Представлен анализ основных факторов расширения отрасли производства быстрозамороженных пищевых продуктов в России, включая перечень основных методов быстрого замораживания, используемых во всем мире. Представлена классификация процесса замораживания, регламентируемая Международным институтом холода (МИХ) в соответствии с уровнями средней скорости замораживания (кристаллизации). Рассмотрена физическая модель процесса быстрого замораживания, согласно которой обосновано понятие истинного «шока» при замораживании в противовес не официальному термину «шоковая заморозка». Обоснована перспективность использования для быстрого замораживания пищевых продуктов криогенного метода на базе жидкого азота, рассмотрены его преимущества и основной недостаток, связанный с высоким расходом и затратами на криоагент, представлены пути снижения его значимости. Получены, на примере обработки сырья из мяса бройлеров, баранины и конины, результаты опытного определения основных параметров процесса быстрого криогенного и комбинированного (азот — воздух) замораживания, представленные графическими данными в виде термограмм, кривых изменения плотности теплового потока и коэффициентов теплоотдачи. Представлено описание экспериментального стенда, на базе азотной мини камеры, позволившего создать рациональные условия быстрого криогенного замораживания мясного сырья, подтвержденные полученными значениями скорости замораживания (кристаллизации). Представлены результаты совместных исследований показателей пищевой и биологической ценности мясного сырья, замороженного для сравнения традиционным воздушным, комбинированным (азот — воздух) и криогенным способами, доказывающие преимущества последнего, включая оценку структуры образования кристаллов льда в исследуемых образцах и уровень сохранности влаги при размораживании, спустя 6 мес хранения. Разработан эскизный проект установки комбинированного (азот — воздух) замораживания тушек бройлеров, состоящей из двух корпусов — азотного и воздушного конвейерных аппаратов. Разработана конструкция принципиально новой модели азотного туннельного скороморозильного аппарата с оптимизированной геометрией теплоизолированного корпуса, обеспечивающего рациональные условия быстрого криогенного замораживания при пониженном энергопотреблении.
Показана рациональность выделения и использования рыбного жира из вторичного рыбного сырья для использования в различных целях. В связи с высокой склонностью рыбного жира к окислительной и гидролитической порче актуально использовать его для микробиологического синтеза биоразлагаемых пластиков полигидроксиалканоатов. Традиционным способом выделения жира из рыбного сырья является термический. Целью работы являлось изучение влияния температуры и продолжительности термического воздействия на рыбное вторичное сырье в водной среде для обоснования его максимального выхода с показателями качества, благоприятными для синтеза полигидроксиалканоатов. Объектами исследования являлись наиболее массовые жиросодержащие отходы рыбопереработки предприятий Калининградской области. Это головы копченой кильки (отходы производства консервов «Шпроты в масле»), внутренностей судака (отходы кулинарных производств), головы скумбрии атлантической (отходы консервного производства). Установлена динамика изменения степени гидролиза жира (кислотное число), накопления продуктов первичного окисления (перекисное число), концентрации продуктов вторичного окисления (тиобарбитуровое и анизидиновое числа), степени непредельности жира (йодное число), содержания низкомолекулярных жирных кислот (число омыления), чистоты триацилглицеридов (неомыляемые вещества), содержания нежелательных примесей в образцах жира, полученных при термическом воздействии в диапазоне температур от 40 ºС до 130 ºС. Наиболее рациональным режимом выделения жира из всех рыбных отходов является процесс термического воздействия при 90–100 ºС в течение 40 мин при соотношении смеси сырья и воды 1:1 и скорости перемешивания 15 оборотов/мин. Этот режим позволяет получать жир в количестве от 9 до 21 % от массы сырья с минимальным содержанием нежелательных веществ. Полученные по рациональным режимам жиры из отходов рыбопереработки обладают характеристиками, благоприятными для микробного синтеза разрушаемых биопластиков — полигидроксиалканоатов
