gototopgototop

УДК 664.95

Исследование закономерностей изменения температуры на поверхности и в толще рыбы при различных способах её тепловой обработки

Вотинов Максим Валерьевич – старший преподаватель кафедры Автоматики и вычислительной техники Мурманского государственного технического университета.

Аннотация: Статья посвящена выявлению общих закономерностей прогрева рыбы при её тепловой обработке конвективным и инфракрасным способом.

Ключевые слова: Тепловая обработка, рыба, удельная поверхность, модель.

В Мурманском государственном техническом университете разработана малогабаритная сушильная установка, позволяющая проводить конвективную и инфракрасную тепловую обработку рыбы [1] (патент на полезную модель № 135234). На данной установке была поставлена серия экспериментов по определению закономерностей изменения температуры в центре и на поверхности рыбы при различных способах её обезвоживания (конвективном и инфракрасном). Исследовались образцы рыб с торпедовидной формой тела (путассу, сельдь, мойва). Системой автоматического управления малогабаритной сушильной установки поддерживалась температура в термокамере на уровне 80 °С.

Графики переходных процессов по температуре поверхности сырья, а также по внутренней температуре сырья для путассу приведены на рисунках 1-2. Представленные графики переходных процессов наглядно демонстрируют изменение температур поверхности (Tпов) полуфабриката и его центром (Tвн). Скорость прогрева поверхностного слоя всегда выше, чем у внутреннего слоя. Вид графиков при тепловой обработке сельди и мойвы аналогичен представленным, отличается только продолжительностью технологического процесса.

Рисунок 1. Переходные характеристики Тпов, Твн при конвективной тепловой обработке.

Рисунок 2. Переходные характеристики Тпов, Твн при инфракрасной тепловой обработке.

Прогрев поверхностного слоя сырья зависит, прежде всего, от поддерживаемой температуры в термокамере малогабаритной сушильной установки. Изменение внутренней температуры сырья более сложный процесс, зависящий от размерно-массовых характеристик объекта, его химического состава, способов подвода тепловой энергии, а также и температуры его поверхности.

Проведённые исследования позволили математически описать переходные характеристики изменения внутренней температуры и температуры поверхности для данных образцов рыб, представив их в виде суммы двух параллельных динамических звеньев первого порядка, причём постоянная времени одного из них должна быть много больше другого. Структурная схема представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Структурная схема переходных процессов Тпов, Твн.

Очевидно, что коэффициенты k, постоянные времени Т, определяющие переходный процесс изменения переменных Твн, Тпов зависят как от способа обезвоживания, так и от размеров и массы используемых образцов рыбного сырья, в общем случае от удельной поверхности рыб. Таким образом можно предложить метод расчёта переходных характеристик для конвективного и инфракрасного обезвоживания как внутренней температуры рыбы, так и температуры её поверхности по средствам использования величины удельной поверхности полуфабриката, подверженного обработке.

С использование статистического программного обеспечения «Statgraphics Plus» для каждого режима функционирования малогабаритной сушильной установки были установлены корреляционные зависимости между удельной поверхностью s/m (в кг/м2) и постоянными времени Т1, Т2 (в секундах).

Полученные уравнения корреляционных зависимостей представлены в таблице 1.

Полиномная регрессия с вероятностью 98,9 % объясняет зависимость постоянных времени Т1, Т2 от удельной поверхности рыбы. Значения коэффициентов k1, k2 модели подбирались на основе экспертного анализа полученной в ходе исследования информации.

Таблица 1. Корреляционные зависимости между постоянными времени Т1, T2 передаточных функций и удельной поверхность рыбы s/m.

Режим

k

Зависимость

Конвективная тепловая обработка

Внутренняя температура

k1=0.2

k2=0.8

T1 = 2099 - 14880 × (s/m) + 33281 × (s/m)2

T2 = 25057 - 193185 × (s/m) + 419559 × (s/m)2

Температура поверхности

k1=0.5

k2=0.5

 

T1 = 562 - 4204 × (s/m) + 9045 × (s/m)2

T2 = 11878 - 91228 × (s/m) + 197698 × (s/m)2

Радиационная(инфракрасная) тепловая обработка

Внутренняя температура

k1=0.2

k2=0.8

T1 = 1966 - 14318 × (s/m) + 30932 × (s/m)2

T2 = 22796 - 186703 × (s/m) + 418336 × (s/m)2

Температура поверхности

k1=0.5

k2=0.5

T1 = 401 - 2956 × (s/m) + 6421 × (s/m)2

T2 = 10156 - 79796 × (s/m) + 179064 × (s/m)2

Таким образом, получена математическая модель прогрева рыбы в процессе обезвоживания в малогабаритной сушильной установке. Граничными параметрами использования данной модели являются удельные поверхности рыб торпедовидной формы (преимущественно мойва, сельдь, путассу) в диапазоне 0,10-0,25 кг/м2.

Разработанная модель позволяет по полученной корреляционной зависимости определить постоянные времени прогрева рыбы, подверженной термической обработке при различных способах обработки. Безусловно, полученную корреляционную зависимость можно в дальнейшем усовершенствовать, связывая постоянные времени Т не только с удельной поверхностью рыбы, но и с начальным содержанием влаги, поваренной соли и скоростью сушильного агента.

Список литературы

1. Вотинова, Е. М. Анализ состояния рыбной промышленности и проблемы энергоэффективности на примере сушки гидробионтов / Е. М. Вотинова, М. В. Вотинов // Арктика: общество и экономика. – 2012. – Вып. 8. – С. 133-139.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail

Отправить статью

...

Форма оплаты

Номер статьи, присвоенный редакцией
Количество страниц в статье
Количество экземпляров журнала
Доставка: РФСНГ
Скидка (%)
Заказать свидетельство о публикации
1. Стоимость публикации каждой страницы статьи составляет 200 рублей.
2. Стоимость каждого экземпляра журнала, включая его печать и доставку, составляет 350 рублей для России и 420 рублей для стран СНГ.
3. Стоимость свидетельства о публикации составляет 120 рублей

Реквизиты для оплаты через банк