Logo holodilshchik
интернет-выпуск № 8, август, 2005 г.
ПЕРВАЯ В РОССИИ ИНТЕРНЕТ-ГАЗЕТА ПО ХОЛОДИЛЬНОЙ И БЛИЗКОЙ ЕЙ ТЕМАТИКЕ

НОВИНКИ НА РЫНКЕ РОССИИ...
Грамотно преподнести себя через рекламу - тоже искусство!
ЛУЧШАЯ СТАТЬЯ ВЫПУСКА 8!
И.А. Рогов, Б.С. Бабакин, В.А. Выгодин
ХРАНЕНИЕ ЗАМОРОЖЕННЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ


В отечественной и зарубежной практике накоплен достаточно большой опыт хранения замороженных продуктов, который позволил наметить основные тенденции в развитии этого направления. К ним относится понижение температурного уровня хранения замороженного мяса до -25...-30 °С. Преимущества низкотемпературного хранения (-25...-30 °С) исследованы и подтверждены на практике на ряде холодильников, как в нашей стране, так и в других странах [1]. Однако увеличение затрат, связанное с усилением теплоизоляции, повышением расхода электроэнергии на выработку холода, предопределяет необходимость детального экономического обоснования целесообразности дальнейшего понижения (до -35...-40 °С) температуры хранения замороженного мяса. При этом также следует учитывать технические возможности существующего холодильного транспорта и эксплуатационные затраты последующего звена непрерывной холодильной цепи - размораживания.

Отвлекаясь от многочисленных факторов, связанных с различием условий убоя, характеристик скота, методов замораживания, т. е. всей "истории" продукта, можно с определенностью утверждать, что абсолютные потери массы замороженного мяса при всех прочих одинаковых условиях зависят в основном от теплофизической обстановки в камере холодильника. Под этим термином понимается совокупность мгновенных значений ряда термодинамических параметров, непрерывно распределенных в пространстве. Такая совокупность значений называется полем данной величины. От того, насколько благоприятным для торможения процессов обмена будет взаимодействие физических полей в камере хранения, зависит глубина изменения структуры поверхности продукта и в конечном итоге степень его обезвоживания.

Основная трудность правильной оценки теплофизической обстановки в камерах хранения и ее влияние на величину усушки продукта связана с неопределенностью условий протекания процессов внешнего тепломассообмена, а также с варьированием соотношения между массой и площадью поверхности продукта в значительных пределах. Кроме того, при хранении продуктов на распределительных холодильниках имеют место частые возмущения режима, последствия которых трудно поддаются учету. По этим причинам количество испарившейся влаги рассчитывают на основании опытных норм усушки, которые дифференцированы относительно вида хранящихся продуктов, режима и сроков хранения, времени года и климатических условий.

A.П. Шеффер и Д.Г. Рютов, рассматривая проблему сокращения потерь массы замороженного мяса при хранении, приводят следующие данные: в северных климатических районах потери говядины I категории за 12 мес. хранения составляют 1,56 %, в средних районах - 1,86 %, в южных - 2,70 %. В многоэтажном холодильнике уровень потерь зависит от его вместимости, расположения камеры, состояния тепловой изоляции и т. п.

Интенсивность потерь массы значительно изменяется на протяжении года, будучи летом в 2...4 раза выше, чем зимой. Уровень потерь зависит также от системы охлаждения камер хранения; при использовании для этих целей воздухоохладителей потери неупакованного замороженного мяса на 50...60 % выше, чем при использовании батарейных систем охлаждения в виде пристенных и потолочных охлаждающих приборов.

B.А. Верещагин и В.И. Филиппов считают, что в процессе холодильного хранения мяса решающую роль играет относительная влажность воздуха, величина которой оказывает прямое влияние на потери массы продукта. В то же время рассматриваемая ими упрощенная модель переноса теплоты и массы в камерах холодильного хранения построена в предположении отсутствия каких-либо источников дополнительного увлажнения воздуха, помимо испарения влаги из продукта. Исключен также радиационный перенос теплоты, поскольку в радиационном теплообмене участвует не вся масса штабелей продуктов, а лишь часть ее (не более 20 %), находящаяся в сфере влияния внешних ограждений. Таким образом, подобная модель не учитывает роль таких мероприятий по снижению усушки продукта, как увлажнение воздуха путем сублимации с развитой, поверхности льда, экранирование наружных стен холодильных камер и др.

