авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Научно-практические основы получения коптильных сред c использованием энергии ик-излучения и применения их в технологии переработки водного сырья

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Шокина Юлия Валерьевна НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОПТИЛЬНЫХ СРЕД C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ИХ В ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ВОДНОГО СЫРЬЯ Специальности 05.18.12 – Процессы и аппараты пищевых производств 05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Мурманск – 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мурманский государственный технический университет» (ФГОУВПО «МГТУ»).

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Александр Михайлович Ершов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бредихин Сергей Алексеевич доктор технических наук, профессор Щеренко Александр Павлович доктор технических наук, профессор Мезенова Ольга Яковлевна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»

Защита диссертации состоится «» _ 2011 г. в _ часов _ минут на засе дании диссертационного совета Д 307.009.02 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук при Мурманском государственном техническом уни верситете по адресу: 183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13.

С авторефератом можно ознакомиться на сайте www.mstu.edu.ru и в библиотеке Мурманского государственного технического университета.

Автореферат размещен на сайте «» _ 2011 г. и разослан « » 2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять в адрес ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, профессор И. Н. Коновалова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Российскую Федерацию можно отнести к странам с населением, традиционно регулярно потребляющим копченую рыбную продук цию. По данным многочисленных исследований эта продукция относится к потен циально онкологически опасным из-за высокого содержания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и предшественников нитрозаминов (НА), об ладающих канцерогенным, мутагенным и тератогенным действием на организм че ловека.

Одним из основных факторов, определяющих химический состав коптильных сред, а значит, и степень зараженности копченой продукции опасными для здоровья человека химическими веществами, является температура разложения древесины в процессе получения дыма – температура пиролиза. Поэтому для обеспечения био логической и химической безопасности копченых мясных и рыбных продуктов приоритетной является задача максимального снижения содержания ПАУ и НА в коптильном дыме.

Наиболее рациональным способом решения этой задачи является обеспечение устойчивого температурного режима пиролиза древесины в процессе генерации дыма на уровне 380…400 С, что намного ниже известных канцерогенных температурных пиков.

Практика и анализ научной и патентной литературы показывают, что в на стоящее время в РФ для получения коптильного дыма используются в основном морально и (или) физически устаревшие дымогенераторы с внутренним теплообра зованием. В них отсутствует возможность сколько-нибудь надежно контролировать температуру разложения древесины, в результате пиролиз происходит при темпера турах выше 600 С.

Развитие науки и производства привело к необходимости разработки способов и устройств для генерации дыма за счет внешнего энергоподвода к древесному топ ливу. Анализ тенденций развития техники для получения дымовых сред показал, что в наибольшей степени современным требованиям отвечают фрикционные и па ровые дымогенераторы. Реализованные в них способы получения дыма позволяют управлять температурой пиролиза древесины. Недостатками, ограничивающими применение данного оборудования на производстве, являются низкая производи тельность фрикционных дымогенераторов по дыму и готовой продукции, высокая стоимость эксплуатации и технического обслуживания дымогенераторов обоих ти пов, специфические органолептические свойства продукции, специальная подго товка топлива.

Важную научно-техническую проблему разработки способов получения эф фективных функциональных и безопасных дымовых и жидких коптильных сред как в РФ, так и за рубежом решают эмпирически:

– путем усовершенствования отдельных узлов существующих дымогенерато ров, что чаще всего только предотвращает возникновение открытых очагов пламе ни в процессе дымообразования;

– разработкой эффективных способов очистки коптильного дыма и дымовых выбросов в окружающую среду;

– разработкой технологий получения разнообразных по функциональным свойствам жидких коптильных сред (коптильных препаратов, ароматизаторов жид кости) с использованием различных добавок, призванных формировать либо ими тировать органолептические свойства продукции, максимально приближающие ее к продукции традиционного дымового копчения.

В то же время представляется необходимым разработать научную методоло гию, позволяющую проектировать аппараты требуемой производительности с внешним ИК-энергоподводом для генерации безопасного коптильного дыма в ус ловиях управляемого температурного режима пиролиза древесины.

В настоящее время практически нет публикаций, в которых рассматривались бы теоретические аспекты сложных физико-химических процессов, протекающих в слое топлива при дымогенерации с внешним теплообразованием, в том числе с ИК-энергоподводом, и их влияние на температуру пиролиза топлива. Создание фи зической картины процессов облегчит задачу поддержания температуры пиролиза топлива в канцерогенно безопасных пределах в зависимости от параметров дымо генерации. Предлагаемые некоторыми исследователями математические модели процесса получения дымовых или жидких коптильных сред (ЖКС) получены веро ятностно-статистическим методом на основе обобщения результатов эксперимен тов, поэтому они не учитывают полной физической картины изучаемого процесса.



Таким образом, обоснование научных и разработка практических аспектов по лучения и применения коптильных сред на основе использования энергии ИК излучения, позволяющих решить социально значимую проблему повышения безо пасности и конкурентоспособности пищевой продукции, представляет весьма акту альную задачу.

Цель и задачи исследований – обоснование научных и разработка практиче ских аспектов получения и применения в технологической практике коптильных сред с минимальным содержанием опасных и вредных для здоровья человека ве ществ на основе использования энергии ИК-излучения.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие зада чи:

– разработать способ получения коптильного дыма с ИК-энергоподводом к то пливу и устройство для его осуществления – ИК-дымогенератор (ИК ДГ), а также определить факторы, влияющие на температуру пиролиза топлива в ИК дымогенераторе и его производительность;

охарактеризовать их и выделить наибо лее значимые;

– исследовать процессы массо- и теплопереноса в слое топлива при ИК-дымо генерации с позиций влияния установленных факторов на температуру пиролиза, определяющую безопасность и функциональные свойства дымовой и жидкой коп тильных сред;

– разработать методику расчета температуры пиролиза топлива с ИК-энерго подводом и ее программное обеспечение;

– на основе теоретических и экспериментальных исследований обосновать на учные аспекты комплексного подхода к применению безопасных функциональных коптильных сред, получаемых с использованием ИК-дымогенератора;

– разработать алгоритм системно-комплексного решения задачи повышения ка чества и безопасности новой рыбной продукции, изготовляемой с применением коп тильной среды низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом, на основных этапах ее жизненного цикла (разработка, производство, контроль, хранение и реали зация);

– обосновать методологию определения интегрального показателя качества (ИПК) новой рыбной продукции на основе проведенных на разных этапах техноло гического цикла исследований массообменных процессов, физико-химических и микробиологических изменений, происходящих в продукции;

– разработать технологию изготовления подкопченной рыбы с использованием дымовоздушной смеси (ДВС), вырабатываемой ИК-дымогенератором, с определе нием рекомендуемых режимов технологии путем оптимизации факторов, влияю щих на величину ИПК продукции;

– провести опытно-промышленную апробацию предложенных технических и технологических решений, разработать рекомендации по их внедрению в производ ство.

Научная концепция. Для повышения безопасности технологических коп тильных сред, используемых в современной пищевой индустрии, применяются на учно обоснованные новые способы получения коптильного дыма, при использова нии которых кинетика нагрева топлива, а следовательно, и температура его пироли за надежно коррелируют с легко контролируемыми и управляемыми параметрами дымогенерации. Развивается положение, что контроль и управление температурой пиролиза топлива в процессе дымообразования – наиболее надежный способ гаран тировать безопасность получаемых коптильных сред.

Данная концепция развивает научное направление – создание новых способов получения канцерогенно безопасных технологических коптильных сред в аппара тах с внешним теплообразованием в условиях низкотемпературного пиролиза и технологий изготовления копченой рыбной продукции повышенной безопасности.

Предметом исследования является повышение безопасности технологиче ских коптильных сред, используемых в современной пищевой индустрии, с помо щью новых способов дымогенерации, позволяющих надежно контролировать тем пературу пиролиза древесины, а также расширение ассортимента канцерогенно безопасной деликатесной копченой рыбной продукции.

Объекты исследования: технологическое оборудование и процессы, проте кающие при получении коптильного дыма с использованием ИК-энергоподвода;

технологии изготовления копченой рыбопродукции повышенной канцерогенной безопасности на основе применения новых способов дымогенерации;

готовая про дукция.

Базовые методологические работы. В основу настоящего исследования по ложены наиболее значимые в теории и практике копчения работы известных уче ных В. И. Курко, Г. Н. Кима, Э. Н. Кима, И. Н. Кима, А. М. Ершова, О. Я. Мезено вой, З. В. Слапогузовой, Г. И. Касьянова, В. В. Зотова, С. И. Ноздрина, А. М. Гонча ровой, Т. Н. Радаковой, L. Bratzler, C. Hollenbeck, S. Maurer и др.

Методы исследования. Методология исследований базируется на использо вании математического и физического моделирования для решения поставленных задач, на разработке эффективных технологических процессов и аппаратов для ры боперерабатывающей отрасли пищевой промышленности.

Научная новизна. Теоретически и экспериментально обоснован новый способ получения коптильного дыма с использованием ИК-энергоподвода к топливу, ув лажняемому в процессе дымообразования водой и водяным паром, определены ре комендуемые параметры процесса получения дымовой коптильной среды.

