточных технологических линиях, слючакмцих на завершающем этапе процесс быстрого поштучного шораживания. Для быстрого замораживания в мировой практике рименяется широкий набор методов и соответствующих им технических зедств, Так, помимо замораживания в потоке воздуха, развивается риогенный метод с использованием азота или диоксида углерода, огружной метод в некипящей жидкости (растворы хлорида кальция, типового спирта и т.д.), а также применяются комбинации криогенного и эздушного методов.

Отрасль производства быстрозамороженных продуктов развивается и в ашей стране, однако, крайне слабыми темпами. Трудно перечислить ричины отставания производства такой продукции: они стандартны для :ей отечественной перерабатывающей промышленности. Однако следует тметить, что именно в нашей стране Д.А. Христодуло и Д.Г. Рютовым це в 1936 году выполнено первое (по сущесгву-пионерское) исследование, котором научно обоснован принцип быстрого замораживания.

С опозданием на несколько десятилетий отечественная ромышлеяность приступает к организации новой отрасли пищевого омплекса - предприятий по выпуску быстрозамороженных продуктов. В той связи актуальной проблемой является создание отечественной орозильной техники, дефицит которой в первую очередь и сдерживает эст производства такой продукции.

Автором предложена научная концепция решения такой проблемы, эторая состоит в комплексном использовании результатов аналитических и сспериментальных исследований по различным тучным направлениям: ¡плофизике холодильной обработки влажных объектов, холодильной

технологии и технике, экономике, теории оптимизации процесса технических систем. Решение проблемы рассматривалось как проце создания и управления сложной научно-технической системой. В связи этим в работе использованы такие методологические подходы системно анализа, как принцип декомпозиции, инструмент ретроспективного анализ элементы синтеза сложных систем.

Исходя из- предложенной научной концепции в основу структу[ работы положена следующая схема: от теории и технологии холодилыи обработки к холодильной технике и экономике производит быстрозамороженных продуктов. Завершающим этапом решен: поставленной проблемы явились практическая разработка и внедрение производство скороморозильных аппаратов. Посредством этого эта проверена практическая применимость разработанных методов научи технической системы.

Цель работы. Разработка научных основ, методов расчета оптимизации процесса, необходимых для создания конструкций и выбо режимов работы морозильных аппаратов, предназначенных для быстро поштучного замораживания пищевых продуктов.

Б соответствии с выбранной научной концепцией и сформулировнн< целью работы поставлены следующие основные задачи.

1. Выполнить ретроспективный анализ отечественной и зарубежн< техники быстрого замораживания пищевых продуктов с тем, что£ определить актуальность и перспективность выбранного направлен] исследований.

2. Разработать классификацию пищевых объектов замораживания, помощью которой решить следующие локальные задачи:

- определить ассортимент реальных штучных объектов быстро замораживания;

- научно обосновать корректность использования физических модел классической формы (пластина, цилиндр, шар) для реальных объект сложной геометрической формы;

- определить обощенные теплофизические характеристики объект замораживания для каждого класса, подкласса и группы продукт классификации (характеристики условно-расчетного продукта - УРП);

- разработать адекватные физические и математические модели, а : их базе - методы инженерных расчетов процесса и оборудования быстро замораживания.

3. Разработать методику зкспериметальных исследований процесса с

¡¡пользованием широкого набора методов замораживания и создать для ее лполнения комплекс лабораторных и пилотных установок.

4. Выполнить экспериментальные исследования, необходимые для под-(ерждения адекватности разработанных моделей процесса быстрого замо-шивания, а также проверки работоспособности предложенных инженерных етодов расчета оборудования.

5. Разработать классификационный ряд отечественных морозильных пиратов с учетом формализованных принципов конструктивного оформле-ш процесса и избранного ассортимента пищевых продуктов.

6. Разработать методы оптимизации процесса и оборудования в предах разработанных классификаций объектов замораживания и морозильных шаратов.

7. Разработать конструктивные и компоновочные решения моро-иьных аппаратов предложенного классификационного ряда.

8, Дать практическую оценку принятых и внедренных в практику ре-/льтатов исследований, технических решений морозильных аппаратов клас-[фикационного ряда.

Научная новизна. Разработана классификация объектов замешивания и на ее основе определены теплофизические характеристики иовно-расчетного продукта (УРЛ) для каждого класса, подкласса и груп-а продуктов, используемые в расчетах процесса и оборудования.

Предложена математическая модель и метод расчета на ЭВМ продол-ительности замораживания штучных продуктов в широком диапазоне ус->вий организации симметричного теплообмена.

Установлены закономерности и механизм процесса теплообмена при >гстром замораживании сырья, продуктов, изделий животного и ютнтельного происхождения с использованием следующих методов: в угоке воздуха, криогенного (Ы2,С02), комбинированного (N2 —> воздух, >здух —> Ы2 ), в нехипящей жидкости (растворе хлорида кальция).

Разработан классификационный модульный ряд морозильных ап-!ратов, использующих широкий набор методов замораживания, шпановочные решения.

Разработаны методы поэтапной оптимизации процесса и юрудования, посредством которых определяются следующие показатели: ггимальная скорость замораживания, обеспечивающая максимум жазателя обратимости, являющегося квалиметрическим комплексным

показателем качества объекта замораживания; оптимальный мет£ замораживания, режим и условия его организации, обеспечиванию оптимальную скорость процесса; максимум производительности аппарат минимум приведенных затрат (текущих, капитальных) на проце! замораживания.

Практическая ценность, реализация результатов работы. Результат теоретических обобщений и выявленные закономерности нашли применен! при конструировании морозильных аппаратов. В частности, ое использованы при разработке исходных требований, принятых к реализацш

- на модуль, производительностью 500 кг/ч, аппарата, использующе] воздушную систему замораживания широкого ассортимента штучнь продуктов;

- на аппарат, производительностью 1000 кг/ч, для растительнь продуктов (ягоды, плоды и т.п.) с в'оздушной - флюидизационной системс замораживания;

- на два аппарата, призводительностью 700 кг/ч и 100 т/сутки, да замораживания в блоках, соответственно, мяса и рыбы контактным методе через металлическую поверхность;

- на три аппарата, использующих многозонную азотную систем; производительностью 300 кг/ч -для рыбы, 1500 кг/ч - для птицы, ЮС кг/ч - для мясных полуфабрикатов;

- на аппарат, производительностью 1000 кг/ч, для замораживаю растительных продуктов комбинированным методом (азот + воздух).

Изготовлены два азотных морозильных аппарата АМА-1000 - ю Актюбинского мясокомбината (Казахстан).

Разработана конструкция воздушного морозильного аппара' периодического действия Я10-ФАС-2 в комплекте с изометрически контейнером ЯЮ-ФКИ-2 для замораживания, накопления и хранею эндокринно-ферментного сырья. Изготовлена опытная партия из пяч аппаратов Я10-ФАС-2.

Разработанные научные методы нашли также практическу реализацию при создании опытно-промышленного образца аппарата Я] ФЗВ, производительностью 1500 кг/ч с механическим транспортирование продукта в некипящей жидкости (установлен в совхозе "Борец" Московскс области) и экспериментального образца аппарата Я10-БСМ' производительностью 500 кг/ч, с транспортированием продук' гидродинамическим потоком жидкости.

олучены разрешения Минздрава СССР на использование в кшышленности метода замораживания в растворе хлорида кальция гаковапного мяса птицы, плодово-ягодного сырья <N9 123-5/799-7, 123-:/1237-7, 143-12/488-71), а также жидкого азота для пищевых продуктов сырья растительного, животного происхождения (№ 143-9/399-11).

Для подготовки специалистов данной отрасли разработаны и изданы [ебные пособия: дня студентов ВУЗа - "Технология и оборудование гстрозамороженных продуктов"; для учащихся ПТУ - "Промышленное юизводство быстрозамороженных пищевых продуктов".

Автор защищает:

1. Научно обоснованную классификацию пищевых продуктов, ¡ъектов быстрого поштучного замораживания как инструмент научных следований и практических разработок.

2.Корректность использования классических моделей простой ометрической формы (пластина, цилиндр, шар) для математического шсания объектов замораживания неправильной геометрической формы.

3. Результаты экспериментальных исследований процесса теплообмена использованием в широком диапазоне методов быстрого замораживания щевых продуктов (в рамках предложенной классификации).

4. Адекватность разработанных физических и математических моделей альным условиям и работоспособность предлагаемых на их базе ¡женерных методов расчета процесса и оборудования быстрого мораживания.

5. Классификационный модульный ряд морозильных аппаратов, где следованы следующие методы и определены оптимальные режимы [строго замораживания пищевых продуктов: воздушный, хриогенный Ш2, )2), в некипящей жидкости (раствор хлорида кальция), комбинированный [2—> воздух, воздух —> N2).

б. Разработанные методы оптимизации процесса и оборудования [строго замораживания и достоверность результатов расчетов, полученных ш методами.

7. Научную обоснованность, практическую применимость и гимальность выбора основных конструктивных решений морозильных паратов классификационного модульного ряда.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на мпозиуме Международного института холода (Ленинград, 1970г.),

XXIII Европейском конгрессе научных работников мясной промышленное! (Москва, 1980г.), Всесоюзной научно-технической конференвд "Применение искусственного холода для развития производства i промышленной основе готовых быстрозамороженных блюд" (Москв 1978г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Пути увеличен) выпуска и сохранения качества пищевых продуктов; внедрение безотходнь и малоотходных тех-нологий на основе искусственного холода" (Тбилис; 1984г.), Всесоюзной конференции "Пути интенсификации производства применения искусствен-ного холода .в отраслях АПК" (Ташкент, 1985т. Всесоюзной научно-технической конференции "Интенсификация производсп и применение искусственного холода" (Ленинград, 1986г.), научной cecci "Нучните исследования и технологичният трансфер - факторя обновление на ХВП" (Пловдив, Болгария, 1988г.), научно-техническс конференции "Применение псевдокипящего слоя и флюидизированнь систем в пищевой, вкусовой и биотехнологической промышленного (Пловдив, Болгария, 1989г.).

Результаты исследований опубликованы в трудах XIII (Вагпингго 1971г.), XVI (Париж, 1983г.) Международного института холода (МИХ симпозиумов МИХ (Ленинград, 1970г.; Варшава, 1972г.; Дрезден, 1990г. XVII, ХХШ и XXV Европейского конгресса научных работников мясш промышленности (Бристоль, 1971г.; Москва, 1980г.; Будапешт, 1979г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в : печатных работах. Новизна разработанных технических решений подтверя дена 18 авторскими свидетельствами.

