Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время, одной из наиболее важных задач, стоящих перед пищевой промышленностью, является задача создания энерго - и ресурсосберегающих холодильных технологий, обеспечивающих минимальные потери качества и массы продуктов питания, при одновременном увеличении объемов выпуска этих продуктов.
Решение этой задачи можно осуществить путем усовершенствования и интенсификации такой важнейшей операции холодильной обработки, какой является процесс быстрого замораживания. Между тем, используемые на большинстве отечественных предприятий воздушные морозильные камеры, не обеспечивают режимов, которые можно было бы отнести к режимам быстрого замораживания.
Исключение составляют созданные зарубежными и российскими учеными скороморозильные аппараты с использованием следующих методов замораживания: воздушного, криогенного, в некипящих и кипящих жидкостях, а также метода контактного замораживания через металлическую поверхность.
Вопросы, связанные с исследованием, расчетами, разработкой конструктивного оформления и оптимизацией аппаратов, использующих первые три метода замораживания, достаточно полно рассмотрены в работах Венгер К.П. В тоже время, анализ литературных данных показал, что одним из наиболее перспективных способов обработки холодом блочных пищевых продуктов является замораживание в плиточных морозильных аппаратах (ПМА), что обусловило довольно широкое их внедрение на предприятиях мясной и особенно рыбной промышленности.
Такими учеными как Ионов А.Г., Горбатов В.М., Мекеницкий С.Я., Хромов В.И., Эрлихман В.Н. и др. выполнены широкие исследования по изучению влияния различных факторов (температура кипения и режим движения хладагента, толщина блока, давление подпрессовки, вид упаковки) на длительность процесса замораживания и адгезию блоков рыбы и мяса при их замораживании в ПМА.
Однако, в условиях рыночной экономики, при возникновении конкуренции на рынке замороженных продуктов на первое место выдвигается задача снижения затрат на их производство. Решение этой задачи возможно путем совершенствования работы морозильных аппаратов на базе оптимизации процесса замораживания.
Отсутствие, в настоящее время, разработок по оптимизации работы плиточных морозильных аппаратов делает актуальными исследования в данной области.
Цель работы. Совершенствование работы плиточных морозильных аппаратов при замораживании блочных пищевых продуктов методом
оптимизации.
Основные задачи работы. Поставленная цель определила следу ющие задачи работы:
провести аналитические исследования и разработать математическую модель процесса замораживания блочных пищевых продуктоЕ контактным методом через металлическую поверхность;
разработать и создать экспериментальный стенд, моделирующие в широком диапазоне условия теплообмена в плиточном морозильної; аппарате;
провести экспериментальные исследования с целью проверь адекватности результатов аналитических расчетов;
обосновать выбор метода и критериев оптимизации процессе замораживания в ПМА;
выполнить расчеты по оптимизации работы ПМА для приняты> классов продуктов, подвергающихся замораживанию в аппаратах данного типа;
практическая реализация результатов работы.
Научная новизна. Предложена математическая модель, учитывающая современные представления о процессе замораживания.
Модель представлена в безразмерных координатах, в критериальной форме для расширения диапазона ее практического использования при решении задач оптимизации.
Выведены расчетные формулы для частных случаев процесса замораживания: замораживание в термически тонком и толстом слоя> материала, быстрое замораживание и замораживание при отсутствт третьего характерного периода (домораживание).
Выполнены оптимизационные расчеты ПМА периодического (вертикально- и горизонтально-плиточные аппараты) и поточно-цикли ческого (роторные) принципа действия по критериям максимума про извод ительности и минимума приведенных затрат для принятых клас сов пищевых продуктов.
На основе выполненных расчетов определен ассортимент про дуктов, наиболее приемлемых для замораживания в плиточных аппа ратах различных типов.
На базе экспериментальных исследований определен коэффи циент термической проводимости в контактной паре поверхность продукта-плита.
Практическая ценность работы. Результаты диссертационное работы использованы при разработке исходных требований на аппа рат контактного замораживания рыбы в блоках через металлическук поверхность и роторный аппарат контактного замораживания чере: металлическую поверхность мяса и мясопродуктов и переданы Ма рийскому СКТБ ТХО.
Опубликована обзорная информация "Методы оценки эффектив-носш охлаждающих систем производственных холодильников", кото-рая используется в учебном процессе на кафедре "Холодильная тех-ника" МГУПБ для студентов специальности 070200.
Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались:
на Всесоюзной научно-технической конференции "Холод - народному хозяйству", ЛТИХП, Ленинград, 1991 г.
на областной конференции "Проблемы новаторской деятельности ученых, изобретателей и других творческих работников в условиях реформирования экономики", СГУ, Саратов, 1996 г.
на научной конференции профессорско-преподавательского состава СГАВМиБ, Саратов, 1996 г.
на заседании кафедры "Холодильная техника", МГУПБ, Москва, 1997 г.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 8 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка использованной литературы из 116 наименований и приложений. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков и 13 таблиц.