Научная статья на тему 'Нанотехнология сушки колбасной оболочки типа «Белкозин»'

Нанотехнология сушки колбасной оболочки типа «Белкозин» Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
98
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Все о мясе
ВАК
Область наук

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Илюхин В.В., Зянкин М.Б., Бурлев М.Я.

Научнотехническая революция нашего времени связана с возникновением и развитием нанотехнологий. Это направление родилось на стыке фундаментальных наук физики, биологии, химии и оно станет определяющим в развитии прикладных знаний и промышленных технологий во многих отраслях. Не стало исключением и производство упаковочных материалов. В МГУПБ на кафедре технологического оборудования и процессов отрасли проведены комплексные исследования по применению нанотехнологии в процессах сушки материалов и в частности колбасной оболочки типа «Белкозин».

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Нанотехнология сушки колбасной оболочки типа «Белкозин»»

ГЛАВНАЯ ТЕМА / Современная упаковка

Нанотехнология сушки

колбасной оболочки типа «Белкозин»

В.В. Илюхин, доктор техн. наук, М.Б. Зянкин, канд. техн. наук, МГУ прикладной биотехнологии М.Я. Бурлев, канд. техн. наук, ЗАО «Сибирь - Ялатуровскмолоко»

Научно- техническая революция нашего времени связана с возникновением и развитием нанотехнологий. Это направление родилось на стыке фундаментальных наук — физики, биологии, химии и оно станет определяющим в развитии прикладных знаний и промышленных технологий во многих отраслях. Не стало исключением и производство упаковочных материалов. В МГУПБ на кафедре технологического оборудования и процессов отрасли проведены комплексные исследования по применению нанотехнологии в процессах сушки материалов и в частности колбасной оболочки типа «Белкозин».

^ Федеральное Агентство по науке и инновациям в «Концепции развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий до 2010 года» дает следующее определение термина «нанотехнология»: Нанотехнология — совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, хотя бы в одном измерении, и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществить их интеграцию и полноценно функционирующие системы большого масштаба; в более широком смысле этот термин охватывает так же методы диагностики, характерологии и исследований таких объектов».

В качестве основы исследований был использован эффект, обнаруженный В.В. Илюхиным с помощью устройства, оснащенного осциллографом с памятью и высокой разрешающей способностью. Сущность этого эффекта заключается в том, что экспериментальным путем установлено неизвестное ранее явление генерирования и синхронизации униполярных электрических импульсов веществами при фазовых переходах первого рода, и отсутствие генерирования электрических импульсов при фазовых переходах второго рода. Дискретные частицы веществ (молекулы или группы молекул) могут при этом свободно относительно друг друга осуществлять фазовый переход, взаимодействуя посредством сколь угодно малых сил, зависящих от их взаимного расположения. Они обнаруживают тенденцию к генерированию униполярных электрических импульсов в виде гармонических колебаний с одинаковыми амплитудами, частотами и скважностью.

Известно, что при фазовом переходе первого рода скачкообразно меняются такие характеристики вещества, как плотность и концентрация компонентов: в единице массы выделяется или поглощается определенное количество теплоты, называемое теплотой фазового перехода. При фазовом переходе второго рода физические параметры, такие, как, например, теплоемкость, постепенно растут при удале-

нии от точки перехода в сторону, при этом физические параметры изменяются непрерывно.

Для процесса испарения влаги, содержащейся в колбасной оболочке, фазовый переход первого рода характеризуется генерированием электрических импульсов с параметрами: амплитуда = 30-40 мВ; частота = 300 Гц и скважность = 2-3, сила электрического тока при фазовом переходе жидкость-пар составляла 10-20 наноампер. В связи с этим для управления процессом сушки путем дополнительного наведения электрической индукции была использована наносекундная техника (генератор импульсов высокого напряжения), позволяющая генерировать и преобразовывать электрические импульсы, продолжительность которых около 10 наносекунд (10-810-9 секунд), то есть работающих в наносекундном диапазоне длительности импульсов.

Исследования проводили на лабораторной установке, представленной на рисунке 1.

В ранее проведенных исследованиях было экспериментально установлено, что импульсные колебания электрического тока, индуцируемые при сушке веществ, инициируют на их поверхности совокупность целого ряда процессов: электрокинетические явления (микроэлектроосмос, микроэлектрофорез), микроэлектролиз и стохостический резонанс собственных импульсов, генерируемых испаряющейся влагой и наведенной электростатической индукцией. На рисунке 2 представлена физическая модель этих процессов.

При использовании электрического заряда отрицательной полярности под действием микроэлектро-осмоса происходит перенос влаги из внутренней микрозоны объекта в поверхностную микрозону, а при наличии растворенных в воде противоположно заряженных частиц веществ, будет происходить микроэлектрофорез их в направлении положительного заряда, что обеспечивает управление микроструктурой высушиваемой оболочки. Такая технология позволяет получать колбасную оболочку с заранее заданными свойствами поверхности, например, резко уменьшить адгезию внешнего поверхностного слоя

8

ВСЁ О МЯСЕ №5 октябрь 2008

Современная упаковка / ГЛАВНАЯ ТЕМА

3 4 5 6 7

Рис. 1. Лабораторный стенд для сушки оболочки белкозин 1 — вентилятор; 2 — труба; 3 — генератор импульсов высокого напряжения (ИВН); 4 — универсальный источник питания; 5 — излучатель (ионизатор); 6 — весы; 7 — подложка; 8 — осциллограф

Рис. 2. Физическая модель внешнего и внутреннего переноса электрической энергии в процессе сушки оболочки «Белкозин» с использованием слабых электроимпульсных воздействий

—♦— 1=0 Гц

1=50 Гц —Ь— 1=100 Гц

—Ф—Г=150 Гц

1=200 Гц —1=300 Гц

—♦—1=150 Гц

1=200 Гц —А—1=300 Гц

Постоянные параметры процесса сушки: и = 10 кВ; О = 0,31 В; !в = 22 °С; Ув = 2,4 м/сек; и = 0,01; 0 = 2

Рис. 3. Кинетика изменения влажности в процессе сушки белковой оболочки «белкозин» в зависимости от частоты импульсов электрического поля

оболочки, за счет равномерного размещения молекулярных слоев антиадгезионного вещества, отвечающего технологическим требованиям.

