VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

С увеличением объемов производства рыбы и рыбопродуктов растет и потребление энергии данной отраслью. В связи с этим разработка новых технологий переработки рыбы с целью повышения качества продуктов переработки и снижения их энергоемкости является актуальной задачей. Одним из видов рыбной продукции является копченая рыба. Копчение - это способ обработки предварительно посоленных продуктов органическими компонентами, образующимися при неполном сгорании (пиролизе) древесины. Обрабатывающей средой может быть древесный дым (дымовое копчение) или коптильный препарат (бездымное копчение). В результате продукт приобретает специфические цвет, вкус и запах, а при холодном копчении - антиокислительные и антимикробные свойства, что делает его пригодным в пищу без дополнительной кулинарной обработки. Современная классификация относит копченые продукты к закусочным. Они не имеют себе равных по особым, характерным только им специфическим свойствам. Копчение позволяет улучшить товарные свойства мяса и рыбы, получить стойкую в хранении продукцию или привлекательный полуфабрикат с точки зрения его реализации для пресервного, консервного или кулинарного производства.

В реферате проведены результаты патентно-информационного поиска наиболее перспективных электрокоптильных установок и устройств для очистки дымовоздушной смеси отходящих газов при копчении продуктов для предприятий АПК.

Выявлено, что известны различные устройства для очистки дымовоздушной смеси отходящих газов при копчении продуктов, использующие, например, дожигание дымовоздушной смеси электронагревателем или ее фильтрацию. Анализ показал, что наиболее перспективным для очистки дымовоздушной смеси отходящих газов при копчении мяса, птицы, рыбы, сыра является изобретение [1]. В техническом решении [2] вход прямолинейного отрезка трубопровода связан с камерой копчения, а его выход - с атмосферой. Фильтр выполнен из пористого материала. Такое устройство является неэффективным для использования в промышленных установках высокой производительности копчения, т.к. способно задерживать только содержащиеся в дыме дисперсные частицы. В устройстве [3] электростатические фильтры выполнены из коронирующих и осаждающих электродов в виде струн и пластин Преимуществом таких устройств являются относительно простые известные методы очистки осаждающих электродов от отложений без демонтажа конструкции. При этом отсутствует необходимость замены фильтра. Однако такие фильтры обеспечивают осаждение только дисперсных частиц дымовоздушной смеси и не позволяют производить нейтрализацию вредных для человека и окружающей среды газов.

Известно также использование электростатических озонаторов для очистки газов, например воздуха, с созданием оздоровительного микроклимата [4]. В таких устройствах ионизирующие электроды выполняют заостренными и устанавливают соосно с отверстиями перфорированных электродов. Преимуществом является возможность окисления неконденсирующихся газов. Однако, при использовании таких устройств непосредственно при очистке дымовоздушных газов, происходит осаждение дисперсных зольных частиц на перфорированном электроде, в результате чего ухудшаются условия возникновения ионизирующего разряда, снижаются эффективность устройства и время его эксплуатации. В то же время в промышленных коптильнях отходящая дымовоздушная смесь загрязнена различными сложными по химическому составу органическими соединениями, жировыми примесями, а также соединениями, полученными в результате копчения непосредственно органического объекта. В этой связи очистка перфорированной электродной пластины от продуктов осаждения затруднена.

Известно устройство для очистки и обеззараживания воздуха, содержащее электростатический фильтр, который выполнен с возможностью ионизации и озонирования воздуха [5]. Устройство может быть использовано только для очистки воздуха с небольшим содержанием вредных газов, поскольку степень ионизации воздуха коронирующим разрядом невелика. При работе с дымовоздушными смесями отходящих газов промышленных коптилен, так же как и в предыдущем техническом решении, возникает трудность с очисткой системы осаждения.

На рис.1 представлен миникомплекс для копчения продуктов. Миникомплекс содержит камеру, снабженную патрубком, дымогенератор, газоотводную систему, систему очистки дымовоздушной смеси и тележку. Внутри камеры установлены направляющие для тележки, снабженной стойками, на которых шарнирно подвешены рамы для навешивания продукта. При этом рамы в нижней части шарнирно связаны между собой и шатуном кривошипно-шатунного механизма, кривошип которого закреплен на валу мотор-редуктора и представляет собой диск с отверстиями, расположенными на различных расстояниях от оси вращения кривошипа и служащими для подвеса оси шатуна. Для подачи дымовоздушной смеси от дымогенератора используют трубопроводы, подающие дымовоздушную смесь перпендикулярно поверхности продукта с двух сторон навстречу друг другу при помощи распределительных решеток, а отработанная дымовоздушная смесь выводится посредством вытяжного зонта через патрубок в нем.

Рис.1 Миникомплекс для копчения продуктов

Конструкция миникомплекса для копчения продуктов имеет ряд преимуществ:

• позволяет оптимизировать процесс циркуляции дымовоздушной смеси в камере за счет обеспечения колебаний с различной амплитудой рам для навешивания продукта (благодаря возможности изменения положения оси подвеса шатуна на кривошипе);

• дает возможность поддерживать однородный состав дыма во всем объеме камеры;

• сокращает продолжительность процесса копчения;

• обеспечивает максимальное использование объема камеры за счет более плотного размещения продукта на рамах без потери качества.

