Проблема обеспечения снижения потерь продуктов растительного происхождения, а также наиболее полного сохранения их качества при холодильной обработке и хранении является объектом постоянного внимания ученых как в каждой отдельно взятой стране, так и в крупнейших международных организациях.
Успешное решение этой проблемы связано с многосторонностью исследований в областях физики, химии, биологии и других отраслей науки. Развитие теплофизических научных основ также вносит свой вклад в разработку новых технологий охлаждения пищевых продуктов [1]. При охлаждении таких продуктов нужно максимально снизить интенсивность биохимических, микробиологических и физико-химических процессов, поддерживая жизнеспособность и естественный иммунитет на минимальном уровне. С этой Целью температуру продуктов снижают от исходной до низшей границы физиологической устойчивости, зависящей от видовой (генетической) их особенности [2].
Для плодов, ягод и овощей охлаждение и хранение в охлажденном состоянии — самый надежный и распространенный способ консервирования, в основе которого лежит применение холода для поддержания оптимальных значений температуры, относительной влажности воздуха и воздухообмена [3].
Целью исследования былоопределение продолжительности холодильной обработки яблок при гидро-аэрозольном охлаждении.
Для моделирования способов и режимов холодильной обработки пищевых продуктов была модернизирована экспериментальная холодильная установка, разработанная на кафедре «Техническая физика и теплоэнергетика» [4]. В камере охлаждения была сконструирована капельная система орошения, позволяющая распылять через форсунку воду разной дисперсности. Таким образом, в камере охлаждения стало возможным проведения эксперимента по гидро-аэрозольному охлаждению яблок (рис. 1).
Для эксперимента были взяты яблоки одного размера с начальной температурой 27 °С. Охлаждение проводили при температуре в камере 0 °С до конечной температуры продукта 4 °С. По результатам исследований были построены термограммы процессов охлаждения продукта в зависимости от скорости движения воздуха (рис. 2, 3).
Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 — компрессоры; 2 — конденсаторы; 3 — фильтры-осушители; 4 — дроссельная трубка; 5 — испарители; 6 — холодильные камеры; 7 — корпус; 8 — крышки; 9 — вентиляторы; 10 — командные приборы; 11 — датчики; 12 — измерительный прибор; 13 — датчики измерительного прибора 12; 14 — насос, 15 — форсунка
Рис. 2. Термограмма процесса обработки яблока при воздушном охлаждения
Рис. 3. Термограмма процесса обработки яблока при гидро-аэрозольном охлаждения
Анализ полученных данных показал, что при гидро-аэрозольном охлаждении продолжительность процесса обработки яблок меньше, чем при воздушном. Это можно объяснить тем, что при воздушно-капельном охлаждении происходит дополнительный отвод теплоты от объекта исследования за счет фазового перехода орошаемой воды. В результате математической обработки были получены расчетные уравнения:
− воздушное охлаждение при скорости движения воздуха 4 м/с:
(1)
− воздушное охлаждение при скорости движения воздуха 2 м/с:
(2)
− воздушное охлаждение при скорости движения воздуха 0,15 м/с:
(3)
− гидро-аэрозольное охлаждение при скорости движения воздуха 4 м/с:
(4)
− гидро-аэрозольное охлаждение при скорости движения воздуха 2 м/с:
(5)
− гидро-аэрозольное охлаждение при скорости движения воздуха 0,15 м/с:
(6)
где τ — время охлаждения, мин; t — температура продукта, ºС.
По полученным данным были определены темпы охлаждения яблок для различных режимов охлаждения (рис. 4, 5).
Рис. 4. Темп охлаждения яблок при воздушном охлаждении
Рис. 5. Темп охлаждения яблока при гидро-аэрозольном охлаждении
Анализ полученных данных показал, что наиболее выгодным режимом холодильной обработки яблок является гидро-аэрозольное охлаждение при скорости движения воздуха 4 м/с.
Для данного режима была получена расчетная формула и проведен теоретический расчет продолжительности гидро-аэрозольного охлаждения яблок, что составило 73,3 минуты. Расхождение экспериментальных и расчетных данных составило 2 %, что показывает хорошую корреляцию расчетной формулы определения продолжительности гидро-аэрозольного охлаждения яблок.
В результате проведенных исследований было установлено, что наилучшим способом холодильной обработки яблок является гидро-аэрозольное охлаждение при скорости движения воздуха 4 м/с. Корреляция расчетных и экспериментальных данных составляет 2 %.
Литература:
- Филиппов В. И., Кременевская М. И., Куцакова В. Е. «Технологические основы холодильной технологии пищевых продуктов» учебное пособие. —: ГИОРД, 2014. — 576 с.
- Цуранов О. А., Крысин А. Г. «холодильная техника и технология» / Под ред. проф. В. А. Гуляева — СПб. Лидер, 2004. — 448 с.
- Большаков С. А. Холодильная техника и технология продуктов питания: Учебник для студ. высш. учеб. заведений — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 304 с.
- Патент РК № 2003/0402.1, Ермоленко М. В., Асамбаев А. Ж., Алдажуманов Ж. К. Холодильная установка для низкотемпературных испытаний. Опубликовано от 25.03.2003. – 3 с.
