CC BY
0
УДК 66.045 DOI: 10.21323/2071-2499-2020-4-8-13 Табл. 4. Ил. 4. Библ. 17.
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЯСНОГО СЫРЬЯ В ХОЛОДИЛЬНЫХ КАМЕРАХ
Корниенко В.Н.1, канд. техн. наук, Николаев Н.С.2, доктор техн. наук, Руденко Г.С.1, канд. техн. наук
1 ВНИХИ - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова» РАН
2 Московский государственный университет пищевых производств
Ключевые слова: холодильная камера, замораживание, охлаждение, энергоэффективность, коэффициент загрузки, расход холода
Реферат
Повышение энергоэффективности холодильных камер является одной из главных проблем в области энергосбережения мясоперерабатывающего предприятия в целом, принимая во внимание, что в мясной промышленности на выработку холода приходится более 50 % всей подводимой электроэнергии. Для её решения необходимо выполнить ряд комплексных задач, связанных между собой научно-техническими, технико-экономическими, организационными и юридическими основами. Одна из таких задач - проведение энергетических обследований эксплуатации холодильных объектов с целью сбора объективной информации, её анализа для расчёта термодинамических показателей и на их основе определения мероприятий, реализация которых позволит повысить энергоэффективность эксплуатации холодильных камер. В статье рассмотрены процессы охлаждения и замораживания мясного сырья в холодильных камерах действующего мясоперерабатывающего предприятия, определено влияние степени загрузки камеры, как одного из основных эксплуатационных параметров, на общий расход холода при термической обработке мяса. Предложен ряд показателей, позволяющих дифференцировано исследовать процесс термической обработки мясного сырья и интегрально оценить энергоэффективность эксплуатации холодильных камер как комплексную величину и как функцию нестационарной многопараметрической модели. Получены корреляционные зависимости для расчёта удельного расхода холода, которые совместно с общими затратами энергии можно использовать для анализа энергоэффективности эксплуатации холодильных камер при разных условиях.
ENERGY EFFICIENCY OF THERMAL TREATMENT OF MEAT RAW MATERIALS IN COLD CHAMBERS
Kornienko V.N.1, Nikolaev N.S.2, Rudenko G.S.1
1 VNIHI — branch of Gorbatov Research Center for Food Systems
2 Moscow State University of Food Production
Key words: cold chamber, freezing, refrigeration, energy efficiency, coefficient of utilization, cold consumption
Summary
An increase in energy efficiency of cold chambers is one of the main problems in the field of energy saving of an enterprise in general, taking into consideration that expenditure on cold production in the meat industry accounts for more than 50% of total input electrical energy. To solve this problem, it is necessary to achieve several complex tasks, linked by scientific-technical, technico-economic, organizational and legal fundamentals. One of such tasks is energy inspection of operation of refrigeration facilities to collect objective information, its analysis for calculating thermodynamic indicators and, on their basis, determination of measures, which realization will allow increasing energy efficiency of cold chamber operation. The paper examines the processes of chilling and freezing meat raw materials in cold chambers of an operating meat processing enterprise, determines an effect of a degree of utilization of cold chambers, as one of the main operational parameters, on total cold consumption upon meat thermal treatment. The authors propose several indicators that enable investigating the process of thermal treatment of meat raw materials in a differentiated manner and carrying out an integral assessment of energy efficiency of cold chamber operation as a complex value and a function of a nonsta-tionary multivariable model. The correlation dependences were obtained for calculating specific consumption of cold, which together with total energy expenditure can be used to analyze energy efficiency of cold chamber operation under different conditions.
Введение
Вопросы по обеспечению энергетической и экологической безопасности, важной частью которых является энергетическая эффективность производственных процессов, в настоящее время являются приоритетными для мирового сообщества [1].
Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов и повышение культуры потребления энергии, входящей в перечень стратегических направлений приоритетного технологического развития Российской Федерации, напрямую связано с необходимостью повышения энергоэффективности и энергосбережения промышленных предприятий АПК с целью снижения себестоимости и увеличения конкурентоспособности отечественной пищевой продукции как на внутреннем, так и на внешнем рынках [2, 3, 4].
Энергопотребление холодильными системами достигает 15% от объёма электроэнергии, производимой в России [5]. При этом половина электроэнергии и примерно треть воды, потребляемой пищевыми предприятиями, расходуется на холодоснабжение, и, соответственно, их стоимость в значительной степени определяет себестоимость холодильной обработки продукции [5, 6].
Задачи рационального расхода холода производственными предприятиями отрасли могут успешнее решаться при наличии сформированного на современной основе эксплуатационного паспорта холодильного хозяйства [7]. Значительная роль паспортизации состоит в возможности оценки состояния, выработке рекомендаций и совершенствовании применения искусственного холода на основании информационной базы фактических материалов обследований холодильников мясоперерабатывающих предприятий.
