CC BY
11
�терiали i методи дослщжень
Об'ектом дослвджень виступали процеси охолодження моделей натвтуш. Предмет дослвджень: мо-делi напiвтушi м'ясно! сировини. 1стотне значення результатiв розробок оптимiзацil та ефективностi охолодження мае застосування пвд час дослiджень
метод1в тепломасометрп (Chernyushok et al., 2016). Для створення рекомендацш з оптимальных умов традицшних i нових метод1в охолодження яловичих нашвтуш було проведено експериментальш плановi дослвдження в лабораторних умовах (Anistratenko and Fedorov, 1993). За фiзичну модель напiвтушi був зра-зок, вирiзаний 3i стегна яловичо! напiвтушi та тепло-вологоiзольваний з усiх бокiв, ^м поверхнi з повер-хневою плiвкою. Як критерп оптимiзацi! було обрано два параметри - середня густина потоку маси з поверхш продукту за час його обробки та енергетичний або технiко-економiчний параметр. Останнш складав-ся з трьох безрозмiрних доданк1в, що враховували витрати на амортизацiю i ремонт, на прокачування та охолодження повiтря, на охолодження нашвтуш (з урахуванням зовшшшх теплоприпливiв). Температуру, швидк1сть та ввдносну вологiсть охолодженого повiтря в кожному дослщ шдтримували на постшно-му рiвнi. Було проведено повнофакторний експери-мент.
Результати та ix обговорення
Для першого критерiю мiнiмальне значення уси-хання м'яса мало мюце за швидкостi Wопт = 1,56 м/с i температури повiтря t^ =- 5,2° С, для другого техно-
економiчнi витрати були мшмальними, вiдповiдно за умов оптимально! швидкосп Wопт = 1,66 м/с та ^пт = -
3,9° С.
Було розроблено також рекомендацп для здшс-нення поточних методiв охолодження: початковi швидкосп 3..3,5 м/с, температури -4 ...-6 °С, з пода-льшою пов№ною змiною цих величин до 0,2 м/с та 0 °С.
Для сучасних умов цимчно! холодильно! обробки м'яса безумовний штерес становить шформа^ щодо динамiки компонентiв тепломасообмiну за умов в№-но! конвекцп повиря.
Експериментальним шляхом дослвджували змiну вах складових густини теплового потоку та потоку маси, що випаровуеться з поверхш моделi напiвтушi за умов в№но! конвекцй' та ступiнчастого змшення температури повiтря tH.
За модель напiвтушi був цилiндр дiаметром 8 см та вистою 10 см, що вирiзали зi стегна яловичо! натв-тушi та вставленого до посудини Дьюара так, щоб тепломасообмш вiдбувався лише з поверхнi м'яса, вкрито! поверхневою плiвкою (рис. 1). Ця поверхня розташовувалася в рiвень з краями посудини, таким чином утворювався одновимiрний тепломасообмiн, що ввдповщае тепломасообмiну з найбiльш товсто! частини стегна (Cherniushok et al., 2016).
Рис. 1. Динамжа компонент густини теплового потоку з поверхш м'яса
Для дослвдження динамши всiх компоненпв густини теплового потоку з поверхш м'яса: конвективного qH, променистого qпр i масообмiнного (разом з парою з поверхш) q№ а також густини потоку маси Тц використовували однаковi перфороваш тепломiри дiаметром 10 мм i товщиною 1 мм. За допомогою гострого ножа поверхневу плiвку товщиною 0,5 мм п^^зали для кожного тепломiра так, щоби можна було його шлком закласти до утворювано! порожнини по iзотермi. П1д час охолодження шлвка дещо скоро-чувалася, отже щiльно прилягала до датчиков.
Дшянка плiвки проти першого датчика вкривалася тонкою полiетиленовою плiвкою, проти другого -тонкою фольгою з малим ступенем чорноти. Таким
чином перший тепломiр реагував на «сухий» тепло-вий потж, сигнал другого був меншим, оск1льки про-менистий теплообмiн на дмнш iз фольгою е слаб-шим. Нарештi, сигнал третього тепломiра вiдповiдав сумарному значенню густини теплового потоку.
Наявнiсть на поверхнi зразка кружив плiвки та фольги не впливала на однозначшсть цих зв'язшв. Спецiальними дослiдами було доведено, що коефще-нти «сухо!» тепловiддачi з «сухо!» поверхш та з поверхш, з яко! ввдбуваеться випаровування, е однаковими iз кореляцiею, що в^^зняеться вiд одиницi не б№ше як на 0,003 (Fedorov and Dyakusha, 1980).
Метрологiчне дослiдження того, як треба обчисли-ти тепловий попк за рахунок випаровування вологи з
поверхш продукту - чи включати до нього ентальпiю води, що перетворилася на пару, або теплоту перерву пари, що перейшла до повiтря - показало, що най-правильнiше враховувати лише теплоту пароутворен-ня.
Аналиичним та експериментальним шляхом було доведено, що мiж сигналами тепломiрiв та компонентами тепломасообмшу iснуе однозначний зв'язок, за умов даних дослiдiв.
