CC BY
26
Syrohman, I. V., Zavgorodnya, V. M. (2009). Tovaroznavstvo harchovyx produktiv
funkcionalnogo pryznachennya, Centr uchbovoyi literatury, 544. (in Ukrainian). Wright, A. J., Marangoni, A. G. (2006). Crystallization and rheological properties of milk fat. In Advanced Dairy Chemistry Vol. 2: Lipids, 3rd ed. Ed by Fox P. F. and McSweeney P. L. H., New York: Springer, 245-282. Bauman, D. E., Tyburczy, C., O'Donnel, A. M., Lock A. L. (2007). Production and use of high
foods in human health. J. Dairy Sci, 429(Abstr.). Larsen, T. M., Toubro, S., Astrup, A. (2003). Efficiency and safety of dietary supplements containing CLA for the treatment of obesity: Evidence from animal and human studies. Journal of lipid research, 44, 2234-2241. Shultz, T. D., Chew, B. P., Seaman, W. R., Luedecke, L. O. (1992). Inhibitory effect of conjugated dienoic derivatives of linoleic acid and p-carotene on the in vitro growth oh human cancer cells. Cancer Lett, 63, 2, 125-133. Yoon, C. S., Ha, T. Y., Rho, J. H., Sung, K. S., Cho, I. J. (1997). Inhibitory effect of conjugated linoleic acid on in vitro growth of human hepatoma. The FASEB Journal, 11, 578 (Abstract).
Musij, L. Ya., Cisaryk, O. J., Pavlichenko, S. V. (2016). Konsystenciya kyslovershkovogo masla, vygotovlenogo u osinno-zymovyj period roku. Materialy III mizhnarodnoyi naukovo-praktychnoyi konferenciyi «Aktualni problemy v sferax nauky ta shlyaxy yix vyrishennya», Odesa, 3, 28-33. (in Ukrainian). Skuryhyn, Y. M., Volgarev, M. N. (1987). Hymycheskyj sostav pyshhevyh produktov. Agropromyzdat, 360.
Стаття надшшла до редакцп 30.04.2016
УДК 637.514.5.037
Чернюшок О. А., к. т. н. (olgachernyushok@list.ru)
Национальный утверситет харчових технологий, м. Кигв Федоров В. Г., д. т. н., професор, Кепко О. I., к. т. н., доцент ©
Уманський нацгональний утверситет садгвництва, м. Умань
1НТЕНСИФ1КАЦ1Я ХОЛОДИЛЬНОГО ОБРОБЛЕННЯ ДР1БНОШМАТКОВИХ
М'ЯСОПРОДУКТ1В
Важливою умовою при збергганнг м'ясних продуктов е збереження гх високог якостг та харчовог цгнностг. За рахунок використання холодильного оброблення воно можливе протягом тривалого часу. При цьому охолодженг продукти тсля збер1гання незначною мгрою вгдргзняються вгд свгжих. В статтг подано результати дослгджень щодо визначення гнтенсифгкацгг процесу охолодження м 'ясних продуктов, що залежить вгд розмгргв продукту, температури та швидкостг повгтря. Для пгдвищення тривалостг зберггання м ясних продуктов, гх необхгдно заморожувати. У заморожених м'ясних продуктах швидкгсть перебггу процесгв, що впливають на якгсть, у багато разгв менша, нгж в охолоджених.
Дослгджено динамгку густини теплового потоку пгд час охолодження зразюв м 'ясних продуктов. Встановлено, що сумарний коефгцгент тепловгддачг змгнюеться вгд 12 до 10 Вт/(м2К); для практичнихрозрахункгв можна прийняти а = 11Вт/(м К).
Ключое1 слова: охолодження, дргбношматковг м 'ясш продукти, гнтенсифгкацгя, густина теплового потоку, швидкгсть холодоносгя, коефгцгент тепловгддачг.
УДК 637.514.5.037
Чернюшок О. А., к. т. н.
Национальный университет пищевых технологий, г. Киев Федоров В. Г., д. т. н., профессор, Кепко О. I., к. т. н., доцент
Уманський национальный университет садоводства,г. Умань
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ
© Чернюшок О. А., Федоров В. Г., Кепко О. I., 2016
161
МЕЛКОКУСКОВЫХ МЯСОПРОДУКТОВ
Важным условием при хранении мясных продуктов является сохранение их высокого качества и пищевой ценности. За счет использования холодильной обработки оно возможно в течение длительного времени. При этом, охлажденные продукты после хранения незначительно отличаются от свежих. В статье представлены исследования по определению интенсификации процесса охлаждения мясных продуктов, которые зависят от размеров продукта, температуры и скорости воздуха. Для повышения продолжительности хранения мясных продуктов, их необходимо замораживать. В замороженных мясных продуктах скорость протекания процессов, влияющих на качество, во много раз меньше, чем в охлажденных.
