CC BY
57
664.8036:62
НОВЫЙ СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛОВОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ КОНСЕРВОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
М.Э. АХМЕДОВ, ТА. ИСМАИЛОВ, А.Ф. ДЕМИРОВА, М.М. РАХМАНОВА, Н.М. АХМЕДОВ
Дагестанский государственный технический университет,
367015, г. Махачкала, просп. И. Шамиля, 70; тел.: (8722) 62-37-61, факс: (8722) 62-37-97, электронная почта: [email protected]
Представлены результаты предварительного подогрева плодов и овощей перед стерилизацией в электромагнитном по -ле сверхвысокой частоты. Установлено, что предварительная СВЧ обработка способствует существенному повыше -нию начальной среднеобъемной температуры консервов перед стерилизацией. Представлены конструкция и описание принципа работы устройства для предварительного подогрева плодов и овощей в банках в СВЧ поле.
Ключевые слова: консервирование плодов и овощей, СВЧ поле, пластинчатый транспортер, стерилизация.
Разработка и внедрение новых энергосберегающих технологий требует изыскания новых способов интенсификации процесса тепловой стерилизации консервов как одного из энергоемких и наиболее продолжительных при производстве консервов.
В настоящее время стерилизация компотов в основном осуществляется в автоклавах [1], которые обладают рядом существенных недостатков: большой продолжительностью процесса тепловой обработки, неравномерностью тепловой обработки продукта в банках и др.
Эти недостатки подлежат некоторой коррекции в сторону снижения, в частности, если несколько увеличить температурный уровень продукта на момент поступления его на стерилизацию [2].
Повышение начальной среднеобъемной температуры консервов перед стерилизацией является одним из способов интенсификации процесса тепловой стерилизации консервов.
Анализируя уравнение термической инерции
Тн) (ТА-Тя)] = X /, (1)
можно сделать вывод, что с повышением температуры продукта ТН к началу стерилизации, логарифмическая составляющая уменьшается, следовательно, уменьшается и общее время прогрева X [2]. При этом особенно существенно сказывается повышение начальной температуры продукта на сокращении времени прогрева применительно к густым по консистенции продуктам, характеризующимся высокой термической инерцией, а при производстве консервов гетерогенной консистенции - при прогреве плодов и овощей перед их заливкой.
Повышение начальной среднеобъемной температуры продукта отражается положительно не только на теплофизической стороне процесса стерилизации, но и на микробиологической: чем выше температура продукта к началу стерилизации, тем меньше в нем микроорганизмов, следовательно, возрастет эффект стерилизации. Кроме того, стерилизующее воздействие температуры практически вплоть до 70°С равно нулю, и этот период нагрева целесообразнее ускорить.
Нами исследована возможность увеличения начальной среднеобъемной температуры различных консервов с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ). Пищевые продук-
ты по своим электрическим свойствам представляют неидеальные электрики, в которых при воздействии внешнего электрического поля возникают токи проводимости и смешения. Токи проводимости создаются свободными электрическими зарядами, перемещающимися по всему объему продукта. Токи смешения создаются связанными зарядами, способными перемещаться лишь на незначительные расстояния.
Наличие в плодах и овощах свободной воды является фактором, определяющим интенсивность нагрева продукта в СВЧ поле. При воздействии СВЧ поля ди-польные моменты молекул, имеющие в отсутствие поля произвольные направления, стремятся ориентироваться по направлению поля, что встречает сопротивление со стороны окружающих молекул. Работа, расходуемая на преодоление этого сопротивления, в конечном счете превращается в теплоту, что и вызывает нагревание продукта.
Воздействие СВЧ поля на плоды и овощи сопровождается возникновением полей температуры, влажности, механических деформаций разрушения клеток, химических реакций и т. п.
Мощность рассеивания Р, кВт, в плодах и овощах, помещенных в СВЧ камеру, можно определить из уравнения
Р = 2 н/си ^5, (2)
Эту форму можно преобразовать и получить уравнение, характеризующее удельную мощность Руд, кВт/м2:
Р—д = 0,56Е2 /Е гя5-10-9, (3)
где Е - градиент напряжения, кВ/см; /— частота тока, Гц; Е - диэлектрическая проницаемость плодов и овощей; 1§5 - тангенс угла диэлектрических потерь.