Рассмотрены сравнительные характеристики двух вариантов использования теплового насоса, интегрированного в систему вентиляции: с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха и с использованием наружного воздуха в качестве источника низкопотенциальной теплоты. Энергомоделирование режимов работы теплонасосной установки за отопительный период в климатических условиях Санкт-Петербурга выполнялось после верификации расчетной методики по результатам физического эксперимента. Результат моделирования выявил значительный потенциал использования предложенной системы в трех аспектах: энергетическом, экономическом и экологическом. Показатели энергоэффективности данной системы за отопительный период для условий Санкт-Петербурга при средней теплопроизводительности порядка 22 кВт составляют: COP повышается на 27,57 %, сэкономленная электроэнергия приносит выгоду 2212,72 $, выбросы CO2 сокращаются на 15749,32 кг, окупаемость системы составляет 2–2,2 года
Статья посвящена способу получения СО2 из смеси атмосферных газов, имеющего научно-прикладное значение. Исследована возможность получения СО2 из состава атмосферных газов при низких давлениях (порядка 0,5…1,0 МПа) и температурах в диапазоне 32…37 °C. Предлагаемая схема состоит из модуля разделения смеси газов на «пермеат» и «ретентрат», и модуля ожижения, и отличается в первую очередь тем, что вначале процесса производится разделение смеси атмосферных газов в целях получения чистого газообразного диоксида углерода. После всасывания воздушной смеси безмасляным винтовым компрессором в модуле разделения газов на выходе получается «ретентрат» — СО2 и сбросной «пермеат» (остальные газы). В результате процесса однократного нагнетания газа в ресивер для газообразного воздуха, осуществляется его рециркуляция винтовым сухим компрессором (насосом) через мембранный блок до достижения концентрации СО2 не менее 93…95 %, после чего последний поступает в модуль ожижения. В статье делается вывод о том, что количество получаемого СО2 напрямую зависит от коэффициента извлечения диоксида углерода в мембранном блоке. Стоимость единицы получаемого предлагаемым способом жидкого СО2 приблизительно равно средней рыночной стоимости жидкого СО2, что обусловлено, во-первых, использованием атмосферного воздуха, который содержал в объемной доле всего 0,04 % диоксида углерода, во-вторых, применением мембранных фильтров в небольшом количестве, качественные мембранные фильтры позволили бы резко сократить себестоимость единицы жидкого СО2. Разработанная схема перспективна для промышленных установок по очистке природного газа и получению сжиженных и сжатых инертных газов, в которых СО2 является сбросным газом с относительно высоким содержанием в «пермеате», а также для предприятий с острой постоянной потребностью в стационарной установке по получению СО2
Спиральный компрессор в настоящее время широко востребован в различных холодильных системах, где одной из основных решаемых задач является сокращение энергозатрат. Работа спирального компрессора в таких системах происходит с изменяемой производительностью, при этом основные затраты энергии всей холодильной системы приходятся, как правило, на привод компрессора. Эффективность его работы, вданных условиях, будет определяться минимумом энергопотребления на единицу вырабатываемого холода, что зависит отспособа регулирования его производительности, при прочих равных условиях. В данной статье проводится сравнительный анализ возможных способов регулирования спирального компрессора, их классификация, атакже рассматриваются методы оценки их эффективности на элементном и системном уровнях. Приводятся вероятные перспективные пути развития вданной области
