Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Производство мясокостных бульонов на общественного питания и пищевой промышленности (состояние вопроса) 9
1.1. Получение и использование мясокостных бульонов 9
1.2. Предпосылки интенсификации и усовершенствования аппаратурного оформления процесса варки бульонов 18
1.3. Теоретические вопросы тепломассопереноса, в частности экстрагирования в системе твердое тело-жидкость, относящиеся к процессу варки бульонов 20
1.4. Существующие схемы взаимодействия фаз и массооб-менные аппараты для экстрагирования в пищевых производствах 28
1.5. Обзор работ по исследованию теплофизических, мас-сообменных и структурно-механических характеристик сырья и продуктов варки 30
1.6. Оборудование для осуществления различных способов варки бульонов 40
1.7. Выводы 48
Глава 2. Теоретическое описание процесса варки бульонов как неизотермического экстрашрования в системе твердое тело - жидкость 51
2.1. Физические предпосылки предлагаемого математического описания процесса варки бульонов 51
2.2. Математическое описание процесса варки бульонов 52
2.3. Анализ математического описания процесса (основные закономерности) 59
2.4. Выводы ,62
Глава 3. Получение уравнений для расчета аппарата непрерывного действия 63
3.1. Экспериментальные установки и методика исследования 63
3.2. Исходные данные для определения коэффициентов уравнений подобия 69
3.3. Определение коэффициентов критериальных уравнений подобия 86
3.4. Анализ критериев подобия критериальных уравнений 96
3.5. Выводы 97
Глава 4. Изучение кинетических закономерностей процесса варки бульонов в аппарате непрерывного действия 99
4.1. Влияние степени измельчения костного сырья и мяса 100
4.2. Влияние соотношения твердой и жидкой фаз 103
4.3. Влияние времени и гидродинамики взаимодействия твердой и жидкой фаз на кинетику процесса варки 106
4.4. Влияние высоты слоя частиц костей 113
4.5. Анализ погрешностей экспериментов 114
4.6. Выводы 115
Глава 5. Методика расчета и аппарата для непрерывной варки мясокостных бульонов 116
5.1. Технологическая схема взаимодействия фаз и обоснование разделения процессов получения костного и мясокостного бульонов 116
5.2. Описание аппарата для непрерывной варки бульонов 117
5.3. Методика расчета основных конструктивных размеров аппарата 127
5.4. Расчет аппарата для непрерывной варки костных бульонов средней производительности 130
5.5. Порядок работы аппарата 132
5.6. Технологические испытания аппарата и их результаты . 134
5.7. Расчет экономической эффективности аппарата для непрерывной варки бульонов 141
5.8. Выводы 146
Список литературы 151
Приложения 168
- Теоретические вопросы тепломассопереноса, в частности экстрагирования в системе твердое тело-жидкость, относящиеся к процессу варки бульонов
- Анализ математического описания процесса (основные закономерности)
- Определение коэффициентов критериальных уравнений подобия
- Влияние времени и гидродинамики взаимодействия твердой и жидкой фаз на кинетику процесса варки
Введение к работе
Советский народ под руководством Коммунистической партии добился выдающихся успехов в создании материально-технической базы коммунизма. Созданный ныне экономический и научно-технический потенциал страны позволяет решать новые крупномасштабные задачи коммунистического строительства. Для их успешного решения была разработана и принята Продовольственная программа СССР до 1990 года [l.2j, которая является важнейшей составной частью экономической стратегии партии на ближайшие годы.
Одной из отраслей народного хозяйства в нашей стране является общественное питание. Количество людей, ежедневно пользующихся услугами общественного питания, превышает 100 млн.человек [2.5, 2.8] .
В рационы питания включаются горячие первые блюда, которые благодаря содержанию экстрактивных веществ повышают аппетит за счет усиления секреции желудочного сока.
Основой для приготовления заправочных и прозрачных супов являются бульоны - мясокостный, костный и др.