Из уравнения (2) следует, что мощность рассеивания в плодах и овощах прямо пропорциональна квадрату градиента напряжения, частоте тока, произведению Е на 1§5, представляющем собой фактор потерь:
К = Е 1ё5. (4)
СВЧ энергия обладает тем преимуществом перед традиционными методами нагрева, что тепло передается сразу и одновременно всему продукту, как находящемуся в центре, так и расположенному у стенок бан-
Т аблица
Продол - Начальная температура продукта в банке перед стерилизацией, °С
Наименование консервов Тара житель-ность обработки, с с предварительным подогревом в СВЧ поле по действующей технологической инструкции
Картофель моло - 1-82-500 90 65 42
дой натуральный нарезанный 1-82-1000 150 66 42
Огурцы консер- 1-82-500 80 64 44
вированные 1-82-1000 120 65 45
Перец сладкий 1-82-500 60 60 44
натуральный 1-82-1000 80 61 45
Компот из яблок 1-82-500 50 60 50
1-82-650 90 70 51
1-82-1000 120 72 52
Компот из айвы 1-82-350 50-60 68 48
и груш 1-82-500 90 70 50
1-82-1000 120-150 73-75 52
ся на приемные столики 6, прикрепленные к стаканам 5, установленным на пальцах 4, приваренных к пластинам пластинчатого транспортера 9, который находится в СВЧ камере (резонаторе).
:;.и
7 Л 1
... ■>, 1 ^ Л У Ч 1 № 3 V“4 а'
Г= ?=т
■.7 '-.4 -6 '.4 .5
ки. Поэтому нагрев содержимого банки до необходимой температуры происходит в десятки раз быстрее, чем при обычных способах нагрева.
В этой связи, для увеличения начальной среднеобъемной температуры консервов перед стерилизацией, был предложен и исследован способ обработки плодов, овощей и других консервируемых пищевых продуктов СВЧ энергией перед заливкой [3].
Консервируемые продукты обрабатывали в СВЧ устройстве (рисунок) [4], где с помощью магнетрона возбуждается электромагнитное поле частотой (2400 ± 50) МГ ц. Устройство снабжено реле времени, обеспечивающим заданный режим, и СВЧ камерой (резонатором), куда помещали исследуемые банки с продуктом После воздействия СВЧ энергией в банки заливали сироп при производстве компотов и заливку при производстве овощных натуральных консервов. Затем банки герметизировали и выдерживали в течение времени допускаемого между укупоркой и стерилизацией, предусмотренного технологической инструкцией. Были замерены температуры в наименее прогреваемой точке продуктов в контрольных и экспериментальных образцах.
Результаты экспериментов по прогреваемости некоторых консервов представлены в таблице.
Для практической реализации данного способа разработана конструкция СВЧ устройства для нагрева и пастеризации консервов (рисунок).
Устройство состоит из каркаса 1, СВЧ камеры 2, пластинчатого транспортера 3 с приваренными к нему пальцами 4, на которые насажены стаканы 5 с прорезиненной боковой поверхностью и приемными столиками 6 для банок. Вдоль пластинчатого транспортера внутри СВЧ камеры установлена упорная планка 7. Устройство работает следующим образом. Банки 8 с расфасованными плодами (овощами) с помощью загрузочной звездочки (на рисунке не показана) подают -
При движении пластинчатого транспортера банки, находящиеся на приемных столиках, вместе с ними вращаются вокруг своей вертикальной оси за счет касания прорезиненной боковой поверхности стаканов 5 с упорной планкой 7, проходящей вдоль пластинчатого транспортера. В процессе прохождения по камере банки с плодами в течение 1-5 мин подвергаются обработке (нагреванию) СВЧ энергией, при этом банки для равномерной обработки вращаются вокруг своей оси.
Принцип работы устройства. Банки после заполнения подготовленными плодами подаются на приемный столик и вместе с ним поступают в СВЧ камеру, где одновременно вращаясь вокруг своей оси и проходя по камере в течение 1,5-3,5 мин подогреваются электромагнитными волнами частотой (2400 ± 50) МГ ц. При этом температура плодов за счет равномерного и быстрого нагрева достигает 70°С. Это обеспечивает возможность заливки банок сиропом температурой большей, чем предусмотрено технологической инструкцией (до 90-95°С) по производству консервов [2]. Тем самым обеспечивается повышение начальной среднеобъемной температуры продукта в банках и сокращение продолжительности тепловой стерилизации консервов.