Структура и объем работы. Диссертация включает 5 глав, вывод! список использованной литературы (272 наименования) и приложена Работа изложена на 415 стр., включающих 271 стр. основного текста, рисунка, 15 таблиц, 25 стр. библиографического списка и 118 ст приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 .Быстрое замораживание продуктов питания. В результате ретроспективного анализа информационного материала технологии и технике быстрого поштучного замораживания пищев! продуктов сделаны следующие выводы:

- быстрое замораживание, обеспечивающее высокие скорости процес с последующим низкотемпературным хранением, является в настоящ время и в Обозримом будущем наиболее эффективны методе консервирования пищевых продуктов. При этом каждый продукт или груш

юдуктов требует оптимальной скорости замораживания, отклонение от >торой приводит к ухудшению качества продукта;

- современное развитие пищевых отраслей промышленности хнически развитых стран отличается постепенным и необратимым :реходом к производству быстрозамороженных штучных продуктов. Наша рана в этой области основательно отстает от развитых стран, где юизводство подобной продукции достигает 20...40 кг в год на душу ¡селения;

- быстрозамороженные штучные продукты объединяют целую группу юдуктов (мясо, рыба, птица, готовые блюда, изделия из теста, эроженое, пельмени, овощи, фрукты и т.п.), производство которых ?ганизовано индустриально на поточных линиях, включающих на лершающем этапе процесс быстрого поштучного замораживания;

- за рубежом для быстрого замораживания пищевых продуктов отменяется широкий набор методов и соответствующих им технических ¡едств.- Так, помимо воздушного метода, развиваются криогенный с пользованием азота (М2> или диоксида углерода (С02), погружной в гкипяйей жидкости (раствор хлорида кальция, этилового спирта, зопиленгликоля и т.п.); применяются также комбинации криогенного и «душного методов;

- в отечественной практике в настоящее время для замораживания тучных пищевых продуктов используется только воздушный метод. При гам отсутствует серийно выпускаемые промышленностью воздушные орозильные аппараты, способные конкурировать с зарубежными аналогами, се это явилось одной из основных причин отставания производства лстрозамороженных пищевых продуктов.

2. Физические основы и принпипы конструктивного оформления процесса быстрого замораживания пищевых продуктов.

Рассмотрены задачи построения классификации штучных объектов ыстрого замораживания и разработки математической модели расчета роцесса. Формализованы принципы конструктиваного оформления процесса, озволивщие разработать классификационный ряд отечественных орозильных аппаратов, где исследованы методы и определены оптимальные гжимы быстрого замораживания.

Классификация пишевых объектов замораживания. Предлагаемая классификация обеспечивает унификацию расчетов орозильных аппаратов по ассортименту продуктов. Классификация яределяет для каждого класса, подкласса и группы штучных объектов ¡мораживания условно-расчетный продукт (УРП), характеристики которого

используются в расчетах процесса замораживания.

Представлена трехранговая классификационная модель птцевы: объектов быстрого "замораживания. В первый ранг модели входят массы определяемые по первому признаку (критерию): физической природ объектов замораживания. По этому признаку все объекты, предназначенны для обработки в морозильных аппаратах, разделены на 5 классов: А,-мясо , мясопродукты, эндокринно-ферментное сырье (ЭФС); А2-птица; А3 - рыба А4 - ягоды, фрукты; А5 - овощи (табл.1>. Во второй и третий ранп включены, соответственно, подклассы и фуппы объектов, дифференци рованные по второму классификационному признаку - влажности продукте При этом подклассы, содержащиеся во втором ранге, квантуются н интервалы, равные 10% влажности, а группы продуктов, содержащиеся третьем ранге - на интервалы, равные 5% влажности. Нулевой ранг модел; охватывает весь ассортимент влагосодержащих продуктов, предназначенны: для замораживания в морозильных аппаратах. В табл.1 представлены такж интервалы влажности, соответствующие классам (первый ранр), подкласса! (второй ранг) и группам (третий ранг) продуктов.

Таблица

Классификация пищевых объектов замораживания и интервалы влажности (\У), % по рангам.

Интервалы влажности по рангам, % Примерный ассортимент пищевых продуктов

Нулевой Первый Второй Третий Наименование Влажн.,%

1 2 3 4 5 6

А0 - пищевые объекты штучного замораживания (50,0—99,9) мясопродукты, ЭФС (70...80) - Ащ (70... 75,0) Подлопаточная говяжья выреэка Котлетное мясо говяжье Свиная выоезка 74.7 71,3 70.8

Аиг (75,1... 80,0) Вырезка говяжья Спинная часть говяжья Поясничная часть говяжья Газобедренная часть говяжья Поджелудочная железа Лопаточная часть говяжья Рубленый полуфабрикат гов. Легкие бараньи Легкие говяжьи Легкие свиные Почки свиные Почки говяжьи Почки бараньи Рубец 75,0 75.5 75,7 76,0 76,0 75,9 76.6 79,3 77,5 78,е 77,5 79,0 79.7 80,0

Аг-птица (50...75) , Аг1 , (50...60,0) А2!1 (50...55.0) Гуси 1 категории Г^си 2 категории 55,4 54,0

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 5 6

Аг1г (551... 60,0) Индейки 1 категории Утки 2 категории Утки 1 категории 57,3 56,7 56,0

Агг (60,1... 70,0) Аи1 (60.1... 65,0) Бройлеры 1 категории Индейки 2 категории Куры 1 категории Утята 2 категории 63.8 64,5 61.9 60,3

'аГ га А 222 (65,1... 70,0) Бройлеры 2 категории Индюшата 67,6 68,0

о о" ю « Ага А 231 (70,1... 75,0) Куры 2 категории 72,0

и й я я о. А з -риба (75,0... 85,0) Аза (75,0... 60,0) Саэан азовский Сазан каспийский Судак Сом 75,3 78,0 79,2 76,7

й со о и А 312 (80,1... 85,0) Осетр 81,5

о £ а Аш (80,0... 85,0) Черноплодная рябина Земляника (садовая) 80,5 84,5

н 0) ьа \о о 0) те А4-ЯГОДЫ, фрукты (80,0... 90,0) А«г (85,1... 90,0) Слива Черешня Клюква Смородина черная Смородина красная Вишня 87,0 86,0 89,5 85,0 В5,0 85,0

ш В 1 Аи Агп 85,0... 90,0) Капуста брюссельская Капуста кольраби Морковь красная Морковь желтая Свекла Перец сладкий Капуста белокочанная 86,0 85,0 88,0 89,0 86,0 90,0 90,0

Аб-овоцк (65,0... 99,9) (85,0... 95,0) А6|г (90,1... 95,0) Баклажаны Кабачки Капуста красная Огурцы грунтовые Патиссоны Редис Томаты 91,0 93,0 91,0 95,0 92,0 93,0 92,0

А521 (95,1... 99,9) Огурцы парниковые 96,0

Условно-расчетный продукт (УРП) является некоторым усреднении показателем, который с заданной точностью представляет определенну: совокупность продуктов в принятой классификации. Теплофизичесы характеристики (ТФХ) условно-расчетного продукта определены (табл.; расчетным методом, предложенным A.M. Бражниковым и Н.Э. Каухчешвкл и экспериментально проверенным в данной работе.

Математическая модель расчета продолжительности замораживания пищевых продуктов.

Объекты замораживания в своем большинстве имеют сложную форм; Проведенные теоретические и экспериментальные исследования привели выводу, что в рамках принятой классификации все объекты корректа приводятся к физическим моделям правильной геометрической форм (пластина, цилиндр, шар). Для обоснования этого положения использовг принцип стабильности теплового потока, разработанный А.И. Вейнико] Подобие простых геометрических моделей их реальным аналога основывается ва равенстве интегральных характеристик, входящих уравнение теплопроводности.

Выполнена серия экспериментов для изучения трехмерных, двумернь и одномерных температурных полей при замораживании реальных объекте сложной формы. При этом установлено, что среднеобъемная температу[ этих объектов в течение всего процесса замораживания практическ тождественна среднеобъемной температуре одной из геометрически прость моделей: ^

для пластины

1

для цилиндра 0<у*ГТ, II 9l(x,t)-9J(y,'L)- ¿к dу ; (1)

/

для шара B^s-tt fj J б/Х.Ое^О е^г.тЫЫу dz . ( г зооо

Практической целью данных исследований является идентификащ реальных объектов замораживания их моделям простой геометрическс формы.

Согласно принципу стабильности теплового потока сопоставлен! температурных полей внутренних областей тела сложной конфигурации его классического аналога должно осуществляться при равенстве тепловь потоков, т.е.: 9„в б, (2;

или <£8„V F0• dt = Л0СГ- F '¿Т ,

ГДе ®С7 ~ tCT " ls .

- ------- £-----__„------ "-^^ЛУ * А мл« ^диигш рии х 11£>1Л прид^Л'Гив

Класс, под- И с х 0 д н ы е Р а с ч е т н ы е

ла продуктов IV, % д¥.% С Р, кг/и С„ кДж/кг- К Сз, кДж/кГ' К Вт/(ы-К) Л2, вт/(м-к; «V 107, а.2-107, ы^с

До А, А» А112 79,1 76,6 72,а 77,5 20 6,9 2,6 3,2 -1,9 -2,0 -2,0 -2,0 1066 1060 1052 1052 1,898 1,859 1,603 1,373 3,311 3.206 3,047 3,244 1,138 1,090 1,017 1,107 0,456 0,441 0,418, 0,448 5,63 5,53 5,36 6,62 1.29 1.30 1.30 1.31

Аг Ал Аеп Аг,г 62,56 55,2 53,7 56,7 15 3,8 7,0 1,2 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 1031 1016 1013 1019 1,651 1,542 1,580 1.564 2,619 2,311 2,248 2,373 0,021 0,680 ■ 0,651 0,708 0,356 0,311 0,302 0,321 4',02 4,34 4,23 4.44 1.32 1.33 1,33 1,33

А 22 А гг( А ггг А 211 65,0 62,6 68,3 71.6 7,2 3,7 0,8 0,6 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 1036 1031 1043 1050 1,687 1,652 1,736 1,785 2,721 2,622 2,359 2,997 0,666 0,822 0,931 0,994 0.371 0,356 0,391 0,410 4,96 4,86 ё.14 5,30 1,32 1,32 1,31 1,30

А, А з„ А 31! 78,14 77,3 81,5 4,3 2,6 0 -2,0 -2,0 -2,0 1064 1062 1071 1,882 1,870 1,932 3,271 3,236 3,412 1,120 1,103 1,184 0,450 0,445 0,470 5,59 5,56 5,72 1.29 1.30 1,29

А. А ,11 А иг 85,3 82,5 86,5 5.4 2,4 , 2,9 -1,8 -1,8 -1,8 1079 1073 1081 1,988 1.947 2,006 3,571 3,453 3,621 1,257 1,203 1,280 0,493 0,476 0,501 5,86 5,76 5,90 1,26 1,29 1,2В

А, А5,1 Аыэ АЬ2, 93,1 66,6 92,4 96,0 8,6 2.5 3.6 0 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0 1095 1082 1093 1101 2,104 2,010 2,093 2,147 3,897 3,633 3,868 4,019 1,407 1,285 1,393 1,462 0,540 0,502 0,563 0,558 8,11 5,91 .6,09 6,19 1.27 1.28 1,27 1,26

А„. 100 0 0 1000 917 2,12 4,19 2,12 0,61 11,42 1,46

Все величины без индексов соответствуют рассматриваемому телу сложи( формы, а с индексом "о" - его классическому аналогу. Если принять, ч-в обоих телах процессы должны протекать синхронно, т.е. ¿'С = ¿То , также, что 8ст = 6 сто , то для обеспечения эквивалентности температурю шлей обоих тел необходимо:

Размер 10 определяется из условия равенства объемов обоих тел рассматриваемого тела сложной формы и его классического аналога.

