CC BY
44
664.951.3
СОЗДАНИЕ УСТРОЙСТВ И ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОПТИЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ
В.А. ГРОХОВСКИЙ, А.М. ЕРШОВ
Мурманский государственный технический университет,
183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13; тел.: (8152) 23-76-84, электронная почта: [email protected]
Созданы опытно-промышленные 2- и 3-цилиндровые установки по очистке дымовых выбросов и получению коптильного препарата. Определены оптимальные факторы изготовления препарата, получены патенты на способ изготовления. Для малых предприятий создан абсорбер для изготовления коптильного препарата Сквама-2.
Ключевые слова: дымовые выбросы, коптильный препарат, конденсация дыма, скруббер Вентури.
Решение проблемы утилизация дымовых выбросов коптильных производств было предложено в работе [1]. Однако созданное устройство и способ для очистки дыма и получения коптильного препарата имеют ряд недостатков.
С целью продолжения работы в этом направлении на рыбообрабатывающем предприятии «Север» (Мурманск) была создана и смонтирована опытно-промышленная 2-цилиндровая установка по очистке дымовых выбросов и получению коптильного препарата (рис. 1).
Принцип работы установки следующий. Цилиндр 1 и скруббер 9 заполняются водой, которая затем с помощью насосов 5 подается на форсунки 15. Отработанный дым подается на вход цилиндра 1 с помощью вентилятора 11. Тонкораспыленные капли воды контактируют с аэрозольными частицами дыма, улавливая их. Прошедшая первую стадию очистки дымовая смесь поступает в верхнюю часть скруббера 9 с одновременным вбросом распыленной воды форсункой 15. По мере движения дыма по конфузору трубы Вентури 10 скорость движения увеличивается и в горловине достигает максимального значения. При этом создается высокое напряжение в каплях жидкости, вызывающее тончайшее распыление воды и эффективную сорбцию аэрозоли дыма. Очищенные дымовые выбросы вентиля-
Рис. 1
тором 11 выбрасываются в атмосферу. Для интенсификации процесса сорбции частичек дыма в цилиндре 1 предусмотрен подогрев воды (электронагреватель 6), а в скруббере 9 - контур охлаждения 14.
Была проведена оптимизация процесса изготовления препарата с использованием 3-факторного ортогонального центрального композиционного плана [2]. Факторами, имеющими наибольшее влияние на качество продукта, были выбраны объем препарата в каждом цилиндре Х1, дм3, продолжительность насыщения Х2, ч, температура препаратаХ3, °С. Качество коптильного препарата выражено в виде обобщенного параметра оптимизации У включающего следующие частные отклики: оптическая плотность У1, содержание фенолов У2, органолептическая оценка интенсивности окрашивания препарата У3. После проведения экспериментов и компьютерной обработки результатов получено следующее адекватное уравнение регрессии:
У = 6,19 - 0,13Х - 0,27X2 - 0,05Хз + 0,01ХХ -
- 0,02ХХ + 0,004ХХз - 0,0001Х2 - 0,002Х2.
С помощью этого уравнения выявлены оптимальные факторы: объем препарата в каждом цилиндре 32 дм3, продолжительность насыщения 8 ч, температура препарата 20°С. В соответствии с оптимальными факторами были проведены эксперименты по изготовлению препарата со следующими показателями качества: оптическая плотность 2,1, содержание фенолов
0,2%, интенсивность цвета 10 баллов. Полученный препарат использовали при изготовлении продукции холодного бездымного копчения: скумбрии, салаки и мойвы, а также пресервов «Ставрида филе-кусочки подкопченные в масле». Вся продукция получила одобрение на дегустационном совете предприятия «Север».
На способ получения коптильного препарата был получен патент [3]. Однако в связи с низкой производительностью установки было продолжено ее совершенствование. В результате разработано новое устройство для очистки дымовых выбросов коптильных камер и
Рис. 2
получения коптильных препаратов, состоящее из двух цилиндров промывки дыма и скруббера Вентури (рис. 2).
