Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ информационного материала по проблеме флюидизационного замораживания дисперсных пищевых продуктов 12
1.1. Современные воздушные флюидизационные аппараты для быстрого замораживания дисперсных пищевых продуктов 12
1.2. Основные положения, регламентирующие физические условия воздушного флюидизационного замораживания 17
1.3. Основные пути совершенствования процесса и аппарата флюидизационного замораживания дисперсных пищевых продуктов 22
1.3.1. Состояние вопроса 22
1.3.2. Перспективы использования воздушной холодильной машины для быстрого замораживания пищевых продуктов 25
1.3.2.1. Сравнительный анализ парокомпрессионных и воздушных холодильных машин 25
1.3.2.2. Система хладоснабжения туннельного скороморозильного аппарата низкотемпературным воздухом от турборефрижераторной установки 32
1.3.3. Одноступенчатый принцип организации в аппарате процесса флюидизационного замораживания пищевых продуктов 39
1.4. Результаты 1-ой главы работы 41
2. Экспериментальные исследования процесса замораживания растительной во флюидизационном слое с использованием воздушной турбохолодильной машины 45
2.1. Установка флюидизации замораживания растительной продукции 45
2.2. Контрольно-измерительная аппаратура 50
2.3. Методика проведения и результаты экспериментальных исследований 59
2.4. Основные результаты 2-ой главы работы 80
3. Аналитические исследования быстрого замораживания пищевых продуктов во флюидизационном слое с использованием воздушной турбохолодильной машины 82
3.1. Общие положения 82
3.2. Выбор методики определения коэффициентов теплоотдачи . 88
3.3. Аналитическая модель расчета продолжительности замораживания растительной продукции во флюидизационном слое, создаваемом ВТХМ 96
3.4. Проверка адекватности предложенной аналргтической модели расчета продолжительности замораживания растительной продукции 101
3.5. Основные результаты 3-ей главы работы 115
4. Практическая реализация результатов диссертационной работы 117
4.1. Результаты испытаний опытной установки для быстрого замораживания растительной продукции во флюидизационном слое низкотемпературным воздухом от турбохолодильной машины 117
4.2. Конструкция туннельного флюидизационного скороморозильного аппарата 122
4.3. Технико-экономическая оценка флюидизационных туннельных аппаратов 127
4.4. Основные результаты 4-ой главы работы 134
Основные результаты работы 136
Список используемой литературы 138
Приложение №1 148
Приложение №2 167
Приложение №3 172
Приложение №4 181
Приложение №5 185
- Основные положения, регламентирующие физические условия воздушного флюидизационного замораживания
- Контрольно-измерительная аппаратура
- Выбор методики определения коэффициентов теплоотдачи
- Результаты испытаний опытной установки для быстрого замораживания растительной продукции во флюидизационном слое низкотемпературным воздухом от турбохолодильной машины
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Важную роль для здоровья человека играет регулярное потребление растительной продукции (фруктов, ягод, овощей), так как она обладает высокой пищевой ценностью и не содержит консервантов и стабилизирующих добавок, используемых при переработке.
Поэтому растительные пищевые продукты должны быть доступны не только в сезон уборки, но и в течение всего года. В зимне-весениий период часть потребности в растительной продукции может быть удовлетворена за счет быстрозамороженных продуктов. Мировой рынок быстрозамороженной растительной продукции постепенно и необратимо расширяется, пополняясь новыми его видами.
Мелкоштучная растительная продукция (ягоды, плоды, овощи и их смеси, полуфабрикаты из картофеля и т.п.) объединена термином "дисперсные пищевые продукты". Мировые стандарты на такую продукцию предъявляют достаточно высокие требования: отсутствие смерзшихся частиц, определн-ное содержание питательных веществ. Такие требования выполнялись при проведении процесса замораживания с режимом псевдоожижения во флюи-дизационных туннельных аппаратах.
Флюидизационные аппараты выпускаются многими зарубежными и отечественными фирмами на базе парокомпрессионных холодильных машин (ПКХМ). Основными недостатками таких аппаратов являются: значительные капитальные и эксплуатационные затраты, связанные со сложной конструкцией, с применением двухступенчатых ПКХМ, работающих на экологически небезопасных хладагентах (аммиак, хладоны), а также необходимость использования вентиляторов для создания высоких скоростей и давления потока воздуха для обеспечения режима флюидизации.