Вопросы исследования процесса варки бульонов изучал целый ряд исследователей. Их работы, в основном, были посвящены изучению химического состава бульонов [з.41, 3.42, 3.48, 3.57, 3.59, 3.62, 3.66, 3.70, 3.73, 4.2, 4.7J, получаемых при различных способах варки J3.52, 3.63, 4.6, 4.7J, исследованию органо-лептических показателей бульонов из говяжьего, свиного и куриного сырья [3.3, 3.41, 3.65, 3.67, 3.70, 4.2J . Ряд работ [j3.63, 3.66, 3.73, 4.2J посвящен изучению бульонов, используемых в лечебном и диетическом питании. Исследовались также свойства бульонов [з.ЗО, 4.8].
В настоящее время сложилась определенная технология получения бульонов на предприятиях общественного питания. Она включает в себя предварительную санитарно-гигиеническую и механическую обработку сырья. Подготовленные кости заливают холодной водой и варяту снимая лену и жир.
Ряд фундаментальных работ по исследованию изменений в мясопродуктах при их тепловой обработке [_2.25, 2,35, 2.45, 2.47, 2.60, 3.59J указывают на то, что варку мяса и костей в воде следует рассматривать как экстракцию в системе твердое тело - жидкость. Окружающая мясо и кости вода действует как экстрагент, водорастворимые вещества переходят в воду.
Сложившейся схеме приготовления бульонов соответствуют и аппараты для ее осуществления. Это пищеварочные котлы и автоклавы, то есть аппараты периодического действия. В то же время теория экстрагирования в системе твердое тело - жидкость указывает [2.3, 2.9, 2.10, 2.28, 2.57] на принципиальную невозможность получения высокой концентрации экстрагирующей жидкости в сочетании с глубокой степенью извлечения целевых компонентов из обрабатываемого сырья в аппаратах периодического действия.
В настоящее время в пищевой технологии успешно используются экстракционные установки непрерывного действия, нашедшие применение в маслоэкстракционном, свеклосахарном и эфирномасличном производствах. Помимо улучшения массообменных характеристик, аппарат непрерывного действия позволяет реализовать такие преимущества, как сокращение затрат ручного труда, осуществление автоматизации, возможность создания единичного аппарата большой производительности, обеспечить равномерное потребление сырья и энергии.
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года [i.IJ записа - 7 -но: "В отраслях пищевой промышленности ... значительно повысить комплексность переработки, улучшить использование сельскохозяйственного сырья. Внедрять непрерывные схемы и интенсивные режимы производства. ... Поднять роль общественного питания в удовлетворении потребностей населения, предусмотреть опережащие темпы его развития, повысить уровень индустриализации отрасли".
В осуществлении планов, поставленных партией и правительством, ведущую роль призвана сыграть наука. Ее развитие подчинено решению экономических и социальных задач советского общества, в том числе задач технического перевооружения общественного питания, создания таких видов оборудования, которые позволят осуществить индустриализацию производства кулинарных продуктов. "На основе использования достижений науки и техники ... повышать в оптимальных пределах единичные мощности машин и оборудования при одновременном уменьшении их габаритов, металлоемкости, энергопотребления и снижения стоимости на единицу конечного полезного эффекта ..." fl.IJ В общей проблеме получения бульонов на предприятиях общественного питания наименее изученными являются вопросы о закономерностях массообмена, которые должны быть решены с целью разработки высокопроизводительных аппаратов, способных осуществлять централизованное приготовление бульонов на крупных предприятиях индустриальным методом. Создание новых аппаратов для переработки пищевых видов сырья требует глубокого изучения закономерностей процессов, получения уравнений, позволяющих рассчитать основные конструктивные размеры вновь разрабатываемого оборудования.
Исходя из вышеизложенного, основной целью работы явилось теоретическое и экспериментальное изучение непрерывного процесса экстрагирования питательных веществ из костей и мяса с последующим созданием аппарата для варки мясокостных бульонов на предприятиях общественного питания. диссертация состоит из пяти глав.
