применение диоксида углерода значительно сокращает время замораживания тушек бройлеров, не влияет на качество продукта после обработки;

применение аппаратов работающих на СО2 позволяет экономить электроэнергию;

простота конструкции приспособлений используемых для холодильной обработки с помощью диоксида углерода позволяют легко включать их в поточное производство.

Наиболее перспективным методом замораживания цыплят-бройлеров на наш взгляд, является контактный способ замораживания тушек птицы СО2.

Предпосылками данного способа организации замораживания тушек цыплят-бройлеров явилось:

при непосредственном контакте, идет более интенсивный теплоотвод от поверхности бройлера, что сокращает процесс холодильной обработки;

не сложные конструкции аппаратов по обработке СО2 (контактный способ);

не значительная усушка до 0,2%;

качество бройлера при замораживании СО2 практически неизменно, а в некоторых случаях и улучшается, что приводит к увеличению сроков хранения.

Перечисленное выше позволяет сформулировать цель исследования:

Постановка и проведение исследований процесса замораживания мяса цыпленка-бройлера в среде диоксида углерода.

Поставленная цель требует решение следующих задач:

1) Модернизировать аппарат для замораживания мяса птицы диоксидом углерода и провести исследования по замораживанию цыплят-бройлеров в нем.

2) Разработка методики экспериментальных исследований.

3) Проведение экспериментов по замораживанию цыпленка-бройлера.

4) Проведение анализа полученных результатов.



2. Технические средства и методика экспериментальных исследований

Для проведения экспериментальных исследований были разработаны технические средства и методические приемы проведения экспериментов.

Технические средства состоят из основного стенда - для исследования процесса замораживания мяса птицы и контрольно - измерительных приборов.

2.1 Экспериментальный стенд

Для исследования процесса замораживания мяса птицы, была создана установка для проведения исследований, представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. Схема экспериментальной установки: 1 - углекислотный баллон; 2 - весы; 3 - медный трубопровод; 4 - зонд теплового потока; 5 - хромель-копелевые термопары; 6 - регулирующий вентиль; 7 - теплоизолированная камера; 8 - измеритель плотности теплового потока ИПП-2; 9 - персональный компьютер; 10 - контроллер температуры ТРМ-138; 11 - вентилятор, с изменяемой частотой вращения



Данная установка представляет собой совокупность устройств, приспособлений и контрольно-измерительных приборов позволяющих проводить процесс замораживания курицы с контролем над изменениями всех необходимых параметров, таких как:

масса продукта и диоксида углерода;

изменение температуры в тушке курицы в зависимости от времени;

измерение температуры в камере и внутренней полости курицы.

изменение теплового потока на наружной поверхности курицы.

Курицу помещают в теплоизолированную камеру (7). После этого камеру (7) плотно закрывают и постепенно подают в камеру газообразный СО2 из баллона (1) по трубопроводу (3), регулировании подачи осуществляется вентилем (6). Изменение температуры в курице и в камере контролируется при помощи хромель-копелевых термопар (5) сигнал от которых поступает на контроллер температуры (10) и результаты обработанные поступают в виде графиков на персональный компьютер (9). Измерение плотности теплового потока на наружной поверхности курицы осуществляется при помощи зонда теплового потока (4) сигнал с которого поступает на измеритель теплового потока ИПП-2 (8).

2.2 Приборное оснащение стенда

Данный стенд состоит из совокупности устройств, приспособлений и аппаратов, позволяющих измерять и контролировать все нужные параметры:

- температуру в камере;

- температуру в курице;

- толщину курицы;

- изменения плотности теплового потока;

- время проведения эксперимента;

- массу диоксида углерода и курицы.

Контролировали температуру исследуемого продукта, в процессе замораживания, и температуру в аппарате, в котором проводились экспериментальные исследования, по данным контроллера температуры ТРМ-138, у которого диапазон температур от 30 до минус 90°С. В качестве воспринимающего элемента применяли хромель-копелевые термопары со спаям диаметром 0,3·10Їі м.

Плотность теплового потока контролировали с помощью измерителя плотности тепловых потоков ИПП-2 в качестве воспринимающего элемента использовали зонд теплового потока с радиусом преобразователя теплового потока 0,013 м и толщиной 0,0019м.

Толщина курицы контролировалась штангенциркулем и штангенглубиномером с пределом измерения от 0…125мм и величиной отсчета по нониусу 0,1мм.

При проведении экспериментальных исследований были допущены погрешности измерений, которые были оценены величинами относительных ошибок, определенных в процентах. К ним можно отнести:

1) Погрешность при контроле температуры: е=± 6%

2) Погрешность при контроле плотности теплового потока: е=± 7%

3) Погрешность при контроле линейных размеров штангенглубиномером с точность 0,1мм, при значении наименьшего измерения равного 10 мм: е=±%

2.3 Методика экспериментальных исследований

Эксперимент по замораживанию цыпленка-бройлера в среде диоксида углерода при температуре в камере минус 35°С, и скорости воздуха 0 м/сек проводился следующим образом:

1. Цыпленка-бройлера (4) помещаем в камеру (7), где во внутреннюю полость подается сногообразный СО2, предварительно установив термопары в камере, во внутренней полости, в центре бройлера, в определенной глубине и на поверхности бройлера (5), а также устанавливаем на наружной поверхности тушки датчик плотности теплового потока (4). Сигналы с термопар поступают на электрический контроллер температуры (10) и общий сигнал с контроллера поступает на компьютер (9). Сигнал с датчика теплового потока поступает на прибор ИПП-2 (8).