При микроэлектролизе между наружной и внутренней стенками оболочки (во внутренней зоне) происходит образование микропузырьков, способствующих дискретному выбросу микрочастиц влаги из капилляров во внешнюю среду, что дополнительно интенсифицирует тепло-массоперенос влаги.

Перечисленные факторы объясняют физику управления микроструктурой веществ и интенсивностью процесса сушки с позиций нанотехнологии. Величина каждого из перечисленных факторов и диф-

ференциальное воздействие их непосредственно на процесс интенсификации сушки, а также формирование микроструктуры существенно зависят от режимов сушки, параметров наведенной электростатической индукции и изменения свойств самого объекта на каждом из трех этапов скорости сушки: 1. возрастающей; 2. постоянной и 3. падающей скорости сушки.

На рисунках 3, 4 показаны графики сушки и скорости сушки, на которых четко прослеживается интенсификация процесса сушки колбасной оболочки типа «Белкозин» при использовании нанотех-нологии.

№5 октябрь 2008 ВСЁ 0 МЯСЕ

9

ЙР

ГЛАВНАЯ ТЕМА / Современная упаковка

г=^

<1т

20-

10

1-г

0 5 10 15 20 25 4; (%)

V = —

¿Г 30

20

10-----1--

0 5 10 15 20 254; (%)

-1=150 Гц -ш— 1=200 Гц -1=300 Гц

Г = ^ ¿г

20 -

10 -

-1=0 Гц -■-1=50 Гц -♦-1^=100 Гц

Постоянные параметры процесса сушки: и = 10 кВ; О = 0,31 В; Ь = 22 °С; Ув = 2,4 м/сек; и = 0,01; 9 = 2.

0 5 10 15 20 24; (%) —д—1=400 Гц -щ—1=600 Гц -»—1=800 Гц

Рис. 4. Кинетика изменения скорости сушки белковой оболочки «белкозин» в зависимости от частоты импульсов электрического поля

0

0

0

Явление, обнаруженное В.В. Илюхиным, позволило разработать новое, не имеющее аналогов в мировой практике направление в технике и технологии сушки материалов и в частности при сушке колбасной оболочки. Доказано, что исследование процессов тепло- и массопереноса в режиме нанотехноло-гий необходимо осуществлять в тесной взаимосвязи с переносом электрических зарядов.

Реализация нового направления требует использования новой наукоемкой техники и технологии, что позволит решить ряд актуальных задач:

1. Резко интенсифицировать процесс сушки без дополнительных удельных энергозатрат.

2. Повысить качество высушенного продукта по сравнению с существующей технологией.

3. Осуществить компоновку новой техники с используемой без внесения в последнюю конструктивных изменений.

4. Резко повысить производительность труда.

Литература

1. Илюхин В.В., «Устройство для контроля параметров электризации ионизированного потока газа»; А.С. № 1322516 опубликовано 07.07.1987 г.

2. Илюхин В.В., «Способ сушки материалов»; А.С. 1423877 опубликовано Б.И. 34 от 09.1988.

3. Патент «Способ измерения температуры веществ при фазовых переходах», В.В. Илюхин, И.М. Тамбовцев, М.Я. Бурлев, С.В. Шишикин, С.С. Илюхина. Патент РФ на изобретение № 2300097. Заявители В.В. Илюхин, И.М. Тамбовцев, М.Я. Бурлев, С.В. Шишикин, С.С. Илюхина. Опубликовано Бюл. № 15.27.05.2007.

4. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук «Производство сухого обезжиренного молока с использованием слабых электроимпульсных воздействий», М.Я. Бурлев, Москва 2002 г.

Окись углерода для упаковки мяса

— Американская мясная научная ассоциация (АМЗА) провела исследование, чтобы внести ясность в широко обсуждаемый (в США) вопрос об использования окиси углерода (СО) в составе модифицированной газовой среды для упаковки свежего мяса.

Начиная с 2002 года окись углерода была разрешена в Соединённых Штатах для использования в составе МГС для транспортной упаковки. С 2004 года она также разрешается для использования в малых дозах для МГС в розничной потребительской упаковке свежего мяса.

Хотя использование СО в упаковке мяса является сравнительно новым в Соединенных Штатах, мясные продукты подвергаются воздействию СО в качестве одного из компонентов коптильного дыма в течение многих десятилетий и даже столетий. Окись углерода

также была внедрена в Соединенных Штатах с 1970-х годов, как один из компонентов модифицированной атмосферы для свежих фруктов и овощей.

Использование малых количеств СО в модифицированной атмосфере улучшает стабильность цвета и аромат свежего мяса при незначительном риске токсичности в процессе упаковки или потребления мяса, обработанного СО. К достоинствам окиси углерода относится её способность обеспечивать дополнительную защиту от патогенных бактерий после того, как мясо извлекли из упаковки или при нарушении температурного режима в процессе хранения и транспортировки мяса. Существуют данные, которые также доказывают, что СО повышает нежность мяса, помещённого в МГС. —Н

По информации www.meatscience.org

10

ВСё 0 МЯСЕ №5 октябрь 2008

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.