Совершенствование процесса и аппарата с использованием кавитационного эффекта для измельчения комбинированных рыбопродуктов

• Автор: Кондратов, Аркадий Владимирович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.

1.1 Физикомеханические принципы измельчения используемые для производства рыбной продукции.
1.2. Специфические особенности процессов измельчения при производстве комбинированных рыбопродуктов.
1.3. Эффективность различных схем реализации процесса измельчения для пищевых продуктов

1.4. Постановка задач исследования.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА И АППАРАТА ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ КАВИ

ТАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ.

2.1. Математическое моделирование влияния кавитации на процесс измельчения.

2.1.1. Физические механизмы влияния кавитации на процесс измельчения.
2.1.2. Математическая модель центробежного разрушения дефектов
2.1.3. Математическая модель отрыва пограничного слоя
2.2. Экспериментальное исследование возможностей измельчения комбинированных рыбных продуктов с использованием кави тации
2.2.1. Объекты и методы исследования.
2.2.2. Исследование влияния механической обработки на свойства полуфабриката из рыбы и вспомогательного сырья.
2.2.3. Исследование эффективности кавитационной обработки и
возможностей ее аппаратурной реализации.
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕН
СТВОВАНИЮ КАВИТАЦИОННОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ РЫБОПРОДУКТОВ
3.1. Рекомендации по назначению режимов измельчения
3. 2. Рекомендации по техническому обслуживанию оборудования.
4. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КАВИ РАЦИОННЫХ АППАРАТОВ И ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РЫБНОЙ ПРОДУКЦИИ
4.1. Общий подход к оценке экономической эффективности совершенствования кавитационных процессов и аппаратов для измельчения.
4.2. Экономическая эффективность использования
разработанных рекомендаций для рыбноовощных полуфабрикатов
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6. ЛИТЕРАТУРА
7. ПРИ Л ОЖЕНИ Я.
ВВЕДЕНИЕ
Во всем мире в последние годы все большую популярность приобретает концепция позитивного или функционального пйтания, сформированная в Японии в начале х г.г.
По оценке экспертов здоровье нации лишь на зависит от системы здравоохранения, в то время, как влияние на здоровье социальноэкономических условий и образа жизни составляет , при этом одной из составляющих является фактор питания.
Население экономически развитых стран к настоящему времени осознало необходимость потребления натуральных пищевых продуктов, обогащенных недостающими компонентами, главными из которых являются минеральные вещества, витамины, клетчатка.
По оценкам ООН наша страна в середине х годов входила в десятку стран мира с наилучшим типом питания. Но ряд не спрогнозированных изменений в экономике нашей страны, происходящих с года, до сих пор сопровождается практически нерешенными социальными и демографическими проблемами.
На решение задач по обеспечению удовлетворения потребностей населения в рациональном здоровом питании с учетом традиций, экономического положения и требований медицинской науки направлена концепция государственной политики в области здорового питания сформулированная постановлением Правительства РФ от августа г. 7, одобренная и закрепленная рядом последующих национальных приоритетных программ.
Выпуск продукции переработки рыбы в физиологически необходимых объемах невозможен без разработки и реализации перспективных технологий и оборудования, обеспечивающих ресурсосберегающую переработку, и получение готовой продукции высокого качества.
Повышение эффективности использования на пищевые цели имеющихся рыбных ресурсов должно происходить путем разработки рецептур нового поколения, созданием продуктов с гарантированным содержанием белков, жиров, витаминов, микро и микроэлементов и других важных компонентов.
Наилучшие возможности для этого имеет производство продукции на основе фарша рыбные паштеты и пасты. Рыбный фарш в виде полуфабриката, даже из традиционных видов рыб, не пользуется достаточно широким потребительским спросом. Поэтому проблема производства фарша может быть решена только при условии создания технологии переработки его в продукты, пользующиеся спросом у населения. Проведенный социологический опрос по оценке потребительского спроса показал регулярно хотели бы употреблять в пищу рыбную кулинарию из фарша ,5 опрошенных потребителей, не удовлетворены ассортиментом выпускаемой фаршевой кулинарии, а ,5 ее качеством. Повышение качества с потребительской точки зрения это прежде всего достижение оптимальных органолептических показателей и взаимосвязи с пищевой ценностью продукта.
Выпуск пастообразных изделий особенно целесообразен на основе маломерного, некондиционного сырья филейного, консервного производств и пищевых отходов. Это не только может способствовать улучшению экономических показателей работы предприятий, внедрению малоотходных технологий, но и расширит ассортимент кулинарных изделий из рыбы за счет продуктов с высокими вкусовыми, питательными свойствами, сбалансированных по своему химическому составу и невысокими по стоимости, например, за счет овощных или крупяных добавок.
Такого типа продукты часто приготовляются с использованием различных видов пищевых порошков. При проведении процессов сушки, термообработки, экстракции, сублимации и многих других, скорость процессов переноса тепла, энергии, массы прямо пропорциональна удельной
поверхности контакта фаз. Анализ существующих методов теплового и механического воздействия на дисперсные материалы и гетерогенные системы позволяет вскрыть механизмы интенсификации многих технологических процессов.
Основным направлением интенсификации обменных процессов является увеличение межфазной поверхности Наиболее простой и доступный метод это механическое измельчение, взвешивание частиц в дисперсионной среде или гидродинахмическое струйное, пульсационное воздействие на перерабатываемый материал, проведение процессов в глубоко нестационарном режиме.
В большинстве случаев в технологии пищевых производств получение комбинированных пищевых продуктов связано со стадиями подготовки материала, сушки и последующего измельчения. Как правило, в технологической линии эти стадии осуществляются в отдельных аппаратах. Хорошо известно, что совхмещение операций или их одновременное выполнение приводит к значительной экономии врехмени и энергоресурсов. Не все стадии технологического процесса допустимо совмещать друг с другом. Однако, в тех случаях, когда процессы переноса осуществляются в дисперсных системах, такое совмещение не только целесообразно, но энергетически необходимо.
Поэтому, процессы, протекающие в одинаковых гидродинамических условиях и требующие близких по физической природе внешних силовых воздействий, должны протекать в едином реакционном пространстве, с использованием единого силового ПОЛЯ.
Отдельные исследования, направленные на совмещение процессов измельчения, перемешивания и мсханохимического синтеза отдельных пищевых ингредиентов известны давно, однако комплексных работ, направленных на использование накопленных знаний на комбинированные материалы в процессе их гидромеханической обработки, до сих пор не
было. Общим признаком новых ресурсосберегающих методов и оборудования является минимизация негативного воздействия деструктивных факторов на перерабатываемое сырье.
Значительный вклад в развитие и совершенствование процессов и Аппаратов по переработке рыбы и морепродуктов внесли отечественные и зарубежные ученые Борисочкина ЛИ.7, Головин А.Н., Кизевехтгер И.В., Маслова Г.В.,, Сафронова Т.М.0, Слуцкая Т.Н.1 1 5, Н.4, .V.0 и другие.
Несмотря на широкий круг вопросов, как фундаментального, тахс и практического характера рассмотренных указанными авторами в области разработки техники и технологии переработки рыбы, не нашло достаточного освещения влияние на совершенствование этой сферы производства сотвременных теоретических представлений о реализуемых гидромеханических процессах и использование их в современных конструкциях аппаратов кавитационного действия.
Рассматриваемая в диссертационной работе задача развития ресурсосберегающих процессов и аппаратов выработки комбинированной рыбкой продукции на основе совершенствования гидромеханических процессов ее обработки представляется, таким образом, весьма актуальной.
Актуальность