Устройство работает следующим образом. Цилиндры промывки дыма 1, 9 и скруббер Вентури 10 заполняются питьевой водой из водопровода 17. В случае необходимости получения ароматизированного масла в цилиндры 1 и 9 заливают воду, а в скруббер 10 - растительное масло. Дым с помощью вентилятора 11 из коптильных камер по дымоходу 12 поступает в цилиндр 1. На входе в цилиндр 1 дым интенсивно орошается распыляемой водой из двух форсунок 15, установленных вверху его на входе дыма. При этом вода, подогретая электронагревательным элементом 6, распыляется параллельно движению дыма в узком участке между трубой и стенкой цилиндра 1. Дым под действием тяги проникает внутрь цилиндра 1, совершая спиралеобразное движение, а капли воды, насыщенные коптильными компонентами, отделяются от дыма в нижней части цилиндра 1 под действием инерционных сил. При этом они ударяются о поверхность воды (препарата) 8 и улавливаются ею. Для более полного улавливания дыма вверху и в центре цилиндра 1 установлена третья форсунка 15, распыляющая воду противотоком его движению, что позволяет интенсифицировать конденсацию частиц дыма. Капли воды от форсунки 15, впитав в себя частицы дыма, ударяются о поверхность воды (препарата) 8 и улавливаются ею, не успев за потоком. При движении дыма в 1-й ступени за счет подогрева раствора легколетучие компоненты дыма лучше переходят в следующую ступень 2, а высококипящие остаются в цилиндре 1.
Прошедший обработку водой дым под действием тяги попадает в цилиндр 9, где интенсивно орошается распыленной водой из установленных форсунок 15 в параллельном и противоположном потоках. Капельки воды от трех форсунок, впитав частицы дыма, улавливаются поверхностью воды (препарата) 18. Затем дым под действием тяги вовлекается в дымовод 12, откуда попадает в скруббер Вентури 10 с охлаждающим контуром 14, где на входе в трубу опять омывается потоком воды из форсунки 15. Очищенный от частиц дыма воздушный поток под действием тяги вовлекается в дымовод 12, а капли воды улавливаются водой (препаратом) 19, откуда насосом рециркуляции 5 вновь пода-
Рис. 3
ются к форсунке 15. Процесс распыления и сбора воды (препарата) продолжается до насыщения коптильными компонентами, затем она удаляется из скруббера Вентури через патрубок 4.
Коптильный препарат первой ступени 8 рационально применять для копчения рыбных и мясных продуктов с поверхности, а второй и последующих ступеней 18, 19 - для ароматизации консервов и пресервов. На разработанное устройство получен патент [4].
Описанные устройства для очистки дымовых выбросов и изготовления коптильных препаратов были созданы для крупно- и среднетоннажных производств. С целью разработки малогабаритных устройств для малых коптильных предприятий в качестве аппарата для получения жидкой коптильной среды был создан абсорбер, представляющий собой металлический корпус прямоугольной формы, выполненный из нержавеющей стали (рис. 3).
В верхней части корпуса установлены форсунки для распыления воды, нижняя его часть предназначена для аккумуляции воды. С противоположных сторон корпуса расположены патрубки для подачи и отвода дымовых газов. Внутреннее пространство разделено рядом вертикальных перегородок на зоны таким образом, чтобы в первой по ходу движения зоне дымовые газы перемещались сверху вниз, а во второй зоне снизу вверх и т. д. В каждой зоне между форсунками для распыления воды и поверхностью воды, находящейся в нижней части абсорбера, расположена горизонтальная деревянная насадка с развитой поверхностью для создания контакта между стекающей водой в виде пленки и дымовыми газами. Дымовые газы в каждой из зон корпуса, разделенных перегородками, контактируют с частицами распыленной воды и с ее тонкостекающей пленкой. При этом в первой зоне дымовые газы вначале контактируют с мелкодиспергированными частицами воды, а затем с тонкостекающей пленкой воды, во второй зоне в первую очередь взаимодействуют с тонкой пленкой воды, а затем с ее мелкодиспергированными частицами. Для рециркуляции воды в абсорбере предусмотрена установка насоса, который перекачивает воду, насыщаемую коптильными компонентами дыма, из нижней части абсорбера к форсункам, расположенным в его верхней части.
По достижении коптильным препаратом требуемых технологических свойств подача дымовых газов в абсорбер прекращается, коптильный препарат фильтруется и разливается в емкости. На устройство и спо-
соб получения коптильного препарата получен патент [5].
