WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В третьей главе «Аналитические исследования процесса замораживания» при математическом описании и анализе процесса замораживания руководствовались моделью, предложенной К.П. Венгер. При замораживании мидии в створке, уложенной в один слой, ее рассматривали как пластину ограниченных размеров.

Процесс замораживания разбивался на три стадии:

- I стадия – охлаждение поверхности мидийной мантии от плюс 10 до минус 1,5°С при искусственной конвекции среды;

- II стадия – понижение температуры мидийной мантии, орошаемой жидким азотом, до минус 1,5°С в термическом центре моллюска;

- III стадия – понижение температуры термического центра мидии от минус 1,5 до минус 25°С при искусственной конвекции среды.

Для всех стадий замораживания процесс являлся нестационарным.

Продолжительность I стадии в безразмерном виде определяли как 1 1 2 sin µm cos (µm X ) FoI = ln. (1) - µ m= µm + sin µm cosµm Процесс замораживания II стадии рассматривали как перемещение фронта кристаллизации от поверхности к центру и находили в безразмерном виде X 20 Bi X FoII = - - ln1+ (2) 2R0 4R0 20 - Bi.

Продолжительность III стадии в безразмерном виде рассчитывали как t - t 2 Bi2 + 4BiIII + III FoIII = ln. (3) 3BiIII 2BiIII + 2 t - t Значения коэффициентов теплоотдачи от продукта к азоту определяли следующим образом: для I и III стадий процесса замораживания согласно работе (К.П. Венгер, В.А. Выгодин, 1999); для II стадии процесса замораживания согласно условиям пленочного режима кипения криоагента.

Продолжительности каждой стадии при меняющихся tср и представлены в табл. 1. Анализ данных показал, что продолжительность замораживания зависит от толщины слоя продукта и tср. Это позволило обосновать значения tср и для проведения экспериментальных исследований.

Таблица Продолжительность замораживания моллюска Номер варианта Температура Продолжитель- Продолжитель- Продолжитель- Общая продолсреды tср, °С ность I стадии, ность II стадии, ность жительность, с с III стадии, с с Толщина слоя продукта 0,01 м Вариант №1 –70 170 70 181 Вариант №2 –100 71 60 98 Вариант №3 –120 56 57 72 Толщина слоя продукта 0,014 м Вариант №4 –70 194 121 360 Вариант №5 –100 83 107 192 Вариант №6 –120 61 100 144 Толщина слоя продукта 0,02 м Вариант №7 –70 340 222 742 Вариант №8 –100 102 197 383 Вариант №9 –120 68 187 287 Результаты проведенных ранее исследований (В.Ю. Шахов, В.И. Коченов и др., 1983) показали, что при интенсивном охлаждении тела, т.е. при по нижении t на 100 – 150°С в минуту активно повреждается структура соединительной ткани, называемая криодеструкцией, но при этом не происходит тепловой денатурации белков и нуклеиновых кислот.

При замораживании жидким и газообразным азотом температура створки моллюска падает с аналогичной скоростью, что приводит к деструкции соединительной ткани мускула-замыкателя, при помощи которого моллюск крепится к внутренней поверхности створки. Это позволит обеспечить свободное отделение створок и биссусной нити от содержимого раковины мидии и существенно облегчит и ускорит технологический процесс производства различных видов продукции из мидии.

Результаты расчетов по изменению температуры створки tст = f() во II стадии замораживания представлены на рис. 3.

Анализ полученных данных позволил определить условия наступления эффекта криодеструкции, который достигается при понижении температуры среды tср на поверхности во II стадии замораживания до минус 120С.

t, C --------0, с Рис. 3. Зависимость tст = f() во II стадии замораживания при tср= – 70°С (1), tср= – 100°С (2), tср= – 120°С (3), tср= – 160°С (4) В четвертой главе «Экспериментальные исследования процесса замораживания моллюска в створках, вареной мидии» представлены техни ческие средства, методика проведения и результаты экспериментальных исследований, которые проводили на разработанной установке (см. рис. 2).

Исследования проводили при температуре tср минус 70, минус 100, минус 120С для мидии в створке и для варено-мороженого мяса мидии при разных толщинах продукта. В качестве контрольных вариантов рассматривали замораживание мидий при температуре tср = – 25С и толщине слоя продукта от 0,01 до 0,02м.

В процессе проведения экспериментов определяли изменение температур в центре слоя tц = f(), на поверхности tп = f(), паро-газовой среды tср = f(), створок моллюска tст = f().

На рис. 4 представлены графические зависимости изменения температуры во времени при замораживании мидии в створке, при условии = 0,02 м, tср = – 120С. Для других вариантов замораживания мидии в створке характер графических зависимостей аналогичен. Анализ полученных данных показал, что с увеличением толщины продукта от 0,01 до 0,02 м продолжительность процесса замораживания увеличивается в 2,7 3 раза, а с понижением tср от минус 70 до минус 120°С продолжительность процесса замораживания снижается более чем в два раза.