Исследована динамика плотности теплового потока при охлаждении образцов мясных продуктов. Установлено, что суммарный коэффициент теплоотдачи изменяется от 12 до 10 Вт / (м2 К); для практических расчетов можно принять а = 11 Вт /(м2 К).
Ключевые слова: охлаждение, мелкокусковые мясные продукты, интенсификация, плотность теплового потока, скорость хладоносителя, коэффициент теплоотдачи.
UDC 637.514.5.037
Chernyushok O. A., PhD
National University of Food Technologies, Kiev, Ukraine Fedorov V. G., Professor, Kepko O. I., Ph.D associate professor
Uman National University of Horticulture, Ukraine
COLD TREATMENT INTENSIFICATION OF SMALL-SIZED MEAT PRODUCTS
One of the important condition of meat products preservation is a maintenance of their high quality and nutritive value. Usage of cold treatment enables preservation over a long period of time. Cooled products after preservation insignificantly differ from the fresh ones. The article contains a research regarding determination of the cooling process intensification of meat products subject to their size, temperature and air velocity. Necessity of the meat products freezing will increase their preservation term. Velocity of the processes inside the frozen meat products, influencing their quality, is significantly lower than in the cooled products.
The Authors researched the dynamics of the heat flow density during the cooling of meat products. It is determined that total heat-transfer coefficient varies from 12 to 10 W/(m K); for the purposes of applied calculations one can use 11 W/(m2K).
Key words: cooling, small-sized meat products, intensification, density of heat flow, velocity of coolant, heat-transfer coefficient.
Вступ. Основними завданнями для тдприемств м'ясно1 промисловосп е комплексна переробка сировини, розширення асортименту готово1' продукци, полiпшення ïï якост для забезпечення потреб споживачiв та iнтенсифiкацiя виробництва продукци [1, 2]. У технологи м'ясних продуктов одшею з головних технолопчних операцш е охолодження сировини [3].
В холодильнш технологи найбшьш поширеними процесами е охолодження та заморожування харчових продуктов. 1нтенсифшащя цих процеив - дуже важливе завдання, оскшьки його розв'язання спричиняе полiпшення якост продукци, енерго- та ресурсозбереження. Особливоï ваги це набувае тд час охолодження м'ясопродукпв, натвфабрикат!в, ендокринно-ферментноï сировини та iнших видiв бюлопчно цiнноï сировини.
Знизити температуру м'ясних продукпв можна шляхом зменшення 1'хньо1' внутршньо1' енерги. Тому для штучного охолодження створюють там умови, при яких теплова енерпя выводиться ввд продукту i сприймаеться iншим, бшьш холодним тшом. Для тривалого охолодження необхвдно, щоб сприйняття тепла охолоджуючим тшом
162
ввдбувалося без тдвищення його темпеpатypи, так як шакше темпеpатypи обоx тш стаять однаковими та оxолодження пpипиниться [4].
1нтенсивнють вiдведення або тдведення теплово1' енеpгiï визначаeться повеpxневою густиною теплового потоку q, Вт/м2, доpiвнюe кшькост теплоти, Дж, що пеpедаeться чеpез одиницю теплообмiнноï повеpxнi, м2 , за одиницю часу, с. Для теxнологiчниx pозpаxyнкiв коpистyються piвнянням:
q=aAt, (l)
яке пpийнято називати законом або пpиндипом Ньютона. Тут At, К - piзниця темпеpатyp мiж повеpxнею пpодyктy та xолодоносieм за межами його пpистiнного шаpy a, Вт/(м2 К) - коефiцieнт конвективного теплообмiнy, або тепловiддачi.
Тpеба ввдмгтити, що piвняння (l) не e нi законом, нi пpиндипом, оскшьки a може залежати вiд At, q , а також ввд швидкосп xолодоносiя W та iншиx незалежниx фактоpiв. Напpиклад, пiд час вшьно1' конвекцiï xолодоносiя в залежностт a = f (At)n , показник n змiнюeться вiд нуля для так званого шивкового pежимy pyxy piдини до n = l/З - для виxpового pyxy. Ще помiтнiшою e залежнiсть a = f (q)n , якщо xолодоносiй забpав теплоту з повеpxнi пpодyктy, кипить. За умови найбшьш pозповсюдженого бульбашкового кипiння n = 0,7 [5] .