2. Поддержание температуры в камере на уровне минус 35°С осуществляется при помощи регулирующего вентиля (6). При открытии которого, газообразный диоксид углерода по трубопроводу (3) поступает в камеру (7), в которой в результате непосредственного контакта газообразного диоксида углерода с поверхностью бройлера происходит замораживание.

3. После достижения среднеобъемной температуры минус 18°С в центре тушки, подача диоксида углерода прекращается.

4. Открываем камеру (7) и вынимаем бройлера.

5. Анализируются полученные данные, и результаты эксперимента, заносятся в таблицу, по которым строятся графики исследуемых зависимостей.

Дальнейшие эксперименты проводились аналогично приведенным выше способом, отличие заключаются в том, что температура в камере была на уровне минус 50°С, 70°С, скорость воздуха была равна 0, 5 и 8 м/сек.



3. Исследование процесса замораживания цыпленка-бройлера диоксидом углерода

Анализ обзора литературы показал, что представляет интерес контактный способ холодильной обработки мяса цыпленка-бройлера диоксидом углерода.

Основной задачей экспериментов являлось определение зависимости изменения температурного поля, кинетики теплоотвода, а также времени замораживания и расхода СО2 при замораживании бройлера с различными температурами и скоростью воздушно-газовой среды в аппарате.

В качестве объекта исследования был взят бройлера (1 сорт), весом 1200 г, так как при проведении маркетинговых исследований выявлено, что тушки данной массы пользуется наибольшим спросом у потребителей.

Измерения осуществлялись с одной стороны тушки бройлера при помощи трех термопар и одного датчика плотности теплового потока. Термопары были установлены в тушке: во внутреннем слое (на расстоянии 1мм от внутренней полости), в толще мяса (на расстоянии 30 мм от позвоночника), на наружной поверхности (непосредственно под кожным покровом).

Измерение плотности теплового потока производилось с помощью датчика, установленного на наружной поверхности тушки.

Термограмма процесса замораживания тушки бройлера и схема установки термопар представлена на рис. 3.1. Температура в камере поддерживалась на уровне -35°С, скорость воздуха - 0 м/с. В процессе эксперимента нами производилась регистрация температур в тушке бройлера. Анализируя полученные кривые температурного поля можно сделать вывод, что темп снижения температуры не очень высокий, в первые 60 минут падение температуры происходит очень интенсивно, это связано с тем, что в клетках находится вода, затем с 60 по 180 минуту происходит переход воды в лед, что приводит к снижению темпа падения температуры, на 180 минуте процесс кристаллизации заканчивается и происходит замораживание оставшейся части влаги. Время замораживания до t_v = -18°С, составляет 270 минут. Расход СО2 - 0,9 (6) кг.

Рисунок 3.1. Термограмма процесса замораживания бройлера, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-35°С и V=0 м/сек

На рисунке 3.2. изображен график плотности теплового потока, при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 35, и скорости воздуха 0 м/сек.



Рисунок 3.2. График плотности теплового потока при замораживании бройлера с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-35°С и V=0 м/с

Анализируя экспериментальные данные, получаем, что среднеинтегральное значение плотности теплового потока составляет = 180 Вт/мІ, максимальное значение плотности теплового потока = 2500 Вт/мІ.

Максимальная плотность теплового потока наблюдается в первоначальный момент времени, так как разница температур между тушкой и диоксидом углерода максимальна, и процесс теплоотвода наиболее интенсивен.

Далее наблюдается резкое падение плотности теплового потока, так как температура тушки начинает снижаться.

На рисунке 3.3 изображена диаграмма коэффициента теплоотдачи на наружной поверхности бройлера при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 35, и скорости воздуха 0 м/сек. Диаграмма построена по расчетным значениям коэффициента теплоотдачи, б, Вт/(мІ·К). Зная, что тепловой поток определяется по формуле:



, (4.1)

Выражаем коэффициент теплоотдачи и строим диаграмму.

(4.2)

где: б - коэффициент теплоотдачи, Вт/(мІ·К);

Дt - разность температур на поверхности тушки и температурой среды.

Рисунок 3.3. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-35°С и V=0 м/с

Анализируя полученные значения коэффициента теплоотдачи можно получить, что среднеинтегральное значение коэффициента теплоотдачи = 4 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 52 Вт/(мІ·К).

Далее было проведено исследование процесса замораживания бройлера газообразным СО2 при температуре в камере -35 , и скорости воздуха 5 м/сек. масса тушки 1200 ± 50г. На рисунке 3.4 показано изменение температуры в тушке с температурой в камере -35, и скорости воздуха 5 м/сек.