Паспорт холодильного хозяйства обычно состоит из основного текста, таблиц и форм, в которых, в частности, указываются общая ёмкость производственного холодильника и производительность камер охлаждения, замораживания, хранения и других охлаждаемых помещений. В паспорте раскрываются такие необходимые характеристики холодильных камер, как способы обработки, хранения и размещения грузов; температура, скорость и относительная влажность воздуха в характерных точках, их стабильность по времени; строительные и грузовые размеры; ёмкость и производительность; продолжительность технологических процессов термической обработки и хранения мяса и мясных продуктов [8, 9].
Обследования условий работы предприятий отрасли малой и средней мощности показали, что наибольшим потенциалом энергосбережения обладают холодильные камеры для охлаждения и замораживания мяса и мясных продуктов ёмкостью от 25 т. Интегральным показателем энергоэффективности таких камер является потребление холода в единицу времени на 1 тонну продукции [6]. Поэтому особую актуальность приобретают регулярные энергетические обследования (энергоаудит) и паспортизация холодильных камер с целью регламентации их работы, оценки уровня энергоэффективности и определения потенциала энергосбережения для разработки нормативов удельного энергопотребления [10].
Под энергоэффективностью понимается максимальное использование подведенной энергии к термодинамической системе для получения полезной работы. По отношению к холодильным камерам - это максимальное использование выработанного холода непосредственно для охлаждения или замораживания продукта. Цель исследований состояла в анализе энергоэффективности холодильной обработки мяса и мясных продуктов, определении основных факторов,
влияющих на потенциал энергосбережения при термообработке продукции, получении корреляционных зависимостей для определения расхода холода на охлаждение и замораживание продукции в камерах.
Объектом исследований являлись две холодильные камеры производственного холодильника мясоперерабатывающего предприятия размером 15 х 10 х 5 м каждая с номинальной полезной ёмкостью 25 т мяса, при этом одна камера эксплуатировалась в режиме охлаждения мяса, другая - в режиме замораживания [10].
Методы исследований
Энергетическую эффективность холодильных и морозильных камер оценивали по результатам локального энергоаудита, методика проведения которого подробно изложена в работах [6, 10, 11, 12, 13, 14].
Исходной базой для анализа энергоэффективности являются журналы учёта работы таких камер, которые должны включать данные о температурах воздуха в камерах, температурах наружного воздуха, графиках загрузки и выгрузки продукции, фактических коэффициентах загрузки, виде сырья и его температуре. Для этих целей используются штатные приборы теплотехнического контроля с нормативными метрологическими характеристиками и технические средства для контроля параметров продукции. Временные интервалы их измерения и регистрации рпределяются сзожив-шимся режимом работы камер и должны обеспечивать достаточную точность среднеинтегральных значений контролируемых величин [6].
Для анализа энергоэффективносии исследуемых камер использовали данные текущего производственного и энергетического учёта, определённые в результате натурныхобследований камер [10, 15, 16].
В ходе проводимых обследований основными контролируемыми факторами, влияющими на величину расхода холода, принимались: коэффициенты загрузки камер %; температура воздуха в камере 0С; температура наружного воздуха Г, 0С [17].
нв'
Результаты исследований
Основным фактором, определяющим энергоэффективность камеры, является произведение массы поступившей продукции на разность её среднеинтеграль-ной температуры и нормативной температуры в конце процесса охлаждения или замораживания (при условии, что продолжительность нахождения этой продукции в камере в течение расчётных суток не превышает нормативную продолжительность процесса).
«Статическим» параметром в данном случае является объём находящейся в камере продукции с достигнутой сред-неинтегральной температурой для камеры заданного целевого назначения. «Динамическим» параметром производственного процесса является произведение массы выгружаемой продукции на остаточную продолжительность расчётного суточного интервала. Из теплотехнических параметров работы камер к «динамическин» парамеррар относятся отклонения среднесуточной температуры наружного воздрха от среднегодовий температуры для данного региона и отклонения среднесуточной немпературы воздуха в камере от регламентной для данного процесса холодильной обработки продукции на конкретном предприятии. Данные параметры необходимы для определения удрльных расходовхолода на 1 тонну продукции в реальном диапазоне их измене-ння дли исследуемых объектов [6].
Производительность камер охлаждения и замораживания, не оборудованных
подвесными путями, рассчитывается по формуле [17]:
5 • N -24 П = -, т/сут (1)
где П - производительность, т/сут.; 5р - грузовая площадь камеры, м2; N - норма загрузки на 1 м2 грузовой площади камеры, т/м2; 24 - число часов в сутках; т - длительность охлаждения или замораживания продуктов, включая время на загрузку и выгрузку продуктов и оттаивание камерных приборов охлаждения, ч.
При этом оптимальная (расчётная) производительность камеры термической обработки мяса и мясных продуктов достигается в случае её нормативной загрузки (коэффициент загрузки камеры П = 100%).
За период исследований загрузка камер охлаждения мяса, согласно данным мониторинга, в среднем составила 37,7% от расчётного показателя для данного типа камер (рисунок 1а). Причиной этого стал возникший в период обследования временный дефицит сырья из-за перебоев с его поставкой и использование камер только для холодильной обработки одного вида сырья (свинины или говядины). Средняя загррзка камер заморажиеания была значительно выше и составляла 63,8% (рисунок 1б). В терлотеынических расчётах кроме усреднённых значений, по-лученнмх за период обсяедавания, также использовали минимальное (25%), промежуточное (50%) и максимальное расчётное (100%) значения коэффициента загрузки.