Найбшьш pозповсюдженими теpмiчними обpобками м'ясопpодyктiв e оxолодження та замоpожyвання. Темпеpатypа на повеpxнi пpодyктy тсля оxолодження, не маe бути нижче за кpiоскопiчнy ( це темпеpатypа початку yтвоpення льоду без пеpеоxолодження, для м'ясопpодyктiв це - l,2...2 °С ), а в теpмiчномy центpi, тобто в точщ з експеpиментальною темпеpатypою, не вищою за + 4 °С. Оxолоджений пpодyкт допyскаe лише коpоткостpокове збеpiгання пpи темпеpатypi + 4 °С. Так за даними [4], на повеpxнi оxолодженоï тушки кypчати, за час збеpiгання пpи + 4 °С кшьшсть бактеpiй може зpости в l0000 pазiв.
Замоpожyванням можна довести вмiст мiкpооpганiзмiв до нуля. Ввдомий вплив кpисталiв льоду, що зpостають пiд час замоpожyвання, на цiлiснiсть клiтин та випкання з нж pозчинy солей та iншиx piдкиx компонентов, не знижye теpмiнy збеpiгання, тобто часу ввд законченна замоpожyвання до моменту, коли за якюними показниками стаe не^одатним для pеалiзацiï або пpомисловоï пеpеpобки.
Вiдомо, що чим iнтенсивнiший ^оцес замоpожyвання, тобто бiльша q в (l), тим меншого pозмipy ристали льоду, меншi втpати бiлковиx i екстpактивниx pечовин з м'ясним соком. Але може виникнути небезпека появи мiкpооpганiзмiв на повеpxнi м яса, що може ^извести до погipшення якост pозмоpоженого пpодyктy.
Сyттeво обмежувати iнтенсивнiсть замоpожyвання може також «^rap» повеpxнi пpодyктy - змiна кольоpy та якостi його повеpxнi внаслвдок сyблiмацiï повеpxневоï вологи до газуватого xолодоносiя [6]. Уникнути «^rapy» можна за допомогою пакувальнж матеpiалiв. Але якщо мiж упаковкою та пpодyктом залишиться повiтpя, сyблiмацiя буде ввдбуватися на внyтpiшнiй повеpxнi. Цieï ^облеми можна уникнути пакуванням пiд вакуумом.
Розpобленi основи пpомiжного методу xолодильного обpоблення xаpчовиx пpодyктiв - mдмоpожyвання, коли ïxra темпеpатypа стаe нижчою за кpiоскопiчнy, так, що вiдбyваeться часткова кpисталiзацiя вологи в повеpxневомy шаpi [3].
Матерiали i методи дослщжень. Об'eктом дослiджень виступали ^оцеси оxолодження та замоpожyвання м'ясниx ^оду^в.
Пpедмет дослiджень: дpiбношматковi м'ясн пpодyкти: яловичина, язик яловичий та мозок яловичий.
Результати дослщжень. Для pозpаxyнкiв пpоцесiв i апаpатiв xолодильного обpоблення дpiбношматковиx м'ясопpодyктiв необxiдно мати iнфоpмацiю пpо величину коефiцieнта тепловiддачi a = q/At для кожно1' паpи «пpодyкт - теплоноай» з вpаxyванням залежностей a = f (At, q, W..). Якщо piзницю темпеpатyp та швидк1сть xолодоносiя вимipюють досить давно з великою точнютю, то густину теплового потоку чеpез будь-яку повеpxню пpодyктy, локально в пpостоpi i в чаа - лише останнi 50 pокiв [7, 8]. За допомогою тепломipiв pозpоблениx в НУХТ, була одеpжана iнфоpмацiя
l63
щодо динамши q та Лt тд час дослвдження рiзних способiв iнтешсифiкaщl холодильного оброблення м'ясних продуктiв.
Метою дано! статп е узагальнення шформацп, визначення коефiцieнтiв тепловiддачi вiд поверхн м'ясних продукпв до рiзних теплоносив та отримання практичних рекомендацiй.
Теплометрiя продукпв в умовах охолодження за умов вшьно! конвекци повiтря показала, що iнтенсивнiсть ввдведення теплоти залежить також ввд розмiрiв зразка та стану його поверхн (зволоженiсть, жорстшсть тощо). На рис 1 наведено динамшу q пiд час охолодження зразка яловичини розмiром 10 х 10 х 8 см3 (1), яловичого язика (2) та яловичого мозку (3). Сумарний коефiцiент тепловiддачi (частина теплово! енергп вiдводиться вiд зразка випромiнювaншям та випаровуванням вологи) змiнюеться вiд 12 до 10 Вт/(м2К); для практичних розрахуншв можна прийняти а = 11 Вт/(м2К).