Анализируя полученные кривые температурных полей можно сделать вывод, что процесс замораживания, аналогичен процессу при температуре в камере - 35, и скорости воздуха 0 м/сек, но процесс замораживания происходит более интенсивно. Особенно это наблюдается на поверхности тушки, т.к. за счет циркуляции воздшуно-газовой среды происходит интенсификация процесса замораживания поверхностных слоев. Время замораживания составило 95 минут. Расход диоксида углерода составил 1,1 (7,5) кг.

Рисунок 3.4. Термограмма процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-35°С и V=5 м/сек



На рисунке 3.5. изображен график плотности теплового потока, при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере -35 и скорости воздуха 5 м/сек.

Рисунок 3.5. График плотности теплового потока при замораживании птицы с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-35°С и V=5 м/с

Анализируя экспериментальные данные получаем, что среднеинтегральное значение плотности теплового потока тушки бройлера составляет q_ср= 340 Вт/мІ, максимальное значение плотности теплового потока = 2550 Вт/мІ.

Пиковое значение плотности теплового потока можно наблюдать в первоначальный период времени, т.к. в этот период разность температур между тушкой и СО2 максимальна, и процесс теплоотвода будет максимально интенсивным.

После чего можно наблюдать интенсивное снижение плотности теплового потока, т.к. температура в тушке начинает снижаться, но величина плотности теплового потока в этом эксперименте немного выше, что говорит о более интенсивном теплоотводе от тушки цыпленка - бройлера.

На рисунке 3.6 изображена диаграмма коэффициента теплоотдачи на наружной поверхности бройлера при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 35, и скорости воздуха 5 м/сек.

Анализируя полученные значения коэффициента теплоотдачи можно получить, что среднеинтегральное значение коэффициента теплоотдачи б_ср =11 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 56 Вт/(мІ·К).

Рисунок 3.6. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-35°С и V=5 м/с

Далее было проведено исследование процесса замораживания бройлера газообразным СО2 при температуре в камере -35 , и скорости воздуха 8 м/сек. масса тушки 1200 ± 50г. На рисунке 3.7 показано изменение температуры в тушке с температурой в камере -35, и скорости воздуха 8 м/сек.

Анализируя полученные кривые температурных полей можно сделать вывод, что процесс замораживания, аналогичен процессу при температуре в камере - 35, и скорости воздуха 5 м/сек, но процесс замораживания происходит более интенсивно. Особенно это наблюдается на поверхности тушки, т.к. за счет циркуляции воздшуно-газовой среды происходит интенсификация процесса замораживания поверхностных слоев. Время замораживания составило 80 минут. Расход диоксида углерода составил 1,7 (11) кг.

Рисунок 3.7. Термограмма процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-35°С и V=8 м/сек

На рисунке 3.8 изображен график плотности теплового потока, на наружной поверхности бройлера при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 35 и скорости воздуха 8 м/сек..

Анализируя экспериментальные данные получаем, что среднеинтегральное значение плотности теплового потока бройлера составляет q_ср = 430 Вт/мІ, максимальное значение плотности теплового потока = 2660 Вт/мІ.

Пиковое значение плотности теплового потока можно наблюдать в первоначальный период времени, т.к. в этот период разность температур между тушкой и СО2 максимальна, и процесс теплоотвода будет максимально интенсивным.

После чего можно наблюдать интенсивное снижение плотности теплового потока, т.к. температура в тушке начинает снижаться, но величина плотности теплового потока в этом эксперименте немного выше, что говорит о более интенсивном теплоотводе от тушки цыпленка - бройлера.

Рисунок 3.8. График плотности теплового потока при замораживании птицы с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-35°С и V=8 м/с

На рисунке 3.9 изображена диаграмма коэффициента теплоотдачи на наружной поверхности бройлера при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 35. и скорости воздуха 8 м/сек.

Анализируя полученные значения коэффициента теплоотдачи можно получить, что среднеинтегральное значение коэффициента теплоотдачи = 16 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 59 Вт/(мІ·К).



Рисунок 3.9. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-35°С и V=8 м/с

На рисунке 3.10 представлены изменения среднеобъемной температуры тушки бройлера, при замораживании с t_к = -35°С. Скорость воздуха: 1 - 0 м/с, 2 - 5 м/с, 3 - 8 м/с.

Рисунок 3.10. Изменение среднеобъемной температуры тушки бройлера, при замораживании с t_к = -35°С. Скорость воздуха: 1 - 0 м/с, 2 - 5 м/с, 3 - 8 м/с

Проведя анализ экспериментальных данных замораживания бройлера с t_к = -35°С, можно сделать вывод, что: минимальное время замораживания составляет при скорости воздушно-газовой среды 8 м/с, но при этом расход СО2 составил 1,7 (11) кг.