Поэтому флюидизационные аппараты, в сравнении с другими скороморозильными аппаратами, являются наиболее энергоемкими.
Проведенный анализ информационного материала показал перспективность и актуальность, в плане совершенствования флюидизационного туннельного аппарата, использования воздушной турбохолодилъной машины (ВТХМ), детандер которой одновременно обеспечивает низкую температуру (-60-=--120 С) и скорость потока воздуха от 5 до 25 м/с, что позволит исключить вентиляторы из его конструкции, а также интенсифицировать процесс замораживания растительной продукции, сохраняя ее качество.
Разработке данной проблемы и посвящена диссертационная работа, которая выполнялась на базе действующей установки с воздушной турбохоло-дильной машиной, установленной в НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова, в рамках договора о научно-техническом сотрудничестве (№1/ХТ-06 от 10.04.2006 г.).
A J
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка процесса и аппарата флюидизационного замораживания растительной продукции с использованием низкотемпературной системы хладоснабжения от турбохолодильной машины.
В соответствии с поставленной целью решались следующие ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ:
создать опытную установку, на базе воздушной турбохолодильной машины (ВТХМ), для флюидизационного замораживания дисперсных растительных продуктов;
провести экспериментальные исследования с целью получения основных параметров, определяющих режим флюидизации, а также процесса замораживания широкого ассортимента растительной продукции, обеспечиваемых турбодетандером ВТХМ;
разработать аналитические модели расчета процессных параметров флюидизационного замораживания растительной продукции с учетом условий теплообмена в туннельном аппарате с ВТХМ;
разработать конструктивное решение туннельного флюидизационного аппарата с системой хладоснабжения от ВТХМ;
дать сравнительную технико-экономическую оценку туннельных флюи-дизационных аппаратов с системами хладоснабжения от ВТХМ и паро-компрессионной холодильной машины.
Получены новые экспериментальные данные основных параметров флюидизационного слоя и разработаны гистограммы их определения для растительной продукции классов П4 - ягоды, плоды, П5 - овощи в интервале скоростей воздушного потока со„ = 5 -г 25 м/с от детандера турбохолодильной машины.
Получены, с учетом разработанных параметров флюидизационного слоя, новые данные показателей процесса замораживания (коэффициента теплоотдачи а, продолжительности т) растительной продукции исследуемых классов низкотемпературным воздухом от турбохолодильной машины.
Получены аналитические модели расчета (а, т), адекватность которых доказана экспериментальными данными.
Получены, в результате расчетов, закономерности, выраженные в виде графических зависимостей, взаимосвязывающих продолжительность замораживания, класс продукта, его геометрические параметры, форму (пластина, цилиндр, шар), температуру и скорость воздуха от турбохолодильной машины.
Создана опытная установка с разработанным флюидизационным устройством от ВТХМ и получен акт ее испытаний совместно со специалистами НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова и ГНУ ВНИИ консервной и ово-щесушильной промышленности, где подтверждаются работоспособность и
режимные параметры работы устройства флюидизационного замораживания растительной продукции, сохранение высокого ее качества в течение 7 месяцев хранения.
Разработано конструктивное решение туннельного флюидизационного скороморозильного аппарата с воздухораспределительным устройством от турбодетандера ВТХМ, на которое получен патент РФ № 2278337.
Разработаны, на базе результатов исследований, номограммы определения продолжительности замораживания растительной продукции классов П4 и П5 в зависимости от условий организации процесса флюидизации и режимов работы воздушной турбохолодильной машины.