В первой главе дается характеристика состояния вопроса производства бульонов на предприятиях общественного питания, рассматриваются предпосылки интенсификации процессов переработки пищевых продуктов, дан литературный обзор теоретических вопросов экстрагирования в системе твердое тело-жидкость, относящихся к процессу варки, а также обзор исследований теплофизичееких, массообменных и структурно-механических характеристик сырья и продуктов варки.
Во второй главе представлены теоретические исследования основных закономерностей экстрагирования питательных веществ из костей и мяса.
В третьей главе приведены экспериментальные данные по определению величин, входящих в уравнения неизотермического экстрагирования, получены уравнения для расчета конструктивных размеров аппарата непрерывного действия.
В четвертой главе на основании экспериментальных исследований проведено обоснование параметров процесса варки бульонов и рассмотрены его кинетические закономерности.
Пятая глава посвящена расчету и конструированию аппарата непрерывного действия для варки бульонов, описаны результаты его испытаний, рассмотрены возможности использования разработки в производственных условиях.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ министерства торговли РСФСР (Постановление ПШТ и Госплана СССР от 29.12.81 г.№ 515/271 -подпрограмма 0.Ц.030-важнейшая тема "Разработка и исследование высокопроизводительного аппарата непрерывного действия для производства костных и мясокостных бульонов", утвержденная приказом МТ РСФСР от 28.02.83 г.).
Теоретические вопросы тепломассопереноса, в частности экстрагирования в системе твердое тело-жидкость, относящиеся к процессу варки бульонов
В течение последних лет техническое перевооружение общественного питания происходит довольно интенсивно. На предприятиях внедряются новые виды высокопроизводительного торгово-технологичес-кого оборудования. Но несмотря на это, уровень механизации трудоемких работ еще довольно низок. Небольшие объемы сырья, которые перерабатываются на мелких предприятиях (а таких в отрасли - большинство), не способствует внедрению высокомеханизированного оборудования, позволяющего отказаться от ручного труда.
Рост темпов производства машиностроительной продукции для предприятий общественного питания значительно превышает рост обеспеченности этим оборудованием предприятий отрасли. В.Г.Бычков приводит [2.I6J следующие данные: за 1950-1960 годы объем производства машин для переработки сырья в общественном питании вырос в 9 раз и обеспеченность ими достигла 63$, а за последующее десятилетие производство этих машин увеличилось еще в 3,2 раза, а обеспеченность достигла всего 74,2$.
Приводимый анализ коэффициентов использования технологического оборудования [2.16, 3.22] показывает, что техника, поступающая на предприятия общественного питания используется неудовлетворительно. Это объясняется наличием старой технологии приготовления пищи, подразумевающей проведение полного цикла всех вспомогательных и основных технологических операций на каждом из предприятий.
Главным резервом повышения эффективности общественного питания считают [2.16, 3.4] ликвидацию ныне существующей технологии и заменой ее на новую, суть которой состоит в том, что процесс приготовления пищи расчленяется на отдельные узкие операции, осуществляемые на специализированных предприятиях, например, комбинатах общественного питания, в серийных объемах методами поточного производства.
Применительно к процессу варки бульонов эта технология должна обеспечить высокомеханизированные процессы санитарной обработки сырья и его измельчения [3.72J , а также осуществления процесса варки в аппаратах, позволяющих максимально интенсифицировать переработку сырья в сочетании с более глубоким извлечением целевых компонентов.