Далее было проведено исследование процесса замораживания бройлера газообразным СО2 при температуре в камере -50 , и скорости воздуха 0 м/сек. масса тушки 1200 ± 50г. На рисунке 3.11 показано изменение температуры в тушке с температурой в камере -50, и скорости воздуха 0 м/сек.

Анализируя полученные кривые температурных полей можно сделать вывод, что процесс замораживания, аналогичен процессу при температуре в камере - 35, и скорости воздуха 0 м/сек, но процесс замораживания происходит более интенсивно. Особенно это наблюдается на поверхности тушки, т.к. за счет циркуляции воздшуно-газовой среды происходит интенсификация процесса замораживания поверхностных слоев. Время замораживания составило 95 минут. Расход диоксида углерода составил 1,2 (8) кг.

Рисунок 3.11. Термограмма процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=0 м/сек

На рисунке 3.12 изображен график плотности теплового потока, при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере -50 и скорости воздуха 0 м/сек.

Рисунок 3.12. График плотности теплового потока при замораживании птицы с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=0 м/с

Анализируя экспериментальные данные получаем, что среднеинтегральное значение плотности теплового потока карпа составляет = 250 Вт/мІ, максимальное значение плотности теплового потока = 2680 Вт/мІ.

Пиковое значение плотности теплового потока можно наблюдать в первоначальный период времени, т.к. в этот период разность температур между тушкой и СО2 максимальна, и процесс теплоотвода будет максимально интенсивным.

После чего можно наблюдать интенсивное снижение плотности теплового потока, т.к. температура в тушке начинает снижаться, но величина плотности теплового потока в этом эксперименте немного выше, что говорит о более интенсивном теплоотводе от тушки цыпленка - бройлера.

На рисунке 3.13 изображена диаграмма коэффициента теплоотдачи при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 50, и скорости воздуха 0 м/сек.

Анализируя полученные значения коэффициента теплоотдачи можно получить, что среднеинтегральное значение коэффициента теплоотдачи б_ср = 11 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 54 Вт/(мІ·К).

Рисунок 3.13. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=0 м/с

Далее было проведено исследование процесса замораживания бройлера газообразным СО2 при температуре в камере -50 , и скорости воздуха 5 м/сек. масса тушки 1200 ± 50г. На рисунке 3.14 показано изменение температуры в тушке с температурой в камере -50, и скорости воздуха 5 м/сек.

Анализируя полученные кривые температурных полей можно сделать вывод, что процесс замораживания, аналогичен процессу при температуре в камере - 35, и скорости воздуха 5 м/сек, но процесс замораживания происходит более интенсивно. Особенно это наблюдается на поверхности тушки, т.к. за счет циркуляции воздшуно-газовой среды происходит интенсификация процесса замораживания поверхностных слоев. Время замораживания составило 65 минут. Расход диоксида углерода составил 1,4 (9) кг.

Рисунок 3.14. Термограмма процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=5 м/сек

На рисунке 3.15 изображен график плотности теплового потока, при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере -50 и скорости воздуха 5 м/сек.



Рисунок 3.15. График плотности теплового потока при замораживании птицы с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=5 м/с

Из анализа экспериментальных данных видно, что среднеинтегральная величина плотности теплового потока цыпленка-бройлера будет составлять = 570 Вт/мІ, максимальное значение плотности теплового потока = 2900 Вт/мІ.

Пиковое значение плотности теплового потока можно наблюдать в первоначальный период времени, т.к. в этот период разность температур между тушкой и СО2 максимальна, и процесс теплоотвода будет максимально интенсивным.

После чего можно наблюдать интенсивное снижение плотности теплового потока, т.к. температура в тушке начинает снижаться, но величина плотности теплового потока в этом эксперименте немного выше, что говорит о более интенсивном теплоотводе от тушки цыпленка - бройлера.

На рисунке 3.16 изображен график коэффициента теплоотдачи при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 50, и скорости воздуха 5 м/сек..

Анализируя полученные значения коэффициента теплоотдачи можно получить, что среднеинтегральное значение коэффициента теплоотдачи б_ср= 15 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 58 Вт/(мІ·К).

Рисунок 3.16. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=5 м/с

Далее было проведено исследование процесса замораживания бройлера газообразным СО2 при температуре в камере -50 , и скорости воздуха 8 м/сек. масса тушки 1200 ± 50г. На рисунке 3.17 показано изменение температуры в тушке с температурой в камере -50, и скорости воздуха 8 м/сек.

Анализируя полученные кривые температурных полей можно сделать вывод, что процесс замораживания, аналогичен процессу при температуре в камере - 35, и скорости воздуха 8 м/сек, но процесс замораживания происходит более интенсивно. Особенно это наблюдается на поверхности тушки, т.к. за счет циркуляции воздшуно-газовой среды происходит интенсификация процесса замораживания поверхностных слоев. Время замораживания составило 50 минут. Расход диоксида углерода составил 1,5 (10) кг.

Рисунок 3.17. Термограмма процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=8 м/сек

На рисунке 3.18 изображен график плотности теплового потока, при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере -50 и скорости воздуха 8 м/сек.