Важное место в комплексной проблеме снижения усушки замороженного мяса при хранении занимает выбор системы охлаждения камер. Известен ряд работ, посвященных хранению замороженного мяса в камерах холодильников с различными системами охлаждения. Однако публикуемые в печати материалы носят чисто эмпирический и подчас разноречивый характер. Так, например, в обзоре систем охлаждения, подготовленном Г. Б. Чижовым и В. А. Верещагиным, содержится вывод о неэффективности применения систем охлаждения с ребристыми батареями, а также о нецелесообразности повышения влажности в камерах холодильников с такими аппаратами. При этом в качестве наиболее простого и надежного способа понижения усушки рекомендуется использование систем охлаждения с гладкой развернутой поверхностью охлаждения, из которой наиболее типичной, как утверждают авторы, является система панельного охлаждения.

В одной из работ (И.М. Гиндлин, М.3. Крупицкая), посвященных испытанию батарейной и панельной систем охлаждения в сопоставимых условиях, было показано, что обычная система охлаждения с оребренными элементами, расположенными в один ряд и рассредоточенными под перекрытием верхнего этажа, а также занимающими полосу у наружной стены на высоте 1,5...1,8 м, в сочетании с ледяным экраном, намороженным на ткани и отстоящим от стены на расстояние 400 мм, обладает лучшими эксплуатационными показателями, нежели панельные системы охлаждения и обычные батарейные.

В последние годы находят широкое применение дополнительные технические средства, способствующие сокращению потерь массы и снижению качества мяса при холодильной обработке. К числу таких средств относятся использование модифицированной газовой атмосферы, укрытие штабелей оболочкой из брезента или мешковины с намораживанием на ее поверхности корки льда, устройство ледяных экранов в камерах хранения, увлажнение воздуха, применение батарей с продольным оребрением, использование электроконвективного теплообмена и др.

Одним из действенных методов стабилизации температурновлажностных условий в камерах хранения является применение ледяных экранов, устанавливаемых по периметру наружных стен. Ледяные экраны играют важнейшую роль в локализации радиационного теплообмена в холодильной камере. Это свойство стабилизирующего воздействия экранов на теплофизическую обстановку в камере в настоящее время все больше используется в связи с их совершенствованием [2].

Ледяные экраны устанавливают на расстоянии 400...600 мм вдоль наружных стен. На деревянном каркасе от пола до потолка укрепляют мешковину, на которую намораживают ледяную корку толщиной 40...60 мм. Ледяную корку намораживают как со стороны грузового пространства камеры, так и со стороны образующегося продуха. Экраны позволяют стабилизировать влажностный режим в помещении камеры и уменьшить теплоприток через наружные стены.

Сопоставление фактических данных по температурно-влажностному режиму в камерах холодильников для северной, средней и южной климатических зон показывает, что в камерах, оборудованных ледяными экранами, относительная влажность воздуха поддерживается в пределах 97…98 %, тогда как в камерах неэкранированных на этих же холодильниках относительная влажность воздуха составляет 92…95 %. Температурный режим в экранированных и неэкранированных камерах примерно одинаков.

В камере, расположенной на промежуточном этаже, температурное поле характеризуется приблизительным равенством температур в продухе и в камере, что свидетельствует о правильности принятого соотношения между нагрузками пристенных (в продухе) и потолочных (в камере) охлаждающих поверхностей.

Этого нельзя сказать о камере верхнего этажа холодильника, где разность температур между внутрикамерным воздухом и в продухе достигает в отдельные периоды 3...4 °С, причем воздух в камере имеет более высокую температуру. Такая существенная разница в температурном режиме камер объясняется высокими теплопритоками в камеру верхнего этажа через перекрытие холодильника.

Полученные результаты свидетельствуют о нецелесообразности устройства ледяных экранов в камерах верхних этажей холодильников и, по-видимому, в камерах одноэтажных холодильников с батарейными системами охлаждения. Эти камеры нельзя также использовать по их прямому назначению из-за высоких значений усушки продукции.

В МГУПБе разработан способ создания ледяного экрана холодильной камеры [2], позволяющий поддерживать высокую относительную влажность среды. Способ (рис. 1) предусматривает размещение вдоль стен холодильной камеры 1 армированного каркаса 2, покрытого тканью 3, с последующим намораживанием на каркасе (с двух сторон) слоя льда 4 и нанесением на поверхность слоя льда, обращенного к стенкам камеры, металлизированной полиэтиленовой пленки 5 или слоя взвеси алюминиевой пудры в воде. Полиэтиленовую пленку накладывают на увлажненную поверхность льда до его окончательного замерзания, что обеспечивает надежный и плотный контакт пленки и слоя льда. При этом решающее влияние на величину усушки продукта в холодильной камере оказывает разность температур воздуха вблизи экранов и в продукте, в зависимости от которой ледяной экран способствует осушению или увлажнению воздуха в камере холодильника.