В разработанной классификации объектов замораживания для проду! тов первого класса А, (мясопродукты, ЭФС) в хачестве эквивалентно) классического аналога используется неограниченная пластина. Объем замораживания второго класса А2 (птица) имеют сложную форму. Д; этого случая определена зона объекта, которая лимитирует проце замораживания и определяет его интегральные характеристики. Такой зоне оказалась грудная мышца тушки птицы. Грудная мышца имеет достаточ! сложную конфигурацию, поэтому выбор эквивалентного тела связан некоторыми трудностями . В первую очередь это определяется на столы ее формой, сколько соотношением характерных размеров по различив; направлениям. Чтобы оценить влияние данного фактора, решена модельн. задача, с помощью которой доказана возможность принимать для грудне мышцы курицы в качестве эквивалентного тела неограниченную пластин Основной интегральной характеристикой процесса считают средню объемную температуру. Толщина неограниченной пластины принимает« равной толщине грудной мышцы тушки птицы. Для рыбы (третий класс I классификации) при поштучном ее замораживании или в виде блока качестве эквивалентного тела также принята неограниченная пластина, п{ этом в решение внесены соответствующие коррективы на основе выражеш (4). Физическая .модель ягод и овощей (соответственно четвертый А4 пятый А5 классы классификации), предварительно упакованных по 0,5кг пакеты из полимерной пленки, представлена также неограниченнс пластиной. В работе приведено обоснование выбора эквивалентного тeJ при замораживании упакованных ягод (например, клубники); при эте дается оценка интенсивности теплообмена в полостях, которые образуют« из-за неплотного прилегания ягод друг к другу.

1 о

(3

где А - хритерий формы. Тогда: Вг¥

и

аким образом, подавляющее большинство пищевых продуктов, входящих в иссификацию объектов замораживания, представляются эквивалентным лом в виде неограниченной пластины. Разработана математическая модель метод расчета продолжительности замораживания неограниченной истины в условиях организации симметричного теплообмена. Условия шметричного теплообмена обеспечиваются морозильными аппаратами, :пользующими в качестве охлаждающей среды воздух или некипящую идкость, а несимметричные условия - криогенным аппаратом. В работе эказана целесообразность применения метода математического планирования сспериментов для описания процесса теплообмена при многозонной крио-:нной системе замораживания.

В основу математической модели положен приближенный метод нтегральных соотношений Л. Лейбензона, развитый А. Пирвердяном, В. .арпычевым, А. Бражннховым. При решении сделаны следующие опущения: теплообмен с внешней средой осуществляется по закону [ьютона-Рихмана; теплофизические характеристики продукта постоянны в ределах одной фазы и изменяются скачкой при фазовом переходе; гмпература охлаждающей среды неизменна в течение всего процесса аморажнвания.

Процесс замораживания резделен на три стадии: первая - охлаждение о криоскопической температуры на поверхности продукта; вторая амораживание до криоскопической температуры в термическом центре родукта; третья - домораживание продукта до заданной температуры в ермическом центре.

Стадия охлаждения. В основу решения положена гипотеза l. Пирвердяна о наличии температурного фронта, распространяющегося с окечной скоростью. Процесс охлаждения при этом разбивается на две )азы: а - температурный фронт движется от поверхности к центру ластины (температура за фронтом равна ts) б - температурный фронт ;ошел до центра, температура пластины понижается и достигает на юверхности криоскопической t,.p.

Первая фаза (а). Уравнение теплопроводности

(5)

'довлетворяет начальному t(X,0/= tH= const

г граничным условиям:

Три этом

tS < t„p < t,.

Продолжительность первой фазы стадии охлаждения:

С =1ТьГг [buH (I + 0,5 Б1г)] . 0

Вторая фаза (б). Постановка задачи во второй фазе не отличает

от первой. г

^ = ЗЕТ и- и

Полная продолжительность первой стадии:

¡Ъх-С^. «

После преобразования окончательное решение этой задачи приводит следующему выражению:

Рог ^Г^-Еп^-]. (ш)

Стадия замораживания. В пластине рассматриваются две зонь замерзшая и незамерзшая. Температурные поля зон описываютс следующими уравнениями:

— =а СТ>0- О <Х 4 ?) ■

В'С Ъжг 1 ' 0 * ? у' (Ц

д^г (? >0; У С О.

эт ~ 2 е*г '

где - толщина замерзшей зоны продукта, м.

Решение уравнений подчиняются краевым условиям:

1г и,О), и,. (и-1„)!.,'-г1,>: "!<

На границе раздела фаз имеют место равенства: [х-у = } С^-^.у-О Ш)

и соблюдается условие Стефана:

) эы _х эы аГй).и/.р Ш£ (15)

Окончательное решение: . , а, Г/Ьч + Пг /> /а. 2М1] (16>

" АД^йТ " Т61Г ^[{-ШГ/' ^^ у '

Стадия замораживания. Представляет собой процесс домораживания пластины до заданной конечной температуры. Уравнение

теплопроводности для данной стадии:

ЗЬ _ Э 11

при условиях ^ ^ ЭЛ

Окончательное решение:

Р -8110 р-

ЗЕа, И 1к-15 ' <19)

Для достижения среднеобьемной температуры 0„) продукта:

с - Г, 2(Ы,0>(1м-1,)

3{Ъъ*2)(и-Ы ' <20)

Определена связь между температурой центра С^) и среднеобъемной гмпературой <1„) продукта в любой момент времени:

- (21)

Время всего процесса замораживания продукта:

Ро = Ъ * Го, + Род . <22)

Для расчета и проверки адекватности предложенной математической одели получен экспериментальный материал о процессе поштучного амораживания пищевых продуктов в различных условиях теплообмена. Для олучения таких данных созданы специальные стенды, моделирующие словия теплообмена при замораживании штучных продуктов с использо-анием различных охлаждающих сред. Результаты экспериментов по пределению коэффициента теплоотдачи и средней скорости поштучного амораживания пищеЕых продуктов представлены в табл.3 и 4.

Стенды оборудованы информационно-измерительной системой втоматизированной регистрации и обработки данных на базе мини-ЭВМ. 'азработаны блок-схема алгоритма и программа обработки экспери-сентальных данных на ЭВМ. В работе даны программа и результаты асчета иа ЭВМ продолжительности замораживания широкого ассортимента и-учных продуктов, представляющих все классы принятой классифи-ационной модели объектов замораживания. Здесь же приведены экспе-иментальные значения времени замораживания исследуемых видов про-укта, указаны отклонения опытных величин от расчетных. Согласно теории [редельных ошибок получены следующие аналитические выражения для асчета предельной относительной погрешности определения продолжи-ельности каждой стадии процесса замораживания:

за* {[-че*ь -

Т^Ы^Л и^и,-и* }

А,а

а

Таблица 3

Экспериментальные данные о процессе поштучног замораживания пищевых продуктов в потоке воздуха

Класс, Масса Толщина Условия теплообмена Скорост

подкласс, группа продукта продукта, кг продукта 2¿, м ■температура р-ра СаС1з. •с скорость циркуляции р—ра, ы/с коэффициент теплоотдачи, £Г.Вт/(ыг-К) замора-асивани м/с

А, - мясо Аиг-рубленые мясные полу-фарикаты 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,028 0,028 0,028 0,028 0,023 0,028 -20 -20 -50 -50 -70 -70 4 10 4 10 4 10 62,0 72,0 93,0 110,0 102,0 121,0 7,0 9,0 14,0 14,5 15,5 16,0

Аг - птица Аггг-бройлеры 2 категории упитанности 1,0 1,0 1,0 1,01,0 1,0 1,0 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 -20 -30 -40 -50 -60 -40 -40 3 3 3 3 3 4 5 22,7 25,2 32,2 36,0 41-,0 48,0 52,0 3,3 3,7 5,5 6,7 8,3 7,3 7,9

А3 - рыба А311- сазан 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 0,080 0,080 0,080 0,080 0,080 -20 -25 -30 -35 -40 3 3 3 3 3 28,0 30,0 34,0 38,0 40,0 2,1 3,2 4,4 5,1 5,7

Азц- судак 0,15 0,21 0,27 0,80 1,4 2,0 0,020 0,030 0,040 0,055 0,070 0,080 -30 -30 -30 -30 -30 -30 3 3 3 3 3 3 30,0 31,0 32,0 33,0 34,0 34,0 6,9 6,2 5,7 5,1 4,7 4,4

А4 - ягоды кц,-земляника А412 - черная смородина 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 -25 -30 -35 -25 -30 -35 3 3 3 3 3 3 24,0 32,0 38,0 23,4 25,7 27,0 2,1 2,8 5,0 2,5 3,7 4,0

А412 - вишня 0,5 0,5 0,5 0,040 0,040 0,040 -25 -30 -35 3 3 3 21.4 22.5 24,5 1,9 2,3 4,1

Таблица 4

ксперименталыше данные о процессе поштучного замораживания пищевых продуктов в растворе хлорида кальция

Класс, Масса Толщина Условия теплообмена Скорость

подкласс, про- продукта, темпера- скорость коэффици- замора-

группа дукта, 21, тура р-ра циркуля- ент теп- живания,

продукта кг СаС1,. ции р-ра лоотдачи, ü¿p-10!

и ■с м/с a, BT/V-K) м/с

2 - птица 1,0 0,040 -20 0,1 104,0 3,7

ггг -бройлеры 1,0 0,040 -25 0,1 122,8 4,5

категории 1.0 0,040 -30 0,1 134,1 4,9

питанности

з - рыба 0,6 0,055 -20 од 114 4,8

зц- судак 0,6 0,055 -25 од 120 5,6

0,6 0,055 -30 од 133 6,8

0.6 0,055 -35 од 138 7,2

0,6 0,055 -40 0,1 142 7,5

а1,- сазан 2,0 0,080 -20 од 110 4,6

3,0 0,080 -25 од 115 5,3

2,0 0,080 -30 од 130 6,4

2,0 0,080 -35 од 134 а,9

2,0 0,080 -40 од 140 7,1

4,1 ОДОО -30 од 128 5,6

6,3 0,115 -30 0,1 126 5,4

9,2 0,125 -30 од 125 5,1

эп - сом 30,4 0,165 -30 од 118 3,7

312 осетр 15,2 0,160 -30 од 121 4,3

4 - ягоды 0,5 0,40 -25 од 65,0 7,2

(11-земляни- 0,5 0,40 -30 од 71,0 8,3

ка 0,5 0,40 -35 од 79,0 10,0

)12- черная 0,5 0,40 -25 од 55,2 6,6

Бородина 0,5 0,40 -30 од 57,9 7,0

0,5 0,40 -35 од 60,6 9,8

11г - вишня 0,5 0,40 -25 од 57,8 6,8

0,5 0,40 -30 од 63,8 7.8

0,5 0,40 -35 од 85,3 11.2

л_гг „ гсмдхуы , В1, ]

+ 1 С^-ОЛи-^) (25)

(26)

Максимальная величина предельной относительной ошибки ю превышала 16%, что сввдетельствует об адекватности предложенно! математической модели расчета продолжительности быстрого замораживанш пищевых продуктов, апроксимируемых пластиной, реальному процессу.

Классификационный ряд морозильных аппаратов.

На базе ретроспективного анализа информационного материал; формализованы принципы конструктивною оформления процесса позволившие разработать классификационный ряд морозильных аппаратов где определены следующие методы быстрого замораживания: в поток« воздуха, криогенный, комбинированный, в некипящей жидкости.