Рисунок 3.18. График плотности теплового потока при замораживании птицы с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=8 м/с

Из анализа экспериментальных данных видно, что среднеинтегральная величина плотности теплового потока цыпленка-бройлера будет составлять = 750 Вт/мІ, максимальное значение плотности теплового потока = 3000 Вт/мІ.

Пиковое значение плотности теплового потока можно наблюдать в первоначальный период времени, т.к. в этот период разность температур между тушкой и СО2 максимальна, и процесс теплоотвода будет максимально интенсивным.

После чего можно наблюдать интенсивное снижение плотности теплового потока, т.к. температура в тушке начинает снижаться, но величина плотности теплового потока в этом эксперименте немного выше, что говорит о более интенсивном теплоотводе от тушки цыпленка - бройлера.

На рисунке 3.19 изображен график коэффициента теплоотдачи при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 50, и скорости воздуха 8 м/сек.

Анализируя полученные значения коэффициента теплоотдачи можно получить, что среднеинтегральное значение коэффициента теплоотдачи б_ср = 18 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 59 Вт/(мІ·К).

Рисунок 3.19. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=8 м/с

Далее было проведено исследование процесса замораживания бройлера газообразным СО2 при температуре в камере -50 , и скорости воздуха 8 м/сек, без подачи снегообразного диоксида углерода во внутреннюю полость.

масса тушки 1200 ± 50г. На рисунке 3.20 показано изменение температуры в тушке бройлера с температурой в камере -50, и скорости воздуха 8 м/сек, без помещения снегообразного диоксида углерода во внутреннюю полость.

Анализируя полученные кривые температурных полей можно сделать вывод, что процесс замораживания, аналогичен процессу при температуре в камере - 50, и скорости воздуха 8 м/сек, но процесс замораживания происходит менее интенсивно, т. к. из за отсутствия снегообразного диоксида углерода во внутренней полости замораживание всех слоев происходит медленнее. Время замораживания составило 60 минут. Расход диоксида углерода составил 1,8 (12) кг.

Рисунок 3.20. Термограмма процесса замораживания птицы, без подачи снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=8 м/сек

На рисунке 3.21 изображен график плотности теплового потока, при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере -50 и скорости воздуха 8 м/сек, без подачи снегообразного диоксида углерода во внутреннюю полость.



Рисунок 3.21. График плотности теплового потока при замораживании птицы без подачи снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=8 м/с

Из анализа экспериментальных данных видно, что среднеинтегральная величина плотности теплового потока цыпленка-бройлера будет составлять = 700 Вт/мІ, максимальное значение плотности теплового потока = 2500 Вт/мІ.

Пиковое значение плотности теплового потока можно наблюдать в первоначальный период времени, т.к. в этот период разность температур между тушкой и СО2 максимальна, и процесс теплоотвода будет максимально интенсивным.

После чего можно наблюдать интенсивное снижение плотности теплового потока, т.к. температура в тушке начинает снижаться, но величина плотности теплового потока в этом эксперименте немного выше, что говорит о более интенсивном теплоотводе от тушки цыпленка - бройлера.

На рисунке 3.22 изображен график коэффициента теплоотдачи при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 50, и скорости воздуха 8 м/сек, без подачи снегообразного диоксида углерода во внутреннюю полость.

Анализируя полученные значения коэффициента теплоотдачи можно получить, что среднеинтегральное значение коэффициента теплоотдачи = 14 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 40 Вт/(мІ·К).

Рисунок 3.22. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, без подачи снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-50°С и V=8 м/с

На рисунке 3.23 представлены изменения среднеобъемной температуры тушки бройлера, при замораживании с t_к = -50°С. Скорость воздуха: 1 - 0 м/с, 2 - 5 м/с, 3 - 8 м/с.



Рисунок 3.23. Изменение среднеобъемной температуры тушки бройлера, при замораживании с t_к = -50°С. Скорость воздуха: 1 - 0 м/с, 2 - 5 м/с, 3 - 8 м/с

Проведя анализ экспериментальных данных замораживания бройлера с t_к = -50°С, можно сделать вывод, что: минимальное время замораживания составляет при скорости воздушно-газовой среды 8 м/с, но при этом расход СО2 составил 1,5 (10) кг.

Далее было проведено исследование процесса замораживания бройлера газообразным СО2 при температуре в камере -70 , и скорости воздуха 0 м/сек.

Масса тушки 1200 ± 50г. На рисунке 3.24 показано изменение температуры в тушке бройлера с температурой в камере -70, и скорости воздуха 0 м/сек.

Анализируя полученные кривые температурных полей можно сделать вывод, что процесс замораживания, аналогичен процессу при температуре в камере - 50, и скорости воздуха 0 м/сек, но процесс замораживания происходит менее интенсивно. Время замораживания составило 70 минут. Расход диоксида углерода составил 1,8 (12) кг.

Рисунок 3.24. Термограмма процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-70°С и V=0 м/сек

На рисунке 3.25 изображен график плотности теплового потока, при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере -70 и скорости воздуха 0 м/сек.