При орошении жидким азотом створок раковин моллюсков (II стадия процесса замораживания) для варианта № 9, у которого понижение температуры створок t составляло 107°С/мин, наблюдалось свободное отделение створок от мидии у 100% раковин; для варианта № 5, у которого понижение температуры створок t составляло 76 °С/мин, свободно отделялось лишь 64% створок раковин, что связано с неполной криодеструкцией соединительной ткани мускулазамыкателя.

Расхождение аналитических и экспериментальных результатов не превышало 17,2%, что говорит об удовлетворительной точности аналитической модели.

t,C а б, мин в 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:г --------Рис. 4. Экспериментальные зависимости температуры от времени для варианта №9:

1 – tц = f(); 2 – tп = f(); 3 – tср = f(); 4 – tст = f();

I стадия – а - б, II стадия – б - в, III стадия – в - г Свободное отделение створок моллюска упрощает, облегчает и ускоряет технологический процесс производства, что в наибольшей степени сохраняет без повреждения внешний вид мяса моллюска, качественные характеристики продукта без разрушения биологически активных веществ.

Продолжительность каждой стадии процесса замораживания вареных мидий представлена в табл. 2 и на рис. 5. Анализ полученных данных при замораживании вареных мидий показал следующее:

- с понижением tср от минус 70 до минус 100°С наблюдается сокращение продолжительности замораживания мидии до температуры минус 25°С в центре в 1,31 раза при возрастании скорости процесса в 1,45 раза (см. табл. 2);

- с понижением температуры среды от минус 100 до минус 120°С наблюдается сокращение продолжительности замораживания образца до температуры минус 25°С в центре (см. табл. 2) в 1,23 раза при возрастании скорости процесса в 1,14 раза.

Таблица Продолжительность процесса замораживания вареных мидий Номер варианта Скорость Температура Продолжитель- Продолжитель- Продолжитель- Общая продолзамораживания, среды II стадии, ность I стадии, ность II стадии, ность III стадии, жительность замом/ч °С с с с раживания, с Вариант №10 0,2 -70 94 180 210 Вариант №11 0,29 -100 75 123 171 Вариант №12 0,33 -120 49 110 141 Контрольный 0,0037 -25 1030 6920 1830 вариант, мин t, °C а б в 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:-г -------Рис. 5. Экспериментальные зависимости температуры от времени для варианта №12:

1 – tц = f(); 2 – tп = f(); 3 – tср = f();

I стадия – а - б, II стадия – б - в, III стадия – в - г Скорость замораживания для контрольного варианта была ниже, чем для остальных вариантов, и составила 0,0037 м/ч, что соответствует по классификации МИХ медленному замораживанию.

Процесс замораживания по варианту № 12 имеет наивысшую скорость замораживания, которая равна 0,33 м/ч (см. табл. 2), что по классификации МИХ соответствует сверхбыстрому замораживанию, а значит, позволяет уменьшить негативное воздействие процесса замораживания на качественные показатели вареного моллюска.

Для вареного моллюска были определены значения удельного расхода жидкого азота. Анализ полученных данных показал, что минимальный удельный расход азота равный 1,04 кг/кг, наблюдался для варианта № 10, когда tср = – 70С, что соответствовало большему перегреву паров азота, при этом расход жидкого азота для варианта №12 выше в 1,05 раза, чем для варианта №11, но при этом существенно сокращается продолжительность процесса в 1,23 раза, а скорость замораживания увеличивается в 1,14 раза.

Таким образом, замораживание по варианту № 12 при tср = – 120°С обеспечивает наилучшие условия замораживания вареной мидии.

Оценку качества замороженных мидий проводили по следующим показателям: накопление азота летучих оснований (АЛО), растворимость белка в воде, изменение рН. При этом изучали влияние температуры замораживания на качество размороженной мидии для следующих характерных вариантов: 1 – вариант № 1; 2 – вариант № 5; 3 – вариант № 9; 4 – контрольный вариант; 5 – свежий моллюск; 6 – вариант № 10; 7 – вариант № 11; 8 – вариант № 12; 9 – контрольный вариант; 10 – вареная мидия.

Качественные изменения, происходящие в процессе хранения моллюска, после его размораживания через определенные сроки хранения, представлены на рис. 6, 7.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Варианты Рис. 6. Значение растворимости белка мороженой и варено-мороженой мидии после размораживания для различных вариантов Растворимость белка, % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Варианты Рис. 7. Значение pH мороженой и варено-мороженой мидии после размораживания для различных вариантов Как видно из полученных данных, растворимость белка для свежего моллюска была наибольшей – 7%, а у контрольного образца наименьшей – 5,7%. При замораживании жидким и газообразным азотом сырца в створке растворимость белка понижалась с повышением температуры замораживания и составляла 6,3% при tср минус 70 и минус 100°С, а при tср = – 120°С – 6,6% (см. рис. 6).

