Введение к работе
Актуальность работы. В современном обществе существенно увеличился спрос на охлажденную рыбу, т.к. она, помимо высоких вкусовых качеств, содержит большое количество кальция, фтора, йода, а также много полезных для организма микроэлементов и, при этом, в ней мало жира, что как нельзя лучше вписывается в наметившуюся в последнее время тенденцию здорового питания.
Наибольшим спросом пользуется охлажденная рыба на западе, ее потребление составляет до 90 %. На Российском потребительском рынке объемы реализуемой рыбы в охлажденном виде невелики. Это связано с тем, что традиционно для холодильной обработки рыбы используются воздух, ледяная вода, растворы солей или водный лед. Такие методы обладают рядом недостатков, таких как: увеличение времени охлаждения, ухудшение товарного вида, так как при контакте с охлаждающей жидкостью происходит набухание и экстракция соединений азота, просаливание, что способствует ухудшению качества рыбы и сокращает сроки ее хранения.
В нашей стране и за рубежом уделяется большое внимание совершенствованию методов холодильной обработки рыбы и различным способам ее хранения. При этом внимание акцентируется на поиске высокоэффективных методов и безопасных рабочих тел для применения в холодильной технике и технологии.
Одним из таких способов охлаждения является метод, основанный на применении эффекта сублимации – перехода СО2 из твердой фазы в газообразную при температуре минус 78 С. Принцип данного способа охлаждения заключается в нанесении снегообразного диоксида углерода на поверхность рыбы.
Широкое применение СО2 в настоящее время сдерживается относительно высокой стоимостью снегообразного диоксида углерода.
Степень разработанности темы. Значительный вклад отечественных ученых в методику получения и применения диоксида углерода был сделан Венгер К.П, Пименовой Т.Ф., Герасименко В.В., Тезиковым А.Д., Федотовым Е.Л. и другими.
В настоящее время диоксид углерода, как рабочее тело для термической обработки пищевых продуктов, не получил широкого применения, т.к. относительно высоки экономические затраты на получение СО2 в снегообразном состоянии. Однако, благодаря ряду своих достоинств, CО2 получает все большее распространение, как в качестве холодильного агента в закрытых системах, так и для непосредственного нанесения на поверхность продукта (в твердой или жидкой фазе) при его холодильной обработке.
Целью исследования является, снижение затрат на получение снегообразного СО2 и его эффективное использование при охлаждении рыбы.
Задачи исследования. Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести аналитические исследования процесса холодильной обработки рыбы при двухстороннем отводе теплоты;
- провести исследования процесса теплообмена при холодильной обработке рыбы;
- разработать участок технологической линии для холодильной обработки рыбы диоксидом углерода;
- провести исследования по определению показателей качества рыбы, охлажденной в среде диоксида углерода;
Научная новизна работы.
1. Разработана математическая модель для расчета продолжительности холодильной обработки рыбы снегообразным СО2 при двухстороннем несимметричном отводе теплоты. Получена зависимость для определения необходимого количества снегообразного диоксида углерода при холодильной обработке рыбы.
2. Разработан комплекс мероприятий по повышению эффективности холодильной обработки рыбы с использованием снегообразного СО2.
3. Установлены закономерности изменения параметров процесса холодильной обработки рыбы с использованием снегообразного СО2.
4. Получены новые данные по степени хранимоспособности рыбы, охлажденной снегообразным СО2.
Теоретическая и практическая значимость работы.
1. Разработан участок технологической линии для холодильной обработки рыбы диоксидом углерода.
2. Разработан технологический регламент холодильной обработки рыбы с использованием снегообразного СО2.
3. Составлена номограмма для определения необходимого количества снегообразного диоксида углерода для охлаждения рыбы до требуемой температуры.
Методология и методы исследования. Экспериментальные исследования проводились на базе исследовательских лабораторий кафедр «Теплохладотехника» и «Технология бродильных производств и консервирования», ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».
Объектом исследования служила неупакованная и упакованная рыба семейства карповых (карп), массой 1,4 кг, по степени упитанности относящийся ко второй группе.
Охлаждение рыбы осуществляли за счет непосредственного контакта снегообразного диоксида углерода, наносимого во внутреннюю полость и на наружную поверхность рыбы.
Ящики с охлаждаемой рыбой, после нанесения диоксида углерода размещали на полках в теплоизолированной камере, в которой поддерживалась постоянная температура 20С и 3С.
Основным экспериментальным материалом служили термограммы процессов и кинетика теплоотвода.
Используя термограммы процесса, определяли понижение температуры в рыбе, а также определяли длительность сублимации снегообразного СО2.
Коэффициент теплоотдачи рассчитывали, используя экспериментально полученные значения плотности теплового потока, по уравнению Ньютона – Рихмана.
Процесс холодильной обработки производили до момента времени, при котором снегообразный диоксид углерода полностью сублимирует, о чем свидетельствовал стабильный тепловой поток.
Методика постановки экспериментов предусматривает оценку качества объектов до и после охлаждения, а также в процессе хранения.
Качество рыбы оценивали по комплексу показателей: кислотное и перекисное числа, а также по органолептическим показателям с использованием общепринятых методик.
Дегустацию охлажденного мяса рыбы проводили на совместном заседании специалистов кафедры «Теплохладотехника» и «Технология бродильных производств и консервирования» ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».
Положения, выносимые на защиту.
- математическая модель для расчета продолжительности холодильной обработки рыбы снегообразным СО2 при двухстороннем несимметричном отводе теплоты;
- результаты исследования процесса теплообмена при холодильной обработке рыбы с целью выявления наиболее подходящего варианта для рыбоперерабатывающей промышленности;
- участок технологической линии для холодильной обработки рыбы диоксидом углерода;
- результаты исследования по определению показателей качества рыбы, охлажденной в среде диоксида углерода.
Степень достоверности и апробация работы. Результаты работы докладывались на научно - технических конференциях: «Биотехнология растительного сырья, качество и безопасность продуктов питания» (Иркутск, 2010), «Прогрессивные технологии и перспективы развития» (Тамбов, 2010, 2012), «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (Одесса, 2010, 2011), «Современные тенденции развития перерабатывающих комплексов, пищевого оборудования и технологии пищевых производств» (Владивосток, 2011), «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2011, 2012), «Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности» (Тамбов, 2013). Основные положения диссертации опубликованы в 13 печатных работах, в т.ч. 3 – в журналах, рекомендованных ВАК. Получен патент РФ на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методологии проведения эксперимента, результатов исследования и их анализа, выводов, списка используемой литературы (154 источника) и приложений. Основное содержание изложено на 156 страницах, включает 7 таблиц и 46 рисунков.
