Интенсификация технологии гидроаэрозольного охлаждения птицы

Потребности страны в качественных мясных продуктах питания требуют дальнейшего развития передовых технологий в отечественной мясоперерабатывающей промышленности. Одной из наиболее массовых отраслей этой промышленности является производство куриного мяса. Немаловажной составляющей этой производственной цепи является охлаждение тушек птицы, которое должно осуществляться после забоя. На большинстве предприятий птицеперерабатывающей промышленности до недавнего времени охлаждение тушек производилось водяным погружным методом, который позволяет достичь наибольшей производительности линий по убою птицы. Однако данный метод уже давно не отвечает мировым стандартам по части качества готовой продукции. Например, в странах Европейского Общего Рынка этот способ уже более 20 лет как запрещён к употреблению, поскольку он может приводить к перекрёстному обсеменению тушек патогенной микрофлорой. В последнее время у нас в стране этот факт тоже начинает осознаваться, в связи с чем отечественные предприятия начинают переходить на воздушный способ охлаждения. Однако для мировой практики воздушный способ также не считается оптимальным и на смену ему приходит новый, гидроаэрозольно-испарительный способ, который позволяет совместить преимущества водяного и воздушного методов охлаждения. Поэтому нам представляется целесообразным переходить от водяного способа охлаждения непосредственно к гидроаэрозольно-испарительно-му, как наиболее прогрессивному на данный момент.

Однако, для полной реализации преимуществ гидроаэрозольно-ис-парительного способа охлаждения тушек птицы, необходима разработка рациональной технологии охлаждения и соответствующее аппаратное оформление, которые должны опираться на надёжную теорию данного метода охлаждения. Поэтому создание теоретического обоснования технологии гидроаэрозольно-испарительного метода и, на его основе, методов инженерного расчёта соответствующих систем охлаждения представляется в настоящее время достаточно актуальной проблемой.

Предлагаемая работа посвящена именно этим вопросам. На основе предложенной физико-математической модели охлаждения тушек птицы с учётом напыленной на них влаги, а также разработанных основных принципов определения параметров процесса охлаждения, позволяющих в наибольшей степени реализовать преимущества гидроаэрозольно-испарительного метода, предложены и экспериментально подтверждены алгоритмы расчёта параметров процесса охлаждения и соответствующего аппаратного оформления.

1.4. Выводы по литературному обзору.

1. Наиболее перспективным методом охлаждения тушек птицы после забоя в настоящее время представляется гидроаэрозольно-испари-тельный метод. Однако для полной реализации преимуществ этого метода необходим правильный выбор параметров процесса. В имеющейся литературе отсуствуют алгоритмы расчёта этих параметров.

2. Существующий метод расчёта процесса охлаждения тел сложной формы (метод регулярного теплового режима) содержит параметр (коэффициент формы), который может быть определён лишь экспериментально. Чисто теоретические методы расчёта в имеющейся литературе отсуствуют даже для случая постоянного коэффициента теплоотдачи.

3. Для определения «сухого» коэффициента теплоотдачи в литературе имеется достаточное число эмпирических формул. Что же касается «влажного» коэффициента теплоотдачи, то из двух имеющихся в литературе методов его расчета — метода Леви и метода Тамма — наиболее корректным является метод Тамма. Однако этот метод в настоящее время требует модификации, заключающейся в переходе от устаревшего графического интегрирования к численному с применением компьютера. I 7.

ГЛАВА 2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ.

ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ТУШЕК ПТИЦЫ.

2.1.

Введение

.

Как было показано в главе 1, определение продолжительности гидроаэрозольно-испарительного охлаждения тушек птицы до требуемой ГОСТом среднеобъёмной температуры 4 °C представляет собой весьма непростую задачу. Её сложность связана с двумя обстоятельствами:

1. Тушка курицы представляет собой тело достаточно сложной формы, которое не может быть с достаточной степенью точности ап-роксимировано ни одним из тел простой формы (бесконечная пластина, бесконечный цилиндр, шар) или их комбинаций (бесконечный прямоугольный брус, параллелепипед, конечный цилиндр), для которых имеется точное решение задачи их охлаждения.