Для варено-мороженого моллюска аналогично наблюдалось наименьшее значение растворимости белка у контрольного образца – 3,1 %. При понижении tср от минус 70 до минус 120°С значения растворимости белка росли от 3,6 до 3,8%. Значение растворимости белка для вареного мяса мидии до замораживания составляло 4,8% (см. рис. 6).

Значение рН для вариантов 1, 5, 9 изменялось в пределах от 5,7 до 5,8, а для контрольного варианта составило 4,7. При этом рН для свежего моллюска составило 6,1 (см. рис. 7). Для вариантов 10 – 12 значения рН находились в пределах от 4,7 до 4,8. Для варианта, замороженного при температуре минус 25С, рН составлял 4,4, а для вареного моллюска его значение было не менее 5,2 (см. рис. 7). На рис. 8 и 9 представлены графики изменения АЛО и растворимости белка в зависимости от продолжительности хранения для образцов, замороженных по разным вариантам.

Как видно из представленных данных, меньшее образование АЛО Значения pH, % (см. рис. 8), как в мороженом, так и в варено-мороженом мясе моллюска происходило в образцах, замороженных с использованием жидкого и газообразного азота.

Установлено, что резкое уменьшение растворимости белка наблюдается в первые 60 суток хранения, что совпадает с интенсивным гидролизом липидов и накоплением свободных жирных кислот, вступающих в гидрофобные и гидрофильные взаимодействия с белками, уменьшая их растворимость.

АЛО, мг% 24,22,5,20,17,15,1,13,10,8,0 20 40 60 80 100 120 140 160 Сутки Рис. 8. Накопление АЛО мороженого и варено-мороженого моллюска в процессе хранения 6,6,5,5,1,2,4,4,3,3,2,5,6,2,0 20 40 60 80 100 120 140 160 Сутки Рис. 9 Изменение растворимости белка мороженого моллюска в процессе хранения Растворимость белка, % Результаты исследования химических процессов, происходящих в моллюске при холодильном хранении, хорошо согласуются с данными органолептической оценки.

Проведенные исследования показали, что качество продукта зависит от режимов замораживания. Увеличение скорости замораживания путем понижения температуры до минус 120°С с использованием жидкого и газообразного азота позволяет избежать изменения цвета, вкуса и запаха, а также замедлить изменения структуры белков.

На основании экспериментально полученных данных разработана технология низкотемпературной обработки мидии тихоокеанской при производстве мороженой мидии без створок (ТИ № 001–к ТУ ОСТ 15–158–95) и при производстве варено-мороженой мидии (ТИ № 002–2009 к ТУ ОСТ 15–158–95). При этом перед направлением сырца мидии на переработку предусматривалось выдерживание моллюска в чистой морской воде при обеззараживании ее бактерицидными лампами.

Проведены производственные испытания на предприятии «ИП Шевцов В.С.» и дана технико-экономическая оценка разработанной технологии.

Полученные технико-экономические данные показали, что применение новой технологии обеспечит рост прибыли и сократит срок окупаемости оборудования, используемого при производстве мороженой мидии тихоокеанской, до 1,3 года, при производстве варено-мороженой мидии – до 1,4 года по сравнению с существующей технологией.

ВЫВОДЫ 1. Разработана технология низкотемпературной обработки мидии тихоокеанской жидким азотом, позволяющая по сравнению с существующими технологиями сократить продолжительность процесса замораживания на 6,часа при производстве мороженой мидии и на 6 часов при производстве ва рено-мороженой мидии, а также сохранить качественные показатели, снизить потери при размораживании.

2. Аналитически рассчитаны теплофизические характеристики мидии в створках и мороженой мидии, на основании полученных данных произведен расчет продолжительности замораживания мидии, показывающий, что с понижением температуры на каждые 30С продолжительность процесса снижается в 2,3 раза, а при увеличении толщины слоя продукта от 0,01 до 0,02 м продолжительность процесса увеличивается от 2,7 до 3 раз.

3. Смонтирована экспериментальная установка и экспериментально получены основные параметры процесса замораживания мидии тихоокеанской в створках и вареной мидии, позволяющие определить, что оптимальным технологическим условием процесса замораживания является понижение температуры среды на поверхности слоя продукта не выше минус 120С.

Расхождение результатов аналитических расчетов и данных экспериментов не превышают 17,2 %, что принято считать удовлетворительным результатом.

4. Разработан криогенный способ разделки мидии, предусматривающий замораживание слоя мидии в парожидкостной среде азота в три стадии и последующее извлечение замороженного тела мидии из раковины, позволяющий увеличить выход готового продукта на 28%, сократить продолжительность технологического процесса, снизить потери при размораживании (патент № 2368143, от 27.09.2009г.).

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»