Минимизация энергетических затрат на процесс измельчения возможна лишь при знании механизмов разрушения твердых тел и агрегатов частиц. Измельчение может являться одной из стадий подготовки материала к сушке или протекать одновременно с процессом перемешивания непосредственно в технологическом аппарате. Рассмотрим энергетический подход к классификации процессов измельчения пищевых продукгов. Разрушение структуры материала связано с энергетическим взаимо Г действием источника энергии и разрушаемого материала. Перенос энергии возможен либо в виде импульса силы при непосредственном контакте, либо в виде кванта излучения. Энергетическое воздействие внешних сил на разрушаемый материал может сопровождаться переносом массы, теплоты, эмиссией электронов и другими физикохимическими эффектами, образуя все многообразие способов разрушения, известное на сегодняшний день. При этом большинство элементарных процессов переноса субстанции импульса, тепла, массы хорошо изучено, и известная система классификации, основанная на изучении явления измельчения как феномена, более консервативна и не подвержена столь скорым изменениям, как классификация аппаратов по технологическим, конструкционным либо иным признакам. Большинство методов воздействия на разрушаемый материал позаимствовано в природе, однако далеко не все природные явления нашли воплощение в технике. Многие явления вследствие масштабности факторов или наоборот, малости проявления эффектов, не используются в промышленной практике. По характеру создаваемого в разрушаемом объекте напряженного состояния НС все процессы можно разделить на процессы, вызывающие точечное, линейное, плоское, объемное, а также комбинированное напряженное состояние. Рис. Механические. Основой разрушения является механическое усилие статического, импульсного или циклического характера. Термические. Разрушение вызывает разность объемного расширения неодинаково нагретых слоев материала. Массообменные. Напряженное состояние в материале формируется за счет объемного сжатия, либо объемного расширения при диффузии структурообразующей влаги под действием разности концентраций, температур или осмотического давления. Электромагнитные. Способы диспергирования, в которых побудителем разрушения являются электромагнитные поля различной частоты и амплитуды колебаний, вызывающие один из видов напряженного состояния. Среди широкого спектра электромагнитных волн чисто магнитные методы диспергирования не применяются в практике как самостоятельный способ разрушения в виду крайне большой длительности процесса. Массовые. Силовое воздействие формируют гравитационные, центробежные или инерционные силы. Химические способы диспергирования основаны либо на объемном расширении продуктов химической реакции, например, в случае взрыва, либо на потере энергии связи, химического сродства части материала с основным массивом, как в случае окисной эрозии. Как промежуточный этап разрушения ослабление энергии химического взаимодействия структурообразующих частиц материала, за счет выщелачивания, растворения или диффузии какихлибо составных частей из скелета материала. Микробиологические способы диспергирования основаны на химическом или ферментативном воздействии бактерий, плесени и растений на материал. Биологические объекты потребляют составные части подложки в пищу, либо разлагают материал продуктами выделений в процессе жизнедеятельности. Причем эти природные процессы все чаще используют в технологии обогащения руд, выделения редкоземельных металлов, очистке гальванических стоков и разложении отходов различных производств. Гидродинамические, движущей силой которых, является гидродинамическое давление струи жидкости или газа, или перепад давления в объеме разрушаемого тела. Как видно из вышеперечисленного, классификация является подробным перечислением уже известных методов воздействия на диспергируемый материал. Однако упорядочение данных способов по более мелким признакам и группам позволяет определить ячейки незаполненные сегодняшним уровнем знаний и предсказать новые пути интенсификации и новые способы диспергирования материалов путем комбинации уже известных.