Использование естественного холода в переработке и хранении продуктов питания Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Советы специалиста

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГОХОПОДА В ПЕРЕРАБОТКЕ И ХРАНЕНИИ ПРОДУКТОВ.

А. Ф. Абрамов

Развитие такой отрасли хозяйства Якутии, как переработка и хранение продуктов питания, зависит от обеспечения технологическим оборудованием, помещениями и, главное, источниками холода. В настоящее время используется, в основном, искусственный холод. Широкое внедрение в производство технологий переработки и хранения продуктов с использованием искусственного холода ограничивается вследствие дороговизны технического оборудования и хладагентов, а также из-за вредного воздействия хладоносителей. Кроме того, для эксплуатации и ремонта холодильного оборудования нужны высококвалифицированные кадры.

Низкие зимние температуры и вечная мерзлота являются неиссякаемыми источниками естественного холода в Якутии [1]. При их использовании экономия электроэнергии по сравнению с искусственным холодом, производимым на промышленных холодильных установках, составляет 40-50%. К тому же это производство экологически чистое.

Сотрудники Якутского НИИ сельского хозяйства СО.РАСХН разработали технологию производства, переработки и хранения продуктов питания с использованием природно-

го холода, основными источниками которого являются: холод в зимний период; холод вечной мерзлоты; холод, аккумулированный в мерзлот-никах [2,3].

Низкие зимние температуры воздуха, доходящие иногда до -55... -60°С, являются важнейшим источником холода. Быстро замораживать продукты можно уже при ночной температуре ниже-25...-30°С. Продолжительность холодного периода с температурой ниже -25°С в арктических и северо-восточных зонах составляет 150-160 дней (с ноября по март), в Центральной Якутии - 150-160 (с ноября по март), в Западной Якутии - 90 (с декабря по февраль), в Южной - 60 дней (январь, февраль) (табл.1).

Быстрозамороженные продукты питания в зимние месяцы можно хранить в холодных складах при температуре наружного воздуха не выше -15°С, а в теплое время - в ледниках при температуре -15...-20°С, что значительно снижает расходы на электроэнергию и тепло. Такая температура может быть достигнута только за счет аккумулирования и сохранения зимнего холода в ледниках, а также дополнительного использования источников искусственного холода.

Алексей Федорович Абрамов,

доктор биологических наук, заведующий лабораторией биохимии и переработки сельхозпродукции Якутского научно-исследовательского института сельского хозяйства СО РАСХН.

Таблица 1

Динамика температуры воздуха на территории Якутии

_Среднемесячная температура воздуха, °С_

в арктических и в Центральной в Западной в Южной северо-восточных Якутии Якутии Якутии

зонах

Месяцы

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Наука и техника в Якутии 2005 № 1(8)

На территории Якутии широко распространена вечная мерзлота, в которой аккумулирован огромный запас холода. Мощность вечномерзлых почв колеблется от нескольких до 1000 метров. Распределение температуры почвы по глубине и ее динамика по месяцам зависят, в основном, от температуры воздуха окружающей среды, В нижних горизонтах почвы (ниже 3-4 м) температура постоянная, но там теплее, чем в верхних слоях.

В тундровой зоне толщина вечномерзлого грунта составляет более 500 м, температура грунта на глубине.10 м - минус 10°С; в лесотундровой зоне 250-500 м и минус 5°С; на территории Центральной Якутии - 120-150 м и минус 3°С; на юго-западной территории Якутии 120 м и -1°С соответственно.

Из этих данных следует, что конструкции мерзлотников и ледников должны быть различными, соответствующими температуре грунта. Так, в ледниках и мерзлот-никах на территориях арктической и северо-восточной зон Якутии температуру для хранения, продуктов легко обеспечить, так как летом в них на глубине 10 м она сохраняется в пределах -10... -15°С.

Аккумулирование зимнего холода в мерзлотниках и ледниках. Одним из основных путей использования естественного холода и вечной мерзлоты является аккумулирование холода в мерзлотниках и ледниках. Этим способом хранения продуктов с давних времен пользуются жители Севера.. За последние годы в Якутии были построены различные типы подземных мерзлотников и ледников, а также надземных ледников. Однако, как показали наши исследования, в имеющихся мерзлотниках и ледниках амплитуда колебаний температуры воздуха в теплые годы слишком высока, что отрицательно сказывается на качестве продуктов. Так, зимой в подземных ледниках температура воздуха понижается до минус 21 °С, а в летние месяцы повышается до минус 2-6°С (табл.2).