?400
ВВз50 |озоо
пЛ250
Ц200
||150 Я100 50
Г
Тривалють, хв.
1 -яловичина
2 - язик яловичий
3 - мозок яловичий
0
Рис. 1. Тепловi потоки при охолодженш
Заморожування зразшв в аналогiчних умовах збiльшуе середнш рiвень q пропорцiйно збiльшенню Л^ при цьому а майже не збшыпуеться i в середньому а = 12 Вт/(м2К). Кiнетикa ввдведення теплоти тд час заморожування яловичини наведено на рис. 2.
1 - яловичина — ■ —2 - язик яловичий
Рис. 2. Тепловi потоки при заморожуванш
Крива мае експонешцальний характер, в системi координат т - 1 q ( т - час процесу) вона стае прямою, що тдтверджуе змiшеншя q, i Лt продукту, i порядкуеться закону, так званого регулярного режиму. Це значно спрощуе розрахунок часу
164
теxнологiчного ^оцесу. З p^. 2 видно, що на сотш xвилинi зpазок пpомеpз до теpмiчного центpy, отже ^оцес можна зашнчувати.
Вплив темпеpатypи i швидкосп pyxy повiтpя q та т досл!джували пiд час pозpобки pацiональниx pежимiв замоpожyвання пpодyктiв з м'ясною начинкою. За умови зниження темпеpатypи пови^я вiд -20 до -60 °С та швидкостi 5 м/с. т знижyeться вiд 52 до 8 xв, a зpостаe вiд 48 до 52 Вт/(м2К). Змiна швидкосп повiтpя вiд 3 до 10 м/с ^ивела до зpостання a ввд 36 до 74 Вт/(м К).
Для одеpжання достатньо мшкж кpисталiв льоду в пpодyктаx, циx значень a явно недостатньо, тому актуальним e новi способи штенсифшацп пpоцесy замоpожyвання. Шдвищення тиску повгфя тд час замоpожyвання кypячиx тушок до 0,8.1,0 MПа ^ивело до скоpочення т в 2.3 pази, але, як вiдомо, зi зpостанням тиску зpостають швидкостi xiмiчниx pеакцiй, включно iз тими, що можуть пpивести до псування ^о^ку.
Дослiдження впливу вiбpацiï пpодyкта на т тд час замоpожyвання пластин яловичини товщиною 7,5 см ^и W = 3 м/с та темпеpатypи повiтpя - 25 °С показало скоpочення т на 12.25 %, якщо пластина вiбpye з частотою 12.25 Гц та амплгтудою 3.5.
Наближено такий ефект даe накладання магнiтного поля на пpодyкт, очевидно, за pаxyнок пеpеоpieнтацiï саpкоплазматичниx бiлкiв i стpyктypниx елементiв в на^ямку вектоpа напpyженостi поля. Це збiльшye теплопpовiднiсть пpодyктy та iнтенсифiкye зpостання кpисталiв.
Значно бiльший ефект даe накладання електpичного поля. За t = - 40 °С та W = 3 м/с замоpожyвали бpикети яловичого фаpшy pозмipом 6 x 6 x 2,8 см3. Елею^ичне поле ствоpювали за допомогою коpонyючого та заземленого електpодiв, встановлениx паpалельно напpямкy повiтpя потоку. На^ужен^ть поля змiнювали вiд 2,5 • 105 до 5,5 105 В/м. Шд дieю поля в повптл та на повеpxнi пpодyктy yтвоpюються частинки, внаслiдок кyлонiвськоï взаeмодiï мiж ними yтвоpюeться «елеи^ти™ вiтеp», що може пеpемiщyвати повiтpя бiля повеpxнi та iнтенсифiкyвати тепловiдведення. За кшька xвилин повеpxня пpодyктy замеpзаe, pозpяджаeться, «вп^» зникаe.
Biiciiobkii.
За pезyльтатами пpоведениx дослiджень зpоблено так! висновки:
1. Засоби теплометpiï дозволяють одеpжyвати коpиснy iнфоpмацiю для pозpаxyнкiв досл!дження, налагодження та iнтенсифiкацiï теxнологiчниx ^оцеав.
2. Mожливостi повiтpяного xолодильного обpоблення e недостатшм для замоpоження ^оду^в високо1' якост й тому потpебyють удосконалення.