2. При гидроаэрозольно-испарительном охлаждении, вследствие понижения температуры поверхности тушки в ходе процесса, уменьшается и интенсивность испарения влаги с поверхности, а, следовательно, и «влажный» коэффициент теплоотдачи. Существующие же решения задачи об охлаждении получены в предположении неизменности этого коэффициента.

Таким образом, соответственно этим двум обстоятельствам, мы имеем перед собой три задачи:

1. Разработать метод расчета продолжительности охлаждения тел произвольной формы (при постоянном коэффициенте теплоотдачи).

2. Разработать метод расчёта продолжительности охлаждения тел простой формы при переменном коэффициенте теплоотдачи, зависящем от температуры поверхности тела.

3. На основе объединения решений первых двух задач разработать метод расчёта продолжительности охлаждения тел произвольной формы при переменном коэффициенте теплоотдачи.

Представляется целесообразным решать эти задачи по отдельности, на каждом шаге проверяя теоретические выкладки экспериментально. В соответствии с этим структура настоящей главы следующая. В разделе 2.2 будет предложен метод расчёта продолжительности охлаждения тел сложной формы при постоянном коэффициенте теплоотдачи. Теоретические результаты сопоставляются с экспериментальными данными по охлаждению тушек курицы чисто воздушным способом (без напыления влаги — при этом коэффициент теплоотдачи постоянен). В разделе 2.3 предложен метод определения продолжительности охлаждения тел простой формы при переменном коэффициенте теплоотдачи. Результаты сравниваются с экспериментальными данными по гидроаэро-зольно-испарительному охлаждению модельных однородных тел простых форм — пластины, цилиндра и шара из геля агар-агара. И, наконец, в разделе 2.4, на основе объединения результатов разделов 2.2 и 2.3, предлагается алгоритм расчета продолжительности гидроаэрозоль-но-испарительного охлаждения тушек птицы. Результаты сравниваются с экспериментальными данными.

Кроме расчета продолжительности охлаждения, необходимо также умение рассчитывать массу испарившейся воды, как функцию прошедшего времени с начала процесса. Действительно, чтобы, с одной стороны, не допустить усушки тушки, а, с другой стороны, не расходовать лишнюю питьевую воду, необходимо напылять на тушку новую порцию воды именно в тот момент, когда полностью испарилась предыдущая порция. Но для этого необходимо знать, когда наступит этот момент. В разделах 2.3 и 2.4 предложены также алгоритмы расчета количества испарившейся влаги как функции времени.

2.2. Вычисление продолжительности охлаждения тушек курицы при постоянном коэффициенте теплоотдачи (без напыления влаги).

Как было показано в главе 1, попытки применения уравнений теории регулярного теплового режима (1.2) и (1.4) к охлаждению тушек птицы наталкиваются на серьёзное затруднение: они содержат параметр К = И2/"(со), который может быть определён (для тела сложной формы) только экспериментально. Из формул (1.2) и (1.4) видно, что для разрешения этого затруднения, необходимо иметь теоретическую формулу для ае (В1) для тел произвольной формы. При этом необходимо опираться на тот факт, что нам известна эта зависимость для тел простой формы (как корень соответствующих трансцендентных уравнений). Напрашивающийся путь решения этой задачи следующий: опираясь на известные численные значения этой функции для тел простой формы, подобрать апроксимирующую формулу для эс (В1,Ф), чтобы при Ф = 1 она давала соответствующую зависимость для пластины, при Ф = ½ — для цилиндра, и при Ф = 1/3 — для шара. При этом следует подобрать структуру этой формулы таким образом, чтобы максимальная для всех трёх случаев и всех значений В1 погрешность была бы минимальной.

Предлагается следующая апроксимирующая формула:

В1 зе «-. (2.1).

Ф / 1 + (0,664 + 0.164-В1)-В1'Ф½.

Сравнение результатов вычислений по формуле (2.1) с известными данными для пластины (при Ф = 1), бесконечного цилиндра (Ф = - ½) и шара (Ф = 1/3) показывает (см. табл. 2.1, 2.2 и 2.3), что формула (2.1) справедлива для тел простой формы с погрешностью, не превышающей 1,5%.