Густина теплового потоку з поверхш за рахунок променевого, конвективного та масообмшного ввдве-дення теплоти; стутнь чорноти поверхнi зразка та вщповвдних тепломiрiв; Тпл ,Тпов температури поверх-нi плiвки зразка та повиря R-сумарний термiчний отр тепломiра та плiвки над ними.
Густину потоку маси перевiряли шляхом порiв-няння iнтеграла зважування зразшв до та пiсля завершения охолодження. До температура в цен^ tц = +4 °C. Максимальна розбiжнiсть складала 65%, що l! можна вважати задовiльною, оск1льки податковi по-хибки виникнення пвд час визначння поверхнi випа-ровування зразка, за рахунок можливого впливу струмозаломлення провщнишв та складностi i плано-метричного iнтегрування.
Динамiку складових тепломасообмiну шд час охолодження зразка яловичини ¡з 23 °C до +4 °C в центрi моделi за умов плавного змшення tп0в з -12 °C до 0 °C тривало вiд шосто! до десято! години, протягом чоти-рьох годин.
До початку пвдвищення температури повiтря усi три компонента теплового потоку мали одинаковий порядок (початковi визначення qпр = 0,13:qk = 0,15: qм= 0,1кВт/м2. Вщомо з рiзних джерел, що за умов примусового руху охолоджуваного повиря початковi значення qH бiльше н1ж qпр , в два рази. Разом з тим за шформащею авторiв (Chumak et al., 1982) тепловий попк за рахунок випромiнювання може складати 0,435 Вт/м2 при U= 27°C та 0,286 Вт/м2 при tпл =0 °C. Дуже важливим е факт, що перенесення енергп за рахунок випромiнювання не пов'язаний з перенесен-ням маси, отже не впливае на усихання м'яса. Таким чином, зб№шення частки теплового потоку за рахунок випромiнювання може бути серйозним фактором в процес скорочення часу охолодження.
Вщомо, що швидке охолодження м'яса забезпечуе добрий товарний вигляд, тонку та стiйку плiвку шд-сихання, такий вихiд соку пiсля розбирання тушi та зниження усушки, мале обсiменiння поверхнi м'яса, сприяе подовженому термiну зберiгання. Разом з тим, швидке та особливо надлишкове охолодження викли-кае змшення спрямованосл бiохiмiчних процеав в м'ясi, що призводить до холодильного стискання, зусилля рiзання м'яса може бути вдвiчi бiльше шж пiсля повiльного охолодження, отримало органолеп-
тичну оцiнку 4,33, швидкого та надшвидкого вщповь дно 3,66 та 2,96 бала. Холодне скорочення яловичини виникае, якщо температура м'яса дана нижчою за 11 °C рашше, нiж рН стала нижче за 6,2.
Висновки
1стотним джерелом енегро- та ресурсозбереження пiд час охолодження натвтуш та iнших крупногаба-ритних м'ясопродукпв е збiльшення теплообмiну шляхом удосконалення камер з прямим взаемним «контактом» поверхш продукту та випарника. Така схема охолодження може виявитися оптимальною для розвитку способiв охолодження за рахунок вщсутнос-тi повiтряних охолоджувачiв, вентиляторiв та повгт-ропроводiв.
Бiблiографiчнi посилання
Maslikov, M.M., Mezentsev, M.V. (2004). Optimizatsiyne modelyuvannya protsesu zberigannya m'yasa. Harchova promislovist. 3, 150-151 (in Ukrainian).
Zheliba, Yu.O., Harchenko, S.V., Onlschenko, M.V. (2008). Matematichne modelyuvannya harakteristik protseslv oholodzhennya svinini u napIvtushah. Holodilna tehnika i tehnologiya. 6(116), 46-51 (in Ukrainian).
Chernyushok, O.A., Fedorov, V.G., Kepko, O.I. (2016). Intensivnist kriogennoyi obrobki myasoproduktiv. Progresivni tehnika ta tehnologiyi harchovih virobnitstv restorannogo gospodarstva ta torgivli. Harkiv. 1(23), 193- 201 (in Ukrainian). Anistratenko, V.O., Fedorov, V.H. (1993). Matymatychne planuvannia eksperymentiv v APK. K.: Vyshcha shkola (in Ukrainian). Cherniushok, O.A., Fedorov, V.H., Kepko, O.I. (2016). Intensyfikatsiia kholodylnoho obroblennia dribnoshmatkovykh miasoproduktiv. Naukovyi visnyk Lvivskoho natsionalnoho universytetu veterynarnoi medytsyny im. S.3. Hzhytskoho. 18, 1(65), 161-165 (in Ukrainian).
Fedorov, V.G., Dyakusha, L.V. (1980). O Vliyanii ispareniya na teplootdachi pri svobodnoy konvektsii. Promishlennaya teplotehnika. 2(4), 58-61 (in Russian).
Fedorov, V.H. (1987). Osnovy teplomasometrii. K.:
vyshcha shkola (in Russian). Chumak, N.G., Chepurenko, V.P., Chuklin, S.G. (1982). Holodilnyie ustanovki. Legkaya i pischevaya promishlennost (in Russian).
Стаття надтшла до редакцп 8.02.2017