Диапазон рабочих температур воздуха в исследуемой камере охлаждения по результатам мониторинга составил от 4°С до минус 2°С, в камере замораживания - в пределах минус (23-35)°С
Рисунок 1. Частота наблюдений коэффициентов загрузки холодильных камер: а) — охлаждения; б) — замораживания
Рисунок 2. Зависимости удельных показателей расхода холода при холодильной обработке мяса от степени загрузки камеры О и температуры воздуха в камере: а) — удел ь ный расход холода; б ) — ин декс удельного расхода холода
при среднем значении минус 1 °С и минус 30 °С соответственно. Тепловые балансы и расход холода на холодильную обработку в камерах определялся для двух характерных температурных ыежи-мов окружающей среды: при средоего-довой температуре наружного воздуха Тнв = 3,7 °С и при средней температуре наружного воздуха для самого жаркого месяца ^Нв = 30 °С [10].
Характер изменения удельеых показателей расхода холода для различных температурных режимов холодильных камер и коэффициентов загрузки представлен на рисунке 2.
Удельный расход холода п р и хол одил ь-ной обработке единицы массы продукции можно определить по выражению:
Я = ^/М^ МДжД
(2)
^общ > '"пр
где ^о6щ - общий расход холода, МДж; Мпр - масса продукции, загруженной в камеру, т.
Из рисунка 2а видно, что при о бще й тенденции к повышению энергоёмкости термической обрабо т к и с п он и ж е -нием температуры в камерах существует различие между расходом холода на единицу массы продукции при и х полной и неполной загрузке. Более наглядно это можно определить из рисунка 2б по характеру изменения индекса удельного расхода холода, затрачиваемого на холодильную обработку единицы массы продукции при среднегодовом коэффициенте загрузки:
Яо
8Яо = -
-100%
(3)
Я О = 100%
где 8яО - индекс удельного расхода холода, %; Яо - удельный расход холода при среднегодовой загрузке камеры О, МДж/т; ЯО=юо% - удельный расход холода при полной (расчётной) загрузке камеры О = 100%, МДж/т.
При неполной загрузке камеры удельный расход холода, затрпчиваемый нахо-лодрльную обраНотку едииицы орыдук-ции, больше, чем при полной загрузке. При этом те мпературны Ы режыым камеры замораживания в меньшей степени влияет на величину показателей яО и 8яО, нежели температурный режим камеры охлаждения. Так им облазом, можно сдо-лать вывод, что структура теплового ба-лаоса халодильных камер и показатели их энергоэффективностив значительной степени определяются их загрузкой.
Характер влияния недозагрузки камер на удельный расход холода при термической обработге мяса показан на рисунке 3. При анализе представленных гистограмм прослеживается общая тенденция (как при охлаждении, так и при замораживании мяса) увеличения перерасхода холода, харачтеризуемого индексом изменения удельного расхода холода §яО в случае уменьшения загрузки кам ер по сравнению с нормативом (О = 100%) и определяемого по следующему выражен ию:
8Яо =
ЯО<100% ЯО = ЯО < 100 %
•100% (4)
где 5яс - инрекс изменения удельного рас-хидахолода при неполной загнузке камеры, %;
ЯО< 100% - удельный расхрд холода при неполной загрузке камеры, МДж/т; 0О=ю0% - удельный расход холода при расчётной (а = 100 %) загрузке, МДжВт;
Объективлый мониторинг энергоэффективности холодильных камер подразумевает дифференцированный учёт влияния температуры наружного воздуха по месяцам года на текущие показатели работы холодилчниров и обо -снования организационно-технических мероприятий по совершенствованию их работы.
В табллце 1 рриведеиы аасчётныезна-ченин удельныр расходов холода (формула (2)) при охлаждении мяса для температур воздуха в камере ¿л = минус Н °С и = 4 °С по месяцам года при среднегодовом режиме её загрузки О = 37,7% и при равчётном !Н = 100 %.
Рисунок 3. Зависимость индекса изменения удельного расхода холода §яп при холодильной обработке мяса от коэффициента загрузки О камер охлаждения и замораживания мяса
«
о ^
X I-
Й «э
га ° ^
о о
<5Юп
40 1
30
Камема охлаждения мяса (^ = минус 2 °С) Камера замомаживания мяса = минус 30 °С)
3 ^
О 5
Ч
О
ч о
X X
63,8
Коэффициент загрузки камер О, %
В качестве обобщающего показателя для количественной оценки ежемесячного расхода холода при охлаждении мяса предлагаем ввести корректировочный коэффициент удельных расходов холода, определяемый по формуле:
£,= № - Я )/ц ]-100,% (5)
где цср - среднемесячный удельный расход холода, МДж/т;
Я - среднегодовой удельный расход холода, МДж/т.