Впервые получена, систематизирована и проанализирована комплексная ин формация о взаимосвязанных тепло- и массообменных процессах, учитывающая основные факторы при дымообразовании с ИК-энергоподводом, влияющие на тем пературу пиролиза топлива, а следовательно, и на безопасность получаемого коп тильного дыма и ЖКС на его основе. При этом было показано, что увлажнение топ лива – древесных опилок насыпной массой от 84,0 до 154,0 кг/м3 в процессе дымо образования позволяет существенно снизить температуру пиролиза.

Разработана математическая модель процесса пиролиза топлива с ИК-энерго подводом, для которой экспериментально установлены коэффициенты потенциало проводности влагопереноса и термовлагопереноса в слое топлива насыпной массой от 84,0 до 154,0 кг/м3. Определены рекомендуемые режимы процесса дымогенера ции с использованием энергии ИК-излучения при надежном поддержании темпера туры пиролиза на требуемом уровне.

Разработана концепция комплексного использования дымовой коптильной среды, вырабатываемой низкотемпературным пиролизом с ИК-энергоподводом пу тем максимального учета особенностей ее функционально-технологических свойств.

Исследованы и проанализированы массообменные процессы, биохимические и микробиологические изменения, происходящие в рыбной продукции, изготовлен ной с применением дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором, и ЖКС на ее основе, на разных этапах жизненного цикла продукции;

эксперимен тально определены значения коэффициентов диффузии карбонильных соединений для филе рыбного подкопченного и филе рыбного подкопченного в биополимерной пленке, изготовленного с использованием дымовой среды ИК-дымогенерации.

Разработан алгоритм системно-комплексного решения задачи повышения ка чества и безопасности новой рыбной продукции, изготовляемой с применением коптильной среды низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом, на основ ных этапах ее жизненного цикла.

Научно обоснован ИПК продукции, изготовляемой с применением дымовой среды ИК-дымогенерации и ЖКС на ее основе, позволяющий максимально учиты вать влияние ряда факторов на процессы формирования основных технологических эффектов копчения в готовой продукции, предложена методика расчета ИПК.

Достоверность результатов подтверждается установлением адекватности аналитических решений результатам экспериментов и результатам, полученным в рабочих режимах эксплуатации ИК ДГ;

базируется на совокупности взаимосвязан ных физико-химических показателей, органолептических показателей качества и показателей безопасности продукции, достоверной воспроизводимостью экспери ментальных результатов лабораторных и производственных испытаний, с помощью современных физико-химических и микробиологических методов анализа, методов математической обработки экспериментальных данных. Безопасность продукции подтверждена исследованиями опытных партий в ФГУЗ «Центр гигиены и эпиде миологии в Мурманской области» (Федеральная служба в сфере защиты прав по требителей и благополучия человека), ФГУ «Мурманский центр стандартизации, метрологии и сертификации» Федерального агентства по техническому регулиро ванию и метрологии.

Практическая ценность и реализация работы. Полученные аналитические и экспериментальные зависимости могут быть использованы на стадии конструктор ской и технологической подготовки коптильного производства при расчете, проек тировании и изготовлении устройств для генерации безопасной коптильной среды.

Применение этих зависимостей даст возможность ускорить и удешевить стадию конструкторской разработки благодаря сокращению продолжительности исследо вательских работ и этапа физического моделирования.

Предложенный математический аппарат позволил разработать методику и программное обеспечение расчета температуры пиролиза в процессе дымогенера ции с ИК-энергоподводом (свидетельство о гос. регистрации № 2009610559), что дает возможность прогнозировать и оптимизировать этот основной фактор безо пасности коптильной среды в действующих или проектируемых аппаратах в зави симости от выбранных технологических параметров.

Научные результаты разработки способов получения коптильного дыма с при менением энергии ИК-излучения использованы при проектировании ИК ДГ 1-го и 2-го поколений. Способы и устройства защищены патентами РФ № и № 2004118474/13.

На основании изучения массо- и теплообменных процессов в слое топлива при ИК-дымогенерации определены рекомендуемые технологические режимы для топ лива разной насыпной массой, которые вошли в разработанную и утвержденную техническую документацию (ТД): Исходные требования на устройство для получе ния коптильного дыма с использованием энергии ИК-излучения, Технологический регламент на генерацию дыма с использованием энергии ИК-излучения, Техниче ское описание и инструкция по эксплуатации ИК-дымогенератора.

Разработаны технологии широкого ассортимента деликатесных копченых рыбных продуктов – подкопченной рыбы и слабосоленой рыбы с ароматом копче ния (более 40 наименований), отличающихся высокими гастрономическими качест вами и канцерогенной безопасностью. Неоднократно данная продукция была высо ко оценена на всероссийских и международных выставках. Разработана, согласова на и утверждена техническая документация: ТУ 9263-003-00471633–07 «Рыба под копченная. Технические условия» и ТИ, ТУ 9263-004-00471633–07 «Рыба слабосо леная с ароматом копчения. Технические условия» и ТИ.

Результаты работы внедрены в ФГОУВПО «МГТУ» на базе научно производственной лаборатории «Современных технологических процессов перера ботки гидробионтов» и учебно-экспериментального цеха, Усть-Лужского рыбоком бината (г. Усть-Луга, Ленинградская область), ООО «Капитан» (г. Мурманск), ООО «Лицис-93» (г. Остас 1, Роя, Латвия). Результаты научных исследований использу ются в учебном процессе на технологическом факультете МГТУ, при выполнении ГБ НИР № 01900025623 «Разработка малоотходных технологических процессов получения солено-сушеных и копченых изделий из водного сырья». Показана эко номическая целесообразность реализации разработок.

Научные положения, выносимые на защиту.

Способ получения коптильного дыма с ИК-энергоподводом к увлажняемому водой и водяным паром топливу и устройство для его осуществления – ИК дымогенератор 1-го и 2-го поколений, рекомендуемые режимы ИК-дымогенерации.

Исследование тепло- и массообменных процессов, протекающих в древесном топливе при дымогенерации с использованием энергии инфракрасного излучения.

Концепция комплексного использования дымовой коптильной среды, выраба тываемой низкотемпературным пиролизом с ИК-энергоподводом, путем макси мального учета особенностей ее функционально-технологических свойств.

Исследования массообменных процессов, физико-химических и микробиологические изменений, происходящих в рыбопродукции, изготовленной с использованием дымовой и жидкой коптильных сред, полученных с применением ИК-дымогенератора, на разных этапах технологического цикла.

Алгоритм системно-комплексного решения задачи повышения качества и безопасности новой рыбной продукции, изготовляемой с применением коптиль ной среды низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом, на основных эта пах ее жизненного цикла.

Технология изготовления подкопченной рыбы с использованием ДВС, выраба тываемой ИК-дымогенератором;

рекомендуемые технологические режимы, условия хранения и сроки годности, разработанные с учетом факторов, влияющих на ком плексную оценку качества продукции на основе научно обоснованного ИПК.

Исследования подкопченной продукции и продукции слабосоленой с ароматом копчения на соответствие показателям безопасности действующих нормативных документов.

Апробация работы. Результаты выполненных исследований были представ лены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского со става, аспирантов, научных и инженерных работников МВИМУ – МГТУ (1993– 2002 гг.);

на Международной конференции «Состояние и перспективы развития рынка рыбных товаров Северного и Северо-Западного регионов России» (г. Мур манск, 2000 г.), Научно-техническом симпозиуме «Современные средства воспро изводства и использования водных ресурсов» (Санкт-Петербург, 2000 г.), Между народной научно-практической конференции «Перспективы развития рыбохозяйст венного комплекса России – ХХI век» (г. Москва, 2002 г.), Научно-практическом семинаре «Стратегия развития берегового рыбоперерабатывающего комплекса и технологий в современных условиях региона» в рамках III Международной специа лизированной выставки «Море. Ресурсы. Технологии – 2002» (г. Мурманск, г.), Международной научно-технической конференции «Наука и образование» (г.





Мурманск, МГТУ, 2003–2010 гг.), Круглом столе «Современные направления пере работки гидробионтов» в рамках IV Международной специализированной выставки «Море. Ресурсы. Технологии – 2003» (г. Мурманск, 2003 г.), 2-й Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию заслуженного деятеля науки и техники РСФСР профессора Попова В. И. «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (г. Воронеж, 2004 г.), Международ ной научно-практической конференции «О приоритетных задачах рыбохозяйствен ной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года» (г. Москва, 2004 г.).

ИК ДГ 2-го поколения удостоен диплома I Международной рыбопромыш ленной выставки «Рыбные ресурсы – 2002» (г. Москва, 2002 г.) в рамках конкурс ной программы в номинации «За новаторство в области технологии рыбной про дукции», диплома Международной многоотраслевой выставки «Россия – Велико британия. Торгово-экономическое сотрудничество, реалии и перспективы – 2002», диплома III Международной рыбопромышленной выставки «Рыбные ресурсы – 2004» (г. Москва, 2004 г.). На Международной рыбопромышленной выставке «Рыбпромэкспо – 2006» (г. Москва, 2006 г.) награжден дипломом «За разработку технологической линии и способа получения безопасных коптильных сред в соста ве ИК-дымогенератор, абсорбер для получения коптильного препарата», медалью «Знак качества» за разработку подкопченной рыбопродукции с использованием ИК-дымогенератора.