Использование модульного принципа привело к блочной схем« компоновки аппарата (грузовой блок, охлаждающий блок). В воздушны? аппаратах при одном и том же охлаждающем блоке (воздухоохладителе) предлагается два варианта грузового блока с плоскостной и пространственно! схемами перемещения продукта (рис.1). По первой схеме могут компоноваться морозильные аппараты непрерывно-циклического действия (геле-жечяого типа) (Bt), по второй - аппараты непрерывного действия, тип: "Картофриз" (Вп), со спиральным или винтовым конвейером (Вш).

Охлаждающий блок состоит из батарей и вентиляторов: ere конструкция предусматривает использование двусторонней симметрично! циркуляции воздуха, преимущества второй определены специальным! исследованиями (гл.4).

Модуль аппарата представляет собой секцию, содержащую грузовой i охлаждающий блоки определенной производительности. Морозильный аппарат требуемой производительности создается за счет набора необходимого числа модулей.

В классификационный ряд введены два вида аппаратов, использующю криогенный метод (рнс.2). Первый - многозонный аппарат непрерывно« действия, который может работать как на основе жидкого азота (AI), так t жидкого диоксида углерода (У1). Грузовым блоком такого аппарата служи конвейер, а охлаждающим блоком - многозонный туннель, где распыляете с помощью форсунок жидкий N2 или посредством специального дроссель-

Тип

В II

В III

1--1

I I

J-J

I I J__I

RI

=U

'S о

Ш М

В

оР<3

н

ш

4~<1

DH°

И

а

я . !

и V

ЯЗ

с: х о

И

•и

И

■й

Ш

>-•

Р,ие. 1 Воздушные морозильные аппараты модульного ряда: BI - тележечного типа; ВП - типа ' Картофриз"; Bill ~ со спиральным или винтовым конвейером.

Тип AI, У1 У11

Схема перемещения продукта N2>C02 —Г 1-Ф-1 — ¿rs............. ¿г\ сог ПР ... о... —

ш-ш 1 .. 1. ..1 . .1 . 1 "qz------------------- .Л37 1.......1

Грузовой блок Ц,,СОг zn-----------я\ С02 ГГ .. п..... -

Щ W I.I 1 \\7, .47 1 1

Охлаждающий блок N2,CO2 /IV-------------- ЛЛ сог гн

Щ-ш i .. 1 ,.1 ^-i

Рис.2 Криогенные морозильные аппараты модульного ряда: А1; У1 - азотный или углекислотный многозонный аппарат; У11 - углекиелотный аппарат дискретного принципа действия

ного устройства - С02; образующиеся при этом пары агента используютс в туннеле для предварительного охлаждения, а также выравнивани температуры по объему продукта. Второй - аппарат дискретно! (прерывистого) принципа действия (Уи). В таком аппарате жидкий диоксг углерода при дросселировании образует снегообразный С02, которы вводится непосредственно в продукт или на продукт, либо в тару, ку; упаковывается продукт. Аппараты такого типа могут использовать так» гранулированный С02.

В классификационном ряду представлен принцип конструктивной оформления комбинированного метода замораживания с использование приставки к модулю воздушного аппарата, которая может работать помощью жидкого азота (АВ1, АВН, АВШ) или диоксида углерода (УВ УВН, УВШ). При этом возможны два варианта организации комбини рованного метода замораживания: N3, С02 —> воздух, воздух —> N С02 (рис.3).

Конструктивное офрмление аппаратов с нехипящей жидкосты предусматривает использование для перёмещения продукта в холодно растворе (Р) механического конвейера (Р1) или гидродинамического потоп (Р1) (рис.4).

Классификационный ряд представляет диапазон необходимой техник для быстрого замораживания штучных продуктов. При этом требуема производительность морозильного аппарата достигается за счет набора чиа модулей. Выбор же метода замораживания и конструктивного принципа ег оформления должен производиться с учетом условий обеспечения эконо мической эффективности процесса и заданного качества продукта.

3. Оптимизация процесса и оборудования быстрого поштучного замораживания продуктов.

Решение задач оптимизации основано на использовании взаимосвязе между процессом, технологией, техникой и экономикой обработки холодог В этом случае целесообразно использование способа поэтапной оптими зации, который оказался эффективным при управлении системами больше энергетики, движением транспортных средств, строительных систем, пр оптимизации процесса и установок вакуум-сублимационной сушки и др. 2 методологическую основу при решении задач оптимизации принят принци декомпозиции из системного анализа, позволивший развернуть генеральну] цель в иерархический ряд локальных задач.

В работе принята следующая иерархическая структура процессно технологического и технико-экономических критериев оптимизации: мак

Тип

АВ I, УВ I

АВ II, УВ II

АВ III, УВ III

i. в"

кг,сог

¡Зг

"I—1 I I

I I J__I

n2.co2 2

СП ¿Л О О СО К

S

t>—J» й

и

«

м* Й

<

il-**!,,«

■а

я и

® s ч ё

* о

И

о-»

il N..CI

И

«НЗ

^гт Й

î —tl.Ct

Рис.3 Морозильные аппараты комбинированной системы охлаждения

Рис.4 Аппараты замораживания в некипящей жидкости: PI - с механическим транспортированием продукта; PII - с перемещением продукта гидродинамическим потоком жидкости.

симум комплексного показателя качества замороженного продукта; максимум производительности морозильного аппарата и минимум приведенных затрат.

Первый этап - оптимизация по максимуму показателя качества продукта: Л

k-LMi— клпх, (27)

где К, B¡ - соответственно комплексный и частный показатели качества объекта замораживания, выраженные в безразмерной форме; i, п - соответственно индексы i-ro свойства объекта замораживания и общее количество свойств в квалиметрической модели качества продукта, b¡ - коэффиццеш весомости i-ro свойства продукта.

В результате расчетов по критерию (27) определяется оптимальная средняя скорость замораживания (от ср)ор1, при которой достигается максимум показателя качества продукта. Например, для мяса бройлеров выражение (27) рассчитано на основе двухранговой квалиметрической модели, включающей количество частных показателей первого ранга п = 3 (изменение консистенции, денатурация белков, водоудерживающая способность мышечной ткани) и количество частных показателей второго ранга п, -6 (пластичность, количество общих сульфгидрильных групп, общая экстраги-руемость белка, содержание связанной влага, потери массы при размораживании, число рН), а также двух факторов "вето", определяющих невозможность использования продукта для пищевых целей (микробиологическое неблагополучие и нарушение герметичности упаковки).

Зависимость К = К( огср) для мяса бройлеров имеет явно выраженный максимум К = Кшах при оптимальном значении скорости замораживания = (t^cp)opt = (7...9) 10~6 м/с (рис.5).

1,0

К

0,9

0,8

0 4 ' 8 12 16с^.10!ш/с 20

Рис.5. Изменение количественного показателя качества мяса бройлеров в зависимости от скорости замораживания.

Второй этап оптимизации - выбор оптимального метода замораживания для заданного продукта или заданного ассортимента продуктов. Здесь в качестве основного ограничения используются результаты первого этапа оптимизации: обеспечение оптимальной скорости замораживания <о)Ср)0р(.

Решение задачи оптимизации на втором этапе осуществляется термоэкономическим методом по. критерию:

П = пх + п5 + Зпр + Ппр — > Пт5а, (28)

где Пх, П$ - соответственно приведенные затраты на понижение температуры и организацию движения охлаждающей среды в морозильном аппарате, руб/кг; 3Пр - затраты, обусловленные убылью массы продукта за счет усушки, руб/кг; ПКр. - приведенные затраты на обеспечение холодом в случае использования криогенного хладагента, руб/кг.

Термоэкономический метод основан на энергетическом и экономическом анализе технических систем; в рассмитриваемом случае такой системой является морозильный аппарат. В качестве носителя информации о преобразовании энергии используется поток эксергии, который представлен хак поток материальных затрат, направленных на достижение конечного результата - быстрого и оптимального по минимуму затрат замораживания продукта.

Величины приведенных затрат определяются из выражения: п=[ Це6>52оо+ипр- 3„р ]'СГ + цкр- Й ■ , (29)

где ЦЭд - стоимость единицы электроэнергии, руб/(кВт'ч); ек, Ь5 -эксер-гия понижения температуры и организации движения охлаждающей среды относительно продукта, кДж/кг; ЦПр -стоимость продукта, руб/кг; 3Пр -потери массы продукта от усушки, кг; ЦКр, К кр - соответственно стоимость и расход криогенного хладагента, руб/кг, кг/с; " продолжительность криогенного воздействия, с.

Используя выражения для 6, и , а также проведя ряд преобразований и исключив при этом из уравнения (29) величины, имеющие малые значения, имеем:

(30)

Анализ уравнения (30) показал, что затраты, связанные с потерями массы продукта от усушки, составляют от 50 до 90% всех приведенных затрат. Вследствии чего в работе предлагается эти потери не принимать в качестве регламентированной величины, а рассчитывать в зависимости от

условий теплообмена. Это вызвано тем, что в рамках одного и того же метода замораживания на величину усушки значительно влияет интенсивность теплообмена.

Анализ представленных в табл.5 результатов расчета приведенных затрат позволил сделать следующие выводы. Оптимальную скорость замораживания тушек кур на уровне 7' 10"6м/с, обоснованную на первом этапе оптимизации, можно обеспечить рассматриваемыми методами замораживания и, следовательно, - типами морозильных аппаратов только при условии поштучной организации процесса. При этом, используя воздушный метод, необходимо поддерживать температуру воздуха на уровне -50°С для неупакованной и -60°С - для упакованной в полимерную пленку птицы при скорости его циркуляции 3 м/с. Приведенные затраты здесь составили, соответственно, 10,03" Ю-"* и 1,6910'^ руб/кг. При замораживании в растворе хлорида кальция оптимальную скорость процесса можно обеспечить более высокой температурой охлаждающей среды (-35°С), при скорости циркуляции жидкого хладоносителя 0,1 м/с. В этом случае приведенные затраты равны 1,25'Ю"^ руб/кг. Если сравнивать данные методы замораживания при одинаковой температуре охлаждающей среды, то значения приведенных затрат при замораживании упакованных тушек кур в растворе хлорида кальция снижаются более чем в два раза. Следовательно, наиболее перспективным является метод замораживания в некипящей жидкости.

При использовании комбинированного метода замораживания (азот — > воздух) температура воздуха практически не влияет на величину приведенных затрат; они в основном связаны со стоимостью и расходом жидкого азота. Полученные значения приведенных затрат для комбинированного метода сопоставимы с воздушным методом при температуре воздуха -30°С и скорости циркуляции 3 м/с. Количественно оценены условия организации процесса замораживания тушек птицы. Так, использование поштучного замораживания взамен группового в ящиках, применяемого в отечественной практике, более чем в четыре раза сокращает величину приведенных затрат. Замораживание поштучно в потоке воздуха предварительно упакованных в повиденовую пленку тушек кур по сравнению с неупакованными уменьшает приведенные затраты за счет сокращения потерь массы продукта от усушки в 5...9 раз.

