CC BY
12
УДК 637.52.37
ТЕРМООБРАБОТКА И ПОСОЛ КУСКОВОГО МЯСНОГО СЫРЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
HEAT TREATMENT AND SALTING OF MEAT PIECES BY MEANS OF ENERGY OF ELECTROMAGNETIC RADIATION
Д. В. Поручиков, О. В. Михайлова D. V. Poruchikov, O. V. Mikhaylova
ФГБОУВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»,
г. Чебоксары
Аннотация. В статье приведено описание разработанной установки для посола, массирования и термообработки мясного сырья с использованием энергии электромагнитных излучений сверхвысокочастотного и инфракрасного диапазонов.
Abstract. The article describes the developed unit for salting, malaxating and heat treatment of raw meat by means of energy of electromagnetic radiation and infrared.
Ключевые слова: электромагнитное поле сверхвысокой частоты, лампы гриль, трубчатая резонаторная камера, массирование мясного сырья, охлаждение, посолочный рассол, филь-трационно-диффузионный процесс.
Keywords: electromagnetic field of ultrahigh frequency, grill lamp, tubular resonating chamber, malaxating of meat, cooling, brine for salting, filtrational and diffusive process.
Актуальность исследуемой проблемы. Производство колбасных изделий в 2012 г. в России составило 23,4 млн т, в том числе 10 % - это копченые изделия. Тенденции развития техники для производства мясных изделий показывают, что современным требованиям в наибольшей степени отвечают технологии и технические средства, обеспечивающие высокое качество продукции при минимальных энергетических затратах.
Целью нашего исследования явилась разработка и обоснование параметров установки для массирования и термообработки мясного сырья при производстве копченых изделий, обеспечивающей ускорение процесса посола и варки кускового сырья при сниженных энергетических затратах.
Материал и методика исследований. Теоретическое решение вопросов, касающихся процесса массирования сырья и термообработки, выполнено с использованием основных положений теории диэлектрического нагрева, теоретической механики, теории машин и механизмов и основ процесса массообмена, теории дифференциального и интегрального исчисления [4]. При выполнении экспериментальных исследований применен метод математического планирования многофакторного эксперимента. Аппроксимация и обработка экспериментальных данных выполнена с использованием компьютерной программы «Excel». Общую методологическую основу исследований составляют положения системного анализа и математической статистики с использованием программы «Statistic».
Результаты исследований и их обсуждение. Известно, что переменное механическое воздействие вызывает наряду с диффузионным обменом интенсивное перемещение рассола, направленное к равномерному распределению продукта. Существующие в настоящее время устройства для фильтрационного распределения посолочных веществ в мелкокусковом сырье недостаточно эффективны. Исследования показали, что посол целесообразно осуществлять в условиях активных электрофизических воздействий в процессе тепловой обработки [3]. Полученные нами новые знания позволили разработать способ и установку для одновременного проведения процессов массирования и термообработки кускового мясного сырья. Нами предлагается совмещать два энергоемких процесса, используемых при производстве копченых изделий: массирование и термообработку сырья.
Объектом исследования является установка для массирования и термообработки мясного сырья, технология варки кускового мясного сырья экзо-эндогенным нагревом в процессе посола и массирования.
Предметом исследования является выявление закономерностей фильтрационно-диффузионных процессов, происходящих при одновременном воздействии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ), ИК-лучей и при механическом массировании во вращающейся трубчатой резонаторной камере СВЧ-генератора.
Составлена операционно-технологическая схема процесса массирования и термообработки мелкокускового мясного сырья (рис. 1).
1
Подготовка кускового мясного сырья массой 50... 100 г Включение источников энергоподвода (СВЧ-генератора и ИК-излучений)
1) 1)
Загрузка в трубчатую резонаторную камеру через загрузочный люк Процесс посола и термообработки определенной дозой ПК- и СВЧ-воздействием в рабочей камере
1) »
Залив через загрузочный люк посолочного рассола с компонентами рецепта (ароматизирующие ингридиенты) Выключение источников энергоподвода и электропривода барабана по окончании обработки
I) 1)
Закрытие люка и включение электропривода барабана (трубчатой резонаторной камеры) Выгрузка готового изделия в виде копченого мелкокускового продукта
0
Рис. 1. Операционно-технологическая схема процесса массирования и термической обработки
мелкокускового мясного сырья
На рис. 2 приведено пространственное изображение установки для посола и термообработки мясного сырья. Установка содержит в цилиндрическом экранирующем корпусе 1 трубчатую резонаторную камеру 3, с торца которой направлен излучатель от генераторного блока 5 с магнетроном. Полый вал 7 проложен через центральную ось трубчатой резонаторной камеры 3. При этом вал жестко соединен с торцевым полым диском 15 и кольцевой трубой 6 резонаторной камеры 3. Вал 7 установлен в подшипниковый узел 8. Трубчатая резонаторная камера 3 вращается от мотор-редуктора. На дне цилиндрического экранирующего корпуса 1 имеется сливной патрубок 14. С внутренней стороны резо-
наторная камера содержит лопасти 4. Один конец трубчатой резонаторной камеры полностью закрыт полым диском 15, а другой конец закольцован трубой 6. Под цилиндрическим экранирующим корпусом 1 установлены ИК-лампы 2. Через щели 13 между трубами резонаторной камеры 3 посолочный рассол просачивается на дно экранирующего корпуса 1 и заливает часть мясного сырья, находящегося в камере 3.