Разработанная технологическая схема получения коптильного препарата Сквама-2 на основе дымовой коптильной среды включает следующие операции: загрузка топлива (опилки, щепа) в дымогенератор > ды-могенерация > насыщение воды в адсорбере коптильными компонентами дыма > отстаивание препарата в абсорбере > фильтрация > дозирование и расфасовывание в емкости > маркирование > хранение.
С целью установления предельного срока годности коптильного препарата Сквама-2 изготовлены 3 опытно-промышленные партии продукта. В процессе хранения с периодичностью 4, 8, 12 и 13 мес от каждой партии отбирали пробы препарата и определяли органолептические, химические и микробиологические показатели. Установлено, что качество коптильного препарата Сквама-2 практически не снижается в течение годового хранения, только через 13 мес ухудшаются его органолептические характеристики: во всех 3 партиях наблюдалось помутнение, связанное, вероятно, с агрегацией органических соединений, в 2 партиях появился резковатый дегтярный запах. Канцерогенных соединений в препарате не обнаружено, содержание фенольных соединений - на оптимальном уровне (0,07-0,09%), кислотность не превышает 1%. В результате установлен срок годности и условия хранения препарата: не более 12 мес при температуре не выше 30°С [6].
Разработана и утверждена техническая документация: ТУ 2455-001-00471633-03 «Препарат коптильный Сквама-2» и ТИ на изготовление препарата.
В научно-производственной лаборатории МГТУ осуществлен промышленный выпуск коптильного препарата Сквама-2, который реализован ООО «Соевый продукт» (Санкт-Петербург) в объеме 530 кг и ООО «Роспродтех» (Мурманск) в объеме 1817,5 кг. Кроме того, разработанный коптильный препарат был использован для изготовления полуфабрикатов мясных деликатесных охлажденных. Для ООО «Статим»
(пос. Молочный Мурманской обл.) была разработана техническая документация (ТУ 9214-00156963868-02 и ТИ) на 18 видов мясных изделий, в том числе с использованием препарата Сквама-2. Предприятием изготовлено более 110т такой продукции на сумму более 15 млн р. Препарат Сквама-2 нашел также применение в растениеводстве как стимулятор роста зеленого лука (патент РФ № 2272408).
ВЫВОДЫ
1. Созданы опытно-промышленные 2- и 3-цилиндровые установки по очистке дымовых выбросов и получению коптильного препарата, на которые получены патенты РФ.
2. Для малых коптильных предприятий в качестве аппарата для получения жидкой коптильной среды Сквама-2 создано новое устройство - абсорбер; на устройство и способ получения коптильного препарата получен патент РФ, утверждена необходимая техническая документация.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ким Э.Н. Коптильный препарат для рыбной промышленности // Рыбное хоз-во. - 1986. - № 3. - С. 63-66.
2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. - 280 с.
3. Пат. 2045909 РФ. Способ получения коптильного препарата / В.А. Ческов, В.А. Гроховский, О.Я. Мезенова // БИПМ. -20.10.1995.
4. Пат. 2101965 РФ. Устройство для получения коптильных препаратов из дымовых выбросов / В.А. Ческов, А.В. Ческов, В.А. Гроховский, О.Я. Мезенова // БИПМ. - 20.01.1998.
5. Пат. 2172106 РФ. Способ получения коптильного препа-ратаиустройство для его осуществления/А.М. Ершов, В.А. Гроховский, В.В. Беспалова, С.Ю. Дубровин // БИПМ. - 20.08.2001.
6. Беспалова В.В. Разработка технологии коптильного препарата с улучшенными свойствами для ароматизации слабосоленой рыбной продукции: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Мурманск, 2008. - 24 с.
Поступила 23.06.11 г.
CREATION OF EQUIPMENT AND TECHNOLOGY OF SMOKE LIQUIDS
V.A. GROKHOVSKY, A.M. ERSHOV
Murmansk State Technical University,
13, Sportivnaya st., Murmansk, 183010;ph.: (8152) 23-76-84, e-mail: [email protected]
The new experimental-industrial installation with two and three cylinders was developed for cleaning smoke emissions and for making smoke preparation. Optimal factors for preparation making have been defined, and the patents for this method is obtained. The absorber for making smoke preparation called “Skwama-2” is developed for small enterprises.
Key words: smoke emissions, smoke liquid, smoke condensation, Venturi scrubber.