На третьем этапе выбор критерия оптимизации зависит от постановки задачи. В условиях рыночной экономики при дефиците быстрозамороженных продуктов на потребительском рынке критерием оптимизации может быть принят максимум производительности морозильного аппарата. Для аппаратов

Таблица 5

Приведенные затраты на замораживание тушек кур различными методами

№№ ПП Метод! замораживания Условия организации процесса замораживания Параметры охлаждающей среды Продолжительность замораживания, т, ч Скорость замораживания, С0ср-10%/с Потери массы продукта от усушки, % Приведенные затраты, П-10\руб/кг

температура, •с скорость циркуляции, м/с

1. Воздушный Групповая упаковка в деревянные ящики -30 3 6,0 1,4 0,85 128,45

1.1. Воздушный Поштучно без упаковки -30 -40 -50 3 3 3 1,4 1,08 0,85 4,9 6,15 6,93 0,85 0,57 0,42 28,56 14,77 10,03

1.2. Воздушный Поштучно с предварительной упаковкой в повиденовую пленку -30 -40 -50 -60 -40 -40 3 3 3 3 4 5 2.5 1.6 1,07 0,8 1,05 0,9 3,1 4Д 5,5 6,3 5,8 6,5 0 0 0 0 0 0 3,12 2,42 1,93 1,69 1,57 1,34

2. Погружной в растворе хлорида кальция Поштучно с предварительной упаковкой в повиденовую пленку -25 -30 -35 -40 ОД од ОД ОД 1,5 1,1 0,92 0,73 4,5 5,9 6,9 -7,2 0 0 0 0 1,66 1,35 1,25 1,09

3. Комбинированный (азот -зз- воздух) Поштучно без упаковки -25 -30 -35 3 3 3 0,65 0,60 0,51 7,0 7,2 7,4 0 0 0 33,150 33,153 33,145

периодического (циклического) действия этот критерий представлен в виде:

, кгЛчм*) (31)

Для морозильного аппарата непрерывного действия:

6 = _^Гг )

4 ■ -"Ч^/ггшх , кг/(ч'м2) (32)

где - коэффициент заполнения продуктом рабочей площади грузовой хамеры аппарата; Тк - длительность процесса замораживания продукта, ч; 1Г„ - длительность загрузки и вьпрузки аппарата в одном цикле его работы с учетом оттайки охлаждающих приборов и санктарно-профи-лактических мероприятий, ч; 'Сип= - длительность непрерывной работы аппарата, ч; Ь, V - соответственно длина и скорость грузового конвейера морозильного аппарата, м; м/ч; Т,,,;, - длительность профилактической паузы между друмя периодами непрерывной работы аппарата, ч.

Основные ограничения при оптимизации по критериям (31) и (32):

- скорость замораживания должна быть оптимальной, т.е. удовлетворять критерию (27);

- приведенные затраты на замораживание должны удовлетворять критерию (28).

Варьируемые параметрами при оптимизации по (31) и (32) являются: температура охлаждающей среды ts , коэффициент теплоотдачи Л и определяющий геометрический размер обьекта замораживания I . Дополнительные ограничения: 4 ^ 4 ; 4 Л- 4 «¡-ь ; I 4 Ьь ; индексы "н" и "в" - соответственно нижнее и верхнее значения варьируемого параметра.

В работе ставится и решается задача оценить наиболее перспективные типы морозильных аппаратов и классы штучных продуктов быстрою замораживания по критериям (31) и (32). В сравнительный анализ кроме морозильных аппаратов, входящих в классификационный модульный ряд, включен и плиточный аппарат. Для вычислений используется расчетная формула, полученная на основании (31) и (32) с учетом (22):

а __2Ьы-Цц/ Г,_

45" 1)+

Тта^З«з)

иЩЕ^й)'^ ба,' К с (и -и) •

, кг/м;

5 - площадь рабочей поверхности 1рузовой камеры, м2.

Анализ выражения (33) привел к выводу, что по варьируемым параметрам сС, & производительность морозильного аппарата циклического или непрерывного действия имеет максимум, а по параметру - максимума не имеет: чем ниже ^ , тем больше 6« . Результаты выполненных на ЭВМрасчетов по выражению (33) представлены в виде гистограммы (рис.ба), анализ которой приводит к следующим выводам:

- максимум производительности морозильных аппаратов циклического действия более чем в три раза ниже, чем у аппаратов непрерывного действия, откуда очевидны преимущества последних;

- максимум производительности для замораживаемых продуктов всех классов можно ожидать у морозильных аппаратов непрерывного действия с некипящей жидкостью; минимум производительности - у воздушных аппаратов;

- при замораживании продуктов в виде блока классов А[(мясо) и А3(рыба) очевидны преимущества плиточных аппаратов;

- различные типы морозильных аппаратов циклического действия не имеют принципиальных преимуществ друг перед другом: разница в максимумах производительности этих аппаратов находится в пределах расчетных ошибок.

При насыщении потребительского рынка замороженными продуктами и при наличии конкурентов-производителей на этом рынке критерии (31) и (32) теряют свою актуальность и переходят из разряда основных в разряд локальных критериев. В указанной ситуации их следует заменить критерием минимума приведенных затрат на холодильную обработку продукта:

3= ^^ — , рубЛкгм*), (34)

где С - текущие (эксплуатационные) расходы на процесс замораживания, руб/(ч-м2); К - капитальные (единовременные) затраты, руб/м2; Е -коэффициент эффективности использования оборудования 1/ч.

Основные ограничения - те же, что и для критериев (31) и (32). В расчетах по формуле (34) приняты допущения, обычные при оптимизации по экономическим критериям: эксплуатационные расходы линейно зависят от производительности морозильного аппарата, а капитальные затраты линейно зависят от установленной мощности энергопотребляющих узлов аппарата.

Сопоставление критериев (27), (28), (31), (32) и (34) позволяет определить их иерахию при поэтапной оптимизации. Действительно, результаты расчетов по (27) входят в виде ограничений при расчетах по (28), а результаты вычислений по (28) - в виде ограничений по (31) или

(кг/м* v)

КЛАССЫ ПРОДУКТОВ

0,25

^"im

руб/(кг м! 0,20

0,15

0.10

0,05

АДыясо)

) 5 i ь

§

Аг(птица)

) 'i 3 -1 5 <3

А3(ры6а)

ш

А,(ягоды)

л 1-41

А^овощи)

КЛАССЫ ПРОДУКТОВ «)

Рис.6 Гистограммы максимума производительности морозильных аппаратов (а) и минимума приведенных затрат (б) на процесс замораживания штучных продуктов: 1, 2, 3 - аппараты непрерывного действия, соответственно, воздушные, с некипящей жидкостью, плиточные; 4, 5, 6 - аппараты циклического (периодического) действия, соответственно, воздушные, с некипящей жидкостью, плиточные.

(32). Наконец, (31) или (32) входят в знаменатель правой части (34). Формально (28) и (34) являются аналогами, однако между ними существует принципиальное отличие. Во-первых, (28) используются на этапе научных исследований и предпроектных расчетов, когда еще не определена конструкция морозильного аппарата. Критерий (34) применяется либо уже в процессе проектирования морозильного аппарата, либо когда конструкции аппаратов определены я требуется сделать выбор в пользу той или другой модели аппарата, т.е. при расчете по (34) используется более полная информация об аппарате. Во-вторых, в (28) приведенные затраты включают стоимость продукта и потеря его от усушки при замораживании, а в (34) - только стоимость обработки замораживанием. Последнее обстоятельство позволяет рассмотреть отдельно энергоемкую структуру себестоимости процесса замораживания и рассчитать оптимальную установленную мощность Шуп)ор1 энергопотребляющих узлов морозильного аппарата, удовлетворяющих условию (34) при соблюдении всех принятых ограничений.

Минимум приведенных . затрат на замораживание продукта, а также соответствующие .оптимальные значения показателей, при которых достигается этот минимум, получены в общем виде. Для морозильных аппаратов циклического действия:

руЗ/к- кг->''

(кОор* > ру5/(г м);

(би^с

гцц-е.

кг/(г-м );

(Муст)^ - \fhjf~» где

г . г 'иСС^кЛ+КгО» рид/кС ;

С - рц5.кЪж

^" Пг-Ъо ' кг-г '

(35)

Кг • 1и

ПГ-Л)в

ру5- г КГ - к®:*:

Qз - затраты холода в аппарате, кДж; 1>с - единовременная загрузка продукта аппарата, кг; С,, С2, К,, К2 - эмпирические коэффициенты, определены статистической обработкой пакета технико-экономических характеристик морозильных аппаратов.

Аналогичные системе (35) получены расчетные формулы и для морозильных аппаратов непрерывного действия.

На рис.66 представлена гистограмма минимумов приведенных затрат для различных типов морозильных аппаратов модульного рада, перерабатывающих основные классы пищевых продуктов. Гистограмма построена по результатам расчетов по системе (35), выполненных на ЭВМ.

Сопоставление гистограмм, приведенных на рис.ба и бб, показало следующее: те типы морозильных аппаратов, которые имели преимущества по критерию максимума производительности, имеют аналогичные преимущества и по минимуму приведенных затрат, Например, аппарат непрерывного действия с некипящей жидкостью имеет максимум по производительности и одновременно минимум по приведенным затратам. Указанный вывод подтверждает сделанное выше утверждение, что критерии (31) и (32) являются частными по отношению к более общему критерию (34).

Таким образом, этап оптимизации по технико-экономическим критериям (максимум производительности, минимум приведенных затрат) позволяет выбрать из существующих моделей наилучший вариант морозильного аппарата для заданного ассортимента пищевых продуктов.

4.Разработка конструктивных и компоновочных решений морозильных аппаратов классификационного ряда

Воздушный аппарат. Предложены основные принципы конструктивного решения охлаждающего и грузового блоков модуля аппарата. Для охлаждающего блока:

- использование двусторонней симметричной циркуляции воздуха;

- организация поточно-циклического теплоотвода.

В задачу исследований поедоагаемой системы воздухораспределения входило изучение поля скоростей потока воздуха при обтекании продуктов, степень неравномерности замораживания объектов исследования, расположенных в различных сечениях туннеля и по мере удаления от вентиляторов, а- также выявление рационального профиля туннеля и расположения стеллажей. В качестве объектов исследования выбраны вторые мясные готовые блюда в стандартных упаковках из алюминиевой фольга. Моделирование обтекания воздухом продукта на гидролотке с использованием визуальных методов наблюдения, фото- и киносъемки процесса позволили сделать вывод, что при использовании двусторонней симметричной циркуляции воздуха обеспечивается равномерное температурное поле в грузовом туннеле модуля.

Организация поточно-циклического теплоотвода предусматривает изменение во времени параметров охлаждающей среды (температуры, скорости циркуляции). Если обозначить двнеш, как холодильный потенциал

воздуха, а qí„yrp, как действительное среднеинтегральное значение плотности теплового потока, отводимого от продукта за полный цикл замораживания, то отношение

Чмеши. (27)

будет выражать оптимум, при котором в максимальной степени используется холодильный потенциал воздуха и, соответственно, - затраченная электроэнергия. Обеспечение такого соотношения на протяжении всего цикла холодильной обработки характеризовало бы процесс как наиболее энергетически эффективным. Для этого разбивается весь отрезок времени теплоотвода на несколько циклов и процесс организовывается так, чтобы в каждом цикле величина приближаласть к единице. Это возможно в случае использования морозильного аппарата, построенного на модульном принципе.