Получены результаты сравнительной технико-экономической (коммерческой) оценки туннельных флюидизационных аппаратов с системой хладо-снабжения от ВТХМ и парокомпрессионной холодильной машины, доказывающие экономическую эффективность предлагаемого аппарата. АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:
новые экспериментальные данные параметров флюидизационного слоя растительной продукции, создаваемых турбодетандером воздушной холодильной машины;
гистограммы определения данных параметров для продуктов классов ГЦ - ягоды, плоды, П5 - овощи в интервале скорости воздушного потока от 5 до 25 м/с;
экспериментальные данные основных показателей процесса замораживания (а, т) при полученных параметрах организации флюидизационного слоя ВТХМ;
аналитические модели расчета (а, т) и полученные, в результате расчета, графические их зависимости с учетом исследуемых условий внешнего теплообмена; - разработанное конструктивное решение флюидизационного туннельного скороморозильного аппарата с системой воздухораспределения от турбодетандера воздушной холодильной машины (патент РФ №2278337); разработанные номограммы определения продолжительности замораживания пищевых продуктов классов П4 (плоды, ягоды) и П5 (овощи) в зависимости от условий организации процесса флюидизации и режимов работы ВТХМ; АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ:
Основные результаты работы обсуждались на международных научно-технических конференциях: на 4-ой международной научно-технической конференции "Современные проблемы холодильной техники и технологии "(Украина, Одесса, 2005), международной научно-технической конференции "Надежность и техническая диагностика оборудования перерабатывающих отраслей АПК" (Москва, 2005), научно-технич. Конференции "Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии. Энергосбережение" (Москва, МГУПБ, 2006), международной научно-практической конференции
к 100-летию со дня рождения В.И. Рогачева "Технологические и микробиологические проблемы консервирования и хранения плодов и овощей" (Москва-Видное, 2007).
Основные положения работы опубликованы в 6 печатных работах, в т.ч. в реферируемом ВАК журнале, получен патент РФ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ:
Основные положения, регламентирующие физические условия воздушного флюидизационного замораживания
Воздушная флюидизация промышленно реализуется уже более 50 лет и достаточно хорошо изучена. На сегодняшний день, на основании исследований, разработаны физические условия воздушного флюидизационного замораживания фруктов, овощей и других дисперсных пищевых продуктов, которые используются в действующих аппаратах такого типа [34, 53, 61, 81, 83, 84].
Главные параметры, определяющие режим флюидизации замораживаемого продукта, - это скорость потока флюидизирующего воздуха со, м/с; гидродинамическое сопротивление слоя флюидизируемо-го продукта Ар, Па; высота этого слоя Н, м; насыпная плотность рн, кг/м3 [81,83].
Неподвижный вначале насыпной слой под действием воздушного потока как бы набухает, становится более рыхлым. Это состояние отмечено точкой А. При дальнейшем увеличении скорости воздуха все частицы слоя постепенно становятся подвижными. Полностью такое состояние достигается на отрезке В-С. В точке В возникает едва заметный пик, отражающий преодоление сцепления частиц между собой, а также со стенками и с решеткой флюидизационной камеры. Пик полностью угасает, когда слой продукта приходит в состояние, представленное точкой С.
Скорость воздуха и гидродинамическое сопротивление слоя при возникновении его флюидизации принято называть критическими, обозначая их соответственно сокр и Аркр.
Если скорость воздуха еще более увеличить, то достигается устойчивая флюидизация всей массы продукта во флюидизациошюй камере, причем некоторое состояние, обозначенное на рисунке точкой D, может считаться оптимальным. Оптимальная флюидизация соответствует скорости воздуха соопт и гидродинамическому сопротивлению Дропт
Последующее увеличение скорости воздуха может стать вредным, так как начинается нарушение структуры флюидизированного слоя и унос частиц из верхней его части. Это состояние обозначено точкой Б.
Развить флюидизацию удается применением дополнительных средств, например вибрационным движением решетки, на которой находится замораживаемый продукт.
Для характеристики поддерживающей решетки флюидизацион-ной камеры важны форма, размеры отверстий, относительная площадь живого сечения жх м /м", и гидродинамическое сопротивление.
Размеры и форма отверстий должны исключать возможность проскакивания через них частиц лежащего на решетке продукта, а гидродинамическое сопротивление решетки Арр - быть возможно меньшим при оптимальной флюидизации замораживаемого продукта.
Теплообмен при флюидизационном замораживании тем интенсивнее, чем меньше размер замораживаемых частиц, больше площадь их поверхности и активнее перенос тепла на этой поверхности.