Рисунок 3.25. График плотности теплового потока при замораживании птицы с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-70°С и V=0 м/с

Из анализа экспериментальных данных видно, что среднеинтегральная величина плотности теплового потока цыпленка-бройлера будет составлять = 870 Вт/мІ, максимальное значение плотности теплового потока = 4100 Вт/мІ.

Пиковое значение плотности теплового потока можно наблюдать в первоначальный период времени, т.к. в этот период разность температур между тушкой и СО2 максимальна, и процесс теплоотвода будет максимально интенсивным.

После чего можно наблюдать интенсивное снижение плотности теплового потока, т.к. температура в тушке начинает снижаться, но величина плотности теплового потока в этом эксперименте немного выше, что говорит о более интенсивном теплоотводе от тушки цыпленка - бройлера.

На рисунке 3.26 изображен график коэффициента теплоотдачи при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 70, и скорости воздуха 0 м/сек.

Анализируя полученные значения коэффициента теплоотдачи можно получить, что среднеинтегральное значение коэффициента теплоотдачи = 15 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 57 Вт/(мІ·К).

Рисунок 3.26. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-70°С и V=0 м/с

Далее было проведено исследование процесса замораживания бройлера газообразным СО2 при температуре в камере -70 , и скорости воздуха 5 м/сек. Масса тушки 1200 ± 50г. На рисунке 3.27 показано изменение температуры в тушке бройлера с температурой в камере -70, и скорости воздуха 0 м/сек.

Анализируя полученные кривые температурных полей можно сделать вывод, что процесс замораживания, аналогичен процессу при температуре в камере - 50, и скорости воздуха 5 м/сек, но процесс замораживания происходит более интенсивно. Время замораживания составило 35 минут. Расход диоксида углерода составил 2,1 (14) кг.

Рисунок 3.27. Термограмма процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-70°С и V=5 м/сек

На рисунке 3.28 изображен график плотности теплового потока, при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере -70 и скорости воздуха 5 м/сек.



Рисунок 3.28. График плотности теплового потока при замораживании птицы с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-70°С и V=5 м/с

Из анализа экспериментальных данных видно, что среднеинтегральная величина плотности теплового потока цыпленка-бройлера будет составлять = 930 Вт/мІ, максимальное значение плотности теплового потока = 4470 Вт/мІ.

Пиковое значение плотности теплового потока можно наблюдать в первоначальный период времени, т.к. в этот период разность температур между тушкой и СО2 максимальна, и процесс теплоотвода будет максимально интенсивным.

После чего можно наблюдать интенсивное снижение плотности теплового потока, т.к. температура в тушке начинает снижаться, но величина плотности теплового потока в этом эксперименте немного выше, что говорит о более интенсивном теплоотводе от тушки цыпленка - бройлера.

На рисунке 3.29 изображен график коэффициента теплоотдачи при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 70, и скорости воздуха 5 м/сек.

Анализируя полученные значения коэффициента теплоотдачи можно получить, что среднеинтегральное значение коэффициента теплоотдачи = 16 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 60 Вт/(мІ·К).

Рисунок 3.29. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-70°С и V=5 м/с

Далее было проведено исследование процесса замораживания бройлера газообразным СО2 при температуре в камере -70 , и скорости воздуха 8 м/сек.

Масса тушки 1200 ± 50г. На рисунке 3.30 показано изменение температуры в тушке бройлера с температурой в камере -70, и скорости воздуха 8 м/сек.

Анализируя полученные кривые температурных полей можно сделать вывод, что процесс замораживания, аналогичен процессу при температуре в камере - 50, и скорости воздуха 8 м/сек, но процесс замораживания происходит более интенсивно. Время замораживания составило 25 минут. Расход диоксида углерода составил 2,6 (17) кг.

Рисунок 3.30. Термограмма процесса замораживания птицы, с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-70°С и V=8 м/сек

На рисунке 3.31 изображен график плотности теплового потока, при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере -70 и скорости воздуха 8 м/сек.

Рисунок 3.31. График плотности теплового потока при замораживании птицы с подачей снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-70°С и V=8 м/с

Из анализа экспериментальных данных видно, что среднеинтегральная величина плотности теплового потока цыпленка-бройлера будет составлять = 1000 Вт/мІ, максимальное ее значение = 4700 Вт/мІ.

Пиковое значение плотности теплового потока можно наблюдать в первоначальный период времени, т.к. в этот период разность температур между тушкой и СО2 максимальна, и процесс теплоотвода будет максимально интенсивным.

После чего можно наблюдать интенсивное снижение плотности теплового потока, т.к. температура в тушке начинает снижаться, но величина плотности теплового потока в этом эксперименте немного выше, что говорит о более интенсивном теплоотводе от тушки цыпленка - бройлера.

На рисунке 3.32 изображен график коэффициента теплоотдачи при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 70, и скорости воздуха 8 м/сек.

Из анализа полученных значений коэффициента теплоотдачи можно показать, что среднеинтегральная величина коэффициента теплоотдачи б_ср = 20 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 63 Вт/(мІ·К).