Использование таких аппаратов позволит высвободить значительное количество вспомогательного персонала и исключить ряд трудоемких операций по переработке сырья на предприятиях - до-готовочных, повысить культуру производства и безопасность труда. Среди весьма обширного количества литературных источников по теории массообмена, значительное место занимают теоретические и экспериментальные исследования тепломассопереноса в продуктах растительного и животного происхождения. Работами советских ученых А.С.Гинзбурга, А.М.Голдовского, А.В.Горбатова, А.В.Лыкова, А.А.Пелеева, П.А.Ребиндера, И.А.Рогова, П.Г.Романкова, В.Н.Стабникова и др. создана теоретическая основа изучения процессов пищевой технологии. Составной частью общей теории тепломассообмена является теория экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, которая изучает такие процессы пищевой технологии, как извлечение сахара из свеклы водой, растительных и эфирных масел из растительного сырья органическими растворителями, винной кислоты и сахара из виноградных выжимок водой. Процесс варки бульонов также относится к процессам неизотермического экстрагирования в системе твердое тело - жидкость. В соответствии с принципом классификаций, приведенным в работах [2.10, 2.IIJ , процесс варки мясокостных бульонов можно разделить на следующие типы и классы явлений: I тип (механические явления) - представлен У классом - пластические деформации (усадка мяса в результате сжатия мышечных волокон при влаготешювой обработке); П тип (диффузионные явления) - представлен I классом - молекулярная диффузия (диффузия извлекаемых веществ из частиц мяса и костей], П классом - конвективная диффузия (диффузия извлеченного вещества в бульон) и Ш классом - смешанная диффузия; III тип (тепловые явления) - представлен I классом - молекулярный теплоперенос (прогрев частиц мяса и костей), П классом -конвективный теплоперенос (теплоперенос от нагреваемой воды к частицам мяса и костей) и Ш классом - смешанный теплоперенос; IV тип (налагающиеся явления) - представлен I классом - термодиффузия (диффузия извлекаемых веществ под действием градиента температуры) и П классом - диффузионная теплопроводность (теплоперенос с диффундирующим веществом). В соответствии с вышеприведенной классификацией явлений и будет составлен краткий обзор исследований в области тепломассо-переноса.
Анализ математического описания процесса (основные закономерности)
Симплекс концентрации п может быть заменен диффузионным критерием /VLC Нуссельта, в состав которого входит коэффициент массопередачи. Такая замена дает возможность рассчитывать не только концентрацию мисцеллы и масличность шрота;;, но и продолжительность экстракции, что важно при разработке новых экстракционных аппаратов.
Подобные преобразования применялись также при изучении процессов влаготепловой обработки пищевых продуктов [J3.I5, 3.17, 3.20і, 3.2l] , при получении расчетных уравнений для определения оптимального времени экстрагирования белка из шротов масличных семян [з.Тб] и для анализа взаимовлияния явлений различной физической природы, сопутствующих процессу изотермического экстрагирования шротов масличных семян [з.18] .
При проведении экстракционных цроцессов в экстракторах для системы твердое тело - жидкость частицы твердой фазы и экстрагент могут взаимодействовать между собой одним из трех способов: контакт в замкнутом объеме (периодический процесс), прямоток и противоток. Теоретическое обоснование преимуществ и недостатков каждой из схем взаимодействия фаз с точки зрения их кинетических закономерностей дано в работах [2.3, 2.9, 2.57, 2.64].
В периодических процессах экстрагирования концентрация извлекаемого вещества в твердом теле и в экстрагенте стремится к выравниванию, что не позволяет сочетать высокую концентрацию мисцелл с глубиной извлечения целевых компонентов из твердой фазы. В аппаратах, работающих по принципу прямотока твердые частицы и жидкость поступают с разной скоростью с одного конца аппарата, и контактируя, перемещаются по направлению к выходу из аппарата.
Противоточные процессы получили наиболее широкое распространение в промышленных экстракционных установках, несмотря на сложность организации встречного движения твердой и жидкой фаз. Помимо того, что в непрерывном противоточном процессе устраняются главные недостатки периодического процесса, противоток позволяет значительно улучшить массообменные характеристики процесса. Однако, ряд недостатков свойственен и противоточным процессам. Так, Г.А.Аксельруд [2.з] выделяет следующие из них (для аппаратов колонного типа): продольное перемешивание экстрагента и твердых частиц, разрушение твердых частиц.
Проблеме разработки и конструирования экстракционных установок, рассмотрению современных массообменных аппаратов для экстрагирования в системе твердое тело - жидкость посвящены работы [2.26-2.32, 3.79}.
По классификации, приведенной в работе [2.28J, по способу и направлению транспортировки твердого материала экстракторы могут быть разделены на семь основных типов: конвейерные, карусельные, двухкорпусные вертикальные, колонные вертикальные, горизонтальные шнековые и лопастные, барабанные и специальные.