Выполненные из круглых труб и плоских сплошных ребер теплообменники (ТО) предпочтительны для работы в условиях образования инея, влаги или загрязнений на наружной поверхности. Они отличаются многообразием конструктивных и режимных параметров. Для проектирования, подбора и анализа характеристик подобных ТО необходимы достоверные данные об интенсивности теплоотдачи. При подготовке настоящей статьи сделан обзор существующих подходов к определению интенсивности наружной теплоотдачи, собраны доступные экспериментальные данные с указанием условий проведения опытов, рассмотрены часто цитируемые методики расчета показателей интенсивности теплоотдачи, выполнены расчеты чисел Нуссельта по разным методикам при исходных данных, приведенных в источниках с опытными данными. Чтобы объединить больше опытных данных, рассматривались процессы при сухом теплообмене. Из опытных данных по исследованию теплоотдачи при образовании конденсата или слоя инея выбирались лишь процессы с коэффициентом влаговыпадения не выше единицы. В связи с тем, что ни одна методика не показала хорошего совпадения расчетных данных с экспериментальными в широком диапазоне конструктивных и режимных параметров ТО, выполнен регрессионный анализ опытных данных во всём их диапазоне. Приемлемые показатели точности аппроксимации обеспечивают пять уравнений регрессии с числом влияющих переменных от 3 до 7. Для каждого из них приводятся конкретные выражения и показатели степени. Отмечена необходимость дальнейшего совершенствования методик расчета и накопления опытных данных о теплоотдаче при разнообразных сочетаниях параметров ТО
Выполненный обзор разработок абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин (АБХМ) современных производителей промышленного сектора свидетельствует о перспективах применения холодильных машин данного типа. По типу циклов АБХМ можно классифицировать как агрегаты с одно- и многоступенчатыми, каскадными и комбинированными циклами. Термодинамические циклы АБХМ, в свою очередь, разделяют на циклы с простыми и сложными процессами тепломассопереноса в основных аппаратах. Простыми процессами являются одноступенчатые процессы; к сложным процессам относятся процессы со ступенчатой генерацией, абсорбцией, конденсацией, кипением. Результаты исследований эффективности применения АБХМ в системах производства электроэнергии, тепло- и холодоснабжения, показали использование агрегатов преимущественно с одноступенчатым циклом и циклом с двухступенчатой генерацией раствора. В данной работе предложена систематизация названий и подробное описание различных термодинамических циклов АБХМ. Выполнен анализ эффективности одноступенчатого цикла, цикла с двухступенчатой генерацией раствора, каскадного и комбинированного цикла различного типа в зависимости от параметров внешних источников.
Статья посвящена моделированию отказов систем холодоснабжения на основе статистики о поведении параметров. Раскрываются известные походы к построению моделей диагностирования сложных систем. Структура модели предполагает декомпозицию системы с учетом особенностей функционирования. Обучения модели построено на основе рекуррентного алгоритма, использующего априорные статистические данные о системе. В результате обучения моделируются эталонные изображения неработоспособных состояний системы. Обучение предлагается производить с использованием тригонометрического базиса. Предложен ортогональный тригонометрический базис с произвольной областью ортогональности — это инновационный подход, который может быть использован для улучшения сходимости процесса обучения моделей диагностирования. Этот метод основан на математическом аппарате функционального анализа и позволяет генерировать данные, которые могут быть использованы для обучения моделей машинного обучения. Приводится пример использования предложенного алгоритма обучения модели диагностирования системы холодоснабжения
Исследованы прочностные характеристики ледовых материалов с добавлением поливинилового спирта (ПВС) в широком диапазоне массовых концентраций (от 0,001 до 3,0 %). Получена экспериментальная зависимость прочности льда при изгибе от концентрации ПВС в замораживаемом растворе. Определены диапазоны концентраций ПВС, различающиеся интенсивностью возрастания прочности с увеличением концентрации, подобраны аппроксимационные зависимости для расчета. На основании результатов проведенного микроскопического исследования структуры сублимированных ледовых образцов с добавлением ПВС выявлены закономерности формирования армирующей полимерной структуры в ледовой матрице. Показана взаимосвязь характеристик образуемого полимерного каркаса с прочностными свойствами льдокомпозита для различных диапазонов концентрации ПВС. Обнаружен эффект упрочнения льда с внесением следовых концентраций ПВС. Показано, что уже при содержании ПВС 10 ppm (0,001 %) образуется упорядоченная надмолекулярная структура, способствующая существенному (до 2 раз) упрочнению ледовой матрицы. Обоснована целесообразность применения существенно более низких концентраций ПВС относительно известных рецептур, используемых при изготовлении упрочненного льда для создания протяженных ледовых объектов сезонной дорожной инфраструктуры в Арктической зоне РФ