При высоте слоя Н = 140 мм у зеленого горошка на площади ре-шетки 1 м площадь теплообмена составляет 60 + 72 м , у клубники с диаметром ягод d = 25 мм - около 20 м , а у вишен с диаметром ягод d = 17 мм - около 30 м". При замораживании этих продуктов в пакетах или на противнях слоем толщиной 50 мм площадь теплообмена соста-вила бы всего около 6 м " [81].
Важным показателем процесса замораживания является коэффициент теплоотдачи (а). Известно, что при флюидизационном замораживании дисперсных растительных продуктов а в 4 - 8 раз больше, чем при замораживании в морозильных туннелях или камерах [81]. Способы вычисления а при флюидизационном замораживании будут рассмотрены в 3 разделе данной диссертации.
Контрольно-измерительная аппаратура
Одним из важных вопросов развития промышленных и научных отраслей является точность и единство измерений, регламентируемые межгосударственными и внутренними стандартами. В этом плане развитие и повышение уровня оснащенности предприятий контрольно-измерительной техникой нового поколения становится все более актуальной задачей [10, 31, 41, 56, 93].
Современные приборы и технические средства позволяют вести контроль, регулирование и управление технологическими процессами производства, а в совокупности с развивающимися компьютерными технологиями представляют собой комплексные системы автоматизации и мониторинга, находящие широкое применение в отраслях АПК [12,31,47,97, 101].
Среди отечественных фирм-производителей измерительных приборов, в том числе для различных нужд пищевой отрасли, следует отметить ООО НЛП "Элемер" (Моск. обл.), ООО "ТД Юримов" (г. Краснодар), ОАО "Вибратор" (г. С-Петербург), ОАО "Электроприбор" (г.Чебоксары), ОАО "Практик НЦ" (Моск. обл.), "Орион" и "Днепр" (г.Москва). Некоторые из этих фирм в комплект к приборам предлагают всевозможные измерители давления, влажности, температуры, работающие с термопарами и термометрами сопротивления, скорости и плотности тепловых потоков [70, 72, 92].
На базе измерителя температуры и плотности тепловых потоков ИРТ - 4 с 10 активными каналами, выпускаемого ОАО "Практик-НЦ" (г. Зеленоград, Моск. обл.) на кафедре "Холодильная техника" МГУПБ разработана контрольно-измерительная система, общий вид которой показан на рис. 2.4.
Микроконтроллерный измеритель - регулятор температуры и тепловых потоков ИРТ-4 предназначен для построения автоматических систем контроля и управления температурой производственных технологических процессов в различных отраслях промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве и адаптирован для контроля и управления любым другим параметром технологического процесса, в данном случае используется дополнительная функция контроля за потоками теплоты в ходе технологических процессов.
Контрольно-измерительная система включает в себя: десятиканальный измеритель температуры и тепловых потоков ИРТ-4, снабженный четырьмя 8-проводными хромельалюмелевыми термопарами и двумя датчиками плотности теплового потока с удлинителями, портативный компьютер "DELL" с программным обеспечением, позволяющим сохранять снимаемые показания прибора в памяти, а также электронный анемометр АПР-2 с чувствительным элементом для измерения скорости движения воздушных потоков.
Основная задача контрольно-измерительной системы - контроль, отображение и сохранение в памяти в ходе эксперимента данных температурного поля продукта, изменений плотности теплового потока, и необходимой для обеспечения устойчивой флюидизации скорости воздушного потока.
В ходе эксплуатации прибор выполняет следующие функции: - производит измерение физических параметров (температуры, тепловых потоков), контролируемых входными первичными преобразователями, и сохранение (накопление статистики) измеренных параметров в энергонезависимой памяти с указанием времени и даты;
- осуществляет цифровую фильтрацию измеренных параметров от помех и отображение результатов измерений на встроенном светодиодном цифровом индикаторе;
- формирует сигналы управления внешними исполнительными устройствами в соответствии с заданными пользователем законами и параметрами регулирования и отображает их на встроенном светодиодном цифровом индикаторе;
- формирует команды ручного управления испонительными устройствами с клавиатуры прибора;
- осуществляет передачу на компьютер информации о значениях контролируемых датчиками величин и установленных рабочих параметрах, принимает от него команды и данные для изменения ЭТРТХ параметров, а также позволяет производить настройку параметров работы прибора с помощью встроенной клавиатуры.