Технология филе рыбного подкопченного была награждена дипломом IV Международной специализированной выставки «Море. Ресурсы. Технологии – 2003» (г. Мурманск), медалью Федерального агентства по рыболовству «За иннова ции в рыбной отрасли» на 3-й Международной промышленной выставке «Рыбные ресурсы» (г. Москва, 2004 г.);

дипломом «За разработку подкопченной рыбопро дукции в биополимерной пленке (филе рыбное, мойва)» на V Международной спе циализированной выставке «Море. Ресурсы. Технологии – 2004» (г. Мурманск), дипломом III Международной рыбопромышленной выставки «Рыбные ресурсы – 2004» (г. Москва). На XI Международной выставке-конгрессе «Высокие техноло гии. Инновации. Инвестиции» (Санкт-Петербург) награждена серебряной медалью в номинации «Лучший инновационный проект в области производственных техно логий», дипломом «За разработку новых видов продукции: слабосоленая аромати зированная продукция из сельди и форели» на V Международной специализиро ванной выставке «Море. Ресурсы. Технологии – 2004»;

дипломом «За разработку подкопченной продукции из малоиспользуемых объектов промысла (пангасиус, морской петух)» на Международной рыбопромышленной выставке «Рыбпромэкспо – 2006» (г. Москва, 2006 г.);

дипломом победителя дегустационного конкурса в но минации «За разработку новых технологий – продукция подкопченная в ассорти менте» VII Международной специализированной выставки «Море. Ресурсы. Тех нологии – 2006» (г. Мурманск, 2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 60 научных работ, в том числе в изданиях, рекомендуемых ВАК, – 13, получено 2 патента РФ на изобрете ние, разработано 3 программы для ЭВМ. Результаты научных исследований вошли в учебное пособие с грифом УМО по образованию в области рыбного хозяйства и в учебник с грифом УМО по образованию в области технологии сырья и продуктов животного происхождения.

Личное участие автора являлось обязательным на всех стадиях работы и за ключалось в формировании научного направления, постановке задач и целей ис следования, разработке экспериментальных и теоретических подходов при выпол нении эксперимента и формулировании выводов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введе ния, шести глав, общих выводов, списка литературы, включающего 399 наименова ний, и приложений. Каждая глава сопровождается самостоятельными выводами.

Работа изложена на 308 страницах машинописного текста, содержит 43 табли цы, 111 рисунков, 16 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована ее цель, даны основные направления исследований и положения, выносимые на защиту.

В первой главе обобщены приведенные в научно-технической литературе и электронных средствах информации сведения об исследованиях в области разра ботки способов получения технологических коптильных сред. Проанализированы факторы, влияющие на химический состав и функционально-технологические свойства коптильного дыма и ЖКС. Отмечено решающее влияние температуры пи ролиза древесины на содержание ПАУ и НА в коптильном дыме (В. И. Курко, Л. П.

Дикун, О. П. Грецкая, Г. Н. Ким, И. Н. Ким, О. Я. Мезенова и др.). Показано, что пи ролиз при температуре выше 380 С приводит к интенсивному образованию опас ных и вредных для здоровья человека веществ. Рассмотрено состояние оборудова ния для получения коптильных сред, дана характеристика существующих уст ройств по ряду критериев [1, 15]. Отмечено, что наиболее перспективным направ лением развития дымогенераторной техники является разработка аппаратов с внешним теплообразованием [17, 20]. В заключении главы подчеркнута нерешен ность проблемы получения коптильного дыма разложением древесины при темпе ратуре, не превышающей 380 С с целью минимизации риска образования ПАУ, указаны способствующие этому причины, сделан вывод о необходимости разработ ки нового способа дымогенерации, позволяющего вести регулируемый низкотем пературный пиролиз древесины;

сформулированы цель и задачи исследований, обоснована методологическая схема исследований (рис. 1).

Во второй главе (Разработка способа получения коптильного дыма с исполь зованием ИК-энергоподвода) рассмотрены теоретические аспекты и приведено экс периментальное обоснование нового способа получения коптильного дыма в усло виях низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом к топливу, увлажняемо му в процессе дымообразования водой и водяным паром.

На основе представлений химии копчения, а также физико-химии процессов массо- и теплопереноса в пористых телах выдвинуто положение о необходимости и возможности управления температурой пиролиза древесного топлива при дымоге нерации как единственно надежном способе повысить канцерогенную безопасность вырабатываемой коптильной среды [2], которое получило развитие и подтвержде ние в процессе экспериментальных исследований [4, 9, 14, 19, 22, 24, 27, 28, 32-34, 37, 38, 41, 45, 48-51]. Установленная надежная взаимосвязь между количеством подводимой к топливу энергии ИК-излучения и кинетикой его нагрева открывает перспективу для разработки новых способов дымогенерации с ИК-энергоподводом не только для повышения канцерогенной безопасности ДВС, но и для повышения энергоэффективности нового дымогенераторного оборудования.

Преимуществом способа дымогенерации с ИК-энергоподводом к топливу по сравнению с другими способами является потенциальная возможность управления кинетикой нагрева топлива посредством изменения физических параметров, влияющих на плотность падающего и поглощенного теплового потока.

При разработке способа получения коптильного дыма с ИК-энергоподводом и устройств для его осуществления к выполнению технологической задачи дымоге нерации, сформулированной как интенсивное нагревание древесины при ограни ченном доступе воздуха до 280…450 С, адаптированы основные принципы проек тирования терморадиационных сушильных установок. Данный подход, отличаю щийся от известных, позволил дать теоретическое обоснование новым спосо бам получения коптильного дыма повышенной канцерогенной безопасности.

Схемы процесса дымогенерации с ИК-энергоподводом при увлажнении топли ва водой и водяным паром представлены на рис. 2 и 3 соответственно.

Новый способ получения дыма отличается [56, 57] тем, что в качестве топ лива используются предварительно увлажненные древесные опилки с удельной по верхностью 9,0 – 20,0 м2/кг, отвечающие требованиям ТУ 13-322 «Древесное сырье для копчения продукции». Пиролиз такого топлива осуществляется под действием ИК-излучения, при этом опилки дополнительно увлажняются в процессе дымооб разования так называемой «добавленной» водой или получаемым из нее водяным паром.

Проведен рациональный выбор генераторов ИК-излучения на основе согла сования терморадиационных характеристик излучателя и оптических характери стик топлива.

Формирование объективной информации для комплексного анализа проблемы Анализ информации, формулирование научной концепции и целей, конкретизация задач собственных исследований Аналитические исследования изической модели процес- Обоснование возможности использования ИК-излучения Обоснование ко эмиссию, испол ии с ИК-энергоподводом для генерации коптильного дыма получаемого с пр ической модели процесса Экспериментальные исследования с ИК-энергоподводом Определение коэффициентов потенциало- Разработка способа полу- Исследование тепло- и массо- Оценка химическ проводности влагопереноса (ВП) и термо- чения коптильного дыма с обменных процессов в слое и физико-химиче влагопереноса (ТВП) топлива, коэффици- ИК-энергоподводом топлива при дымогенерации с лей коптильного ента теплопроводности топлива разной и увлажнением топлива ИК-энергоподводом ного с ИК-дымоге удельной поверхности водой и водяным паром счета температурных и влажност Разработка лива при дымогенерациии с ИК ликатесной ее программного обеспечения Оптимизация процесса дымогенерации с ИК-энергоподводом с безопасной использованием методов математического планирования дукции на эксперимента елирование процесса пиролиза зования коп ИК-энергоподводом полученной нием ИК-ды Оптимизация технологических режимов изготовления делика тесной канцерогенно безопасной рыбной продукции Анализ влияния технологических факторов на процесс формирования основны ских эффектов в продукции, ее органолептические, химические, микробиолог тели и показатели безопасности на разных этапах жизненного цикла с обоснов нов приемлемых значений ИПК Разработка технической документации (ТИ иТУ на продукцию, техническая документация на ИК-дымогенератор). Внедрение в про ая схема исследований Рис. 2. Принципиальная схема процесса генерации коптильного дыма с ИК-энергоподводом при увлажнении топлива водой Рис. 3. Принципиальная схема процесса генерации коптильного дыма с ИК-энергоподводом при увлажнении топлива водяным паром Главным отличием слоя опилок от цельной древесины является наличие в его объеме большого количества крупных пустот, формирующих в местах сопри косновения капилляры и поры, диаметр которых во много раз превышает диаметр капилляров в цельной древесине. Пустоты в слое заполнены влажным воздухом, что влияет на ряд физических характеристик слоя. С учетом указанных особенно стей слой опилок следует классифицировать по оптическим свойствам (С.Г. Илья сов, В. В. Красников) как сильно рассеивающий материал, в котором преобладаю щими формами связи поглощенной влаги являются капиллярная и адсорбционная.

Для изменения данных оптических свойств в сторону увеличения поглоща тельной способности используется увлажнение, так как благодаря известному мак симуму поглощения воды вблизи = 2,92 мкм для увлажненной даже незначи тельно древесины в области спектра 1,5 – 5,5 мкм будет наблюдаться интенсивное поглощение. Увеличение пористости облучаемого материала также способствует увеличению поглощательной способности за счет уменьшения отражательной. Ис пользование для ИК-дымогенерации в качестве топлива увлажненных опилок с большой удельной поверхностью и генераторов ИК-излучения с = 1,5 5,5 мкм позволяет управлять теплообменными процессами путем изменения основных влияющих параметров – удельной поверхности опилок и влагосодержания слоя то плива.

