CC BY
10
УДК 621.56/.59:664.8,037.5
Б. К. ШАПИХОВ, Е. Н. МАДЕНИЕВ, А. Ж. БОРАНБАЕВ, Р. С. ТРОЯНОВ, Е. С. АБДРАХМАНОВ
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ МЕХАНИЗИРОВАННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ В БЛОКАХ
Статья посвящена вопросам эффективности принципа работы модели мембранного аппарата для замораживания пищевых продуктов, приведены схемы и результаты исследований.
По санитарным соображениям и для лучшего сохранения исходного количества сырья блоки продуктов намечено замораживать в упаковке.
В наибольшей степени поставленной выше задаче удовлетворяет холодильный аппарат для непрямого контактного замораживания продуктов в блоках.
В нем продукты упаковываются, формуются в блоки и замораживаются между подвижными плоскостями вертикальных мембранных камер. При циркуляции внутри этих камер нагнетаемого под давлением хладоносителя плоскости расходятся и плотно прилегают к замораживаемому продукту; при отсосе хладоносителя, наоборот, сжимаются и отходят от замороженных блоков настолько, что последние можно удалить из аппарата. Продукты замораживаются путем непрямого контакта с хладоносителем, омывающим стенки мембранных камер с такой скоростью, при которой достигается высокий теплообмен и быстрое замораживание блоков.
Для проверки принципа действия и устройства мембранного аппарата были изготовлены действующие лабораторные модели. Исследования их показали, что наиболее эффективным является аппарат, имеющий камеры с металлическими мембранами, подвижность которых обеспечивается резиновыми манжетами. Для манжет мембранных камер была выбрана и испытана в рабочих условиях резина ГОСТ 14896-84.
Она достаточно эластична и надежна в работе при низких температурах. Сопротивление разрыву у нее не менее 40 кг/см2, относительное удлинение не менее 350 %, остаточное удлинение после разрыва не более 25 %, температура наступления хрупкости при замораживании не выше -45°, удельный вес 1,09±0,005, твердость по Джонсу 5-8 кг/см2.
При изготовлении и испытании моделей были разработаны конструкции крепления резиновых манжет к металлическим мембранам и способ ремонта манжет в случае повреждения (накладыванием заплат, как это делается при ремонте камер у автомашин).
На основе этих поисковых исследований был сделан экспериментальный макет мембранного аппарата (рисунок 1). Макет имеет две вертикально установленные мембранные камеры, каждая из которых выполнена из двух стальных листов, соединенных между собой по периметру резиновыми манжетами. Один лист камеры неподвижный, другой перемещается по горизонтали, работая как мембрана.
Мембранные камеры обращены друг к другу подвижными стенками, пространство между которыми разделено съемными ограничителями-перегородками на 4 блокообразователя.
Подвижные стальные мембраны под давлением хладоносителя (раствора хлористого кальция), циркулирующего в мембранных камерах, плотно прижимаются к ограничителям и продукту, уложенному в блокообразователи, в которых его и замораживают в виде блоков прямоугольной формы толщиной 100, шириной 190 и высотой 380 мм; вес каждого блока 7-7,5 кг. При отсасывании хладоносителя из мембранных камер в последних создается разряжение, стальные мембраны отодвигаются от замороженных блоков, образуя зазоры до 10-15 мм по каждой стороне, что позволяет свободно удалять замороженные блоки из макета.
При этом способе замораживания нет необходимости в поддержании температуры охлаждающего раствора в точке его замерзания [1,с.103].
Макет аппарата был смонтирован на стенде и присоединен к испарителю, охлаждаемому автоматически действующей холодильной установкой (рисунок 2).
Испытания макета аппарата позволили выявить наиболее рациональные способы упаковки продуктов и формовки из в блоки, загрузки и разгрузки аппарата, санобработки аппарата и т.п. Результаты испытаний показали следующее.
Расфасовывать и упаковывать продукты целесообразнее всего во влагонепроницаемые бумажные мешки-пакеты.
Загрузку продуктов, как в мешки, так и в морозильный аппарат удобно производить с помощью прямоугольной бездонной воронки в то время, когда мембранные камеры освобождены от хладоносителя и сечения блокообразователей имеют большие размеры, чем заданные сечения блоков и, следовательно, бумажных
Рисунок 1 - Макет мембранного аппарата 1 - Стальная мембрана; 2 - резиновая манжета; 3 - ограничитель; 4 - блокообразователь
мешков. Бездонный патрубок воронки вместе с надетым на него бумажным мешком опускали в блокообразователь аппарата и через воронку загружали продуктом; воронку затем вынимали, а мешок с продуктами оставляли в блокообразователе.
Формовка упакованных продуктов в блоки осуществляется действием мембран в блокообразователях аппарата.