Экстракторы колонного типа, получившие наибольшее распространение в пищевой промышленности [2.2б], работают по принципу погружения твердого материала в растворитель при их взаимно про-тивоточном перемещении.1 Этот тип экстракторов имеет ряд существенных недостатков1, одним из которых является слеживаемость твердой фазы1, склонность к образованию пробок. С целью усовершенствования этих аппаратов были предложены различные конструктивные решения транспортирующих органов и способов подачи растворителя в экстрактор. Обзор патентной литературы, описывающий современные экстракционные установки, в частности, применяемые в пищевой промышленности, дан в работах [2.27, 2.29J.
В основном конструктивные новшества направлены на уменьшение и устранение продольного перемешивания частиц твердой фазы по длине аппарата [5.5-5.7]. Так, в экстракторе для системы твердое тело - жидкость [5.7] удается снизить продольное перемешивание частиц за счет установки внутри вертикального цилиндрического корпуса тормозящих лопастей, а на валу, установленном внутри корпуса, перемешивающих устройств. При вращении вала по высоте корпуса создаются чередующие уплотненные и суспендированные слои, за счет чего устраняется вихревое движение твердой фазы и экстра-гента, и в результате резко снижается продольное перемешивание.
В соответствии с классификацией явлений, приведенных в разделе І.З, рассмотрим методы и результаты исследований по опреде-лению теплофизических, массовлагообменных и структурно-механических характеристик пищевых продуктов, в частности мяса и костей, а также некоторых кинетических коэффициентов переноса тепла и массы в этих продуктах.
В работах _3;Т5 , 3,27, 3.49J, где описывались результаты исследований по определению избыточного давления в пищевых продуктах в результате их нагрева, есть указания на тот факт, что гидродинамическое сопротивление (коэффициент фильтрации) у различных видов овощей зависит от таких факторов, как их различная внутренняя структура, зрелость, сорт-, условия произрастания з.49] , или изменялись в течение процесса жарения, например, у картофеля [з.Іб]. Однако, количественное определение коэффициента фильтрации для пищевых продуктов приведено только для шрота масличных семян.
При экспериментальном определении коэффициента фильтрации предполагалось, что гидродинамическое сопротивление каналов между частицами пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением внутри частиц. Предварительно откалиброванные частицы шрота экстрагировались, и после стока растворителя из промежутков между частицами центрифугировались при различных числах оборотов fb и времени центрифугирования Т" . Определялось количество раствораМ » отделившегося в единицу времени. Графическое изображение зависимости Ai= f(n ) представило собою прямую линию, по тангенсу угла наклона которой и был определен коэффициент фильтрации К Среднее значение его для подсолнечного шрота при температуре Т = 293 К составило 0,79 I0"4 м/с.
Определение коэффициентов критериальных уравнений подобия
В литературе отсутствуют такие тепломассообменные характеристики, как коэффициенты молекулярной диффузии сухих веществ в мясе и костях, а также коэффициенты фильтрации мяса.
В литературе также отсутствуют теоретические исследования, позволяющие осуществить математическое моделирование процессов экстракции сухих веществ из мяса и костей в кипящую воду.
Совершенствование современного оборудования для осуществления процесса варки бульонов направлено лишь на улучшение конструктивных особенностей аппаратов периодического действия. Существующие варочные аппараты непрерывного действия малопригодны для эксплуатации вне предприятий мясной индустрии в связи с тем, что они являются аппаратами, работающими под давлением. В литературных источниках и патентной литературе отсутствуют данные об аппаратах непрерывного действия для варки мясокостных бульонов в условиях предприятий общественного питания.