Рисунок 3.32. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, с размещением снегообразного диоксида углерода во внутренней полости, при t_к=-70°С и V=8 м/с

Далее было проведено исследование процесса замораживания бройлера газообразным СО2 при температуре в камере -70 , и скорости воздуха 8 м/сек, без подачи снегообразного диоксида углерода во внутреннюю полость.

Масса тушки 1200 ± 50г. На рисунке 3.33 показано изменение температуры в тушке бройлера с температурой в камере -70, и скорости воздуха 8 м/сек, без помещения снегообразного диоксида углерода во внутреннюю полость.

Анализируя полученные кривые температурных полей можно сделать вывод, что процесс замораживания, аналогичен процессу при температуре в камере - 50, и скорости воздуха 8 м/сек, без подачи снегообразного диоксида углерода во внутреннюю полость, но процесс замораживания происходит более интенсивно. Время замораживания составило 50 минут. Расход диоксида углерода составил 2,9 (19,5) кг.

Рисунок 3.33. Термограмма процесса замораживания птицы, без подачи снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-70°С и V=8 м/сек

На рисунке 3.34 изображен график плотности теплового потока, при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере -70 и скорости воздуха 8 м/сек, без размещения снегообразного СО2в полости цыпленка - бройлера.



Рисунок 3.34. График плотности теплового потока при замораживании птицы без подачи снегообразного диоксида углерода в полость, при t_к=-70°С и V=8 м/с

Из анализа экспериментальных данных видем, что среднеинтегральная величина плотности теплового потока цыпленка - бройлера равна = 790 Вт/мІ, а пиковое значение составляет = 2800 Вт/мІ.

Пиковое значение плотности теплового потока можно наблюдать в первоначальный период времени, т.к. в этот период разность температур между тушкой и СО2 максимальна, и процесс теплоотвода будет максимально интенсивным.

После чего можно наблюдать интенсивное снижение плотности теплового потока, т.к. температура в тушке начинает снижаться, но величина плотности теплового потока в этом эксперименте немного выше, что говорит о более интенсивном теплоотводе от тушки цыпленка - бройлера.

На рисунке 3.35 изображен график коэффициента теплоотдачи при замораживании газообразным СО2 с температурой в камере - 70, и скорости воздуха 8 м/сек, без размещения снегообразного СО2 в полости цыплека-бройлера.

Из анализа полученных значений коэффициента теплоотдачи можно показать, что среднеинтегральная величина коэффициента теплоотдачи б_ср = 12 Вт/(мІ·К), максимальное значение коэффициента теплоотдачи составляет = 43 Вт/(мІ·К).

Рисунок 3.35. График коэффициента теплоотдачи процесса замораживания птицы, без подачи снегообразного СО2 во внутреннюю полость, при t_к=-70°С и V=8 м/с

На рисунке 3.36 представлены изменения среднеобъемной температуры тушки бройлера, при замораживании с t_к = -70°С. Скорость воздуха: 1 - 0 м/с, 2 - 5 м/с, 3 - 8 м/с.



Рисунок 3.36. Изменение среднеобъемной температуры тушки бройлера, при замораживании с t_к = -70°С. Скорость воздуха: 1 - 0 м/с, 2 - 5 м/с, 3 - 8 м/с

Проведя анализ экспериментальных данных замораживания бройлера с t_к = -70°С, можно сделать вывод, что: минимальное время замораживания составляет при скорости воздушно-газовой среды 8 м/с, но при этом расход СО2 составил 2,6 (17) кг.

Результаты всех проведенных экспериментов сведены в общую таблицу.



Таблица 3.1 Результаты экспериментальных данных по замораживанию тешек цыпленка-бройлера диоксидом углерода



Выводы

1. В ходе выполнения данного дипломного проекта был проведен обзор литературы, входе которого были рассмотрены, тенденции в развитии производства и потребления мяса птицы, деление птицы в промышленности, аппараты с применением диоксида углерода для замораживания мяса птицы.

2. Разработан экспериментальный комплекс для проведения экспериментов для замораживания тушек цыпленка-бройлера с помощью СО2;

3. Проведены исследования по замораживанию тушек цыпленка-бройлера в скороморозильном аппарате, при температурах в камере -35, -50°С и -70, со скоростью воздуха 0, 5 и 8 м/сек.

4. Установлено, что при -35, V=0 м/сек., время замораживания в аппарате составляет 270 минут, при -35, V=5 м/сек., время замораживания в аппарате составляет 95 минут, при -35, V=8 м/сек., время замораживания в аппарате составляет 80 минут, при этом расход диоксида углерода соответственно составляет 0,9 (6) кг, 1,2 (8) кг, 1,7 (11) кг.

5. Установлено, что при -50, V=0 м/сек., время замораживания в аппарате составляет 95 минут, при -50, V=5 м/сек., время замораживания в аппарате составляет 65 минут, при -50, V=8 м/сек., время замораживания в аппарате составляет 50 минут, при этом расход диоксида углерода соответственно составляет 1,2 (8) кг, 1,4(9) кг, 1,5(10) кг.