Прибор изготовлен в модификации "Измеритель" и оснащен четырьмя термоэлектрическими преобразователями (термопарами) и двумя датчиками тепловых потоков с удлинителями.
В качестве термоэлектрических преобразователей использованы хромельалюмелевые термопары ХА (К) с диапазоном измерения температуры от -200 до +40 С, имеющие 8-проводную схему подключения к прибору (рис. 2.5 а).
Принцип действия такой термопары основан на эффекте Зеебека, в соответствии с которым нагревание (охлаждение) точки соединения двух разнородных проводников, вызывает на противоположных концах проводников появление электродвижущей силы "ТермоЭДС", величина которой, в свою очередь, определяется химическим составом проводников и температурой нагрева (охлаждения). Рабочий спай термопары, т.е. точка соединения разнородных проводников, располагается в месте проведения замеров, а холодный спай (концы проводников) подключается к измерительному прибору. Поскольку измерение температуры холодного спая термопары должно производиться в месте подключения термопары к соединительному кабелю с помощью термопреобразователя сопротивления, на каждую термопару определено по два канала измерения прибора. В этом случае обеспечивается максимально возможная точность измерений
По такому же принципу функционируют и датчики плотности тепловых потоков. Единственное отличие состоит в том, что рабочий спай выполнен в виде плотноспаянных концов разнородных проводников спирально размещенных в, так называемой, "таблетке" датчика, основу которой составляет изоляционный диэлектрик, например, эпоксидная смола (рис. 2.5 б). При этом, необходимо отметить, что только одна из сторон датчика является рабочей.
Датчики предназначены для измерения величины плотности теплового потока в диапазоне от 0 до 10000 Вт/м2.
Все измерительные устройства прибора ИРТ - 4 прошли калибровку в Менделеевском центре стандартизации, метрологии и сертификации и ФГУ "Российский Центр испытаний и сертификации-Москва" и имеют соответствующие сертификаты.
Результатом калибровки является установленная по отношению к эталону величина погрешности: для термопар - ПГ ± 0,25 %; для датчиков плотности теплового потока - ПГ ± 7 %.
В комплектацию измерителя температуры и плотности теплового потока ИРТ - 4 входит дополнительный носитель (лазерный диск), содержащий копию программы прибора для ее установки на компьютер, при этом в конструкции прибора предусмотрен специальныйшорт COM (RS 232 / RS 485) для его подключения к компьютеру.
Использование портативного компьютера с установленной в его памяти программой работы прибора, позволяет вести одновременный контроль за параметрами процесса по всем включенным каналам, а не раздельно, как это было предусмотрено на светодиодной панели прибора. Помимо этого, на экране компьютера возможно вести визуальное наблюдение за параметрами процесса, отображаемыми в виде графических зависимостей, а при использовании мыши или с помощью клавиатуры, обеспечивать управление и регулирование как работой программы, так и самими технологическими процессами. Главное диалоговое окно программы показано на рис. 2.6.
Выбор методики определения коэффициентов теплоотдачи
При определении коэффициентов теплоотдачи необходимо учитывать, что частицы продукта, витая в воздушном потоке, могут совершать еще и вращательное движение относительно своего геометрического центра, и, следовательно, будут иметь различную интенсивность теплоотдачи (а) на разных поверхностях.
Эти особенности в расчетах учитываются с помощью критерия Архимеда (Аг), однако при этом должно выполняться условие устойчивой работы флюидизационного устройства [34, 35, 102]: С0 кр С0рац Сй"Кр, (3.1) где со кр - начальная скорость флюидизации, м/с; со"кр — критическая скорость флюидизации или скорость, при которой возможен унос частиц продукта из слоя, м/с; сорац - рациональная скорость устойчивой работы флюидизационной установки, м/с.
Для выбора уравнения, наиболее адекватного к условиям флюидизационного замораживания, создаваемым турбохолодильной установкой, выполнен системный расчет коэффициентов теплоотдачи (а) по всем рассмотренным методикам.
