Введение к работе
Актуальность проблемы. На современном этапе в структуре питания населения нашей страны наиболее дефицитными являются продукты, содержащие белок животного происхождения и, в первую очередь, мясо и мясопродукты. Увеличение производства мяса и мясопродуктов зависит от внедрения современных технологий, технических средств, обеспечивающих снижение потерь сырья и готовой продукции и сокращение энергозатрат на их получение. Используемые в настоящее время холодильные технологии и технические средства для получения холода требуют значительных затрат энергии. Средние энергозатраты на производство 1 кг мяса составляют 22,1 кВгч.
Решение энергетической проблемы, непосредственно связанной с созданием перспективных технологий холодильной обработки мясопродуктов, возможно за счет использования возобновляемых и разработки новых нетрадиционных источников энергии, совершенствования технических средств получения и применения холода.
В разработке энерго- и ресурсосберегающих холодильных технологий и технических средств большую роль сыграли труды отечественных и зарубежных ученых (Христодуло Д.А., Рютов Д.Г., Чижов Г.Б., Чумак И.Г., Головкин Н.А., Шеффер А.П., АлямовскиЙ Я, Стефановский В.М., Кутателадзе С, Планк Р., Лорентцен Г., Хамм Р., Хоникель К. и др.).
Вместе с тем, применению естественного холода, термодинамическая ценность которого определяется суточной термической неравновесностью наружного воздуха, до настоящего времени практически не уделялось внимания.
Изучение возможности рационального использования наружного воздуха с низкими температурами в холодильно-технологической системе мясокомбинатов и разработка соответствующего оборудования позволит создать эффективные технологии холодильной обработки мяса и мясопродуктов.
Развитие и совершенствование процессов и технических средств холодильной технологии не может быть реализовано без углубления представлений о свойствах мясных продуктов, влиянии на них внешних воздействий и о возможных методах создания максимально благоприятных условий, способствующих сохранению питательной ценности продуктов.
В решении ряда задач этой большой проблемы необходимо отметить роль и значение, которые сыграли труды многих ученых (Большакова А.С., Борескова В.Г., Васильева А.А., Головкина. Н.А., Журавской Н.К., Липатова Н.Н., Орешкина Е.Ф., Павлова Д.В., Рогова. И.А., Соколова А.А., Хорольского В.В., Татулова Ю.В., Хамм Р., Хоникель К., Пезацки В., Виесмар-Педерсен Д, Вирт Ф.).
Вместе с тем, в работах вышеназванных авторов не все особенности проблемы достаточно хорошо изучены. Производство высококачественных мясных продуктов предполагает использование технологий, позволяющих с принципиально новых позиций максимально сохранить и улучшить исходные свойства сырья за счет дальнейшего совершенствования процессов холодильной обработки, обеспечивая тем самым высокую биологическую ценность вырабатываемых изделий.
В работе основное внимание уделено решению вопросов, требующих теоретических и экспериментальных исследований, в связи с использованием термической неравновесности наружного воздуха в холодильных процессах,в изучении теплопереноса при кипении холодильных агентов в вертикальных щелевых каналах испарителя, поиске и разработке эффективных технических средств использования естественного холода, изучению изменения качества мясного сырья и готовой продукции при использовании высокоэффективных холодильно-гехнологических систем в процессах посола и охлаждения, разработке ресурсо- и энергосберегающих технологий холодильной обработки мяса с пользованием термической неравновесности наружного воздуха.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явились разработка и теоретическое обоснование ресурсо- и энергосберегающих холодильных технологий мяса и мясопродуктов на основе аналитических и экспериментальных исследований использования термической неравновесности наружного воздуха в холодильно-технологической системе предприятий мясной отрасли.
В соответствии с этим бьии определены следующие основные задачи:
-провести систематизацию и анализ климатических особенностей Восточной Сибири и обосновать пути экономии энергозатрат на получение холода для обработки мясопродуктов посредством использования термической неравновесности наружного воздуха с учетом особенностей работы предприятий мясной промышленности в течение года;
- - обосновать наиболее эффективные направления совершенствования структуры и функционирования технологических систем охлаждения и замораживания мяса и мясопродуктов;
исследовать режимы кипения аммиака, зависимость теплопередачи от геометрических размеров, конструктивных и режимных параметров вертикальных щелевых каналов плоских и пластинчато-ребристых поверхностей испарителей;
разработать и теоретически обосновать математическую модель процесса переноса теплоты при кипении аммиака в вертикальных щелевых каналах;
разработать конструкцию аммиачного пластинчато-ребристого испарителя с гравитационной системой переноса теплоты, использованием наружного воздуха и с машинным получением холода для охлаждения мяса и мясопродуктов;
на основании усовершенствованной холодильно-технологической системы разработать технологию эффективного охлаждения вареных колбасных изделий с использованием разработанных конструкций аппаратов;
разработать технологию посола мелкоизмельчешюго мяса раствором хлорида натрия с отрицательными температурами, в том числе с применением электромагнитного поля;
- реализовать разработанные технологические и технические решения на
мясоперерабатывающих предприятиях Восточной Сибири.