В связи с вышеизложенным, основной целью исследования будет являться изучение непрерывного процесса варки бульонов с позиций экстрагирования в системе твердое тело - жидкость с последующим созданием варочного аппарата. Для осуществления данной цели определены следующие основные задачи исследования: 1. Теоретическое рассмотрение основных закономерностей процесса экстрагирования питательных веществ из костей и мяса при варке мясокостных бульонов. 2. Определение влияния различных факторов на ход варки и изучение кинетических закономерностей процесса в аппарате непрерывного действия. 3. Получение расчетных уравнений, разработка методики расчета основных конструктивных размеров аппарата и обоснование режимов его работы. 4. Создание, наладка и технологические испытания аппарата. При разработке новых варочных аппаратов непрерывного действия и исследовании процесса варки бульонов с позиций экстрагирования в системе твердое тело - жидкость необходимо иметь математическую модель процесса, которая позволит описать его более полно и оценить влияние явлений различной физической природы.
Процесс варки мясокостных бульонов характеризуется сложной гидродинамической картиной взаимодействия твердой и жидкой фаз, вызываемой кипением воды. Очевидно, что при построении математической модели процесса нельзя ограничиться рассмотрением чисто диффузионного переноса массы.
В системе дифференциальных уравнений, описывающих тепломас-соперенос в капиллярно-пористых телах под действием градиентов влагосодержания, температуры и общего (нерелаксированного) давления паров Г2.51, 3.44І не учитывается перенос субстанции под действием градиента гидродинамического давления [ЗЛО, 3.20J, возникающего при влаготепловой обработке мяса в процессе варки. В результате нагрева продукта происходит денатурация белковых веществ, приводящая к сокращению мышечных волокон (усадка), то есть существует отжим воды и растворенных в ней водорастворимых белков, экстрактивных и минеральных веществ в бульон (фильтрация в пористой среде по закону Дарси). Необходимо учитывать тепломас-соперенос под действием градиента гидродинамического давления
Рассматривая варку бульонов как неизотермическое экстрагирование питательных веществ из костей и мяса в воде, необходимо под градиентом влагосодержания понимать градиент концентрации переходящих в процесс варки в бульон извлекаемых веществ в твердой и жидкой фазе, причем будет рассматриваться не селективное извлечение отдельных веществ, а условно принимается, что в бульон переходит однокомпонентное вещество с едиными физико-химическими свойствами.
Градиент нерелаксированного давления ларов при тепловой обработке продукта возникает при наличии постоянно углубляющейся внутрь продукта зоны испарения, при этом давление паров внутри продукта выше, чем у его поверхностных слоев. В процессе варки мяса и костей, погруженных в воду, отсутствует испарение внутри продукта, так как над обрабатываемым сырьем всегда имеется столб жидкости определенной высоты и давление внутри продукта будет выше атмосферного. Следовательно, в процессе варки градиент нерелаксированного давления паров в продукте V г -0
Исходя из положений термодинамики необратимых процессов, при теоретическом рассмотрении процесса необходимо учитывать потоки вещества под действием градиента температзгры (термодиффузия) и перенос тепла вместе с диффундирующим веществом (диффузионная теплопроводность).
Влияние времени и гидродинамики взаимодействия твердой и жидкой фаз на кинетику процесса варки
Измельченные и откалиброванные с целью выделения частиц определенного размера кости, загружаются через загрузочный бункер ІЗ в колонну I, причем при каждом обороте транспортирующих вала 3 и шнека 7 в установку подается одинаковое количество костей. Установка заполняется кипятком, приготовляемом в кипятильнике непрерывного действия типа КНЭ-ЮО до уровня патрубка 2 для вывода бульона из установки, после чего кран подачи кипятка через патрубок 9 перекрывается. Измельченные частицы костей постепенно перемещаются в нижнюю часть колонны I, далее через течку 5 поступают в нижнюю часть наклонной колонны 6, откуда, посредством шнека 7 выгружаются через патрубок 8 из установки. В момент появления костей в разгрузочном патрубке 8 кран подачи воды через патрубок 9 снова открывается и устанавливается такой расход кипятка, который обеспечивает необходимое для каждой из экспериментальных варок соотношение твердой и жидкой фаз, в результате чего экспериментальная установка переводится на непрерывный режим работы. Через пять патрубков, расположенных по длине установки, отбираются пробы бульонов с целью определения их концентраций в различных сечениях установки.