В целях проведения таких расчетов предварительно была проведена проверка скорости воздушного потока по вариантам проведенных экспериментов (см. глава 2, приложение 1) на выполнение условия устойчивости флюидизационного слоя (уравнения 3.1-3.4), при этом в качестве рационального ее значения (сорац) принята скорость, обеспечиваемая турбодетандером (сов). Результаты проверочных расчетов представлены в табл. 3.2.
Для определения теплофизических характеристик воздуха при -температурах, обеспечиваемых турбохолодильной машиной (ВТХМ) использовали справочные данные [21, 35, 54]. Теплофизические характеристики пищевых продуктов определяли по уравнениям Браж-никова A.M. и Каухчешвили Э.И. [2, 23, 27, 32].
Анализ данных таблицы 3.2 показал, что обеспечиваемая детандером скорость воздушного потока полностью удовлетворяет условиям организации устойчивого флюидизационного слоя по всем рассмотренным вариантам замораживания.
С использованием вышеприведенных методик рассчитаны значения коэффициентов теплоотдачи (а) на примере замораживания ассортимента пищевых продуктов растительного происхождения, используемого при проведении экспериментальных исследований. Результаты расчетов представлены в табл. 3.3.
Полученные данные свидетельствуют о том, что наиболее адекватными к создаваемым ВТХМ условиям являются методики, предложенные Мечариком К. и Фрёслингом А.. Среднее отклонение полученных значений а по обоим методикам, для рассмотренных вариантов замораживания, составило 5,8 %.
Автором, с использованием уравнений Мечарика К. и Фреслин-га А., получено новое усредненное уравнение для определения коэффициентов теплоодачи:
Значения коэффициентов теплоотдачи а, рассчитанные по этому уравнению для рассматриваемых вариантов, составили расхождение с экспериментальными данными, в среднем, на уровне 3 %. Это позволяет утверждать, что полученное уравнение вполне адекватно описывает условия теплообменных процессов во флюидизаиционном устройстве с низкотемпературным воздухом от ВТХМ.
В целях универсального использования полученного уравнения произведен расчет коэффицентов теплоотдачи (а) в зависимости от условий работы ВТХМ (tcp, сов) и эквивалентного диаметра частиц продукта (d3), при этом варьировали:
- tcp в диапазоне от -60 до -70 С с интервалом Atcp = 2 С;
- сов в диапазоне от 5 до 25 м/с с интервалом Асов= 5 м/с;
- d3 в диапазоне от 0,005 до 0,03 м с интервалом Ad3 = 0,005 м. Необходимо отметить, что выбранный диапазон температур воздуха (tcp = -60 -f- -70 С) характеризует рабочий режим турбохоло-дильной установки, при этом вполне очевидно, что определяющим фактором обеспечения устойчивой флюидизации является скорость потока воздуха (сов). Так, полученные данные (табл.3.4) показали, что коэффициент теплоотдачи (а), в большей степени зависит:
- от скорости потока воздуха (юв). С увеличением скорости на каждые Ашв= 5 м/с, например, с 5 до 10 м/с коэффициент теплоотдачи (а) увеличивается на 25 %, с 10 до 15 м/с - на 18 %, с 15 до 20 м/с -13 %, с 20 до 25 м/с - на 10 % или, в среднем, на 16,7 %;
- от эквивалентного диаметра частицы продукта (d3). С увеличением диаметра частиц, коэффициент теплоотдачи (а) уменьшается в таком же процентном соотношении на каждые Ad3 = 0,005 м, или, в среднем, на 16,4 %.
Результаты испытаний опытной установки для быстрого замораживания растительной продукции во флюидизационном слое низкотемпературным воздухом от турбохолодильной машины
Опытная установка была создана на базе действующей воздушной турбохолодильной машины (ВТХМ) на стенде НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова и разработанного флюидизационного устройства (см. раздел 2.1).
Для проведения данных испытаний были внесены изменения, с учетом системы воздухораспределения флюидизационного устройства, в конструкцию проточной и ходовой части турбодетандера, а также в управление турбохолодильной машиной.
Испытания включали:
1. Определение процессных параметров замораживания во флюидизационном слое растительной продукции низкотемпературным воздухом от ВТХМ;
2. Оценку качества замороженной продукции по комплексу показателей.