Организация грузового блока модуля воздушного аппарата связана с решением кинематики перемещения грузового потока. При этом необходимо учитывать такие основные принципы, заложенные в разработанном классификационном модульном ряду морозильных аппаратов, как универсальность по ассортименту продукта, обеспечение поточности движения продукта и регулирование продолжительности его движения через аппарат в широком интервале.

Предложено два варианта решения кинематической схемы перемещения продукта для модуля воздушного аппарата: с плоскостной (а.с. 1406434) и пространственной (а.с. 1399618) схемами.

Многозонный азотный аппарат. Исследована работа основных узлов аппарата такого типа (распылительное усройство, транспортирующий орган), а также модели всего аппарата в целом при замораживании реального продукта - мясные полуфабрикаты.

Сравнительный эксперимент показал, что наиболее эффективный тип форсунки - осевая с двумя смесителями. Для этой конструкции определены параметры распылительного узла, гарантирующие эффективное орошение продукта жидким азотом.

Исследовалась возможность за счет конструкции транспортирующей продукт поверхности приблизить несимметричный процесс замораживания азотом к симметричному. Рассмотрены четыре вида поверхности: сетчатая с ячейками размером (5'5)"10"3 м; ровная из нержавеющей стали толщиной 5'10 4м; рифленая с ребрами высотой и шагом 5'10~3м, установленная горизонтально и наклонно под углом 35° к направлению перемещения продукта. Анализ показал, что наибольшее приближение к симметричному теплоот-

воду достигается на наклонной рифленой поверхности, новизна которой подтверждена авторским свидетельством (а.с. 1325264). Исследована работа этого узла и определены его рациональные конструктивные параметры.

Компоновочное решение криогенного аппарата за счет применения многозонной системы потребовало проведения специальных исследований, позволивших определить рациональные параметры работы апарата такого типа. В качестве методической основы использован метод планирования экспериментов (отдельно в каждой температурной зоне), позволивший получить регрессионные уравнения. Математическая обработка этих уравнений на ЭВМ дала графическую интерпретацию критериев энергетической эффективности, с помощью которых установлены оптимальные параметры процесса замораживания продукта толщиной от 0,01 до 0,03 м: скорость паров азота в зоне предварительного охлаждения 3,9...4,2 м/с; расход жидкого азота (5,5б...6,12И03 кг/с; расстояние от форсунки до продукта 0,203.-..0,230 м.

Получена номограмма для инженерной практики, посредством которой определяются параметры 'замораживания мясных полуфабрикатов в многозонном азотном аппарате.

Криогенный аппарат дискретного принципа действия. Разработаны принципы конструктивного оформления криогенного морозильного аппарата дискретного принципа действия, предназначенного для холодильной обработки тушек птицы. Предложено три модификации аппарата, отличающиеся по способу контакта объекта охлаждения с диоксидом углерода. В первой модификации аппарата гранулы твердого С02 автоматически засыпаются во внутреннюю полость тушки' птицы. Вложенная порция гранул С02, сублимируя, обеспечивает достижение требуемой температуры птицы. Основным узлом аппарата второй модификации является распылительное устройство - диффузор. Снегообразный С02 непосредственно подается на тушки птицы, предварительно уложенные в картонные короба.

Третья модификация предусматривает воздействие на тушку птицы снегообразного диоксида углерода, несущего электрический потенциал, который получен в результате биполярной зарядки. Новизна такой конструкции аппарата подтверждена авторским свидетельством (а.с. 1554529). Данный принцип конструктивного оформления аппарата дискретного действия позволяет создать определенную направленность и расширить факел распыла снегообразного С02, что заметно сокращает продолжительность процесса и расход С02.

Аппарат с комбинированной системой охлаждения. Разработано компоновочное решение морозильного аппарата с комбинированной системой охлаждения, предусматривающее использование криогенной приставки к модулю воздушного аппарата. На реальном объекте (тушки кур) исследованы два варианта компоновки азотной приставки (азот — > воздух); (воздух —> азот), выявлены их достоинства и недостатки. Исследования показали перспективность использования данного метода быстрого замораживания. Так, в частности, при комбинированном методе по сравнению с воздушным, продолжительность замораживания сокращается в 2...3 раза.

В аппарате с комбинированной системой охлаждения предусмотрена возможность замены жидкого азота на диоксид углерода, а также одновременной подачи двух криогенных агентов. Конструкция последнего аппарата защищена авторскими свидетельствами (а.с. 1219883; а.с. 1239484).

Проведены сравнительные эксперименты замораживания ягод воздушным (флюидизация) и комбинированным (азот + воздух) методами. Доказано, что при комбинированном замораживании ягод процесс сокращается в' 2...3 раза. На комбинированный метод замораживания ягод получено а.с. 1667793.

Аппараты замораживания в некипяшей жидкости. Рассмотрены две базовых конструкции морозильного аппарата данного типа, отличающихся принципом транспортирования продукта - гидродинимаческим или механическим. Новизна конструкции аппарата с гидродинамической транспортировкой продукта защищена тремя авторскими свидетельствами (а.с. 276980; 892151; 1106967).

Методом физического моделирования исследована гидродинамика аппарата, использующего гидрожелоб в виде спирали Архимеда, торцевая стенка (заслонка) которого периодически открывается на короткое время, обеспечивая ступенчатое перемещение продукта от входного к выходному концу желоба.

В результате .получена зависимость длительности перемещения продукта от основных характеристик аппарата и определены параметры управления аппарата, гарантирующие синхронность работы его основных узлов.

Новизна конструкции морозильного аппарата с механическим перемещением продукта в рабочей зоне защищена двумя авторскими свидетельствами (а.с. 516822; 1275195). На пилотной установке исследована работа аппарата, где транспортирование продукта осуществляется с помощью вращающегося диска. В результате получена номограмма, определяющая за-

висимость времени экспозиции продукта в аппарате от расхода жидкого хладоносителя, числа оборотов вала диска, скорости вращения диска и скорости движения жидкости. Разработаны инженерные методы расчета аппаратов обеих базовых конструкций, которые успешно прошли проверку на адекватность реальным условиям замораживания.

5. Практическая реализация результатов исследований и принятых технических решений морозильных аппаратов модульного ряда для быстрого замораживания пищевых продуктов и сырья Результаты аналитических и экспериментальных исследований получили практическое применение при создании морозильных аппаратов модульного ряда для быстрого замораживания широкого ассортимента пищевых продуктов и сырья. Раработано 11 моделей аппаратов. В каждом конкретном случае выбран и научно обоснован метод замораживания. Так, воздушный метод использован в трех моделях аппарата; контактный через металлическую поверхность - в двух моделях; погружной в некипящей жидкости - в двух моделях; криогенный с многозонной азотной системой -в трех моделях; комбинированный (азот +■ воздух) - в одной модели морозильного аппарата.

Результаты исследований воздушной системы замораживания и предложенные принципы конструктивного оформления охлаждающего и грузового блоков модуля аппарата реализованы:

в двух исходных требованиях: на модуль, производительностью 500 кг/ч, универсального аппарата непрерывного действия для замораживания штучных продуктов практически всех классов предложенной классификации; на аппарат, производительностью 1000 кг/ч, для замораживания флюидизацией штучных растительных продуктов (А4, А} - классы классификации); - при разработке конструкции аппарата циклического (периодического) принципа действия Я10-ФАС-2 в комплекте с изотермическим контейнером Я10-ФКИ-2 для замораживания и накопления эндокринно-ферменгного сырья (ЭФС).

Первые исходные требования приняты к реализации СевероКавказским отделением (СКО) ВНИКТИхолодпром (НИР, № гос. регистрации 01.75.534), вторые - Марийским СКТБ ТХО Минрадиопром СССР.

Раработанное холодильное оборудование для ЭФС (НИР, № гос. регистрации 79027673 и 01.83.007.54.14) успешно прошло ведомственные испытания. Изготовлена и передана в эксплуатацию опытная партия из пяти аппаратов ЯЮ-ФАС-2.

Контактный метод через металлическую поверхность реализован двумя исходными требованиями на разработку: плиточного аппарата роторного принципа действия, производительностью 700 кг/ч, для замораживания мяса и мясопродуктов в блоках; плиточного аппарата, производительностью 100 т/сутки, для замораживания рыбы в блоках. Исходные требования приняты к реализации Марийским СКТБ ТХО Минрадиопром СССР.

Предложенные конструктивные принципы и результаты исследований метода замораживания в некипящей жидкости получили дальнейшее развитие при создании двух конструкций аппарата:

- аппарата Я1-ФЗВ с механическим транспортированием продукта в жидком хладоносителе; разработан совместно с бывшим СКВ АСУ Мясомолпром СССР. Опытно-промышленный образец аппарата Я1-ФЗВ установлен в совхозе "Борец" (Московской области) для замораживания упаковок (0,5 кг) ягод;

аппарат Я10- БСМЭ с транспортированием продукта гидродинамическим потоком холодной жидкости. Экспериментальный образец аппарата ЯЮ-БСМЭ успешно прошел испытания. Апарат разработан совместно с СКО ВНИКТИхолодпром (НИР, № гос. регистрации 01.84.002.7787 и 01.87.0086593).

Разработаны аппараты универсального типа: могут быть использованы для охлаждения или замораживания в растворе хлорида кальция широкого ассортимента пищевых продуктов животного и растительного происхождения, предварительно упакованных в полимерную пленку.

Получены разрешения Минздрава СССР (№ 123-12/1237-7; 1255/799-7; 143-12/488-71) на использование в промышленности аппарата погружного охлаждения и замораживания в растворе хлорида кальция упакованного в полимерную пленку (повиден, полиэтилен марки "У") мяса птицы, а также плодово-ягодного сырья.

Результаты исследований многозонной азотной системы получили практическое применение при разработке:

- исходных требований и рабочей документации на криогенный аппарат АМА-1000 для замораживания мясных полуфабрикатов;

- исходных требований на аппарат для замораживания поштучно

рыбы;

- исходных требований и рабочей документации на аппарат АМА-1500 для охлаждения, замораживания тушек птицы.

По разработанным чертежам Коломенским станкостроительным заводом (Московская область) изготовлены два аппарата АМА-1500, которые установлены в технологическую линию на Белавинской птицефабрике

(Московская область.) и аппарат АМА-1000 для Актюбинского мясокомбината (Казахстан).

Исходные требования на криогенный аппарат для рыбы приняты к реализации Калининградским филиалом ДПКТБ Запрыба, на базе которых выполнена рабочая документация на азотный морозильный аппарат АКСА-300.

Получено разрешение Минздрава СССР (№ 143-9/399-11) на использование криогенной холодильной технологии (охлаждение, подмораживание, замораживание) с применением жидкого азота для штучных пищевых продуктов и сырья растительного и животного происхождения.

Основные результаты работы и выводы 1. Сравнительный анализ отечественной и зарубежкой техники быстрого поштучного замораживания пищевых продуктов привел к выводу о резком отставании отечественной техники как по качеству, так и по количеству выпускаемых моделей. Это отставание явилось одной из основных причин, сдерживающих рост проиводства быстрозамороженных продуктов, необходимых для полноценного круглогодичного питания населения нашей страны. Поэтому выбранное направление научных исследований и практических разработок можно признать актуальным и перспективным.