Выгрузка замороженных блоков из аппарата производится быстро и легко, без отепления блоков, путем опускания их вместе с дном аппарата.
При испытаниях выяснилось, что блокообразователи аппарата нельзя заполнять на полную емкость. Продукты при замораживании увеличиваются в объеме на 5-8 % и, расширяясь, упираются в мембраны, дно, крышку и ограничители аппарата. Потребовалось предусмотреть недогрузку блокообразователей, для чего ширину упаковок уменьшили на 10 мм против ширины блокообразователей. Блоки продуктов, замороженные в таких упаковках, не заклинивались между ограничителями и легко удалялись через отъемное дно аппарата.
При испытании макета изыскивались наиболее целесообразные упаковочные материалы и конструкции упаковок для замораживания и хранения блоков.
Испытания показали, что наиболее целесообразными являются парафинированные однослойные мешки из крафт-бумаги. При загрузке продуктов и в процессе замораживания эти мешки не пропускают влагу и не примерзают к продукту и мембранам аппарата; они достаточно жестки, хорошо сохраняют форму и удобны для работы.
Замораживать мясо в виде блоков исключает необходимость размораживания, уменьшает затраты холода, повышает коэффициент использования холодильных ёмкостей, а также уменьшается расход холода на единицу массы, особенно при замораживании жилованного мяса [2, с.54].
Рисунок 2 - Схема охлаждения макета и мембранного аппарата
Замораживать мясо в виде блоков исключает необходимость размораживания, уменьшает затраты холода, повышает коэффициент использования холодильных ёмкостей, а также уменьшается расход холода на единицу массы, особенно при замораживании жилованного мяса [2, с. 54].
Регулировку подвода холода к месту заморозки блока мы контролируем с помощью дифференциальных электрических манометров, а контроль объема хладагента в контуре - электронными кондуктометрическими сигнализаторами уровня, измеряя уровень в расширительном баке (рисунок 3).
В настоящее время блоки мяса и субпродуктов вырабатываются следующих размеров (таблица 1). Допускается производить блоки размеров, мм: 480х390х65; 750х370х95 и 800х250х60 [2, с. 55].
Профессор Христодуло Д.А. в своих статьях неоднократно указывал на нецелесообразность замораживания мясопродуктов в блоках толщиной более 150 мм, потому что длительность заморозки их в сравнении с блоками, толщиной, например 100 мм, увеличивается почти в 2 раза и, следовательно, структурные изменения в мускульной ткани мяса будут более значительны, чем при замораживании блоков меньшей толщины, что имеет большое значение для качества продукции.
Рисунок 3 - Схема автоматизации управления 1,2 - электронные кондуктометрические сигнализаторы уровня, 3 - электрический манометр, 4,5,6,7, - электрические дифманометры.
Таблица 1 - Типы и размеры мясных блоков
Тип Длина, мм Ширина, мм Высота, мм
1тип 370 370 150
2 тип 370 370 75(95)
3 тип 370 180 95
4 тип 550 230 75
Учитывая вышеизложенные данные и соображения, мы приняли размеры мясных блоков следующими: высота - 95 мм, длина, 370 мм, ширина - 180 мм, т.е. 3 тип из таблицы 1, вес блока - 7-8 кг.
При таких размерах блоков в мембранном аппарате можно также замораживать мясную обрезь, какой она получается при туалете туш, печень, легкие, мозги, свиные языки, почки, творог, молоко, масло, мелкую рыбу, рыбное филе, ягоды, фрукты, овощи и т.п. продукты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Грубы, Я. Производство замороженных продуктов. - Агропромиздат, 1990. -336 с. "
2 Кецелашвили, Д. В. Технология мяса и мясных продуктов. Часть 1: Учебное пособие в 3-х частях, 2004. - 130 с.
Материал поступил в редакцию 10.06.14.
Б. К. Шапихов, Е. Н. Мадениев, А. Ж. Боранбаев, Р. С. Троянов, Е. С. Абдрахманов Тагам ешмдерш блоктарда катыру Yшiн механизацияланган к^рылгы жумысын зерттеу
С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекетлк университет^ Павлодар к.
Материал 10.06.14 баспаFа тYстi.
B. Shapikhov, E. Madeniev, A. Boranbaev, R. Troyanov, E. Abdrakhmanov Research of the mechanized apparatus work for freezing food blocks
S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar.
Material received on 10.06.14.
Макала азъщ-тулж вшмдерт муздандыру ушт мембрана аппаратыныц жумыс icmey прищитнщ тшмдшгте арналган жэне зерттеу нэтижeлeрi мен сулбалары усынылган.
Статья посвящена вопросам эффективности принципа работы модели мембранного аппарата для замораживания пищевых продуктов, приведены схемы и результаты исследований.