Теоретический анализ и эксперименты позволили обосновать выбор конст руктивных параметров ИК-дымогенератора (расстояние от генератора излуче ния до поверхности топлива, расстояние между излучателями, габаритные размеры носителя топлива), определяющих преимущественно интенсивность внешнего теп лообмена [2, 4, 14, 17, 22, 24, 27, 28]. С точки зрения аппаратурного оформления процесса и технологического регламента его проведения значение этих параметров целесообразно поддерживать на постоянном уровне.

Методология экспериментальных исследований внутреннего тепло- и массо переноса [2, 4, 22, 27] базировалась на закономерностях терморадиационного на грева и сушки, а также на закономерностях горения древесины.

К основным явлениям сушки древесины при дымогенерации с ИК энергоподводом отнесены:

– поглощение, отражение и пропускание ИК-излучения поверхностным слоем древесины, в результате совокупного действия которых в зависимости от влагосо держания, пористости, а также от длины волны излучения происходит нагрев дре весины;

– передача тепла от газообразной среды (в начале процесса дымообразования – это воздух, далее – дымовоздушная смесь) к поверхностному слою топлива и на оборот посредством конвекции;

– перемещение тепла от дымообразующего (наиболее нагретого) слоя топлива внутрь вследствие теплопроводности и конвекции;

– испарение влаги из поверхностного слоя топлива в окружающую среду, представляющее собой конвективный влагообмен;

– перемещение влаги по слою топлива – влагоперенос под действием влаго проводности (ВП) и термовлагопроводности (ТВП) (Лыков А. В. и др.).

Из перечисленных разновидностей влагопереноса в настоящее время наиболее изучены ВП и ТВП для конвективной и радиационной сушки цельной древесины, практически не изучены в капиллярном пористом слое древесных опилок, что за трудняет разработку теоретических аспектов процесса дымогенерации с ИК энергоподводом и требует детального исследования с последующим анализом по лученных результатов.

Исследования проводились для двух способов увлажнения топлива – водой и водяным паром на установках (рис. 2, 3) для топлива удельной поверхностью от 12,0 ± 0,5 до 16,5 ± 0,5 м2/кг. Начальная влажность опилок варьировалась от 75 до 163 % на сухую массу, количество добавляемой непосредственно в процессе дымо образования воды составляло от 17 до 100 % от массы топлива. Изучались поля температуры и влагосодержания в слое топлива в процессе дымогенерации. Темпе ратуру и влагосодержание опилок измеряли в нескольких точках одновременно в трех уровнях – трех горизонтальных плоскостях, соответствующих нижнему, сред нему и поверхностному слою. Пробы опилок для определения влагосодержания брали в тех же точках, в которых измеряли температуру.

Анализ полученных данных позволил выделить начальное влагосодержание опилок как один из основных факторов, влияющих на тепло- и массоперенос в слое топлива при дымогенерации с ИК-энергоподводом преимущественно по механизму ТВП. Результирующий поток влаги определяется в данном случае как сумма проти воположно направленных потоков влаги за счет ВП и ТВП. Если направления гра диентов температуры и влажности совпадают, то процесс обезвоживания внутрен них слоев топлива ускоряется, так как ВП усиливается действующей в том же на правлении ТВП. При противоположных направлениях градиента влагосодержания и градиента температуры направление суммарного потока влаги будет определять ся большим по величине градиентом. Превышение некоторого критического значе ния начальной влажности опилок ведет к прекращению процесса дымообразования вскоре после его начала, что недопустимо. В любом случае поток влаги от ТВП увеличивает теплоту в направлении основного теплового потока внутрь слоя опи лок. Таким образом осуществляется отвод избыточной теплоты от дымообразую щего слоя.

В результате взаимодействия описанных массо- и теплообменных процессов возникает реальный физический механизм, который, несмотря на сложность и мно гоуровневость, позволяет с достаточной степенью надежности регулировать темпе ратуру пиролиза древесного топлива при дымогенерации с ИК-энергоподводом при использовании разных способов увлажнения топлива.

Вода, добавляемая к опилкам непосредственно в процессе дымогенерации, также отнесена к основным факторам, влияющим на процессы массо- и теплообме на в слое топлива при дымогенерации с ИК-энергоподводом. Исследования показа ли, что преобладающим в данном случае является механизм ВП.

На рис. 4 в виде диаграммы изображены поля температуры в слое опилок с различной удельной поверхностью при дымогенерации с ИК-энергоподоводом (толщина слоя 0,03 м). Увлажнение опилок в процессе дымообразования осуществ лялось водой, начальная влажность опилок и добавленная вода составляли во всех опытах 100,0 % на сухую массу и 100,0 % от массы топлива соответственно.

Проанализировав рисунок, можно сделать вывод о том, что величина удельной поверхности оказывает весьма значительное влияние на тепло- и влагообмен в слое опилок при дымогенерации с ИК-нагревом. Явление ТВП наблюдается в слое опи лок с развитой удельной поверхностью (более 9,5 м2/кг) в начале дымообразования (рис. 4, условия 2 и 3). К середине процесса ТВП сохраняется только в опилках с удельной поверхностью 10,0 ± 0,5 м2/кг – температура нижнего слоя превышает температуру среднего слоя топлива (рис. 4, условие 2).

Пустоты между опилками заполнены довольно крупными воздушными про слойками, в которых передача тепла осуществляется конвекцией. С увеличением удельной поверхности количество прослоек увеличивается, а размер их уменьшает ся. Условия нагрева, таким образом, для внутренних слоев ухудшаются. С даль нейшим ростом удельной поверхности расстояние между частицами древесины уменьшается. Из-за того, что поверхность непосредственного контакта между со седними частицами возрастает, количество воздушных прослоек уменьшается;

в результате увеличивается вклад теплопроводности в теплоперенос в слое опилок.

Это предположение подтверждается экспериментальными данными, полученными для опилок с удельной поверхностью от 9,5 ± 0,5 до 12,0 ± 0,5 м2/кг (рис. 4).

условие 1 начало дымообразования условие 2 начало дымообразования условие 3 начало Температура опилок, град С дымообразования условие 1 середина рабочего цикла условие 2 середина рабочего цикла условие 3 середина 60 рабочего цикла 0,005 0,015 0, Глубина замера по толщине слоя, м Рис. 4. Поля температуры в слое опилок с удельной поверхностью.

Условие 1 – 9,5 ± 0,5 м2/кг;

условие 2 – 10,5 ± 0,5 м 2/кг;

условие 3 – 12,0 ± 0,5 м2/кг для момента начала дымообразования. Толщина слоя опилок в носителе 0,03 м Удельная поверхность опилок влияет не только на конвективную составля ющую теплопереноса в слое, но и на ТВП. Распределение влаги по толщине слоя обусловлено также его пористостью, которая зависит от размера частичек опилок.

Влагоперенос в форме ТВП влияет на теплообмен в слое топлива. Из рис. 4 следует, что при определенном значении удельной поверхности опилок (среднем в рассмот ренном ряду значений) ТВП проявляется в наибольшей степени (условие 2, для удельной поверхности 10,0 ± 0,5 м2/кг).

Для ИК ДГ периодического действия масса загружаемого на один рабочий цикл аппарата топлива определяется толщиной слоя опилок, образующегося при их свободном насыпании (без прижимания и уплотнения) в носитель топлива. Повы шение производительности ИК-дымогенератора возможно при увеличении массы топлива, сжигаемого в единицу времени, т. е. при увеличении толщины слоя топли ва в носителе. Однако повышение производительности аппарата не должно приво дить к снижению канцерогенной безопасности вырабатываемой коптильной среды.

Изучение влияния толщины слоя топлива на тепло- и массообмен при дымогене рации с ИК-энергоподводом (увлажнение топлива водой) проводилось [28] для слоев опилок толщиной 0,06 и 0,13 м. Расстояние от поверхности топлива до генераторов ИК-излучения составляло 0,06 м, удельная поверхность опилок – 16,5 ± 0,5 м2/кг, начальная влажность опилок – 40,0 %;

для увлажнения топлива использовали воду [9, 12, 27]. Прочие влияющие факторы поддерживались в ходе всех экспериментов на постоянном уровне.

Установлено, что увеличение толщины слоя топлива выше предельной значе ния 0,06 м при увлажнении топлива водой способствует неконтролируемому росту температуры дымообразующего слоя опилок. Данный вывод подтверждается ре зультатами эксперимента (рис. 5).

Х1 ;

Х 20 %, 0 % Температура, С 30 %, 0 % 40 %, 0 % 50 %, 0 % 50 %, 30 % 60 %, 50 % 0 10 20 30 40 продолжительность процесса, мин.

Рис. 5. Изменение температуры пиролиза в зависимости от влияющих факторов:

X 1 – влажность топлива, % ;

X 2 – количество добавленной воды, % от массы за груженного топлива. Удельная поверхность топлива 12,5 ± 0,5 м2/кг Уменьшение начального влагосодержания опилок от 50 до 30 и 20 % и умень шение добавленной воды от 45 до 0 % от массы топлива вело к увеличению темпе ратуры пиролиза до 480…500 оС, что свидетельствует о высокой вероятности обра зования канцерогенных соединений, особенно в точках локального перегрева опи лок. Дальнейшее уменьшение начальной влажности приводило к возгоранию топ лива, что недопустимо при дымообразовании.