Корректировочный коэффициент учитывающий влияние температуры наружного воздуха ¿нв, показывает объективное снижение (-) удельного расхода Яср или его увеличение (+) за соответствующий месяц по отношению к среднегодовому значению Я.
Анализ данных таблицы 1 показывает существенный диапазон необходимой корректировки удельного расхода холода по месяцам года: от (-5,9) до (+4,6)% при температуре в камере ^ = минус 2 °С и от (-6,8) до (+5,5)% при ^ = 4 °С, что обуславливает определённую значимость её практического применения.
Сравнение данных при различной степени загрузки камеры показывает, что удельные расходы холода существенно возрастают при снижении величины коэффициента загрузки 0 в среднем в 1,32 раза (при 1к = минус 2 °С) и 1,39 раза (при ^ = 4 °С). При этом значительно возрастает и диапазон необходимой корректировки удельного расхода холода: для ^ = минус 2 °С от (-12,2) до (+9,9)% и для ^ = 4 °С от (-13,6) до (+10,5)%.
Таким образом, удельный расход холода на охлаждение мяса возрастает с уменьшением загрузки камеры и с увеличением температуры наружного воздуха. Так, увеличение загрузки камеры на 10% позволяет снизить удельное потребление холода и, следовательно, электроэнергии на его выработку при температуре в камере tк = минус 2 °С - примерно на 9%, а при температуре = 4 °С - на 11 %.
Кроме того, объективным фактором увеличения энергозатрат на получение холода является также снижение температуры воздуха в камере. Так, при расчётной степени загрузки камеры увеличение удельных затрат холода составляет около 2,0 % на 1 °С понижения температуры воздуха в камере охлаждения.
Удельные расходы холода цср при замораживании охлаждённого мяса по месяцам года в случае оптимального режима эксплуатации камеры (0 = 100%) и фактического среднегодового режима её загрузки (0 = 63,8%) при наивысшей температуре воздуха в камере = минус
Таблица 1
Удельные среднемесячные расходы холода qср при охлаждении мяса для различных значений температуры воздуха в камере коэффициента загрузки камеры 0 и среднемесячной температуры наруж ного воздуха
^ = минус 2 °С t = К 4 °С
Месяцы t , °С ив' 0 = 100% 0 = 37,7% 0 = 100% О = 37,7 %
года qср, МДж/т % qч^ мДж/т % qср, мДж/т % qч^ мДж/т %
Январь -14 124,9 -5,9 155,8 -12,2 104,9 -6,8 137,6 -13,6
Февраль -12 125,8 -5,2 158,2 -10,9 105,8 -6,0 140,0 -11,6
Март -6 128,4 -3,2 165,6 -6,7 108,4 -3,7 147,0 -7,1
Апрель +6 133,6 +0,7 180,4 +1,1 113,6 +0,9 161,0 +1,7
Май +14 137,1 +3,3 190,2 +7,2 117,1 +4,0 170,4 +7,6
Июнь +15 137,5 +3,6 191,5 +7,9 117,5 +4,4 171,5 +8,3
Июль +18 138,8 +4,6 195,1 +9,9 118,8 +5,5 175,0 +10,5
Август +17 138,4 +4,1 193,9 +9,2 118,4 +5,2 173,8 +9,8
Сентябрь +12 136,2 +2,6 187,8 +5,8 116.2 +3,2 168,0 +6,1
Октябрь +6 133,6 +0,7 180,4 +1,6 113,6 +0,9 161,0 +1,7
Ноябрь -2 130,1 -2,0 170,5 -3,9 110,1 -2,2 151,7 -4,2
Декабрь -10 127,7 -3,8 160,7 -9,5 107,7 -4,4 142,3 -10,1
с нв +3,7 132,7 - 177,5 - 112,6 - 158,3 -
I нв +30 144 +8,5 210 +18,3 124 +10,1 189 +19,4
Таблица 2
Удельные среднемесячные расходы холода qср при замораживании охлаждённого мяса для различных значений температуры воздуха в камере t|í, коэффициента загрузки камеры 0 и среднемесячной температуры наружного воздуха ^в
Месяцы года t , °С нв' tк = минус 23 °С ^= минус 30 °С
0 = 100% О = 63,8 % 0 = 100% 0 = 63,8 %
qср, мДж/т % qср, мДж/т % qср, мДж/т % qср, мДж/т %
Январь -14 273,8 -1,9 295,4 -2,0 293,7 -1,9 319,5 -1,8
Февраль -12 274,4 -1,7 296,0 -1,7 294,4 -1,6 320,2 -1,5
Март -6 276,2 - 1,0 298,0 - 1,1 296,2 -1,0 322,1 -1,0
Апрель +6 279,8 +0,3 302,0 +0,3 299,9 +0,8 325,9 +0,2
Май +14 282,2 +1,1 304,6 +1,1 302,3 +1,1 328,5 +1,0
Июнь +15 282,5 +1,2 305,0 +1,3 302,6 +1,2 328,8 +1,1
Июль +18 283,4 +1,5 306,0 +1,6 303,4 +1,4 329,8 +1,3
Август +17 283,1 +1,4 305,7 +1,5 303,1 +1,3 329,4 +1,2
Сентябрь +12 281,6 +0,9 304,0 +0,9 301,1 +0,7 327,8 +0,8
Октябрь +6 279,8 +0,3 302,0 +0,3 299,8 +0,3 325,9 +0,2
Ноябрь -2 277,4 - 0,6 299,3 -0,6 297,4 -0,6 323,4 - 0,6
Декабрь -10 275,0 -1,7 296,7 -1,5 295,0 -1,4 320,8 -1,4
С нв +3,7 279,1 - 301,2 - 299,0 - 325,2 -
1в +30 287,0 +2,8 310,0 +2,9 307,0 +2,6 333,6 +2,8
23 °С и наиболее рациональной 1к = минус 30 °С приведены в таблице 2.
Анализ данных таблицы 2 показывает, что снижение температуры воздуха в камере на 7 °С приводит к незначительному росту удельного расхода холода (в среднем на 7,2 %), но при этом заметно сокращается продолжительность процесса, что является в данном случае более важным преимуществом. Можно сделать вывод, что диапазон необходимой корректировки удельных расходов холода для камер замораживания по месяцам года значительно меньше, чем для камер охлаждения и состав-
ляет, например, при 1к = минус 23 °С от (-1,9) до (+1,5)% для 0 К= 100 % и от (-2,0) до (+1,6)% для 0 = 63,8%.
Необходимо отметить, что недогрузка камеры замораживания мяса приводит к увеличению удельного потребления холода соответственно на 7,9 % (при ^ = минус 23°С) и на 8,7% (при ^ = минус 30°С). Напротив, увеличение загрузки камеры на 10% позволяет снизить энергопотребление примерно при температуре в камере замораживания на (3,0-3,2)%. Увеличение удельных затрат холода при этом составляет (1,0-1,5)% на 1 °С снижения температуры в камере.
Математическая обработка данных, представленных в таблицах 1 и 2, позволила получить корреляционные зависимости удельных расходов холода q на термообработку единицы массы продукции и корректироиочных куэффициентов удельных расходов холода от темпера-еуры наружного воздуха енв для кеэффи-циенвов загрузки к^мерэ СП (оптинальных и средних за год) и расчётных темпера-тун: регламептных — и максимальных ¡тах за исслхдуемый период (составляют для камеры охлаждения мяса соответственно мпнус 2 и 4 °С н для намеры замораживания охлаждённого мяса - ми -нус 30 и минус 23 °С).
Получеаные коареляционные ^^виси-мости имеют линейный характер:
ц = а п Ь ■ И , М Дж/т (6)
£ = с ■ - - С% (7)
где а, Ь, с, с/ - параметры корреляционных моделей (таблица 3).
Вел и ч ина достовенности апп роислма-цви зависимосней (6) и -7) преиышаеу значение К2 > 0,99, что свидетельствует о достаоочной статистической подёжно-сти полученных уравнений.
Основными факторами, влияющими на патребленин холода, а значит и нго удельного расхода, являются температура иаружного воздуха и коэффпциент загиузки холоднльыых камер. Но топько последний фактор может считаться показателем потенциала энергосбережения, так как темпееатура наружноыо воздуха - это параметр, характеризующий объективиые услоозя экспнуатации хо-лодилрних камнр и не поддающийся регулированию. С другой стороны, имен-ни стеаень загрузки холодиленых каамаер пильно влияет на перерасходнолода, особенно это заметно при показателе ниже 70% (рисунок 4).
Важным индикатором энергоэффективности холодильных камер является среьиий коэффиниент эиастичноити е ио-лученных зависимостей, определяемый по фнрнулн:
(Ю^-П ) 1Л0 е = —-—--,°%/0/о (8)
и (100 - ¡к—п '
где цтах - максимальное значение удельного расход— холода на тенмообработку хродук-ции при наибольшей расчётной температуре наружного воздуха Пв = 30 °С, МДжД; ц - удельный расход холода на термообработку продукции при среднегодовой тем пе ратуре наружного вопдуха Тив=3,70С, МДж/т.
Оеличиыа е поктзываео, на сколько процентов увеличивается удельный расход холода ц при термообработке продукции в случае уменьшения загрузки камеры на 1 % (таблица 3). Установлено, что при снижении загрузки камнры иа 1 % цельный расход холооа на охлаждение мяса внз-растает в среднем примерно на (0,9-1,1)%.
Для камкры каоораживания мясного сы рья коэффициент её загрузкл С существенного влияния на удельный расход холода нее оказывает, так как при пнидп-нии величины С! нд 1 % удельныи расход холода увеличивается в среднем на 0,3%, т. е. иримерно в 3 раза меньше, чем для камеры охлаждения.
Графики на рисунке 4 позволяют оценить эффективность расхода холода пр и термо обр аОотпе мяса за счит уве~ личения коэффициента загрузки камеры С по изменению величчны чараме-три Нц+:
ЦС ср~ ц¡ = 1004
8ц+ = -
•1 00, % (9)
"1С ср
где 5ц+ - резервэкономии холода за счёт уве-лычения зогрузки камеры,%; ЦСр - среднегодовой удельный расход холоди на термичеcкяю обработжу мяса, МДж/т.
Прчи еопышенин коээснсКиххиеннна ^аг|эиз-ки камеры охлаждения с 25 до 50 % можно добиться сиижения среднегодового удельного расхода холода примерно на 25%, а для каме р ы за морввживвния -почти на 30 %.
Мачематикескак ибр^аНотка данных графиков, п редставлениых на рисунке 4, позволила получить корреляционную зависимость резерва эконооии холод;! 8<ц+ на термообработку единицы массы продукции для различных коэффициентов пафузли камер КД и раснётных теиоера-тур наружного воздуха:
8ц+ = т -С, % (10)
где т, с - парчметры коиреляоиоиной мчодели (таблица 4).
Таблица 3
Значения коэффиииентов в ураннениях (6) и (7) и среднего коэффициента эластичности, определённого по уравнению (8)
Загрузка камеры С, %
Н (V Ш « X Ед. юп н7,7 1но 6 3,8
изм. Температура в камере К "С
а С минус 2 4 минус 2 4 минус 30 минус 23 минус 30 минус 23
а МДж/т
Ь МДж/(т-°С)
с %
с! %°°С
е %0%
131 111
0,433 0,433
0,319 0,378
1,121 1,297 Н 0
173 154
1,230 1,167
0,693 0,743
2,540 Х,80й
0,93П 1,ечo
298 278
0,300 0,300
0,103 0,109
0,395 0,41 8
0 0
324 300
0,320 0,330
0,098 0,111
0,396 0,002
0520 е,30б
Рисунок 4. Зависимость резерва экономии холода 5q+ на термообработку мяса от коэффициента загрузки камеры С:
а) — охлаждение мяса; б) — замораживание мяса
80 70
сг
ю
« 60 § 50
х
I 40
30 20 10 0
1
= 30 °С = 3,7 °С -
н
н
20 30 40 50 60
КоэффйЦйщнт зажрузющ кемн ры С, %
а)
70
60 50
ю «
| 40
0
X
1 30
0
1 20 т
ш
10 0
1
Н 30 С Н 3,17 С ,7
20 30 40 50 60
КоэффйЭйeнт оажнуоад юаокдндl С %д
б)
70
Таблица 4
Значения коэффициентов в уравнении (10)
Параметр Камера охлаждения мяса Камера замораживания мяса
t = 3,7°С HB ' t* = 30°С t = 3,7°С HB ' t* = 30°С
m 13228 33000 15313 18759
n -1,761 -1,896 -1,793 -1,800
R2 0,9889 0,9968 0,9898 0,9880
Очевидно, что приведённые в статье удельные расходы холода при термообработке продукции вряд ли можно рассматривать в качестве обобщающих, т. к. условия работы холодильных камер на разных предприятиях существенно отличаются. В тоже время, данные таблиц 1 и 2 показывают тенденцию влияния объективных и субъективных факторов на общий расход холода в камерах охлаждения и замораживания мяса, которую необходимо учитывать при организации термических процессов в холодильных камерах.
Вместе с тем, относительные показатели (корректировочный коэффициент удельных расходов холода и коэффициент эластичности е) имеют обобщающий характер и могут применяться с учётом реальных условий эксплуатации при
мониторинге энергоэффективности других холодильных камер.
Выводы
Основными факторами, влияющими на удельные расходы холода при термообработке пищевого сырья и готовой продукции (мяса и мясных продуктов), являются коэффициенты загрузки холодильных камер и температуры наружного воздуха.
Получены корреляционные зависимости для расчёта удельного расхода холода, которые можно использовать для мониторинга энергопотребления камерами мясоперерабатывающих предприятий при термической обработке мясного сырья и корректировки норм расхода холода в зависимости от температуры наружного воздуха.
Установлены зависимости общего расхода холода и его рационального использования при термообработке мясной продукции от степени загрузки охлаждения и замораживания. Таким образом, нормативная загрузка холодильных камер является необходимым условием для рационального потребления энергии на холодильную обработку продукции и обеспечения её минимальной стоимости.
Предложенные показатели позволяют оценить энергоэффективность эксплуатации холодильных камер при термической обработке мяса, а полученные расчётные зависимости могут быть использованы при составлении сводных балансов потребления холода и, соответственно, электроэнергии на его производство, а также для расчёта нормативных энергетических показателей в зависимости от условий эксплуатации.
© КОНТАКТЫ:
Корниенко Владимир Николаевич а kortiz@yandex.ru Николай Сергеевич Николаев а nikolaev.n.s@bk.ru Руденко Георгий Сергеевич а rudenko. g. s.@yandex.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
ГОСТ Р 51565-2012 «Энергетическая эффективность. Приборы холодильные бытовые и аналогичные. Показатели энергетической эффективности и методы определения».
Доктрина энергетической безопасности России. Утверждена Указом Президента Российской Федерации № 216 от 13 мая 2019 г.
Корниенко, В.Н. Роль тепловой изоляции в ресурсосбережении на предприятиях мясной промышленности / В.Н. Корниенко, Н.А. Горбунова // Мясная индустрия. - 2019. - № 4. - С. 40-44.
REFERENCES:
GOST R51565-2012 «Energeticheskaya effektivnost'. Pribory kholodil'nyye bytovyye i analogichnyye. Pokazateli energeticheskoy effektivnosti i metody opredeleniya» [Energy efficiency. Household refrigeration appliances and simi-lar. Indicators of energy efficiency and determination methods]. Doktrina energeticheskoy bezopasnosti Rossii. Utverzhdena Ukazom Prezidenta Rossiyskoy Federatsii № 216 ot 13 maya 2019 g. [Energy security doctrine. Approved by the Executive Order of the President of the Russian Federation].
Korniyenko, V.N. Rol' teplovoy izolyatsii v resursosberezhenii na predpriyatiyakh myasnoy promyshlennosti [The role of thermal insulation in resource saving in meat industry enterprises] / V.N. Korniyenko, N.A. Gorbunova // Myasnaya industriya. - 2019. - № 4. - P. 40-44.
Корниенко, В. Н. Современная теплоизоляция оборудования и трубопроводов: ресурс энергосбережения в мясной промышленности / В. Н. Корниенко, Н. А. Горбунова, Н. С. Николаев, Г. А. Трусов // Мясная индустрия. - 2019. - № 8. - С. 40-45.
Гордиенко, Ю. Энергоэффективность холодильных систем / Ю. Гордиенко // Империя холода. 2015. - № 5 (74). - С. 47-48.
Korniyenko, V.N. Sovremennaya teploizolyatsiya oborudovaniya i truboprovodov: resurs energosberezheniya v myasnoy promyshlennosti [Modern thermal insulation of equipment and pipelines: energy saving resource in the meat industry] /V.N. Korniyenko, N.A. Gorbunova, N.S. Nikolayev, G.A. Trusov // Myasnaya industriya. - 2019. - № 8. - P. 40-45. Gordiyenko, Yu. Energoeffektivnost' kholodil'nykh sistem [Energy efficiency of refrigeration systems] / Yu. Gordiyenko // Imperiya kholoda. - 2015. - № 5 (74). - P. 47-48.
6. Выгодин, В.А. Методика определения энергоэффективности эксплуатации холодильных камер для Vygodin, V.A. Metodika opredeleniya energoeffektivnosti ekspluatatsii kholodil'nykh kamer dlya myasa мяса / В.А. Выгодин, Г.С. Руденко, С.Б. Бабакин // Интернет газета «Холодильщик RU». - 2005. - [A method for determining energy efficiency of op-eration of cold chambers for meat] / V.A. Vygodin, Вып. № 2. G.S. Rudenko, S.B. Babakin // Internet gazeta «Kholodil'shchik RU». - 2005. - V. 2.
7. Корешков, В.Н. О холодильном потенциале пищевых производственных предприятий / В.Н. Кореш- Koreshkov, V.N. O kholodil'nom potentsiale pishchevykh proizvodstvennykh predpriyatiy [About cold potential ков, В.А. Лапшин // Мясные технологии. - 2017. - № 11. - С. 44-45. of food enterprises] / V.N. Koreshkov, V.A. Lapshin // Myasnyye tekhnologii. - 2017. - № 11. - P. 44-45.
8. Корешков, В.Н. Паспортизация холодильного хозяйства на предприятиях мясной промышленно- Koreshkov, V.N. Pasportizatsiya kholodil'nogo khozyaystva na predpriyatiyakh myasnoy promyshlennosti сти / В.Н. Корешков, В.А. Лапшин // Мясная индустрия. - 2014. - № 9. - С. 58-59. [Certification of refrigeration in meat processing enter-prises] / V.N. Koreshkov, V.A. Lapshin // Myasnaya
industriya. - 2014. - № 9. - P. 58-59.
9. Корешков, В.Н. К паспортизации холодильного хозяйства мясоперерабатывающих предприятий / Koreshkov, V.N. K pasportizatsii kholodil'nogo khozyaystva myasopererabatyvayushchikh predpriyatiy
B.Н. Корешков, В.А. Лапшин // Все о мясе. - 2008. - № 5. - С. 32-35. [To certification of refrigeration in meat processing enterprises] / V.N. Koreshkov, V.A. Lapshin // Vsyo o
myase. - 2008. - № 5. - P. 32-35.
10. Корниенко, В.Н. Макроанализ энергоёмкости термической обработки мясного сырья в холодиль- Kornienko, V.N. Macroanalysis of power intensity of meat raw material thermal processing in cold ных камерах / В.Н. Корниенко, Н.С. Николаев, Г.С. Руденко // Все о мясе. - 2020. - № 3. - С. 42-47. chambers / V.N. Kornienko, N.S. Nikolaev, G.S. Rudenko // Vsyo o myase. - 2020. - № 3. - Р. 42-47. DOI: 10.21323/2071-2499-2020-3-42-47. DOI: 10.21323/2071-2499-2020-3-42-47.
11. Корниенко, В.Н. О необходимости энергетических обследований объектов холодильной промыш- Korniyenko, V.N. O neobkhodimosti energeticheskikh obsledovaniy ob"yektov kholodil'noy promyshlennosti ленности / В. Н. Корниенко // Инновационные технологии обработки и хранения сельскохозяй- [About the necessity of energy inspec-tion of facilities in the refrigeration industry] / V.N. Korniyenko // ственного сырья и пищевых продуктов (сборник научных трудов учёных и специалистов к 90-летию Innovatsionnyye tekhnologii obrabotki i khraneniya sel'skokhozyaystvennogo syr'ya i pishchevykh ВНИХИ). - М.: ВНИХИ; Саратов: Амирит, 2020. - С. 205-218. produktov (sbornik nauchnykh trudov uchonykh i spetsialistov k 90-letiyu VNIKHI). - M.: VNIKHI;
Saratov: Amirit, 2020. - P. 205-218.
12. Фокин, В. М. Основы энергосбережения и энергоаудита / В. М. Фокин. - М.: Издательство Маши- Fokin, V.M. Osnovy energosberezheniya i energoaudita [Fundamentals of energy conservation and energy ностроение-1, 2006. - 256 с. audit] / V.M. Fokin. - M.: Izdatel'stvo Mashinostroyeniye-1, 2006. - 256 p.
13. Николаев, Н. С. Анализ энергоэффективности холодильных камер предприятий мясной промыш- Nikolayev, N.S. Analiz energoeffektivnosti kholodil'nykh kamer predpriyatiy myasnoy promyshlennosti ленности / Н. С. Николаев, Г. С. Руденко, П. И. Пляшешник, В. Н. Коростылёв // Мясная индустрия. - [Analysis of energy efficiency of cold chambers in meat industry enterprises] / N.S. Nikolayev, G.S. Ruden-2014. - № 6. - С. 41-43. ko, P.I. Plyasheshnik, V.N. Korostylov // Myasnaya industriya. - 2014. - № 6. - P. 41-43.
14. Троицкий-Марков, Т.Е. Научно-методические принципы энергосбережения и энергоаудита / Troitskiy-Markov, T.Ye. Nauchno-metodicheskiye printsipy energosberezheniya i energoaudita [Scientific Т.Е. Троицкий-Марков, О.Н. Бударин, С.А. Михайлов, А.И. Потапов. - М.: Наука, 2005. - 537 с. and methodological principles of energy conservation and energy audit] / T.Ye. Troitskiy-Markov, O.N. Bu-
darin, S.A. Mikhaylov, A.I. Potapov. - M.: Nauka, 2005. - 537 p.
15. Руденко, Г.С. Энергоэффективность и энергосбережение на хладокомбинатах. Материалы Между- Rudenko, G.S. Energoeffektivnost' i energosberezheniye na khladokombinatakh. Materialy Mezhdunarod-народной конференции «Современное оборудование для производства, хранения, транспортиров- noy konferentsii «Sovremennoye oborudovaniye dlya proizvodstva, khraneniya, transportirovki morozheno-ки мороженого и замороженных продуктов / Г.С. Руденко. - М., 2003. - С. 34-38. go i zamorozhennykh produktov [Energy efficiency and energy saving in cold storage plants. Materials of the
International Conference "Modern Equipment for the Production, Storage, Transportation of Ice Cream and
Frozen Products] / G.S. Rudenko. - M., 2003. - P. 34-38.
16. Корниенко, В.Н. Энергетическое обследование холодильных камер / В.Н. Корниенко, Г.С. Руденко, Korniyenko, V.N. Energeticheskoye obsledovaniye kholodil'nykh kamer [Energy inspection of refrigerators] / А.В. Бобровский, А.А. Цаплин // Сб. научных трудов «Повышение энергоэффективности техники V.N. Korniyenko, G.S. Rudenko, A.V. Bobrovskiy, A.A. Tsaplin // Sb. nauchnykh trudov «Povysheniye ener-и технологии в перерабатывающих отраслях АПК». - М., 2004. - С. 135-138 goeffektivnosti tekhniki i tekhnologii v pererabatyvayushchikh otraslyakh APK». - M., 2004. - P. 135-138.
17. Корешков, В.Н. О методических рекомендациях по паспортизации холодильного хозяйства на пред- Koreshkov, V.N. O metodicheskikh rekomendatsiyakh po pasportizatsii kholodil'nogo khozyaystva na pred-приятиях мясной отрасли / В.Н. Корешков, В.А. Лапшин // Холодильная техника. - 2017. - № 5. - priyatiyakh myasnoy otrasli [About guidelines for certification of refrigeration at the meat industry enter-
C. 48-51. prises] / V.N. Koreshkov, V.A. Lapshin // Kholodil'naya tekhnika. - 2017. - № 5. - P. 48-51.