Рис.1

Рис.1. Холодильная камера с усовершенствованным ледяным экраном:
1 - холодильная камера; 2 - армированный каркас; 3 - слой ткани;
4 - слой льда; 5 - металлизированная пленка; 6 - штабель продуктов

Слой материала, отражающий лучистую энергию с поверхности ледяного экрана, влияет на распределение температуры в камере. Вследствие отражения лучистой энергии составляющей теплопритока стабилизируется температурный режим хранения и снижается усушка продуктов.

Создание дополнительного слоя из металлизированной полиэтиленовой пленки на поверхности каркаса, обращенной к стенкам камеры, снижает сублимацию льда и, следовательно, уменьшает толщину слоя инея, выпадающего на пристеночные батареи, что, в свою очередь, способствует снижению тепловых сопротивлений охлаждающих аппаратов и сокращению энергозатрат на охлаждение камеры.

При использовании взвеси алюминиевой пудры в воде образуется слой льда с металлизированной структурой, в котором резко возрастает степень отражения лучистой энергии как за счет поверхностного отражения, так и отражения, идущего из толщины дополнительного слоя.

В РЭА им. Г. В. Плеханова совместно с сотрудниками МГУПБа разработано устройство для контроля и регулирования льдообразования по интегральной оценке толщины слоя льда на всей поверхности тканевого материала, покрывающего штабель продуктов, размещенных в холодильной камере (данный прибор может регулировать также толщину ледяных экранов). Принцип действия устройства основан на измерении степени поглощения льдом инфракрасного излучения (ИК).

Устройство (рис. 2) работает следующим образом.

После включения электропитания синхрогенератор 1 начинает поочередно посылать пакеты синхроимпульсов с частотой 10... 100 кГц на источники 3 инфракрасного излучения каждого микронакопителя 2, и одновременно с прохождением пакета синхроимпульсов через определенный источник 3 инфракрасного излучения тактовым сигналом синхрогенератора 1 открывается доступ к соответствующей ячейке 5, выборки-хранения сигналов.

Рис.2

Рис.2. Устройство для контроля и регулирования льдообразования:
1 - синхрогенератор; 2 - микронакопитель льда; 3 - источник инфракрасного излучения; 4 - фотоприемник;
5 - ячейки выборки; 6 - сумматор аналоговых сигналов; 7 - компаратор напряжения;
8 - задатчик расчетной толщины ледяного покрытия; 9 - исполнительный механизм

После прохождения пакета синхроимпульсов через источник 3 инфракрасного излучения первого микронакопителя 2 и записи информации через фотоприемник 4 в первую ячейку 5 выборки-хранения синхрогенератор 1 переключает следующую ячейку 5 в режим выборки, а первую ячейку 5 переводит в режим хранения сигнала. В этот момент времени пакет синхроимпульсов, поступая на второй микронакопитель 2, возбуждает его излучатели 3, и электромагнитное инфракрасное излучение, пройдя слой льда на втором микронакопителе 2, преобразуется в фотоприемнике 4 в электрический сигнал и записывается во вторую ячейку 5 выборки-хранения. Следовательно, в ячейках 5 записываются электрические сигналы, уровень которых пропорционален толщине льдообразования в соответствующих местах на объекте в холодильной камере.

В сумматоре 6 происходит сложение всех сигналов, поступающих с ячеек 5 выборки-хранения, и осуществляется интегральная оценка льдообразования по всей площади камеры хранения. Сигнал сумматорной оценки с выхода сумматора 6 поступает на один из входов компаратора 7 напряжения, а на другой его вход поступает сигнал с задатчика 8, причем момент сравнения этих сигналов определяется сигналом стробирования сумматора 6 и компаратора 7, который возбуждается синхрогенератором 1 только после цикла записи информации во все ячейки 5 выборки-хранения. В результате сравнения суммарного сигнала с сигналом задатчика 8 порогового уровня компаратор 7 выдает команду на включение или отключение исполнительного механизма 9 льдообразования, после чего синхрогенератор 1 начинает новый цикл опроса микронакопителей 2 и записи результатов измерений в ячейки 5.

Устройство позволяет полностью автоматизировать процесс получения оптимального слоя инея или льда на объекте, причем одновременно оно позволяет свести к минимуму усушку продукта во время длительного хранения за счет поддержания постоянной толщины слоя ледяного покрытия, а также снизить теплопритоки в камеру хранения мороженых продуктов и, следовательно, поддержать рациональный режим работы холодильного оборудования.