Она работает следующим образом. Мясное сырье и посолочный рассол загружается через загрузочный люк 12. Затем подают теплоноситель в трубы резонаторной камеры 3 через муфту 11. Теплоноситель (горячая вода) из трубопровода, через муфту 11 поступает в правую камеру, так как в полом валу 7 имеется заглушка. Затем, обойдя трубчатую резонаторную камеру 3, поступает в левую камеру и через трубу возвращается в трубопровод сети. Стопорная гайка 10 и прокладка 9 до подшипникового узла 8 ограничивают вытекание теплоносителя [1].
Рис. 2. СВЧ-установка для массирования и термообработки мясного сырья: 1 - цилиндрический экранирующий корпус; 2 - ИК-лампы; 3 - трубчатая резонаторная камера; 4 - лопасти;
5 - генераторный блок с магнетроном и излучателем; 6 - кольцевая труба; 7 - полый вал;
8 - подшипниковый узел; 9 - диэлектрическая прокладка; 10 - стопорная гайка; 11 - муфта;
12 - люк; 13 - щель между трубами; 14 - сливной патрубок, 15 - полый диск
Одновременно включают мотор-редуктор, который вращает вал 7 с резонаторной камерой 3 со скоростью, меньше критической. Начинается процесс массирования кускового мясного сырья, при этом за счет лопастей 4 куски мяса поднимаются до определенной высоты и падают, т. е. идет фильтрационно-диффузионный процесс. Посолочный рассол впитывается в ткани мясного сырья. Одновременно включают генераторный блок 5. За счет тепла от труб и воздействия ЭМП СВЧ эффект массопереноса при массировании мясного сырья дополнительно усиливается. Посолочные вещества в основном перераспределяются за счет воздействия ЭМП СВЧ. После окончания массирования мясного
сырья, остатки рассола сливают через сливной патрубок 14. СВЧ-генератор 5 включают на полную мощность, включают ИК-лампы 2, и по трубам резонаторной камеры 3 циркулирует пароводяная смесь. В таком режиме производят варку и копчение изделия. Далее выключают СВЧ-генератор 5, меняют теплоноситель в трубах на хладоноситель (водопроводная вода или охлаждающий рассол). При этом происходит охлаждение готовой продукции, после чего останавливают вращение резонаторной камеры, выключая мотор-редуктор. Открывают люк 12 и выгружают готовое копченое изделие.
Резюме. При одновременном механическом массировании и экзо-эндогенном нагреве кускового мясного сырья происходит равномерное распределение рассола в нем в щадящем режиме на низких оборотах рабочей камеры. При этом функцию барабана выполняет трубчатая резонаторная камера СВЧ-генератора. Это позволяет сохранить волокнистую структуру, равномерный стабильный цвет, сочность, типичный вкус копченого кускового продукта. За счет ускоренного преобразования нитрата (созревание) происходит интенсивное покраснение (мясо приобретает более стойкий цвет и сохраняет натуральный аромат), снижаются потери жидкости при термической обработке. Обработке можно подвергать все виды мяса птицы, КРС и баранины. Наиболее существенными факторами, влияющими на эффективность процесса посола, массирования и термообработки мелкокускового мясного сырья, являются продолжительность термической и механической обработки, количество добавляемого рассола и степень заполнения рабочей камеры. Исследования показывают, что существенное влияние на качественные показатели готовых мясопродуктов оказывают как сырьевые (32,9 %), так и технологические факторы (67,1 %). К наиболее весомым из технологических факторов относятся параметры термической обработки (17,0 % от общего выделенного числа факторов). Критерием оценки при оптимизации конструктивно-технологических параметров и режимов работы установки служат энергетические затраты и качество готового изделия (варено-копченых мясных кусков) [2], [5]. Лабораторный образец имеет производительность 7...12 кг/ч, потребляемую мощность 3 кВт.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белова, М. В. Технологическое оборудование для термообработки сельскохозяйственного сырья / М. В. Белова, Г. А. Александрова, Г. В. Новикова, Д. В. Поручиков // Вестник Чувашского государственного педагогического университета имени И. Я. Яковлева. - 2013. - № 2 (78). - С. 12-15.
2. Васильева, И. Т. Инновационная энергосберегающая установка / И. Т. Васильева // Вестник Чувашского государственного педагогического университета имени И. Я. Яковлева. - 2011. - № 4 (72). Ч. 1. -С. 7-12.
3. Курочкин, А. А. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства / А. А. Курочкин, В. В. Ляшенко. - М. : Колос, 2001. - 552 с.
4. Уездный, Н. Т. Технология выпечки хлебобулочных изделий диэлектрическим нагревом / Н. Т. Уездный, И. Г. Ершова // Вестник Чувашского государственного педагогического университета имени И. Я. Яковлева. - 2013. - № 2 (78). - С. 163-166.
5. Уездный, Н. Т. Экономическая эффективность применения СВЧ-установки для выпечки хлебобулочных изделий / Н. Т. Уездный, И. Г. Ершова, О. В. Науменко, Г. В. Новикова // Вестник Чувашского государственного педагогического университета имени И. Я. Яковлева. - 2013. - № 2 (78). - С. 167-170.