Испытания проводились совместно со специалистами НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова и ГНУ ВНИИ консервной и ово-щесушильной промышленности. Акт испытаний представлен в приложении 3.
Испытания проводились при температуре воздуха -60 - - -64 С и скорости его потока в интервале от 8 до 10 м/с.В качестве объектов замораживания использовали следующие виды растительной продукции: картофель, огурцы, земляника садовая, клюква.
Технологические схемы подготовки растительной продукции к замораживанию, согласно общепринятым рекомендациям, включали следующие операции по видам сырья:
- картофель - инспекция, двукратная мойка, механическая очистка, ополаскивание, резка на кубики 10 - 15 мм, ополаскивание, бланширование в кипящей воде, охлаждение водопроводной водой до температуры 20 - 22 С, удаление поверхностной влаги;
- морковь - инспекция, двукратная мойка, очистка кожицы, резка на кубики 10-12 мм, ополаскивание, бланширование в кипящей воде до полуготовности;
- огурцы свежие - инспекция, мойка, резка на поперечные дольки диаметром 2 - 2,5 см и толщиной 10- -12 мм, удаление по верхностной влаги;
- ягоды (земляника садовая) - инспекция, мойка, удаление поверхностной влаги.
В задачу определения процессных параметров замораживания растительной продукции входило определение высоты подвижного флюидизационного слоя (H(J)) пищевых продуктов в зависимости от скорости воздуха, толщины слоя и вида продукта, а также продолжительности замораживания исследуемой растительной продукции. Определение данных параметров осуществлялось по методике, представленной в разделе 2.3. Полученные результаты представлены в табл. 4.1.
С использованием полученных процессных параметров была заморожена партия растительной продукции представленного ассортимента для оценки её качества.
Оценка качества замороженной продукции проводилась по комплексу следующих показателей:
- органолептическая оценка по ГОСТ 29187-91;
- микробиологические показатели по ГОСТ 10444.15-94, ГОСТ 10444.12-88, ГОСТ Р 50474-93;
- определение содержания сухих веществ по ГОСТ 28561-90;
- определение растворимых сухих веществ по ГОСТ 28562-90;
- степень влагоотдачи при дефростации (гравиметрическим методом).
Растительная продукция замораживалась в условиях флюидизации опытной установки с ВТХМ (опыт - Оп), а также в условиях традиционного замораживания в неподвижном слое при температуре воздуха -25 С и скорости 3 м/с (контроль - К).
Замороженную продукцию упаковывали в пакеты из пищевого полиэтилена ёмкостью 0,5 кг. Хранение продукции проводили при t = -18 С в течение 7 месяцев. Для замораживания контрольных образцов, а также хранения замороженной продукции, использовали оборудование с холодильной машиной, установленное во ВНИИ консервной и овощесушильной промышленности.
Определение органолептической оценки дефростированной замороженной продукции после 7 месяцев хранения показало, что опытные образцы (Оп) характеризуются более высоким уровнем сохранения органолептических показателей (табл. 4.2). Так, замороженные картофель и морковь имели органолептическую оценку по опытному варианту на уровне 4,8 -f- 4,92 балла, что составило 98,2 -т- 98,9 % от исходного уровня, а в контрольном варианте - 70,4 -ь 74,4 % от исходного.
При этом, опытные образцы картофеля и моркови сохраняют 100 %-ный уровень показателей внешнего вида (5 балл.), окраски (5 балл.), консистенции (5 балл.) и вкуса (5 балл.). Контрольные же образцы этих овощей сохраняли оценку указанных показателей на уровне 3 - 4 баллов (60 -г 80 % от исходного уровня). Высокие органолеп-тические показатели отмечены и у опытных (Оп) ягод земляники садовой и клюквы (табл. 4.2).
В результате исследований установлено, что замороженная в опытном варианте (Оп) растительная продукция характеризуется при дефростации несколько меньшей, чем в контроле (К) влагоотдачей (при щадящей нагрузке 500 г/см"), что свидетельствует о лучшем сохранении структуры растительного сырья. Влияние способа замораживания на физиолого-биохимические показатели дефростированной растительной продукции представлено в табл. 4.3.