Нами разработаны рекомендации по реконструкции сущест-

Таблица2

Динамика температуры воздуха в ледниках, °С

Месяцы В подземном леднике В надземном леднике

Февраль -21 -25

Июль -16 -8

Август -11 -5

Октябрь -6 -2

0.000

|р ^-а.бЩ \ |

Рис. 1.Ледникусовершенствованнойконструкции(руководитель про,екта^д.б.н.,професЬорА.Ф.Абрамов)±

а - план ледника на отметке 1500.мм: 1. -стойки, 2- стенё изо льда, 3 - обшивка -из горбыля, 4 - гидротеплоизолирующий контур из пенополистирольных плит фолщиной^ВОмм.^б -разрез, ледника: 1 - сарай, 2 - подсыпка из влажнрго грунта, 3-глйна,4-опилки, 5-пенополистирольные плиты, 6-влажныйгрунт.

96

Наука и техника в Якутии 2005 № 1(8)

вующих ледников, а также усовершенствованные типы ледников (рис. 1), которые должны обеспечить в летние месяцы в ледниках на территории Центральной Якутии температуру не выше -15°С [4].

Схемы'использования естественного холода для переработки и хранения продуктов питания отражены на рис. 2. По первой схеме используется только естественный холод для глубокой заморозки и хранения продуктов в зимние месяцы, по второй естественный холод используется в комплексе с искусственным холодом в летние месяцы.

Первичное охлаждение естественным холодом

Первичное охлаждение искусственным холодом

Глубокая заморозка естественным холодом до -35°С

Глубокая заморозка искусственным холодом до -35°С

Рис. 2. Схема йспользованияестественного холода в зимниемесяцы (а) и комплексногоиспользованияестественного и искусственного ./ холода втеплоевремягода(б).

Разработки института по использованию естественного холода в переработке и хранении продуктов питания ведутся по следующим направлениям:

- технологии производства быстрозамороженного картофеля, овощей, ягод в мини-цехах на промышленной основе;

-технологии производствазамороженных молочных продуктов;

- усовершенствование новых типов ледников на основе использования аккумулированного зимнего холода и комбинированного использования зимнего и искусственного холода.

Однако внедрение и дальнейшее развитие разработанных технологий недостаточно из-за отсутствия финансовых средств, а также проектно-конструкторской базы. Поэтому нужно создавать дешевые, простые в эксплуатации мини-цеха и установки для использования естественного холода в условиях Севера. Необходимо также проведение совместных исследований с институтами и конструкторскими бюро СО РАСХН.

Хранение продукции в ледниках при t = -Ю...-20°С

Хранение продукции в ледниках при t = -Ю...-20°С

Литература

Естественный холод может быть использован и для производства высушенных продуктов способом сублимационной сушки по схеме, показанной на рис. 3.

Замораживание продукта природным холодом -► Отвод тепла

г

Подвод инфракрасного излучения Вакуум-насос

Рис. 3.. Схема сублимационной сушки продуктов.

1. Абрамов А.Ф. Природный холод в условиях Севера -важнейший источник энергосберегающих технологий// Тр. Междунар. форума по проблемам науки, техники и образования. - М., 2000.-Т.2.-С.112.

2. Абрамов А.Ф. Советы по производству быстрозамороженного картофеля / РАСХН. Сиб. отд-ние. Якут. НИИСХ,-Якутск, 2002. -16с.

3. Абрамов А.Ф., Амосова Т.В., Степанов K.M., Павлова А.И. Советы кумысопроизводителям. - Якутск: Изд-во ГНУ ЯНИИСХСО РАСХН, 2004. - 62 с.

4. Абрамов А.Ф., Зверев С.С. Ледники усовершенствованной конструкции (Новые технологии и проблемы инновационной политики в Республике Саха (Якутия): Сб. трудов региональной научн.-практ. конф., 1213 февраля 2004 г. - Якутск: Изд-во ЯГУ, 2004. -С. 197199.

Разве допустимо, чтобы одни и те же законы были применены к сочетаниям астрономических миров и биологических клеток, живых людей и эфирных волн, научных идей и атомов энергии? Математика дает решительный и неопровержимый ответ: да!

А. Богданов

WW. ■ . J „ . ' ' .'.■.! ' . • ' ^ '/Гг'ЕШ Äß

Наука и техника в Якутии 2005 № 1(8)