Научная концепция. В основу выполнения настоящей диссертационной работы положена концепция изучения и аначиза холодильно-технологических систем мясокомбинатов как единой цепи промышленной переработки мяса с целью создания энерго- и ресурсосберегающих холодильных технологий и их аппаратурного оформления для предприятий мясной промышленности.
Научная новизна. Теоретически обоснована методология использования естественного холода в холодильно-технологической системе мясокомбинатов. Определены пути экономии энегоресурсов при холодильной обработке мяса и мясопродуктов посредством использования термической неравновесности наружного воздуха в регионах с холодным климатом и создания эффективного оборудования.
Определены приоритетные направления совершенствования структуры и функционирования технологических систем при охлаждении колбасных изделий и
охлаждении и однофазном замораживании мяса с применением крыгяных аммиачных воздухоохладителей с вертикальными щелевыми каналами и использованием наружного воздуха с низкими температурами.
Предложена математическая модель переноса теплоты в вертикальном щелевом канале, позволяющая рассчитать оптимальные конструктивные размеры испарителя.
Установлена оптимальная продолжительность охлаждения вареных колбасных изделий в воздушно-жидкостном потоке, определяющая качественные показатели и потери готовых продуктов.
Практическая значимость. На основе изложенных выше научных результатов диссертационной работы созданы энерго- и ресурсосберегающие технологии и аппаратурное оформление для холодильной обработки мяса и мясных продуктов, защищенных рядом авторских свидетельств и патентами. В частности, разработаны опытно-промышленные конструкции аммиачных испарителей в устройствах для измельчения и посола мяса, охлаждения вареных колбасных изделий и пищевых жидкостей, внедренных на мясокомбинатах г.Ангарска, Иркутска, Братска, Читы, использованы Сибирским филиалом "Оргстройпроект" в разработке проекта пищевого комбината в г.Заравшане.
Разработаны и внедрены в холодильно-технологической схеме охлаждения и однофазного замораживания мяса на Иркутском мясокомбинате технические устройства на базе крышных аммиачных воздухоохладителей с вертикальными щелевыми каналами, использующие низкую температуру наружного воздуха.
Разработана технология охлаждения вареных колбасных изделий в воздушно-жидкостном потоке для цехов малой мощности, расположенных в климатических условиях Восточной Сибири на основе созданной конструкции аммиачного охладителя, позволяющая экономить электроэнергию за счет использования естественного холода.
На основании разработанной математической модели и результатов экспериментальных исследований предложены методики и рекомендации по расчету испарителей, образованных плоскими и пластинчато-ребристыми каналами.
Разработанные в настоящее время на базе изложенных в диссертации исследований энерго- и ресурсосберегающие технологии и аппаратурное оформление для холодильной обработки мяса и колбасных изделий, в комплексе обеспечивающие повышение
эффективности переработки мясного сырья, внедрены на десяти предприятиях Восточной Сибири.
Апробация работы. Результаты научных исследований доложены и обсуждены на ХХШ Европейском конгрессе научных сотрудников мясной промышленности (Москва, 1977 г.); Всесоюзных научно-технических семинарах: "Интенсификация и автоматизация технологических процессов обработки пищевых продуктов (Москва, 1976 г.) и "Технологическое кондиционирование воздуха на предприятиях мясной промышленности (Москва, 1986г.); Всесоюзных научно-технических конференциях: "Пути развития науки и техники в мясной промышленности" (Углич, 1968 г.); "Инженерные методы и технические решения по использованию естественного холода на предприятиях агропрома" (Братск, 1968 г.) и "Холод - народному хозяйству" (Санкт-Петербург, 1991г.); региональных научно-технических конференциях: "Повышение эффективности производства и совершенствования технологических процессов в мясной промышленности" (Иркутск 1964 г.) и "Социально-экономические проблемы труда в новых условиях хозяйствования" (Иркутск, 1990 г.), заседаниях ученых советов ВНИХИ и МГУПБ, семинарах и школах-сработках, проводимых на ВДНХ СССР, на научных чтениях МГУПБ (1997 г.).
Публикации. По материалам, представленным в диссертации, опубликовано 44 научных статьи, обзора, брошюр, в том числе в трудах Европейского конгресса, в материалах Всесоюзных и Региональных конференций, в журналах "Мясная индустрия СССР", "Холодильная техника", "Мясная и молочная промышленность" и др. изданиях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы, приложений. Основное содержание работы изложено на Угм стр. машинописного текста, включает 42 таблицы и 83 рисунка.