Для решения задачи управления температурой пиролиза топлива при обеспе чении высокой производительности ИК ДГ предложен способ увлажнения топлива в процессе дымообразования водяным паром [57].

Экспериментально подтверждено, что в процессе дымообразования увлажне ние слоя опилок толщиной 0,07 м водяным паром эффективнее с точки зрения под держания температуры пиролиза на требуемом уровне по сравнению с увлажнени ем слоя такой же толщины водой благодаря быстрому вовлечению добавленной во ды в виде пара в массо- и теплообмен [27, 28, 32, 37]. Кроме того, при увлажнении топлива паром достигаются высокая плотность вырабатываемой ДВС и высокая производительность установки [38]. Однако увеличение толщины слоя выше пре дельной величины 0,07 м способствует неконтролируемому росту температуры ды мообразующего слоя опилок [33].

Полученные результаты подтверждают выдвинутое положение о воз можности управления температурой пиролиза топлива при дымогенерации с ИК-энергоподводом путем изменения выявленных влияющих факторов – удельной поверхности и начальной влажности опилок, количества добавленной воды в пределах установленных рекомендуемых диапазонов: начальная влаж ность опилок от 30 до 65 %, количество добавленной воды от 35 до 65 % от массы топлива, толщина слоя опилок не более 0,07 м.

Для установления формальной связи между продолжительностью рабочего цикла ИК-дымогенератора, определяющей его производительность, и основными влияющими факторами использован принцип решения задачи математического мо делирования на основе полного факторного эксперимента (ПФЭ).

В качестве функций отклика была выбрана продолжительность пиролиза опи лок (в мин) по периодам ( Y1 – нагрев, Y2 – собственно дымообразование), в качестве влияющих факторов – начальная влажность опилок ( X 1, %), количество добавляе мой непосредственно в камеру дымогенерации воды ( X 2, % от массы топлива).

Другие влияющие факторы поддерживались в ходе экспериментов на постоянном уровне, установленном на основе данных научной литературы, конструктивно и опытным путем с учетом ограничений, накладываемых на факторное пространство.

Удельная поверхность топлива составляла (12,016,0) ± 0,5 м2/кг, что соответствует удельной поверхности наиболее часто используемых в качестве топлива опилок.

Минимизацию числа опытов обеспечивали с помощью центрального ортогонально го композиционного планирования.

В результате обработки экспериментальных данных для ИК ДГ при увлажне нии топлива водой в области определения Х1 [ 40;

60], X 2 [ 6;

30] были получены следующие регрессионные зависимости:

– для периода нагрева Y1 = 0,3 + 0,033 X 1 + 0,055 X 2 ;

(1) – для периода собственно дымообразования 2 Y2 = 0,5792 X1 + 2,1319 X 2 0, 0187 X1 X 2 + 0, 0117 X1 0, 0197 X 2 + 34,8885. (2) Для ИК ДГ при увлажнении топлива водяным паром в области определения Х 1 [35;

65], X 2 [40;

100] были получены следующие регрессионные зависимости:

– для периода нагрева Y1 = 0,2 + 0,0888 X 1 + 0,0166 X 2 ;

(3) – для периода собственно дымообразования Y2 = 0,2 + 1,44448 X 1 + 0,2777 X 2. (4) Учитывая линейную зависимость функции отклика Y, можно отметить, что оптимумы располагаются на границе факторного пространства: максимальной про изводительности соответствуют значения первого и второго влияющих факторов 35 и 40 % соответственно;

минимальной производительности – значения первого и второго влияющих факторов 65 и 100 % соответственно.

По результатам экспериментов были определены рекомендуемые технологи ческие режимы дымогенерации с ИК-энергоподводом при увлажнении топлива во дой, обеспечивающие температуру пиролиза опилок ниже «канцерогенного пика»:

начальная влажность древесных опилок – от 40,0 до 60,0 %, количество добавлен ной воды – от 6,0 до 30,0 % от массы загружаемых опилок. Рекомендуемые техно логические режимы дымогенерации с ИК-энергоподводом при увлажнении топлива водяным паром, обеспечивающие максимальную производительность и температу ру пиролиза опилок ниже «канцерогенного пика»: начальная влажность древесных опилок – 35 %, добавленная вода – 40 % от массы топлива.

С целью расширения области применения полученных регрессионных зависи мостей (3, 4) были проведены дополнительные экспериментальные исследования, позволившие установить линейную зависимость между насыпной массой топлива и продолжительностью рабочего цикла ИК ДГ. Переход в характеристике опилок от удельной поверхности к насыпной массе вызван потребностью упростить экспе риментальное определение параметра, косвенно характеризующего пористость слоя топлива. Результатом стало определение эмпирического коэффициента пропорцио нальности K, учитывающего влияние насыпной массы топлива (рис. 6). Таким об разом, определить продолжительность дымогенерации топлива любой насыпной массы можно, используя уравнения (3–5):

= K (Y1 + Y2 ), (5) где – продолжительность прогорания слоя топлива, мин.

Проведенные эксперименты позволили сделать вывод о том, что использова ние топлива насыпной массой более 140 кг/м3 нецелесообразно, так как это способ ствует увеличению продолжительности работы ИК ДГ при увлажнении топлива во дяным паром и снижению плотности дымовоздушной смеси.

Применение топлива насыпной массой менее 110 кг/м3 обеспечивает хорошую плотность дымовоздушной смеси, но при этом температура пиролиза приближается к 400 С, что может привести к образованию канцерогенных веществ. Оптималь ным с точки зрения производительности и плотности ДВС является топливо на сыпной массой от 112 до 124 кг/м3, влажностью 35 % и количеством избыточно до бавленной влаги 40 % от массы топлива.

1, Коэффициент К 1, 0, 0, 0 50 100 Насыпная масса топлива, кг/м Рис. 6. Значение коэффициента K, учитывающего влияние насыпной массы топлива Вырабатываемая в дымогенераторе с ИК-энергоподводом в условиях низко температурного пиролиза коптильная среда имеет высокую весовую концентрацию, что обусловлено использованием опилок повышенной влажности. Эксперимен тально установленным фактом является гарантированное соответствие вырабаты ваемой ИК ДГ дымовоздушной среды нормативной безопасности.

В третьей главе (Моделирование эффективных режимов пиролиза топлива с ИК-энергоподводом, обеспечивающих канцерогенную безопасность коптильного дыма) научно обоснована математическая модель процесса дымогенерации с ИК энергоподводом, разработана методика прогнозного расчета температуры пиролиза топлива в ИК-дымогенераторе и ее программное обеспечение.

Анализ литературных источников показал, что на современном этапе развития дымогенераторной техники остаются нерешенными задачи компьютерного модели рования, отсутствует математическая модель процесса дымообразования, которая могла быть положена в основу автоматизированного расчета температуры пиролиза – главного параметра, характеризующего канцерогенную безопасность дымовой коптильной среды.

На основании известных дифференциальных уравнений тепло- и массоперено са и ранее проведенных исследований, позволивших установить основные влияю щие на температуру пиролиза факторы (удельная поверхность или насыпная масса и влажность опилок, количество добавленной воды) предложено описание процес сов массо- и теплообмена при пиролизе топлива в дымогенераторе с ИК энергоподводом в виде системы дифференциальных уравнений [9, 12, 45, 48, 49, 54]:

T 2T U C = 2 + r + w( x) + q ( х) x, (6) U 2U 2T = Dи 2 + Dt x x U оп где C = cв + cоп оп – удельная теплоемкость смеси вода – опилки (здесь 1U cоп., св, оп – удельные теплоемкости воды и опилок и плотность опилок, тепло емкостью пара пренебрегаем);

U – влажность опилок;

– коэффициент теплопроводности слоя древесных опилок задан удельной поверхностью и влажностью;

r – скрытая теплота парообразования;

– коэффициент, определяющий долю участия процессов конденсации и па рообразования;

w( x ) – удельное поглощение тепла в слое опилок с координатой x, которая от считывается от нижней границы опилок в сторону ИК-излучателя;

DU – коэффициент потенциалопроводности влагопереноса, характеризует пе ренос влаги в слое топлива за счет капиллярных явлений и адсорбции влаги на поверхности опилок;

Dt – коэффициент потенциалопроводности термовлагопереноса в слое опилок;

q ( x ) – энергия разложения древесины.

Как было установлено, перенос влаги в слое топлива в ИК-дымогенераторе осуществляется по трем основным механизмам: ВП под действием разности влаго содержаний нижнего cлоя, увлажняемого водой или водяным паром, и поверхност ного слоя опилок, а также ТВП влаги в виде жидкости и пара, вызванной градиен том температуры. Термоградиентный перенос влаги может происходить путем тер мокапиллярного или термоменискового движения жидкости, а также молярного и термодиффузионного перемещения пара. Третий механизм представляет собой конвекционный влагообмен, происходящий в воздушных прослойках, образован ных крупными пустотами между частицами опилок. Влагоперенос в слое опилок при дымогенерации часто сопровождается конденсацией или испарением. В связи со сложностью определения вклада каждого из процессов в общий механизм пере носа влаги безразмерный коэффициент был вычислен в результате обработки экспериментальных данных методом решения обратной задачи массопереноса, и составляет 0,5.

Для получения единственного решения системы дифференциальных уравне ний (6) заданы начальные и граничные условия протекания процессов в слое топлива.