Данное устройство обеспечивает экономию тепло -вой энергии, увеличивает производительность стерилизационного оборудования за счет сокращения продолжительности режимов стерилизации.
Работа выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сборник технологических инструкций по производству консервов. Т. 2. - М.: Пищевая пром-сть, 1977.
2. Флауменбаум Б.Л. Основы консервирования пищевых продуктов. - М., 1982. - 272 с.
3. Пат. 2318389 РФ. Способ консервирования компота из яблок / М.Э. Ахмедов, Т. А. Исмаилов // БИПМ. - 2008. - № 7.
4. Пат. 2344729 РФ. Устройство для подогрева плодов и овощей в банках / М.Э. Ахмедов, Т. А. Исмаилов // БИПМ. - 2009. -№ 3.
Поступила 21.12.09 г.
2
2
8
3
NEW WAY OF THERMAL STERILIZATION INTENSIFICATION OF CANNED FOOD AND THE DEVICE FOR ITS REALISATION
ME. AKHMEDOV, T.A. ISMAILOV, A.F. DEMIROVA, MM. RAKHMANOVA, N.M. AKHMEDOV
Daghestan State Technical University,
70, Imam Shamilprosp., Mahachkala, 367015; ph. : (8722) 62-37-61, fax: (8722) 62-37-97, e-mail: [email protected]
Are submitted results of the preliminary heating of fruits and vegetables before sterilization in an electromagnetic field with ultrahigh frequencies. It is revealed, that the preliminary heating in a microwave-field promote to essential increase of initial average volume temperature of canned food before sterilization. Here are represented design and description of a principle of work of the device for preliminary heating fruits and vegetables in banks in a microwave-field.
Key words: conservation of fruits and vegetables, microwave-field, pallet converter, sterilization.
663.551.4
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАБОТЫ СИВУШНОЙ КОЛОННЫ
Х.Р. СИЮХОВ, А.М АРТАМОНОВ
Майкопский государственный технологический университет,
352700, г. Майкоп, ул. Первомайская, 191; электронная почта: ророуа@таукор.ги
Проанализированы технологические и экономические аспекты работы сивушной колонны, включенной в типовую схе -му брагоректификационной установки (БРУ) косвенного действия для получения пищевого ректификованного спирта с содержанием сивушных масел менее 6 мг/дм3 и менее 1 мг/дм3. Показано, что сивушная колонна по сравнению с сепаратором сивушных масел позволяет повысить суммарный выход спирта и сивушного масла, однако включение сивушной колонны в схему БРУ экономически не оправдано.
Ключевые слова: сивушная колонна, фракция сивушных масел, тарелка отбора фракции сивушных масел, ректификационная колонна, брагоректификационная установка.
Технологическая схема типовой брагоректификационной установки (БРУ) косвенного действия состоит из трех основных колонн: бражной, эпюрационной и ректификационной. Для обеспечения высокого выхода при получении спирта марок Экстра и Люкс схему БРУ оснашают дополнительными колоннами - разгонной, сивушной и окончательной очистки [1, 2].
Сивушная колонна (СК) обеспечивает переработку фракции сивушных масел (ФСМ), отбираемой с нижних тарелок ректификационной колонны (РК), расположенных под тарелкой питания, и предназначена для получения стандартного сивушного масла и повышения выхода пищевого ректификованного спирта. При этом она обеспечивает высокую концентрацию высших спиртов и отсутствие потерь спирта и сивушного масла с кубовой жидкостью (лютером). Несмотря на преимущества установки СК в схеме БРУ, она обладает рядом недостатков, имеет высокую металлоемкость и потребляет много пара. Для нормальной работы СК необходима стабильная загрузка ее спиртом и высокие флегмовые числа от 30 до 50 [2]. Однако в руководстве [3] отмечено, что при правильно налаженном отборе с последующей сепарацией сивушного масла и выводе сивушного спирта из системы БРУ установка сивушной колонны не оправданна.
В связи с противоречивой оценкой эффективности СК в схеме БРУ косвенного действия рассмотрим технологические и экономические аспекты ее работы при получении пищевого ректификованного спирта марки Экстра. Анализ выполнен для двух вариантов содержа-
ния 2-пропанола в ректификованном спирте: менее 6 мг/дм3, как предусмотрено ГОСТ Р 51652-2000, и менее 1 мг/дм3 - в соответствии с требованиями рынка
5
Рис. 1