3. Накладання магнiтниx, елеи^^н^ пол!в та меxанiчноï вiбpацiï суттсво збiльшye штенсивнють xолодильного обpоблення, але може бути небезпечним та неpентабельним.
Перcпективи подальших доcлiджемь. Досл!дження ^оцеав оxолодження та замоpожyвання xаpчовиx ^оду^в, зокpема й м'ясниx, завжди було i e актуальною темою досл!джень. Визначення теплофiзичниx коефiцieнтiв даe змогу пpоектyвати та оптишзувати обладнання для виpобничиx потpеб, а також оптишзувати витpати енеpгоносiïв та викоpистовyвати енеpгоощаднi теxнологiï.
Лiтература
1. Власенко В. В. Вплив штенсифшацп теплово1 обpобки молока на фiзико-xiмiчнi i теxнологiчнi властивосл / В. В. Власенко, Т. В. Семко, С. А. Коpоль // Збipник наyковиx ^аць ВНАУ. - 2010. - № 3(42). - С.89 - 91.
2. Палаш А. А. 1нтенсиф!кащя тепло- i масообм^нт ^оцеав / А. А. Палаш, С. А. Бут // Xаpчова пpомисловiсть. - 2008. - № 7. - С.53 - 56.
3. Mаслiков M. M. Ошгашзацшне моделювання ^оцесу збеpiгання м'яса / M. M. Mаслiков, M. В. Mезенцев // Xаpчова пpомисловiсть. - 2004. - Додаток до № 3. -С. 150-151.
4. Mаслiков M. M. Холодильна текнолопя xаpчовиx ^оду^лв: навч. поабн. / M. M. Mаслiков. - К.: НУХТ, 2007. - 335 с.
165
5. Кепко О. I. Теплотехшка. Курс лекцш / О. I. Кепко, В. Г. Федоров, В. О. Виноградов-Салтиков // за редакшею Федорова В.Г.: УНУС, 2010. - 127с.
6. Маслшов М. М. Холодильна технолопя: курс лекцш для студенпв спешальносп 6.090500 «Холодильш машини i установки» напряму 0905 «Енергетика» денно! та заочно! форм навчання / М. М. Маслжов. - К. : НУХТ, 2009. - 162 с.
7. Федоров В. Г. Тепрометрия в пищевой промышленности М.: Пищевая прмышленность, 1974. - 176 с.
8. Маслжов М. М. Дослщження змiни розподiлу вологовмiсту у просторi модифiкованого газового середовища / М. М. Маслжов, С. Г. Потапов, М. М. Старенький // Нау^ пращ НУХТ. - 2010. - № 32. - С. 35-36.
References
Vlasenko, V. V., Semko, T. V., Korol, S. A. (2010). Vplyv intensyfikatsii teplovoi obrobky moloka na fizyko-khimichni i tekhnolohichni vlastyvosti / Zbirnyk naukovykh prats VNAU. 3(42), 89 - 91. (in Ukrainian). Palash, A. A., But, S. A. (2008). Intensyfikatsiia teplo- i masoobminnykh protsesiv / Kharchova
promyslovist. 7, 53 - 56. (in Ukrainian). Maslikov, M. M., Mezentsev, M. V. (2004). Optymizatsiine modeliuvannia protsesu zberihannia
miasa / Kharchova promyslovist. 3, 150-151. (in Ukrainian). Maslikov, M. M. (2007). Kholodylna tekhnolohiia kharchovykh produktiv: navch. posibn. - K.:
NUKhT, 335. (in Ukrainian). Kepko, O. I. Fedorov, V. H., Vynohradov-Saltykov, V. O. (2010). Teplotekhnika. Kurs lektsii / za
redaktsiieiu Fedorova V. H.: UNUS, 127. (in Ukrainian). Maslikov, M. M. (2009). Kholodylna tekhnolohiia: kurs lektsii dlia studentiv spetsialnosti 6.090500 «Kholodylni mashyny i ustanovky» napriamu 0905 «Enerhetyka» dennoi ta zaochnoi form navchannia. - K. : NUKhT, 162. (in Ukrainian). Fedorov, V. G. (1974). Teprometriya v pischevoy promyishlennosti M.: Pischevaya
prmyishlennost, 176. (in Russian). Maslikov, M. M., Potapov, S. H., Starenkyi, M. M. (2010). Doslidzhennia zminy rozpodilu volohovmistu u prostori modyfikovanoho hazovoho seredovyshcha / Naukovi pratsi NUKhT. 32, 35-36. (in Ukrainian).
Стаття надшшла до редакцп 9.03.2016
166