1. В начальный момент времени температура топлива одинакова по всему объ ему и равна температуре окружающего воздуха в помещении, где установлен ИК дымогенератор (15 оС).

2. С учетом оттока тепла от верхнего слоя опилок за счет конвекции и теплово го излучения для поверхностного слоя топлива (x = L, м) задано граничное условие третьего рода:

T = C пара T mt + T 4, (7) x где mt – массовый расход пара, кг/(с м2);

C пара – теплоемкость пара, Дж/(кг К);

T – температура пара, оС;

– постоянная Стефана – Больцмана.

Первое слагаемое в правой части уравнения (7) выражает отток тепла за счет конвекции, второй – отток тепла за счет теплового излучения и связывает поток из лучения элемента поверхности абсолютно черного тела с его абсолютной темпера турой. При использовании граничного условия (7) при решении системы диффе ренциальных уравнений было учтено, что процессу пиролиза предшествует стадия прогрева топлива, на которой влажные опилки (серое тело) преимущественно по глощают излучение от генераторов ИК-излучения, а сами практически не излучают энергию. При достижении в верхнем слое 270 С начинается процесс пиролиза, верхний дымогенерирующий слой опилок обугливается и излучает энергию в соот ветствии с законом Стефана – Больцмана.

3. В начальный момент времени влажность топлива на нижней и верхней гра ницах слоя задана равной 0,7 и 0,1 соответственно. Это обусловлено тем, что до бавленная под фальш-дно вода начинает испаряться через 4–6 мин после включе ния генераторов ИК-излучения и наибольшее ее количество конденсируется в ниж них слоях топлива. В дальнейшем изменение влажности на верхней границе при x = L подчиняется граничным условиям третьего рода:

U = C, (8) x где C – постоянная, оценивается эмпирически и характеризует отток влаги от по верхностного слоя топлива.

Система уравнений (6) решена методом сеток (численным методом решения дифференциальных уравнений), в основе которого лежит конечно-разностная ап проксимация производных. В связи с тем что слой топлива в ИК-дымогенераторе в поперечном сечении можно представить как прямоугольник, для решения уравне ний (6) использована прямоугольная двумерная сетка (по координате х отсчитыва ется время, с;

по координате y – толщина слоя, м).

Экспериментально установлено, что распределение температуры и влажности по толщине слоя при постоянных начальных условиях дымогенерации практически одинаково во всех его точках и не зависит от точки измерения (забора пробы).

Уравнение теплопроводности, входящее в систему уравнений (6), является не линейным. Линеаризация левой части уравнения теплопроводности достигается с помощью явной конечно-разностной схемы, а само уравнение теплопроводности решается с использованием неявной конечно-разностной схемы. Применив к урав нению теплопроводности системы (6) неявную, а к уравнению диффузии системы (6) явную схему решения, получили выражения для вычисления температуры и влажности в каждой конкретной точке слоя топлива в каждый момент времени при известных значениях температуры и влажности в других точках сетки.

Для получения единственного решения систем дифференциальных уравнений учтены все влияющие на процесс пиролиза топлива факторы.

Тепловой поток от генераторов инфракрасного излучения представлен в виде функции распределения тепловыделения по слою топлива:

d x e h (9) w( x) = w0, где w0 – удельное поглощение энергии слоем топлива, Вт/м.

d – толщина слоя, м;

h – глубина проникновения теплового излучения в слой опилок, м;

x – расстояние от фальш-дна (координата слоя), м.

Выбор именно такой функции распределения поглощения ИК-излучения объ ясняется тем, что опилки поглощают ИК-излучение очень тонким поверхностным слоем. В общем случае функция распределения теплопоглощения может быть запи сана через интегральное выражение d x d P w (10) e dx =, h S где P – мощность генераторов инфракрасного излучения, Вт;

S – площадь поглощения инфракрасного излучения, м2.

После решения интеграла (10), замены переменных (d – x) на получено выра жение для вычисления максимального значения удельной поглощаемой мощности 2P w0 =. (11) S h Экспериментально установлено, что не вся энергия генераторов инфракрасного излучения расходуется на нагрев топлива в начальный период и на пиролиз топлива в последующем, часть ее идет на нагрев ДВС и корпуса дымогенератора. Для учета теплопотерь в формулу (11) введен безразмерный поправочный коэффициент :

2P w0 =, (12) S h Значения коэффициента находятся в пределах от 1 (вся энергия генераторов ИК-излучения доходит до слоя топлива) до 0. После экспериментального определе ния углов облучения каждой лампы в отдельности и всех ламп вместе установили, что конструкция ИК-дымогенератора обеспечивает подвод 0,41 мощности генера торов ИК-излучения к топливу насыпной массой 118 кг/м3;

0,42 мощности – к топ ливу насыпной массой 104 кг/м3;

0,40 мощности – к топливу насыпной массой 154 кг/м3.

Значительная часть энергии ИК-излучения отражается слоем топлива. Отража тельная способность топлива разной насыпной массой различна: с уменьшением насыпной массы (т. е. с увеличением содержания крупной фракции опилок в топли ве) отражательная способность топлива также уменьшается, в частности за счет бо лее глубокого проникновения излучения в слой топлива.

Для уточнения соотношения поглощательной, отражательной и пропускатель ной способности слоя топлива в дымогенераторе были проведены эксперименты по изучению глубины проникновения ИК-излучения в слой топлива, результаты кото рых приведены в табл. 1. В этой таблице также представлены принимаемые значе ния поправочного коэффициента для топлива разной насыпной массой, экспери ментально установленные и рассчитанные коэффициенты дифференциального уравнения (6) – теплопроводности, потенциалопроводности ВП DU и потенциа лопроводности ТВП Dt (экспериментальное определение коэффициентов диффе ренциального уравнения проведено для трех значений насыпной массы топлива – 104, 118 и 154 кг/м3, охватывающих весь диапазон используемого для ИК дымогенерации топлива).

Таблица Результаты расчетов коэффициентов дифференциального уравнения На- Глубина Величина Коэффици сыпная проник- коэффи- Коэффициент Коэффициент ент циента масса новения, потенциалопро- потенциало теплопро топли- м водности ВП, проводности водности, м2/с ТВП, К2/с ва, Вт/(м · К) кг/м 1 2 3 4 5 0,015 0,13 1,796 10 6,607 0, 0,01 0, 7,132 10 8 1,556 10 0, 0,005 0,38 6,692 10 8 1,099 10 0, Установлено, что величина насыпной массы опилок в диапазоне от 104,0 до 154,0 кг/м3 не оказывает существенного влияния на значение коэффициента потен циалопроводности ВП в слое топлива, которая для указанного топлива колеблется от 6,607·10–8 до 6,692·10–8 м2/с. В то же время насыпная масса топлива значительно влияет на величину коэффициента потенциалопроводности ТВП, значения которого изменялись от 1,796·10–9 до 1,099·10–9 К2/с для опилок насыпной массой 104,0 и 154,0 кг/м3 соответственно. На основании этого сделан вывод о том, что интенсив ность ТВП в слое топлива определяется величиной насыпной массы опилок.

На основе полученной математической модели была разработана компьютер ная программа прогнозирования температурных полей в слое топлива при дымоге нерации с ИК-энергоподводом [59]. Слой топлива рассматривается как пластина.

При составлении алгоритма было учтено, что толщина элементарного слоя, в кото ром происходит пиролиз топлива, в зависимости от насыпной массы принимается постоянной и равной в среднем 1–3 мм. Продолжительность нагрева и полного пи ролиза элементарного дымогенерирующего слоя топлива 13–15 мин. Достигнутая за это время температура пиролиза соответствует температуре пиролиза топлива на протяжении всего процесса разложения слоя топлива.

Результаты моделирования распределения температуры в слоях топлива на сыпной массой 118 кг/м3 представлены на рис. 7 (влажность топлива 35 %, количе ство добавленной влаги составляет 40 % от массы топлива). Переходя к безразмер ным величинам при составлении алгоритма решения системы дифференциальных уравнений, всю толщину слоя топлива приняли за 100 единиц (реальная толщина слоя для топлива насыпной массой 104 кг/м3 составляет 0,04 м, для топлива насып ной массой 118 кг/м3 – 0,05 м, для топлива насыпной массой 164 кг/м3 – 0,06 м). Та ким образом, одна условная единица толщины слоя на графиках для топлива на сыпной массой 104 кг/м3 эквивалентна 4 · 10–4 см, для топлива насыпной массой кг/м3 – 5·10–4 см, для топлива насыпной массой 154 кг/м3 – 6·10–4 см.

90 80 Температура, град С Влажность, % 50 Влажность 40 150 Температура 0 0 50 Слой, усл. ед.

Рис. 7. Распределение температуры и влагосодержания в слое топлива насыпной массой 118 кг/м На рис. 8 приведены результаты сравнения кривых кинетики нагрева топлива, полученных при математическом моделировании, с экспериментальными данными.

Эксперимент, Температура, град С верхний слой Эксперимент, средний слой Моделирование, 100 верхний слой Моделирование, средний слой 0 5 10 15 Продолжительность процесса, мин Рис. 8. Кривые кинетики нагрева топлива по толщине слоя: насыпная масса опилок 118 кг/м3, влажность топлива 35 %, количество добавленной под фальш-дно влаги 40 % По результатам работы были уточнены рекомендуемые технологические ре жимы дымогенерации с использованием энергии ИК-излучения, которые вошли в Технологический регламент на получение коптильного дыма с использованием энергии ИК-излучения [9].