2. Разработана классификация штучных объектов замораживания, позволяющая обеспечить унификацию расчета морозильных аппаратов по ассортименту продуктов, а также определить теплофизические характеристики условно-расчетного продукта (УРП) для каждого класса, подкласса и группы продуктов, необходимые для расчетов процесса замораживания.

3. Б рамках принятой классификации научно обоснована адекватность использования для реальных объектов физических моделей классической формы. Для объектов замораживания, идентифицированных неограниченной пластиной, разработаны математическая модель и инженерный метод расчета на ЭВМ продолжительности замораживания в широком диапазоне условий организации симметричного теплообмена. Показана целесообразность использования метода математического планирования для расчета процесса в несимметричных условиях теплообмена, характерного для криогенных морозильных аппаратов. Доказана адекватность предложенных методов расчета реальным процессам.

4. Формализованы принципы конструктивного оформления процесса,

позволившие разработать классификационный модульный ряд морозильных аппаратов, гае определены следующие методы быстрого замораживания пищевых продуктов: в потоке воздуха, криогенный Ш2, С02), комбинированный (N2 —> воздух, Боздух —> 1\'2), в некипящей жидкости (растворе хлорида кальция и др.).

5. Выбраны и обоснованы критерии оптимизации процесса и оборудования быстрого замораживания, а также разработаны способы инженерных расчетов нй ЭВМ, с помощью которых определяются следующие показатели:

- оптимальная скорость замораживания, обеспечивающая максимум показателя обратимости, являющегося квалиметрическим комплексным показателем качества объекта замораживания;

- оптимальные методы замораживания, режим и условия его организации, обеспечивающие оптимальную скорость процесса. При этом гарантируется минимум приведенных затрат, учитывающих, в частности, и потери массы продукта от усушки;

- максимум производительности аппарата, минимум приведенных затрат (текущих, капитальных) на процесс замораживания, а также оптимальные значения параметров процесса и оборудования при которых достигаются соответственно эти показатели. Последние два показателя (отдельно для аппаратов непрерывного и периодического действия) позволяют определить и прогнозировать перспективный тип аппарата и предпочтительный ассортимент продуктов в соответствии с разработанными классификациями объектов замораживания и морозильных аппаратов.

6. Разработан и создан комплекс лабораторных и пилотных установок, моделирующих процесс быстрого замораживания продуктов выбранного ассортимента в морозильных аппаратах классификационного ряда. На этом комплексе выполнены экспериментальные исследования, подтверждающие адекватность разработанных физических и математических моделей, проверена работоспособность предложенных инженерных методов расчета процесса и оборудования, а также выбраны и научно обоснованы основные конструктивные решения морозильных аппаратов.

7. Предложены для каждого класса морозильных аппаратов классификационного ряда основные конструктивные и компоновочные решения. Новизна технических решений • подтверждена авторскими свидетельствами на устройства и способы.

8. Результаты теоретического анализа и экспериментально подтвержденных закономерностей, а также принятых технических решений морозильных аппаратов модульного ряда получили следующую практи-

ческую реализацию:

- разработаны и приняты к внедрению исходные требования на 8 моделей морозильных аппаратов. Из них 2 модели используют метод замораживания в воздушном потоке, 2 - контактный через металлическую поверхность; 3 - криогенный с применением многозонной азотной системы; 1 - комбинированный (азот + воздух);

- разработаны, изготовлены и переданы в эксплуатацию следующие морозильные аппараты: аппарат Я10-ФАС-2 циклического (периодического) действия для замораживания ЭФС; аппарат Я1-ФЗВ непрерывного действия с механическим транспортированием упакованных в полимерную пленку продукта в растворе хлорида кальция; два аппарата непрерывного действия с многозонной азотной системой (АМА-1500 и АМА-1000);

- успешно прошел испытания экспериментальный образец аппарата ЯЮ-БСМЭ с транспортированием продукта гидродинамическим потоком некипящей жидкости.

9. Получены разрешения Минздрава СССР на использование в промышленности метода охлаждения и замораживания в растворе хлорида кальция упакованного в полимерную пленку (повиден, полиэтилен марки "У") мяса птицы, плодово-ягодного сырья (№ 123-12/1237-7; 123-5/799-7; № 143-12/488-71), а также криогенной холодильной технологии (охлаждение, подмораживание, замораживание) с применением жидкого азота для пищевых продуктов и сырья растительного, животного происхождения (№ 143-9/399-11).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

работах:

1. Большаков A.C., Венгер К.П. Замораживание мяса птицы в охлаждающей жидкости. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1969, с.37.

2. Большаков A.C., Махаев В.М., Венгер К.П. Сравнительный анализ микроструктуры мышечной ткани тушек кур. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1970, №11, с.11-13.

3. Большаков A.C., Венгер К.П., Мизерецкий H.H. Иммерсионный способ замораживания тушек птицы в охлаждающей жидкости как возможность устранения усушки продукта. - В кн.: Материалы симпозиума Международного института холода (МИХ). - Ленинград, 1970,с.1-9.

4. Большаков A.C., Венгер К.П. Качество мяса кур, замороженного в жидкости. - В кн.: Материалы XVII Европейского конгресса научных работников мясной промышленности. - Бристоль, 1971,с.556-562.

5. Большаков A.C., Венгер К.П., Мизерецкий H.H. Изучение процесса быстрого замораживания тушек птицы в охлаждающей жидкости. -

В кн.: Материалы Международного института холода (МИХ). - Вашингтон, 1971,с.481-484.

6. Большаков A.C., Венгер К.П. Сравнительный анализ качества мяса кур, замороженного в хлористом кальции и в потоке воздуха. - В кн.: Материалы симпозиума Международного института холода (МИХ). Варшава, 1972,с.189-193.

7. Венгер К.П. Иммерсионный способ замораживания тушек птицы в охлаждающей жидкости . - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1974, 40с.

8. Венгер К.П. Новое в холодильной обработке мяса птицы. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1975, 31с.

9. Афанасьев Ю.И., Венгер К.П., Ермаков Ю.А. и др. Использование изометрических контейнеров для технологических целей. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1975, 38с.

10. Александрова H.A., Венгер К.П., Митрофанов Н.С. и др. Производство готовых быстрозамороженных блюд за рубежом. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1976, 52 с.

11. Венгер К.П., Шахов В.В. Аппарат для иммерсионного охлаждения или замораживания в охлаждаемой жидкости упакованных штучных пищевых продуктов. - В сб.: Холодильная промышленность и транспорт. -Изд. ЦНИИТЭИмясомолпром, 1977, № 9, с.7-10.

12. Венгер К.П., Каухчешвили Э.И., Обухов Ю.И., Мазуренко Н.П. Криогенный скороморозильный аппарат непрерывного действия для замораживания штучных пищевых продуктов. - В сб.: Тезисы докладов научно-технической конференции "Применение искусственного холода для развития производства на промышленной основе готовых быстрозамороженных блюд", М„ 1978, с.22.

13. Венгер К.П., Хлебников В.И., Абрамова Л.А., Мазуренко Н.П. Замораживание мяса птицы иммерсионным способом во фреоне-12. - В сб.: Холодильная промышленность и транспорт. - Изд. ЦНИИТЭИмясомолпром,

1979, № 1, с.4-8.

14. Венгер К.П., Каухчешвили Э.И., Мазуренко Н.П. и др. Исследование качественных изменений мяса птицы при криогенном способе замораживания. - В кн.: Материалы XXV Европейского конгресса научных работников мясной промышленности. - Будапешт, 1979, с.678-682.

15. Большаков A.C., Венгер К.П., Шахов В.В. Иммерсионный способ охлаждения или замораживания тушек птицы. - В кн.: Материалы XXIII Европейского конгресса научных работников мясной промышленности. - М.,

1980, с.132-135.

16. Венгер К.П., Мазуренко Н.П., Хлебников В.И. Использование для

замораживания пищевых продуктов хладона-12. - В сб.: Холодильная промышленность и транспорт. - Изд. ЦНИИТЭИмясомолпром, 1980, № 7, с.15-21.

17. Малкин М.Я., Венгер К.П. Аппарат оросительно-иммерсионного охлаждения и замораживания тушек птицы в хладоносителе. - В сб.: Холодильная промышленность и транспорт. - Изд. ЦНИИТЭИмясомолпром, 1980, № 8, с.11-14.

18. Венгер К.П., Кратосутский Г.И., Мазуренко Н.П. Новые аппараты для охлаждения или замораживания тушек птиц. - В сб.: 50 лет МТИММП. - Изд. ЦНИИТЭИмясомолпром, 1981, № 7, с.18-19.

19. Бражников A.M., Венгер К.П., Мазуренко Н.П. Определение рациональной скорости замораживания мяса птицы. - Мясная индустрия СССР, 1981, № 11, с.30-31.

20. Венгер К.П., Ф.И. Абдель Аал, Мазуренко Н.П. и др. Совершенствование процесса замораживания мяса пттицы. - Мясная индустрия СССР, 1982, № б, с. 19-21.

21. Венгер К.П., Ф.И. Абдель Аал, Новиков В.И. Замораживание, птицы в жидкой среде. - Холодильная техника, 1982, № 11, с.44-47.

22. Бражников A.M., Венгер К.П., Новиков В.И. и др. Новый аппарат для погружного замораживания или охлаждения птицы в некилящей жидкости. - В кн.: Материалы XVI конгресса Международного института холода. - Париж, 1983, с.13-19.

23. Венгер К.П., Ф.И. Абдель Аал, Новиков В.И. и др. Рациональные режимы заморажизания тушек птицы в жидкости. - Холодильная техника,

1983, № 3, с.33-36.

24. Тимохин A.A., Шаззо Р.И., Криштофович А.Г., Венгер К.П. Скороморозильный аппарат и изотермический контейнер для замораживания и хранения зндокринно-ферменгного сырья. - Холодильная техника, 1983, № 8, с.43-47.

25. Венгер К.П., Тюгай И.М., Буянов О.Н. Влияние скорости замораживания на свойства быстрозамороженных комбинированных полуфабрикатов. - В кн.: Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания (технология, аппаратурное фофрмление, оптимизация). -Материалы Второй Всесоюзной научно-технической конференции. - М.:

1984, с.227.

26. Венгер К.П., Новиков В.И. Аппарат погружного замораживания Птицы в хладоносителе. -В сб.: Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Пути увеличения выпуска и сохранения качества пищевых продуктов; внедрение безотходных и малоотходных технологий на основе искус-

ственного холода". Тбилиси, 1984, с.37.

27. Венгер К.П., Лаковская И.А., Овчарова Г.П., Дмитриенко H.H. Совершенствование процесса замораживания эндокринно-фермеятного сырья в скороморозильном аппарате ЯЮ-ФАС-2. - Холодильная техника, 1985, № 1, с.14.

28. Собянина A.A., Сивачева A.M., Венгер К.П., Буянов О.Н. Разработка рационального режима замораживания пирогов с мясной начинкой. - Холодильная техника, 1985, № 1, с.17-20.

29. Журавская Н.К., Венгер К.П., Буянов О.Н. и др. Качественные показатели быстрозамороженных комбинированных рубленных полуфабрикатов в зависимости от условий теплоотвода и продолжительности хранения. - В сб.: Биохимические аспекты качества белковых продуктов мясной и молочной промышленности. - М.: 1985, с.95-102.

30. Венгер К.П., Буянов О.Н., Колтыпин Ю.В. Совершенствование процесса замораживания готовых блюд. - Холодильная техника, 1985, № 7, с.12-15.