Аналогичным образом осуществляются экспериментальные варки на установке, изображенной на рис.3.2, с той лишь разницей, что в патрубок 8 подается готовый костный, частично обезжиренный бульон, а в колонне I крупнокусковое мясо опускается к течке 4 под действием собственного веса.
Для проведения серии экспериментов с целью определения явного вида критериальных уравнений тепломаосопереноса при варке крупнокускового мяса использовалась лабораторная установка, принципиальная схема которой приведена на рис.3.3. Лабораторная установка (рис.3.3) представляет собой сосуд I в форме параллелепипеда, изготовленный из нержавеющей стали. Боковые поверхности и днище сосуда I теплоизолированы. При помощи блока ТЭНов 2 бульоны в установке поддерживались в состоянии кипения или близком к нему. Блок ТЭНов закреплялся на шарнире, что позволяло извлекать нагревательные элементы при промывке и санитарной обработке варочного сосуда. Мощность нагревательных элементов регулировалась четырехпозиционным терморегулятором 3. Внутри варочного сосуда размещалась сетчатая корзина 4 из пищевого алюминия, также имеющая форму параллелепипеда. Установка была снабжена легкосъемной крышкой 5. Установка (рис.3.3) по структуре рабочего цикла является аппаратом периодического действия. При рассмотрении процессов переноса тепла и массы при влаго-тепловой обработке крупнокускового мяса следует отметить, что противоток оказывает значительно меньшее влияние на выделение сухих веществ из мяса в воду по сравнению с варкой костей в воде, поскольку основная часть водорастворимых веществ выделяется из мяса за счет выпрессовывания влаги при его усадке, и динамика их извлечения связана с температурой бульона, которая поддерживается постоянной независимо от схемы взаимодействия твердой и жидкой фаз. Поэтому использование аппарата периодического действия для проведения данной серии экспериментов вполне допустимо. Условия и результаты опытов для определения коэффициентов критериальных уравнений приведены в табл.П.5 и П.13. Значение коэффициентов молекулярной диффузии извлекаемых в процессе варки из мяса и костей водорастворимых веществ определялось экспериментальным путем. Принципиальная схема установки для определения коэффициентов молекулярной диффузии приведена на рис.3.4. Основным элементом установки является лабораторный экстрактор, который состоит из трубки для экстракции I, кожуха для тер-мостатирования 3, змеевика 4, пробки II, воздушного баллона 9, стеклянной пробки 5 с краном 7 и термометра 13. Трубка для экстракции I термостатируется путем циркуляции воды с заданной температурой в кожухе 3. Контроль температуры в зоне экстракции осуществляется термометром 13. Пробка и горловина воздушного баллона имеют совмещающиеся отверстия 10. Вода поступает в экстрактор из сосуда 15 по трубке 8. В змеевике 4, имеющем витки по всей длине экстрактора, температура воды доводится до заданной. Вода поступает снизу в воздушный баллон, из которого поступает в зону экстракции. Скорость движения воды регулируется краном 7. Бульон собирается в тарированную емкость 6. Определение коэффициентов диффузии проводилось нами8 по методике, описанной в работах [2.59, З.б], видоизмененной применительно к условиям процесса варки бульонов. Особенностью методики определения коэффициента диффузии является то, что необходимо создать такие условия гидродинамического взаимодействия твердой и жидкой фаз в экстракционной установке, при которых внешним диффузионным сопротивлением можно пренебречь (сопротивлением второго и третьего этапов диффузионного пути). Варьирование гидродинамических условий в лабораторном экстракторе осуществлялось путем изменения количества воды, проходящей через экстрактор в единицу времени. С целью устранения влияния на массоперенос явлений, сопутствующих тепловой денатурации мышечных белков, то есть выпрессо-вывание влаги, температура воды в экстракторе при экстракции мяса не превышала 293К. При экстрагировании костей температура воды, прокачиваемой через экстрактор, не превышала 328-333К. Для проведения эксперимента использовалась говядина первого сорта и эпифизы трубчатых говяжьих костей.