На рис. 2 представлена зависимость эффективности осаждения частиц η от их размера r и скорости движения потока дымокоптильной смеси u по высоте коптильной камеры [1,3].

Рис.2. Зависимость эффективности осаждения частиц η от их размера r и скорости движения потока дымокоптильной смеси u по высоте коптильной камеры

Анализ зависимостей показывает, что частицы размером r ≥ 1 мкм при скорости движения дымокоптильной смеси u = 0,002 м/с практически с эффективностью 100% осаждаются на дополнительном электроде. При увеличении скорости движения дымовоздушной смеси (на примере частиц r ≥ 0,08 мкм) количество частиц, осаждаемых на поверхности продукта копчения, увеличивается. Наибольшее количество частиц данного размера осаждаются на поверхности продукта копчения при скорости u = 0,002 м/с.

Наиболее близким образцом для осуществления рассматриваемого процесса является электрокоптильная установка [7], содержащая камеру с крышкой, расположенный в ней дымогенератор, осадительный электрод и установленные на двух боковых панелях коронирующие электроды. Основным недостатком этого устройства является отсутствие возможности внесения вкусо-ароматических добавок в продукт.

В устройстве дополнительно введены гидравлическая секция с форсунками, коллекторы и осадительный электрод с двумя боковых панелях коронирующих электродов. Камера с крышкой расположена вертикально и дополнительно снабжена распылительными форсунками. Гидравлическая секция содержит накопитель со вкусо-ароматической добавкой, последовательно установленным поршневым насосом, расширительным бачком, соленоидным клапаном и соединена с распылительными форсунками посредством коллектора.

Конструкция электрокоптилки [8] обеспечивает равномерное осаждение мелкодисперсной части аэрозоля по поверхности продукта копчения за счет расположения коронирующих электродов под углом наклона 30°. Введенный в конструкцию дополнительный электрод позволяет осуществлять предварительную очистку коптильного дыма от крупных частиц.

На рис.3 изображена установка электростатического копчения с возможностью внесения вкусоароматических добавок.

Рис.3 Установка электростатического копчения с возможностью внесения вкусоароматических добавок

Установка состоит из накопителя 1, заполненного добавкой. Накопитель соединен с поршневым насосом 2, который создает давление в системе распыления. Установлен расширительный бачок 3, в котором происходит процесс выравнивания давления, а также соленоидный клапан 4, с которым через коллектор 5 соединены форсунки 6. Комплекс из (1-4) соединен посредством резьбовых соединений и установлен в специальный отсек, называемый гидравлической секцией. В корпусе установки размещен дымогенератор 8.

Установка работает следующим образом: в накопитель 1 заливается вкусоароматическая добавка, после чего включается поршневой насос 2, который под давлением подает добавку далее по системе. Из бачка 3 жидкость попадает в соленоидный клапан 4, который определенными заданными порциями выбрасывает добавку по коллектору 5 с форсунками 6 для дальнейшего распыления на продукт.

В процессе электрокопчения частицы дыма электризуются и приобретают электрический потенциал, который увеличивает их способность осаждения и проникновения в продукт. Аналогичный процесс происходит и с вносимой добавкой. Сначала она в виде аэрозоли попадает в электростатическое поле, приобретает электрический потенциал, а затем осаждается на поверхность продукта, проникая в его верхние слои на поверхности. При этом сокращается длительность диффузионных процессов. Критический анализ показал, что предлагаемая конструкция установки позволяет интенсифицировать процесс электрокопчения и получить новый продукт с новыми органолептическими показателями.

Обоснованные рациональные режимы копчения: время разогрева составляет 10 мин., время электрокопчения - 12 мин., общий цикл электрокопчения составляет 22 мин. При этом обеспечивается требуемое качество продукции по основным показателям (консистенции, внешнему виду, вкусу и запаху).

Анализ показал, что в настоящее время электрокопчению уделено достаточно большое внимание. Внедрение электоротехнологических методов позволяет интенсифицировать классические схемы производства и снизить энергоемкость готовой копченой продукции.

Литература

1. Патент РФ №:2128085

2. Варфоломеев, Ю.Н. Теоретическое обоснование повышения эффективности и качества копчения сельскохозяйственной продукции в электрокоптилке /А.Г. Возмилов, Ю.Н. Варфоломеев, Н.И. Смолин // Достижение науки и техники в АПК. 2012. - № 1, С. 76-78.

3. http://www.dissercat.com/content/povyshenie-effektivnosti-elektrokopcheniya-za-schet-ispolzovaniya-polya-koronnogo-razryada

4. Родина Т.Г. Товароведение и экспертиза рыбных товаров и морепродуктов: учебник для вузов/ Т.Г. Родина. М.: Издательский центр «Академия», 2007.-400 с.

5. Ким И.Н. Исследование состава полициклических ароматических углеводородов коптильного дыма / И.Н. Ким, Г.Н. Ким, JI.B. Кривошеева, И.А. Хитрово // Известия вузов. Пищевая технология. 1999. № 5-6. - С.98 - 102.

6. Патент РФ №:2027371

7. Патент RU №88913

8. Патент РФ № 88913

Код для цитирования: Скопировать