31. Венгер К.П., Бабакин Б.С., Буянов О.Н. Интенсификация замораживания полуфабрикатов воздействием электрического поля. - Холодильная техника, 1985, № 10, с.9-12.

32. Венгер К.П., Камзолов С.М., Мотин В.В., Шабетник Г.Д. Исследование многозонной и дискретной систем криогенного скороморозильного аппарата. - В сб.: Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Пути интенсификации производства и применения искусственного холода в отраслях АПК". Ташкент, 1985, с.22.

33. Попов В.П., Каухчешвили Э.И., Венгер К.П. Модульный принцип создания скороморозильной техники. - Мясная индустрия СССР, 1985, №7, с.30-34.

34. Венгер К.П., Новиков В.И. Моделирование процесса движения жидкости и продукта в скороморозильном аппарате бесконвейерного типа. -Холодильная техника, 1986, № 3, с.41-44.

35. Венгер К.П., Камзолов С.М. Охлаждение тушек птицы с помощью твердого диоксида углерода. - Холодильная техника, 1986, № 5, с.11-12.

36. Бражников A.M., Мазуренко Н.П., Венгер К.П. Численная оценка изменений качества мяса птицы в процессе холодильного хранения. - Мясная индустрия СССР, 1986, № 1, с.37-39.

37. Попов В.П., Венгер К.П., Камзолов С.М. Пути совершенствования процессов охлаждения и замораживания птицы. - .Холодильная техника, 1986, № 9, с.2-4.

38. Венгер К.П., Мотин В.В. Модульный скороморозильный аппарат,

работающий на жидком азоте или диоксиде углерода. - Холодильная техника, 1986, № 10, с.7-9.

39. Венгер К.П., Мазуренко Н.П., Новиков В.И. Разработка рациональных режимов и оборудования для замораживания птицы. - В • сб.: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Интенсификация производства и применения искусственного холода". Ленинград, 1986, с.64-65.

40. Венгер К.П., Мазуренко Н.П., Мухамед М.О. Сайд. Рациональные режимы замораживания птицы в потоке воздуха. - Мясная индустрия СССР, 1987, № 1, с.19-20.

41. Буянов О.Н., Венгер К.П., Каухчешвили Э.И. Рациональная организация воздушных потоков при замораживании мясных штучных продуктов. Мясная индустрия СССР, 1987, № 6, с.29-31.

42. Венгер К.П., Мотин В.В., Шабетник Г.Д. Теплообмен при замораживании пящевых продуктов в многозонном азотном аппарате. -Холодильная техника, 1987, № 9, с.34-38.

43. Венгер К.П., Мазуренко Н.П., Нецепляев C.B., Камзолов С.М. Изменение при хранении качества мяса птицы, охлажденного с помощью твердого диоксида углерода. - Холодильная техника, 1987, № 7, с.12-14.

■44. Брускова Т.Е., Овчарова Г.П., Венгер К.П. Замораживание растительного сырья в некипящей жидкости. - В сб.: Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической конференции "Искусственный холод в отраслях АПК", Кишинев, 1987, с.40.

¿5. Венгер К.П., Дичев С.Т. Перспективы разработки скороморозильных аппаратов для штучных пищевых продуктов. - В сб.: Тезисы докладов научной сессии "Научните исследования и технологичният транфер-факторя за обновление на ХВП". Пловдив (Болгария), 1988, с.158-159.

46. Венгер К.П., Модульный' ряд скороморозильных аппаратов для штучных продуктов. - Холодильная техника, 1989, № 9, с.15-20.

47. Венгер К.П. Перспективы разработки скороморозильных аппаратов для штучных пищевых продуктов. - В сб.: Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической конференции "Пути интенсификации производства с применением искусственного холода в отраслях АПК, торговле и на транспорте". Одесса, 1989, с.б.

48. Венгер К.П., Мотин В.В., Никифоров В.Б. Совершенствование замораживания рыбы за счет использования кипящих или некипящих охлаждающих жидкостей. - В сб.: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Интенсификация технологических процессов в

рыбной промышленности". Владивосток, 1989, с.15.

49. Венгер К.П., Липень И.М. Замораживание ягод в псевдоожиженном слое с использованием жидкого азота. - Б сб.: Тезисы докладов научно-технической конференции "Применение псевдохипящего слоя и флюидизированных систем в пищевой, вкусовой и биотехнологической промышленности". Пловдив (Болгария), 1989, с.17-18.

50. Венгер К.П., Камзолов С.М. Пути совершенствования техники и технологии охлаждения птицы. - М.: АгроНИИТЭИмясомолпром, 1989, 35с.

51. Венгер К.П., Каухчешвили Н.Э., Липень И.М., Термоэкономическая оценка методов замораживания скоропортящихся продуктов. -Холодильная техника, 1980, № 2, с.21-23.

52. Венгер К.П., Никифоров В.Б. Замораживание рыбы погружным методом в некипящей жидкости. - Холодильная техника, 1990, № 5, с.ЗО-32.

53. Венгер К.П., Абдель Ф.И. Аал, Колтыпин Ю.В., Никифоров В.Б. Расчет продолжительности быстрого замораживания мясных продуктов. -Мясная индустрия СССР, 1990, № 3, с.36-38.

54. Венгер К.П., Мотин В.В. Совершенствование мнозонного азотного скороморозильного аппарата. - Холодильная техника, 1990, № 9, с.24-27.

55. Venger K.P. Apparatus for Freezing of piece Foodstuffs in the Hydrodinamic flow of Liquid.Refrigerant-International Institute of Refrigerations Proceedings of meetings of: Commisions B2, C2, Dl, D2/3 - Dresden (Germany), 1990/4, p.431-435.

56. Венгер К.П., Мазуренко Н.П., Жакаль Бассам Салем. Замораживание ягод в аппарате Я1-ФЗВ. - М.: Деп. в АгроНИИТЭИпищепром, 1991, № 1, № 2298, 7 с.

57. Венгер К.П., Камовников Б.П., Ковтунов Е.Е., Шалапугин C.B. Классификация объектов замораживания в морозильных аппаратах модульного ряда. - М.: АгроНИИТЭММП, 1991, в.З, с.10-13.

Получены авторские свидетельства:

1. A.c. 276980 (СССР). Устройство для охлаждения и замораживания продуктов. /Венгер К.П., Мизерецкий H.H., Большаков A.C., Докучаев В.В./ - Опубл. в Б.И., 1970, № 24.

2.А.С. 516882 (СССР). Аппарат для контактного охлаждения и замораживания пищевых продуктов. /Венгер К.П., Алешков A.A., Ломакин В.Н. и др./ - Опубл. в Б.И., 1976, № 21. .

3. A.C. 547611 (СССР). Способ замораживания продуктов. /Венгер К.П., Каухчешвили Э.И., Шахов В.В. и др./ - Опубл. в Б.И., 1977, № 7.

4. A.C. 892151 (СССР). Аппарат для охлаждения штучных пищевых продуктов. /Венгер К.П., Котехов В.П., Иншаков E.H. и др./ - Опубл. в Б.И., 1981, № 47.

5. A.C. 1106967 (СССР). Аппарат для холодильной обработки пищевых продуктов. /Венгер К.П., Кратосутсхий Г.И., Новихов В.И., Буянов О.Н./ - Опубл. в Б.И., 19S4, № 29.

6. A.C. 1165858 (СССР). Способ охлаждения и замораживания мелкоштучных изделий. /Венгер К.П., Бабакин Б.С., Буянов О.Н. и др./ -Опубл. в Б.И., 1985, № 25.

7. A.C. 1174694 (СССР). Скороморозильный аппарат для штучных пищевых продуктов. /Венгер К.П., Бабакин B.C., Буянов О.Н. и др./ -Опубл. в Б.И., 1985, № 31.

8. A.C. 1185033 (СССР). Устройство для охлаждения воздуха в •..мере бытового холодильника. /Венгер К.П., Бабакин Б.С., Каухчешвили Э.И. и др./ - Опубл. в Б .И., 1985, № 38.

9. A.C. 1219888 (СССР). Способ замораживания пищевых продуктов. /Венгер К.П., Бражников A.M., Каухчешвили Э.И. и др./ - Опубл. в Б.И., 1986, № И.

10. A.C. 1239484 (СССР). Установка для замораживания пищевых продуктов. /Венгер К.П., Камзолов С.М., Каухчешвили Э.И. и др./ -Опубл. в Б.И., 1986, № 23.

11. A.C. 1251844 (СССР). Способ консервирования мясных полуфабрикатов и готовых блюд. /Венгер К.П., Буянов О.Н., Журавская Н.К. и др./ - Опубл. в Б.И., 1986, № 31.

12. A.c. 1275195 (СССР). Аппарат для холодильной обработки пищевых продуктов. /Венгер К.П., Новиков В.И., Камзолов С.М. и др./ -Опубл. в Б.И., 1986, № 45.

13. A.c. 1325264 (СССР). Устройство для криогенного замораживания пищевых продуктов. /Венгер К.П.; Каухчешвили Э.И., Мотин В.В., Шабетник Г.Д./ - Опубл. в Б.И., 1987, № 27.

14. A.c. 1325734 (СССР). Способ замораживания пищевых продуктов. /Венгер К.П., Камзолов С.М., Каухчешвили Э.И. и др./ - не публ.

15. A.c. 1399618 (СССР). Скороморозильный аппарат. /Венгер К.П., Анненков В.Н., Каухчешвили Э.И,, Пашков Е.Ю./ - Ог.уо'л. в Б.И., 1988, № 20.

16. A.c. 1406434 (СССР). Скороморозильный аппарат. /Венгер К.П., Анненков В.Н., Пашкин Е.Ю./ - Опубл. в Б.И., 1988, № 24.

17. A.c. 1554529 (СССР). Способ холодильной обработки объекта. /Венгер К.П., Бражников A.M., Бабакин B.C. и др./ - не опубл.

18.А.С. 1667793 (СССР). Способ замораживания мелкоштучных пищевых продуктов. /Венгер К.П., Каухчешвили Н.Э., Липень И.М./ -Опубл. в Б.И., 1991, № 29.

Обозначения

^ 2 " температура продукта, °С (индекс "2" относится к незамерзшей, а "1" - к замерзшей зонам); I - время, с; О. - коэффициент температуропроводности продукта, мг/с; }. - коэффициент теплопроводности продукта, Вт/(м'Ю; с,р - соответственно удельная теплоемкость, кДж/(кгК) и плотность, кг/м2 продукта; („, (кр - соответственно начальная, конечная, криоскопическая температура продукта, °С; 1, - температура охлаждающей среды, °С; - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2'Ю; 2?. - толщина пластины (продукта); г - удельная теплота фазового перехода воды в лед, кДж/кг; VI - относительное содержание воды в продукте, кг/кг; -относительное количество вымороженной воды в продукте, кг/кг; ^ 1з2 -начальная и конечная температура хладоносителя, °С; 10 - температура кипения хладагента, °С; 1с - температура окружающей среды, хтк -толщина термического слоя продукта, м; Р - площадь поверхности теплообмена, м2.

I

Заказ 24 Тираж 150

Формат 60x84/16 - 2,75 п.л. - 2,86 уч.-изд.л.

Механизированное множительное производство ВНИКИШа