Устройство может быть использовано и на охлаждающем приборе. В этом случае исполнительный механизм 9 управляет источником оттаивания снега или льда с поверхности прибора [3].

Для исследования степени поглощения льдом ИК-излучения смонтирован экспериментальный стенд, состоящий из генератора опорной частоты, светодиодного ИК-излучателя АЛ107В, кюветы для льда, фотодиодного приемника ФТ-1, избирательного усилителя, детектора и измерительного прибора. В генераторе ИК-излучение модулировалось опорной частотой 10 кГц и пропускалось через слой льда. Прошедшие сквозь лед ИК-лучи поступали в фотоприемник, преобразовывались в электрические импульсы, которые усиливались избирательным усилителем, настроенным на частоту 10 кГц, детектировались и измерялись микроамперметром.

Влияние толщины слоя и температуры льда на степень поглощения ИК-излучения исследовали в климатической камере "Фоэтрон" при температурах 267, 265 и 263 К и в низкотемпературной камере ТХК-5 в диапазоне температур 273...263 К. Равномерное распределение температуры воздуха в камере обеспечивалось встроенным вентилятором. Температуру среды и испытываемых образцов льда измеряли с помощью хромель-копелевых термопар. Модельные образцы получали замораживанием дистиллированной и питьевой воды в полиэтиленовых формочках. Светодиодные излучатели, фотоприемник и формочки со льдом находились в камерах, а контролирующий показания прибор располагался в помещении.

Представленная на рис. 3 зависимость выходного электрического сигнала от толщины льда, полученного при температурах воздуха в камере 267, 265 и 263 К, носит линейный характер. Увеличение толщины слоя льда приводит к ослаблению выходного электрического сигнала. Лед, полученный из дистиллированной воды, имеет меньшую (в среднем на 15 %) поглотительную способность, чем лед из питьевой воды. Использование дистиллированной воды для получения льда повышает чувствительность прибора.

Рис.3

Рис.3. Зависимость выходного электрического
сигнала I от толщины слоя льда δ и температуры воздуха Т в камере:
1 - при температуре воздуха в камере 267 К; 2 - при 265 К; 3 - при 263 К;
сплошные линии - лед из дистиллированной волы; штриховые - из питьевой воды

Приведенная на рис. 3 зависимость влияния температуры воздуха в камере на величину электрического сигнала при постоянном слое льда 15 мм показывает, что с понижением температуры окружающей среды выходной электрический сигнал уменьшается и становится равным нулю при 187 К для льда, полученного из питьевой воды, и при 175 К для льда из дистиллированной воды.

Применение разработанного прибора позволит создать требуемый влажностный режим в холодильной камере, будет способствовать снижению усушки замороженных продуктов при хранении.

Список использованной литературы:
1. Hayashi Y., Aoki K. Frost formation and its melting. - Refrigeration. Japan, 1980, v. 55, № 632, p. 473-482.
2. Бабакин Б.С., Тихонов Б.С., Юрчинский Ю.М. /Под редакцией Б.С. Бабакина. Совершенствование холодильной техники и технологии. - М.: Галактика, 1992. - 176 с.
3. Прибор на аналоговых и цифровых микросхемах для контроля и регулирования льдообразования / В.Ф. Лебедев, Б.С. Тихонов, В.В. Русанов, Б.С. Бабакин// Холодильная техника - 1988. - № 7. - С. 37-41.





Приглашаем ученых и инженеров, аспирантов и студентов, а также,
заинтересованные институты, фирмы, организации и частных лиц, принять участие в размещении
информации в интернет-газете, посвященной холодильной и близкой ей тематике.

Учредитель и издатель интернет-газеты: ООО "АВИСАНКО" (Москва).
Адрес редакции: Россия, 115551, Москва, Шипиловский проезд, д.47/1, офис 67-А.
Тел./факс: +7 (495) 343-43-71, тел.: +7 (495) 343-43-48, 223-60-50 доб. 132.

Головной сайт: www.avisanco.ru

E-mail: info@holodilshchik.ru

Первый выпуск первой в России интернет-газеты по холодильной и
близкой ей тематике - "Холодильщик.RU" - вышел в свет в январе 2005 г.
Руководитель проекта и Главный редактор: Маргарян С.М. (АВИСАНКО, ООО)
За содержание рекламных материалов редакция ответственности не несет.
При перепечатке статей, ссылки на их авторов и интернет-газету обязательны.
Разместите на своем сайте нашу кнопку... Rambler's Top100 Многоязыковая поисковая система...


Авторские права © 2005-2017 // MARGARY@N

Партнеры: