CC BY
17
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 21, 2011.
-I-
УДК 664.036
М.СМурадов, М.М.Мурадов, Э.Т.Адамян
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СТЕРИЛИЗАЦИИ КОНСЕРВОВ
Повышением температурного уровня и вращением тары можно существенно интенсифицировать процесс теплообмена. В качестве греющей среды использовали нагретый воздух температурой 170оС. При стерилизации консервов с вращением тары коэффициент крайней неравномерности стремится к единице (Кк.н=1), а коэффициент интенсивности теплообмена для «Компота из персиков» достигает равным 3 и критерий эффективности Кэ=0,9.
Ключевые слова: скорость, вращение, летальность, коэффициент крайней неравномерности, интенсивности, эффективности.
M.S. Muradov, M.M. Muradov, E.T. Adamian INTENSIFICATION OF STERILIZATION CANNED
Increase the temperature level and rotation of container can substantially intensify the heat exchange process. As the heating medium temperature of the heated air is used 170oS. The sterilization of cannedfood to the rotation rate ofpackaging extreme unevenness tends to unity (Kk.n. = 1), and the coefficient of heat transfer rate for a "peach compote" up to 3 and the criterion of effectiveness Ke = 0.9.
Keywords: speed, spin, lethality, extreme unevenness rate, intensity, efficiency.
Как известно, основными путями интенсификации процесса тепловой стерилизации консервов в банках являются повышение температурного уровня и вынужденное перемешивание продукта путем вращения банки.
Ускорение процесса нагрева компота при повышении температурного уровня хорошо видно из рисунка 1, где показаны результаты наших исследований по прогреваемости компота из персиков при различной температуре горячего воздуха как в неподвижном состоянии банки № 13, так и при вращении ее вокруг своей продольной оси.
В таблице 1 приведены средние скорости прогрева компота из персиков (центр банки) при стерилизации его как в автоклаве по действующему режиму, так и в потоке горячего воздуха температурой 135, 150 и 1700С.
Таблица 1
Влияние температурного уровня процесса и вращения банки на скорость прогрева
"Компота из персиков"
№ Способ нагрева Средняя скорость нагрева, °С/с
п/п при неподвижном состоянии банки при вращении банки частотой 0,5 -1 с
—1- 1. В автоклаве водой 0,035 -
2. В потоке горячего
воздуха с температурой:
Т1=1350С 0,042 -
Т2=1500С 0,048 -
Т=1700С 0,05 0,07
Рис.1. Кривые изменения температуры "Компота из персиков" при стерилизации:
1 - по действующему режиму в автоклаве при п = 0;
2 - в потоке горячего воздуха температурой:
2 - 135°С и п= 0;
3 - 150 °С и п= 0;
4 - 170 °С и п= 0;
5 - 170 °С и п = 0,5 с-1.
Как видно из таблицы, с повышением температуры греющей среды скорость прогрева компота повышается, причем при ротационном нагреве при температуре воздуха 1700С возрастает почти в 2 раза относительно скорости прогрева водой в автоклаве. Однако повышение температуры греющей среды связано с неравномерностью тепловой обработки; с повышением первого возрастает коэффициент крайней неравномерности тепловой обработки [1]. Это подтверждается экспериментальными данными, полученными при прогреве "Компота из слив" в потоке горячего воздуха температурой 150 и 1700С в неподвижном состоянии банки (рисунок 2). Банка № 13 находилась в горизонтальном положении и обдувалась снизу вверх потоком горячего воздуха. Температуру компота измеряли по вертикальной оси в
шести точках. Как видно из рисунка 2, "Компот из слив" в различных точках нагревается различно: верхние слои нагреваются быстрее, чем нижние. При этом было установлено, что наименее "Компот из слив" прогревается в точке, отстоящей от нижней стенки по оси банки на расстоянии 10 мм, что подтверждается и литературными данными [2]. Температурная разница между периферийным и центральным слоями при температуре воздуха 150 и 1700С достигает соответственно 20 и 250С, что значительно превосходит разницу при стерилизации водой в автоклаве по
режиму
15 - 20 -15
100
Прежде чем исследовать послойную прогреваемость компотов в потоке горячего воздуха при вращении банки необходимо было установить оптимальную температуру последнего. Для этой цели изучали прогрев сахарного раствора 10, 20 и 30% концентрации в потоке горячего воздуха со скоростью 4^6 м/с при температурах его 150, 160, 170 и 1800С и вращении банки вокруг своей продольной оси частотой 0,083^1,0 с-1. Температуру сахарного раствора измеряли в геометрическом центре банки [3].
Рис.2. Кривые изменения температуры "Компота из слив" в различных точках банки 13 в потоке горячего воздуха температурой: а - 150 °С; б - 170°С.
Проведенными исследованиями было установлено, что скорость прогрева сахарного раствора увеличивается с повышением температуры греющей среды. Однако в качестве оптимальной температуры воздушного потока для дальнейших исследований выбрали температуру 1700С. Такой выбор объясняется тем, что при температуре 1700С относительное увеличение скорости прогрева наибольшее:
1500С - 0,054 0С/с;
1600С - 0,063 0С/с;
1700С - 0,073 0С/с;
1800С - 0,075 0С/с.
Для выяснения степени неравномерности тепловой обработки компотов при температуре воздушного потока 1700С изучали послойную прогреваемость различных компотов (компотов из персиков, черешни, слив, абрикосов при вращении банки как вокруг своей продольной оси, так и с донышка на крышку при различной частоте.
Исходя из осесимметричности банки, температуру измеряли в четырех точках по одну сторону от оси вращения.
На рисунке 3 показаны кривые прогрева "Компота из черешни" при вращении банки № 13 вокруг своей продольной оси. Кривые показывают, что с увеличением частоты вращения неравномерность тепловой обработки компота уменьшается, и, начиная с п=0,5 с-1, компот в исследованных точках нагревается практически равномерно. Так, при п=0,1 с-1 разница между температурами периферийного и центрального слоев составляет 4-50С и коэффициент крайней неравномерности тепловой обработки равен 1,8; при п=0,166 с-1 температурная разница равна 2^2,5°С и
27
Ккн = 27 = 1,3 , а при п=0,5 с-1 - Ккн = 1,0 .
2 4 6 8 2 4 6 т мин
Рис 3. Кривые прогрева и фактической летальности Компота из черешни" в потоке горячего воздуха температурой 170 °С при частоте вращения банки № 13 вокруг продольной оси: I - 0,1 с-1; II - 0,16 с-1; III - 0,5 с-1;1 V - 1,33 с-1.
А-
Таким образом, вращение банки способствует равномерности тепловой обработки компотов. С увеличением частоты вращения банки вокруг продольной оси время достижения заданной конечной температуры уменьшается. Так, для нагрева "Компота из черешни" от температуры 540С до 950С необходимо время: при п = 0,166 с-1 - 10 мин; п=0,5 с-1 - 9,8 мин; п=1,33 с-1 - 9 мин.
Для установления эффективности вращения [4] изучали прогреваемость "Компота из персиков" и воды как при ротационной стерилизации, так и при стерилизации в неподвижном состоянии банки по произвольно выбранному режиму 16 23
---: в числителе - продолжительность нагрева и охлаждения, в знаменателе -
150 32
температура воздуха; охлаждение - в потоке атмосферного воздуха.
Рис. 4. Кривые прогреваемости и фактической летальности наименее
прогреваемой точки в банке № 13 при стерилизации в потоке воздуха по ре
16 23
жиму---:
150 32
1. "Компота из персиков" в статическом состоянии банки;
2. "Компота из персиков" при вращении банки со скоростью п = 0,5 с'1;
3. воды в статическом состоянии банки.
На рисунке 4 показаны кривые прогрева и фактической летальности "Компота из персиков" и воды наименее прогреваемой точки. Кривые показывают, что максимальная температура компота в статическом состоянии банки по режиму достигает 950С, при вращении банки частотой 0,5 с-1 - 102,50С, а температура воды достигает 1050С. Соответственно и величины фактической летальности равны 60, 180 и 200 усл.мин, т.е. разница величин фактической летальности для компота наименее прогреваемой точки составляет (180-60) 120 усл.мин. Коэффициент интенсивности теплообмена (Кит.) [4] для исследованного режима равен
ТТ _ ^макс _ 180 _ о и.т. 4 60 '
где Lмакс - максимальная фактическая летальность, достигаемая при вращении банки; Lо - фактическая летальность, достигаемая при неподвижном состоянии банки.
Критерий эффективности вращения, представляющий отношение максимальной фактической летальности, достигнутой путем вращения, к фактической летальности воды
Кв - ^ = 0,9.
200
Таким образом, вращение банки при стерилизации компотов при высокотемпературных режимах в потоке воздуха целесообразно [4].
Библиографический список:
1. Флауменбаум Б.Л. и др. О степени неравномерности тепловой обработки консервов при стерилизации. - Известия вузов СССР. Пищевая технология, 1963, №2, с. 87-92. Авт.: Флауменбаум Б.Л., Валявская М.И., Каушанская Л.З., Терлецкая Л.А., Писаченко А.И.
2. Рогачев В.И. и др. Местоположение наименее прогреваемой точки в банке с продуктом. - Консервная и овощесушильная промышленность, 1973, №9, с. 36-37. Авт.: Рогачев В.И., Бабарин В.П., Ганцов В., Милованова Г.П.
3. Аминов М.С., Мурадов М.С., Ахмедов М.Э. Эффективность высокотемпературной ротационной стерилизации «Компота из персиков» с воздушно-водоиспарительным охлаждением. - Консервная и овощесушильная промышленность, 1975, №12, с. 18-20.
4. Флауменбаум Б.Л., Терлецкая Л.А., Лелица А.Г. Стерилизация консервов с вращением банок в аппарате. - Известия вузов СССР. Пищевая технология, 1968, №3, с. 98-100.