Производство молочных продуктов с добавлением белковых обогатителей является одной из актуальных тенденций в пищевой промышленности. В условиях растущего спроса на продукты с улучшенными питательными характеристиками использование концентратов молочных белков становится эффективным решением для обогащения рациона питания биологически ценными компонентами, получения продуктов с заданными потребительскими свойствами. В статье приведены результаты исследования функционально-технологических свойств сухого обезжиренного молока и концентрата сывороточных белков в составе смесей для йогурта в дозе от 3 до 7 %. Достоверно установлено положительное влияние белковых компонентов на интенсивность молочнокислого процесса и влагоудерживающие свойства сгустков. Сделан вывод о различном влиянии белковых обогатителей на консистенцию продукта: добавление сухого обезжиренного молока значительно уплотняло структуру продукта, повышало его вязкость, в то время как внесение концентрата сывороточного белка, напротив, ослабляло сгусток, придавало ему большую текучесть. Рекомендована доза внесения белковых обогатителей 3–5 %, вид наполнителя обусловлен требованиями к консистенции продукта
Производство молочных продуктов с добавлением белковых обогатителей является одной из актуальных тенденций в пищевой промышленности. В условиях растущего спроса на продукты с улучшенными питательными характеристиками использование концентратов молочных белков становится эффективным решением для обогащения рациона питания биологически ценными компонентами, получения продуктов с заданными потребительскими свойствами. В статье приведены результаты исследования функционально-технологических свойств сухого обезжиренного молока и концентрата сывороточных белков в составе смесей для йогурта в дозе от 3 до 7 %. Достоверно установлено положительное влияние белковых компонентов на интенсивность молочнокислого процесса и влагоудерживающие свойства сгустков. Сделан вывод о различном влиянии белковых обогатителей на консистенцию продукта: добавление сухого обезжиренного молока значительно уплотняло структуру продукта, повышало его вязкость, в то время как внесение концентрата сывороточного белка, напротив, ослабляло сгусток, придавало ему большую текучесть. Рекомендована доза внесения белковых обогатителей 3–5 %, вид наполнителя обусловлен требованиями к консистенции продукта
Свердловская область относится к зоне рискованного земледелия. Плодовые деревья, произрастающие на Среднем Урале, подвергаются постоянному риску заморозков, качество урожая зависит от условий летнего сезона. Чаще всего плоды при невозможности их переработки в виду их низкого качества идут на корм скоту. Переработка некондиционной плодовой продукции на пищевые уксусы может стать альтернативой, снижающей экономические потери региона. Целью исследований является разработка уксусов из пищевого некондиционного плодового сырья с заданным флейвором для дальнейшего их использования на предприятиях общественного питания. Представлены органолептические и физико-химические показатели полученных пищевых уксусов, регламентируемые показатели на разработанные купажи пищевых уксусов. С помощью дескрипторно-профильного метода дегустационного анализа построен сенсорный профиль полученных пищевых уксусов. Определено, что внешний вид и флейвор яблочных видов уксуса отличался: яблочный уксус из яблок «Краса Свердловска» был боле светлый и прозрачный», имел более свежий яблочный оттенок и округлое послевкусие чем яблочный уксус из яблок сорта «Первоуральская». Представлены характеристики купажей пищевых уксусов. Показано, что увеличение доли сока малины и алычового уксуса увеличивало антиоксидантную активность купажа. Дальнейшие исследования будут продолжены в отношении разработки кислых соусов для общественного питания на основе разработанных пищевых уксусов