Четвертая глава (Обоснование научных аспектов и разработка практических решений комплексного использования дымовой коптильной среды, полученной низ котемпературным пиролизом с ИК-энергоподводом) посвящена обоснованию кон цепции комплексного подхода к применению безопасных функциональных коп тильных сред, получаемых низкотемпературным пиролизом с ИК-энергоподводом.

Разработанная концепция схематично представлена на рис. 9.

Суть концепции заключается во взаимосвязанной последовательности отдель ных этапов исследования: исследование и анализ особенностей функциональных свойств дымовой коптильной среды низкотемпературного пиролиза с ИК энергоповодом разработка способа получения ЖКС на основе дымовой коп тильной среды разработка технологий канцерогенно безопасной деликатес ной рыбной продукции на основе использования коптильных сред, получаемых низкотемпературным пиролизом с ИК-энергоподводом, с определением реко мендуемых технологических параметров.

При решении проблемы повышения канцерогенной безопасности копченой рыбной продукции на базе системного подхода сформулировано основное условие, обеспечивающее канцерогенную безопасность технологической коптильной среды, используемой в процессе изготовления продукции. Последовательная реализация этого условия в новом способе дымогенерации – с ИК-энергоподводом, в новом технологическом оборудовании для его использования, новых технологиях приме нения специфической дымовой коптильной среды и ЖКС на ее основе, позволяет получить готовый продукт, обладающий всеми заданными свойствами [1, 6, 8, 11, 15–21, 23, 29–31, 35, 40].

Анализ представленной на рис. 9 концепции с позиции вклада ее структурных элементов в решение обозначенной научно-практической проблемы дает основание считать, что низкотемпературный пиролиз является основным фактором, воздейст вующим на канцерогенную безопасность готового копченого продукта.

С целью улучшения потребительских свойств продукции признано целесооб разным перед обработкой ДВС наносить на поверхность полуфабриката водный раствор природного биополимера – крахмала. Выбор биополимера и способа его нанесения обусловлен результатами эксперимента (рис. 10–11) [29, 30, 36].

В качестве объекта исследования было использовано филе скумбрии атланти ческой с массовой долей жира 18,0 %, удельной поверхностью 0,18 м2/кг. Филе со лили в тузлуке плотностью 1,18 г/см3, затем нанесли на поверхность филе пленку биополимера погружением в водный раствор биополимера заданной концентрации, после чего обработали ДВС ИК-дымогенератора при увлажнении топлива водяным паром (ИК ДГ2у) в коптильной камере. Параметры ДВС: температура 18 оС, отно сительная влажность 55–60 %, скорость циркуляции в коптильной камере 3,0–5, м/с, весовая концентрация 20,3 г/м3.

Изучение функциональных свойств ДВС Содержание карбонильных со- Минимальное содержание Высокая относительная Высокая массо единений на уровне 20,0 мг%, токсичных, опасных для здо- вая концентрация влажность (от 55 до 60 %) (до 20,0 г/м3) невысокое содержание феноль- ровья человека веществ, в том ных соединений числе БП Разработка технологий, основанных на использовании ДВС низкотемпературного пиролиза Технология получения ЖКС Исследование массообменных процессов в рыбе при дымовом копчении с ис (коптильный препарат «Сквама-2») пользованием ДВС низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом Улучшение потребительских свойств готовой продукции путем нанесения на поверхность пленки биополимера Актуальные требования к копченой рыбной продукции: использование полуфабриката глубокой разделки;

низкая массовая доля поваренной соли (до 6,0 %);

высокая массовая доля влаги (содержание влаги не регламентируется, обезвоживание по луфабриката не является основным консервирующим фактором);

расфасовывание в потребительскую упаковку под вакуу мом массой до 500 г;

привлекательные потребительские свойства с акцентом на аромат и вкус копчености;

сокращение технологического цикла производства продукции Разработка технологии деликатесной слабосоленой Разработка технологии подкопченной рыбы рыбы с ароматом копчения Рис. 9. Концепция комплексного использования дымовой коптильной среды, вырабатываемой в условиях низкотемпературного пиролиза с ИК-энергоподводом При обосновании способа нанесения водного раствора биополимера на по верхность полуфабриката и кратности обработки экспериментальным путем (рис.

10–12) было установлено, что максимальную органолептическую оценку и привес (до 4 %) получили образцы, на которые раствор биополимера наносился однократ ным погружением в емкость с раствором крахмала.

25 21, 20, Органолептическая Органолептическая оценка, балл 20 17,3 17,8 18, оценка, балл пищевой агар 14, Окунание желатин 15 13, крахмал Кисточка 9, 9, 3 5,5 0,1 0,3 0,5 3,0 5,5 8, концентрация раствора, % Концентрация раствора, % Рис. 10. Органолептическая оценка под- Рис. 11. Органолептическая оценка копченного филе в зависимости от ис- подкопченного филе в зависимости от пользованного биополимера (уровню ка- способа обработки биополимером чества 100 % соответствует максималь- (уровню качества 100 % соответству ная оценка 23,75 балла). Продолжитель- ет максимальная оценка 23,75 балла).

ность подкапчивания 6 ч Продолжительность подкапчивания – 6ч 21, 25 20, Органолептическая оценка, Привес, % балл 4 4,3 4, 2 1 Кратность обработки, раз Рис. 12. Органолептическая оценка и привес полуфабриката в зависимости от кратности его обработки раствором крахмала. Максимальная органолептическая оценка составила 23,75 балла, что соответствует уровню качества 100 %.

1 – органолептическая оценка, балл;

2 – привес, % На основании исследований разработана технологическая схема изготовления подкопченной рыбы с использованием ДВС, вырабатываемой ИК-дымогенератором [3, 5, 6, 21, 23, 29-31]. В качестве сырья в данном случае могут быть использованы:

мороженые или охлажденные сайда и треска, мороженые морской окунь и палтус, скумбрия атлантическая, ставрида океаническая, сардинелла, сардинопс, сардина, мойва, морской петух, охлажденные семга и форель.

Одним из главных показателей, определяющих качество, потребительскую привлекательность и конкурентоспособность копченой рыбной продукции, являет ся суммарная оценка ее органолептических свойств, устанавливаемая в процессе дегустации продукции по ряду признаков с учетом коэффициентов значимости ка ждого.

Установлено, что к значимым факторам, влияющим на органолептическую оценку новой продукции, относятся продолжительность контакта обрабатываемого продукта с коптильной средой, температура среды, свойства поверхности обраба тываемого продукта. Факторы, безусловно влияющие на органолептическую оцен ку готовой подкопченной продукции, но не поддающиеся управлению или регули рованию в ходе технологического процесса, поддерживались на постоянном уровне при определении рекомендуемых технологических режимов.

Для математического описания технологического процесса применялся метод ПФЭ, где в качестве функции отклика рассматривался: Y – суммарный балл орга нолептической оценки подкопченной рыбной продукции с учетом коэффициентов значимости. В качестве влияющих факторов для рыбной продукции в биополимер ной пленке рассматривались: X 1 – температура коптильной среды, оС;

X 2 – кон центрация крахмала в водном растворе, %;

X 3 – продолжительность копчения, ч (область определения функции X 1 [18,0;

26,0], X 2 [3,0;

8,0], для скумбрии атлан тической – X 3 [4,0;

8,0], для сельди атлантической – X 3 [3,0;

5,0] ).

Для остальной подкопченной рыбной продукции: X 1 – температура коптиль ной среды, оС;

X 2 – продолжительность копчения, ч (область определения функции X 1 [18,0;

26,0], для скумбрии атлантической X 2 [4,0;

8,0], для сельди X 2 [3,0;

5,0], для пангасиуса – X 2 [6,0;

10,0] ).

Полученные с помощью компьютерной программы полиномиальные уравне ния регрессии для суммарной органолептической оценки продукции имеют вид:

– для филе скумбрии атлантической подкопченного в биополимерной пленке Y = 55,71 + 3,4 X 1 + 2,91 X 2 + 9,9 X 3 0,13 X 1 X 2 0,07 X 12 0,23 X 2 0,68 X 32, (13) – для филе сельди атлантической крупной жирной подкопченного в биополи мерной пленке Y = 17,69 + 0,9 X 1 + 4,29 X 2 + 9,7 X 3 0,004 X 1 X 2 0,02 X 12 0,36 X 2 1,1 X 32, (14) – для филе пангасиуса подкопченного (15) Y = 5,1 1,2 X 1 + 2,6 X 2 + 0,04 X 12 0,1 X 2 + 0,06 X 1 X 2, – для филе скумбрии атлантической подкопченного (16) Y = 33,99 + 3,2 X 1 + 5,3 X 2 0,07 X 12 0,35 X 2, – для филе сельди атлантической крупной жирной подкопченного (17) Y = 43,32 + 2,4 X 1 + 14,7 X 2 + 0,05 X 12 1,51X 2.

С помощью уравнений (13–17) определены рекомендуемые технологические режимы изготовления подкопченной рыбы в биополимерной пленке и без нее: для филе скумбрии атлантической подкопченного – X 1 = 23 оС, X 2 = 7,49 ч;

для сельди атлантической крупной жирной филе подкопченного – X 1 = 22,6 оС, X 2 = 4,85 ч;

для пангасиуса филе подкопченного – X 1 = 26,0 оС, X 2 = 10,0 ч.

