Введение к работе
Актуальность работы. Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации предусматривается существенный прирост отечественной продовольственной продукции, в том числе животного происхождения. Однако эти усилия могут не принести ожидаемых результатов, если не будет построена надежная система хранения и транспортирования продукции на всех этапах ее продвижения от производства до потребления.
Холодильные технологии хранения пищевых продуктов животного происхождения в настоящее время являются доминирующими и в ближайшие годы получат дальнейшее развитие, так как позволяют наилучшим способом сохранить их нативные свойства, обеспечить длительное хранение и доставку практически на любые расстояния при наличии правильно организованной холодильной инфраструктуры - холодильной цепи (ХЦ).
В отличие от развитых зарубежных стран, в России процесс становления ХЦ протекает в силу разных причин более медленно, в том числе из-за разрозненности нормативной базы, несовершенства технологий холодильной обработки и хранения, дефицита требуемого холодильного оборудования и ведомственной разобщенности.
До настоящего времени ХЦ рассматривалась в основном как количественная совокупность технических средств, предназначенных для сохранения продукции, теоретические и экспериментальные исследования в основном носят фрагментарный характер и направлены на совершенствование отдельных процессов и отдельных видов оборудования. При этом недостаточно внимания уделяется качеству процесса формирования охлаждающих сред, которые предопределяют термическое состояние пищевого продукта в холодильной цепи.
Отсутствие системного подхода к развитию ХЦ как сложного технологического комплекса, включающего самостоятельные взаимовлияющие процессы обработки продукции холодом, процессы производства и транспортирования охлаждающих сред к продукту, а также недостаток теоретических и практических исследований о закономерностях связей между параметрами процессов, протекающих в холодильно-технологических системах, предопределили необходимость научных изысканий в этом направлении.
Теоретические и экспериментальные исследования по указанным проблемам выполнялись при непосредственном участии автора в ГНУ ВНИИ холодильной промышленности Россельхозакадемии в рамках Федеральных научно-технических целевых программ:
«Фундаментальные и приоритетные прикладные исследования по научному обеспечению развития АПК РФ на 2006 - 2010 гг.»;
«Развитие гражданской морской техники на 2009 - 2016 гг.»;
«Национальная система химической и биологической безопасности РФ на 2009 - 2013 гг.».
Исходной теоретической базой выполненных исследований явились труды отечественной школы ученых: Б.С. Бабакина, А.В. Бараненко, О.В. Большакова, Н.А. Головкина, В.В. Гущина, М.А. Дибирасулаева,
-
-
Б. Лисыцина, Н.М. Медниковой, В.А. Панфилова, И.А Рогова, Д.Г. Рютова,
-
М. Стефановского, Н.Н. Тертерова, С.И. Хвыли, Г.Б. Чижова, И.Г. Чумака, Н.С. Шишкиной, В.Н. Эрлихмана и других исследователей. Учтены работы зарубежных ученых: E. Derens, St. James, A. Fikiin, T. Labuza, W. Spiess, P. Taoukis, J. Evans.
Целью настоящей работы является разработка научно-практических основ формирования холодильно-технологических систем обработки и хранения пищевых продуктов животного происхождения в элементах холодильной цепи.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решались следующие задачи:
провести анализ температурных режимов хранения продукции в существующих промышленных холодильниках, в холодильном транспорте и в торговом холодильном оборудовании с различными системами производства и распределения охлаждающих сред;
выполнить анализ холодильной цепи как технологического комплекса взаимодействующих холодильно-технологических систем обработки и хранения пищевых продуктов и исследовать в них взаимодействие пищевых продуктов и охлаждающих сред как основных объектов;
раскрыть закономерности организации, строения и функционирования холодильной цепи;
провести теоретические и экспериментальные исследования процессов охлаждения упакованных и неупакованных пищевых продуктов с помощью воздушных и водо-ледяных охлаждающих сред с позиций подготовки продукции для последующего холодильного хранения;
исследовать влияние эксплуатационных теплопритоков в холодильных камерах на изменение температуры охлаждающих сред и пищевого продукта на примере хранения мяса при близкриоскопических температурах;
исследовать влияние упаковочных материалов на стабилизацию температуры продукта при хранении в холодильной камере с колебаниями температуры охлаждающей среды, превышающими допустимый уровень отклонений температуры продукта от нормируемых значений;
разработать аппаратурно-технологические решения и конструкции холодильно-технологического оборудования, обеспечивающие повышение эффективности производства и формирования охлаждающих сред, а также способы обеспечения промышленной и экологической безопасности холодильных систем;
сформулировать основные направления совершенствования холодильной цепи и ее отдельных элементов.
Научная концепция. Анализ элементов и взаимосвязей холодильной цепи как компонентов технологической системы и научно обоснованное формирование охлаждающих сред для обеспечения заданных показателей качества пищевых продуктов при их холодильной обработке и хранении.