6. Определено, что при -70, V=0 м/сек., время замораживания в аппарате составляет 70 минут, при -70, V=5 м/сек., время замораживания в аппарате составляет 35 минут, при -70, V=8 м/сек., время замораживания в аппарате составляет 25 минут, при этом расход диоксида углерода соответственно составляет 1,8 (12) кг, 2,1 (14) кг, 2,6 (17) кг;

7. Получены значения плотности теплового потока и коэффициента теплоотдачи при замораживании тушек цыпленка-бройлера с различными температурами в аппарате;

8. Получены графики изменения среднеобъемной температуры тушки цыпленка-бройлера, при замораживании с температурой в камере от минус 35 до минус 70°С и скорости воздуха от 0 до 8 м/с.



Список литературы

1. Новостной портал "Сфера": http://sfera.fm/articles/rynok-myasa-i-myasnykh-produktov-v-rossii-sostoyanie-i-tendentsii-razvitiya

2. http://balaton-kem.ru/useful-information/advantages

3. http://www.curiatnik.ru/node/214.

4. Замороженные пищевые продукты. Производство и реализация/ Джудит А. Эванс/ 2010г

5. Патент SU 1239484 A1.

6. Особенности мяса птицы: http://vottext.ru/5038.html

7. Охлажденное и замороженное мясо птицы: http://xn--80ayeis.xn--p1ai/zamoroz-myaso/

8. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. - М.: Энергия, 1973.

9. Моделирование процесса замораживания с сопряженным тепло- и массообменном / Н.А. Лавров // Вестник МАХ. 2001. Вып.2.

10. Консервирование пищевых продуктов холодом (теплофизические основы) / И.А. Рогов, В.Е. Куцакова, В.И. Филлипов, С.В. Фролов. - М.: Колос, 1999.

11. Головкин Н.А. Холодильная технология пищевых продуктов. - М.: Легкая и пищевая промышленность.

12. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. - М.: Энергоиздат. 1981.

13. Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М.: Высшая школа, 1967.

14. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. - М.: Энергия, 1973.

15. Шишов В.В., Лавров Н.А. Математическое моделирование процесса замораживания пищевых продуктов // Вестник МГТУ. Машиностроение.- 1993.

16. Чижов Г.Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов.- М.: Пищевая промышленность, 1979.

17. Митрофанов Н.С., Плясов Ю.А., Шумков Е.Г. Переработка птицы.-1990.

18. Венгер К.П., Мотин В.В. Совершенствование многозонного азотного скороморозильного аппарата // Холодильная техника, № 9, 1990 г.

19. Неверов Е.Н. Производство и применение диоксида углерода в промышленности / Е.Н. Неверов // Монография - КемТИПП: Кемерово, 2012. - 180 с.

20. Чижов Г.Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов. Пищевая промышленность 1979 г.

21. London A., Seban R. Rate of ice formation.- " Transactions of the ASME ", 1943, Vol.65, N 7, p. 771-778; 1945, Vol. 67, N 1, p. 39-43.

22. Неверов Е.Н. Расход тепла при сублимации СО2 в таре при транспортировании мяса птицы. Сборник научных работ, 2005г, №10.

23. Головкин Н.А. Холодильная технология пищевых продуктов- М.: Легкая и пищевая промышленность., 1963 г.

24. Богданов С.Н., Иванов О.П., Куприянова А.В. Холодильная техника. Свойства веществ. Справочник. Изд. 2-е, доп. И переработ. "Машиностроение" (Ленингр. отд-ние), 1976 г.

25. Алямовский И.Г. Аналитическое исследование технологических процессов процессов обработки мяса холодом: Учеб-справ. пособие / И.Г. Алямовский, Р.Г. Гейнц, Н.А. Головкин и др. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1970. - 183 с.

26. Бражников А.М. Аналитические методы исследования процессов термической обработки мясопродуктов: Учебник / А.М. Бражников, В.А. Карпычев, А.И. Пелеев. - М.: Пищевая промышленность, 1974. - 232 с.

27. Тейдер В.А. Продолжительность замораживания продукта, лежащего на оребренной поверхности // Холодильная техника. - 1962. № 6. - C. 37-42.

28. Павский В.А., Буянов О.Н., Неверов Е.Н. Аналитическое иссле- дование процесса холодильной обработки мяса птицы снегообразным СО2 // Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья, № 3, 2009 г.

29. Венгер К.П., Мазуренко Н.П. Пути совершенствования процессов охлаждения и замораживания птицы: Тезисы докладов Всесоюзной научно практической конференции "Искусственный холод в отраслях агропромышленного комплекса" / ВНИКТИ холодпром М., 1987г.

30. www.ikc - apk.kuban.ru

31. Recommendations for the processing and handling of frozen foods (2nd edition). - Annexe au Bulletin de I'I.I. F., Paris, 1972, 240 p.

Размещено на Allbest.ru

...