В работе установлены закономерности массопередачи коптильных веществ на примере карбонильных соединений в технологии подкопченной продукции (фи ле скумбрии атлантической с массовой долей жира 18,0 %, удельной поверхностью 0,18 м2/кг) при взаимодействии коптильных компонентов дыма с биополимерной пленкой и с рыбой [25, 26];

экспериментально определены значения коэффициентов диффузии карбонильных соединений, которые составили 1,1 10–9 и 2,0 10–9 м2/с соответственно. Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что био полимерная пленка на поверхности филе способствует улучшению органолептиче ских свойств продукции (сочности и консистенции), более равномерной (симмет ричной со стороны кожи и мяса рыбы) диффузии карбонильных соединений, со хранению высокой влажности поверхностного слоя филе (со стороны кожи и мяса рыбы), препятствуя диффузии влаги и уменьшая потери массы, а также предохра няет поверхность филе от окисления.

В процессе реализации концепции (рис. 9) обоснована целесообразность разра ботки и совершенствования технологии деликатесной слабосоленой продукции с ис пользованием ЖКС на основе дыма, вырабатываемого ИК ДГ [6, 8, 9, 11], что позво лит расширить диапазон применения безопасных коптильных сред и ассортимент кон курентоспособной рыбной продукции. При этом были учтены особенности функцио нально-технологических свойств коптильного препарата, поставлены и решены зада чи:

– рационального выбора и способа разделки сырья с учетом актуальных требо ваний, предъявляемых к копченой продукции (рис. 9), а также особенностей техно логии слабого посола;

– выбора способа посола, наиболее приемлемого в технологии деликатесной сла босоленой рыбы с ароматом копчения, с учетом особенностей химического и раз мерно-массового состава сырья;

– выбора и оптимизации технологических параметров, в наибольшей степени влияющих на качество готовой продукции.

При математическом описании процесса изготовления форели радужной филе слабосоленого с ароматом копчения в качестве функции отклика была выбрана ор ганолептическая оценка качества готовой продукции (в баллах) по разработанной шкале.

В качестве влияющих факторов были выбраны температура посола X 1 (в оС), концентрация коптильного препарата в тузлуке X 2 (в %). Область факторного про странства ограничивалась с учетом априорной информации и результатов предва рительных экспериментов: X 1 [ 12,0;

4,0], X 2 [10,0;

20,0]. Продолжительность по сола была установлена экспериментально и поддерживалась постоянной в ходе всех экспериментов для форели заданной жирности и удельной поверхности (72,0 ч);

ос тальные влияющие факторы также поддерживались на постоянном уровне.

Полученное уравнение регрессии имеет вид (18) Y = 15,7 + 0,18 X 1 0,06 X 2 + 0,01 X 1 X 2 0,001 X 12 0,001 X 2.

С помощью уравнения (18) определены рекомендуемые технологические ре жимы процесса, обеспечивающие максимальную органолептическую оценку про дукции: X 1 = 4,0 оС, X 2 = 10,0 %.

В пятой главе (Научно-экспериментальное обоснование системно-комплексного подхода к обеспечению качества и безопасности новых видов рыбной продукции, изго товляемой с применением коптильных сред, полученных на основе низкотемпературно го пиролиза с ИК-энергоподводом) разработан алгоритм системно-комплексного реше ния задачи повышения качества и безопасности новой рыбной продукции, изготов ляемой с применением коптильных сред ИК-дымогенерации, на основных этапах ее жизненного цикла.

Поставленная проблема повышения качества новых видов рыбной продукции решена на основе следующих базовых принципов:

– рассмотрения качества продукции как одного из важнейших факторов ее конкурентоспособности;

– максимального удовлетворения потребительских требований и предпочте ний;

– оптимизации гарантированных сроков годности пищевой продукции.

Данные принципы в полной мере учитывают определение понятия качества в соответствии со стандартами ИСО 9000.

В работе выработан системный научно обоснованный подход к проблеме обеспечения качества и безопасности новой рыбной продукции, в технологиях из готовления которой применяются коптильные среды, получаемые низкотемпера турным пиролизом с ИК-энергоподводом, на основе обозначенных выше базовых принципов. Для объективной оценки качества продукции в целом и для организа ции прослеживаемости отдельных показателей качества на всех этапах ее жизнен ного цикла разработана номенклатура потребительских свойств, которая включает объективные и субъективные показатели качества.

Для выяснения механизма и более полного учета физико-химических, биохи мических и микробиологических изменений, происходящих в тканях рыбы под действием коптильной среды и одновременно формирующих в продукции основ ные технологические эффекты, существенно расширен перечень показателей, учи тываемых в суммарной оценке качества посредством ИПК. Методология оценки качества пищевой продукции при помощи ИПК соответствует принципам квали метрии и разработанного системно-комплексного подхода к обеспечению качества продукции.

Разработанная шкала ИПК учитывает единичные показатели, которые свиде тельствуют о глубине и направленности процессов, протекающих в тканях рыбы под действием дымовой или жидкой коптильной среды и формирующих основные технологические эффекты копчения и посола:

– антипротеолитический – показатель аминного азота (АА), рН;

– антилиполитический – показатель кислотного числа (КЧ) экстрагированного жира, рН;

– бактерицидный – показатель общей микробной обсемененности (КМА ФАнМ), показатель азота летучих оснований (АЛО);

– антиокислительный – показатели альдегидного (АЧ) и пероксидного (ПЧ) числа экстрагированного жира;

– эффекты вкуса и аромата, цвета копчения, уплотнения поверхности (для под копченной рыбы), созревания (для слабосоленой с ароматом копчения рыба) – ор ганолептическая оценка, ВУС.

В то же время из интегральной оценки исключены показатели безопасности, массовая доля влаги и поваренной соли, отклонение фактических значений которых в исследуемой продукции от нормируемого значения автоматически сводит её ка чество к нулю.

Для выяснения взаимосвязи механизма формирования технологических эф фектов, определяющих потребительские свойства, с ИПК в продукции определя лись массовые доли фенольных и карбонильных соединений. Однако эти показате ли не учитывались в интегральной оценке качества. Расчет ИПК производился по методике Б. Н. Семенова – Н. А. Притыкиной. Данная методика предусматривает оценку качества продукции относительно уровня качества 100 % (1,0), за который принимается качество продукции на 0 суток хранения, т. е. сразу после ее изготов ления.

При предполагаемом сроке годности (20 суток), определение показателей про водилось на 0 (фон), 10-е, 20-е и 26-е сутки хранения. Для учета возможных пере рывов или нарушений холодовой цепи на пути доставки продукции к потребителю и связанную с ними возможную активизацию психротрофных микроорганизмов использовался принцип аггравированных (повышенных) температур, так как для размножения в продукте патогенных и условно-патогенных психротрофных микро организмов (например, бактерий рода Yersinia, Listeria) требуется более длительное время, чем для размножения мезофильных возбудителей пищевых токсикоинфек ций и кишечных инфекций. Данная методика использовалась также для регистра ции начала окислительной порчи жирового компонента продукта.

C учетом вышеизложенного для исследований были выбраны три диапазона температур хранения подкопченной и слабосоленой с ароматом копчения рыбы:

+4… +8 оС;

–4… –8 оС;

–10… –12 оС.

Опытные партии продукции изготовлялись по разработанным технологиче ским схемам. На рис. 13 и 14 представлены результаты исследований физико химических и микробиологических изменений в тканях филе скумбрии атлантиче ской подкопченной и филе форели радужной слабосоленой с ароматом копчения, регистрируемых с учетом ИПК.

1,2 температура хранения от Интегральный показатель минус 4 до минус 8 град С температура хранения от 0,8 минус 10 до минус 12 град С качества 0, 0, 0, 0 10 20 продолжительность хранения, сутки Рис. 13. Изменение ИПК скумбрии филе подкопченной при хранении температура хранения от 1, Интегральный показатель минус 4 до минус 8 град С температура хранения от минус 10 до минус 12 град С 0, качества 0, 0, 0, 0 10 20 продолжительность хранения, сутки Рис. 14. Изменение ИПК форели филе слабосоленой с ароматом копчения при хранении Полученные в ходе исследований результаты позволили выявить характер из менения отдельных показателей качества новых видов копченой рыбопродукции в процессе хранения в зависимости от температуры. Экспериментально установлено отсутствие каких-либо существенных различий между механизмами формирова ния основных технологических эффектов в рыбной продукции подкопченной, из готовленной с применением коптильного дыма, и слабосоленой, изготовленной с применением ЖКС на его основе;

для оценки качества приняты одинаковые диа пазоны приемлемых значений ИПК [5, 7, 39].

Исходя из соответствия 100 %-му уровню качества максимально возможного значения ИПК – 1,0 (0 суток хранения), определен диапазон приемлемых значений ИПК подкопченной и слабосоленой с ароматом копчения рыбы [42, 43]. По резуль татам исследований установлено соответствие ранжированных уровней качества продукции (оценки ее потребительских свойств) диапазонам значений ИПК (табл.

2), которые были учтены при разработке технической документации на продукцию.

В работе решена задача определения гарантированных сроков годности и со ответствующих им условий хранения разработанных видов продукции на основе учета ИПК с применением методов математического моделирования [47, 52, 53, 55].



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.