Научные положения, выносимые на защиту:
разработанные принципы организации и функционирования холодильной цепи как системного технологического комплекса взаимодействия охлаждающих сред и пищевых продуктов в холодильно-технологических системах обработки и хранения;
закономерности тепломассопереноса при охлаждении продуктов животного происхождения с использованием газообразных и водо-ледяных охлаждающих сред с учетом особенностей взаимодействующих объектов;
физическая и математическая модели процесса доохлаждения пищевого продукта, поступающего на холодильное хранение, с учетом воздействия эксплуатационных теплопритоков;
метод стабилизации температуры пищевых продуктов в процессах хранения и транспортирования при нестационарных значениях внешних теплопритоков за счет применения упаковочных материалов.
Научная новизна:
предложен новый научный подход к формированию и изучению холодильной цепи в виде системного комплекса взаимодействующих холодильно-технологических систем, обеспечивающих холодильную обработку и последующее хранение продукции на этапах продвижения ее до потребителя;
установлены закономерности строения холодильной цепи, разработаны принципы ее организации и функционирования, а также введен показатель, характеризующий качество процесса формирования охлаждающих сред в холодильных камерах хранения продуктов, основанный на сопряжении допусков температурных колебаний пищевых продуктов и температурной нестабильности охлаждающих сред в камере;
теоретически и экспериментально обоснованы рациональные параметры процессов охлаждения пищевых продуктов с применением воздушной и водо- ледяной охлаждающих сред;
научно обоснованы и экспериментально подтверждены физическая и математическая модели процесса доохлаждения упакованного пищевого продукта, поступающего на холодильное хранение, с учетом воздействия эксплуатационных теплопритоков;
установлены и математически описаны закономерности взаимодействия в холодильной камере пищевого продукта в теплоизоляционной упаковке и охлаждающей среды с переменными значениями температуры.
Апробация работы.
Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на конгрессах Международного института холода (МИХ): Пекин, 2007 г. и Прага, 2011 г.; на международных конференциях МИХ: Братислава, 2007 г. и Охрид, 2008 г.; на российских и международных конференциях и семинарах: Углич, 2000 - 2011 гг.; Астрахань, 1999 г.; Волгоград, 2007 и 2010 гг.; Санкт- Петербург, 2008 г.; Москва, 2006 - 2011 гг.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 72 работы, в том числе авторских свидетельств и патентов 13, в соавторстве отдельных изданий - 5, из них 1 учебное пособие с грифом УМО вузов РФ, в журналах, рекомендованных ВАК - 21.
Практическая значимость работы:
обоснованные принципы организации и функционирования холодильной цепи являются базовыми положениями при разработке нормативных документов на производство и оборот продукции с использованием холодильных технологий;
разработаны новые ресурсосберегающие технологии охлаждения свинины различных качественных групп, а также горячих неупакованных варено-копченых изделий из свинины (решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2009139994/13). Технологии апробированы на ОАО «Мясокомбинат Клинский»;
разработаны способ и техническое устройство, защищенные а.с. (1147904 и 1186908), для быстрого охлаждения готовых блюд и полуфабрикатов. Шкафы интенсивного охлаждения освоены в производстве на предприятии «Марихолодмаш», г. Йошкар-Ола;
разработанная технологическая инструкция по охлаждению рыбы бинарным льдом и предложенные технические решения по его получению использованы ЦНИИ «Курс» при разработке конструкторской документации на изготовление опытного образца промышленной установки по производству бинарного льда;
предложенные технические решения по совершенствованию торгового холодильного оборудования, защищенные а.с. (20014, 20013, 20066, 1171653, 1564479, 1383063), использованы при разработке конструкторской документации на изготовление холодильных шкафов, сборных камер, прилавков и витрин (12 наименований), освоенных в производстве на предприятиях «Марихолодмаш», г.Йошкар-Ола, ОАО «Гран», г.Волжск, и Люберецком ЗТМ;
разработанные исходные требования на создание параметрического ряда малоаммиакоемких, безопасных в эксплуатации холодильных машин для предприятий АПК (4 наименования) использованы ОАО «ВНИИхолодмаш- холдинг» при разработке конструкторской документации на изготовление опытных образцов машин МКТ-400 и МКТД-200;
разработаны научно-методические рекомендации по применению хладоносителей в холодильных системах предприятий АПК, используемые проектными организациями и сервисными службами по холодильной технике;
материалы исследований в части требований к безопасной эксплуатации холодильных установок использованы при разработке «Правил устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок», утвержденных Госгортехнадзором РФ от 30.06.1998 г. и межотраслевых «Правил по охране труда при эксплуатации фреоновых холодильных установок», утвержденных Минсоцразвития РФ от 22.12.2000 г.;
результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе вузов по специальностям: 140504 - «Холодильная и криогенная техника и кондиционирование воздуха», 190603 - «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования» и по направлению 140500 - «Энергомашиностроение» для подготовки бакалавров и магистров.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы (308 работ отечественных и зарубежных авторов) и приложений. Работа изложена на 296 страницах машинописного текста, содержит 38 таблиц, 67 рисунков.
Похожие диссертации на Научно-практические аспекты развития холодильно-технологической цепи обработки, хранения и транспортирования пищевых продуктов животного происхождения
-
