Результат интеллектуальной деятельности: Способ горячего копчения рыбной продукции

Изобретение относится к способам копчения продуктов животного происхождения и может быть использовано при копчении рыбной продукции.

Известен способ горячего копчения [Патент РФ № 2183065, МПК⁷ А 23 В 4/044. Способ автоматического управления процессом горячего копчения рыбной продукции/ А.А Шевцов, А.Н. Остриков, Ю.А. Дмитриев/ заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. технол. акад. - Заявл. 11.09.2000. Опубл. 10.06.2002. Бюл. № 16], предусматривающий стабилизацию параметров теплоподвода при подсушке, проварке, копчении и охлаждении рыбы; подачу воздуха сначала на предварительный подогрев в конденсатор теплонасосной установки, а затем на подсушку рыбы; охлаждение рыбы воздухом, охлажденным в испарителе теплонасосной установки, подачу части отработанного охлажденного воздуха из замкнутого контура на смешивание с коптильным дымом после проварки с подачей образовавшейся дымовоздушной смеси на копчение.

Однако в известном способе проварка рыбы коптильным дымом не позволяет в полной мере обеспечить равномерную влаготепловую обработку по всему объему продукта; нерациональное использование коптильного дыма, приготовленного из редких и дорогостоящих пород древесины, нельзя считать оправданным с точки зрения экономии материальных и энергетических ресурсов. Не реализованы возможности повышения энергетической эффективности теплонасосной установки за счет организации подсушки в замкнутом цикле по воздуху с последовательным его осушением в рабочей секции испарителя и подогревом в конденсаторе теплонасосной установки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сушки [Пат. № 2308836 РФ, МПК⁷ А 23 В 4/044. Способ управления процессом горячего копчения рыбы/ А.Н. Остриков, А.А. Шевцов, Н.Ю. Черноусова / заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. технол. акад. - № 2006112070/13. Заявлено 11.04.2006. Опубл. 27.10.2007. Бюл. № 30], предусматривающий подсушку, проварку, копчение и охлаждение рыбы; подогрев воздуха, подаваемого на подсушку сначала в конденсаторе теплонасосной установки, а затем в теплообменнике-рекуператоре; охлаждение воздуха в двухсекционном испарителе теплонасосной установки, рабочая и резервная секции которого попеременно работают соответственно в режимах конденсации и регенерации; получение насыщенного пара в парогенераторе с электронагревательными элементами и предохранительным клапаном c подачей одной его части на проварку, а другой - на регенерацию охлаждающей поверхности резервной секции испарителя; подачу отработанного пара в теплообменник-рекуператор для нагрева воздуха, подаваемого на подсушку; отвод образовавшегося конденсата в сборник конденсата и его подачу в режиме замкнутого цикла вновь в парогенератор; охлаждение рыбы охлажденным воздухом в испарителе теплонасосной установки.

Однако известный способ имеет следующие недостатки:

- невысокое качество готовой продукции;

- низкая надежность парокомпрессионной теплонасосной установки за счет наличия в ней механического привода, что может привести к снижению производительности процесса сушки по высушенному продукту из-за возможных остановок на техническое обслуживание и ремонт;

- наличие дополнительных энергозатрат, обусловленных необходимостью периодического размораживания «снеговой шубы», образующейся в результате конденсации влаги из влажного воздуха на рабочей поверхности испарителя парокомпрессионной теплонасосной установки;

- использование токсичных и дорогостоящих хладагентов, что делает способ экологически небезопасным;

- невозможность использования источников вторичного тепла газотурбинных установок и котельных агрегатов, что не позволяет эффективно решать задачи энергосбережения.

Технической задачей изобретения является повышение качества готовой продукции, надежности теплонасосной установки, снижение удельных энергозатрат и создание экологически чистой технологии копчения рыбной продукции.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в способе горячего копчения рыбной продукции, предусматривающем подсушку, проварку, копчение и охлаждение рыбы, предварительный подогрев воздуха, подаваемого на подсушку сначала в конденсаторе теплонасосной установки, а затем в теплообменнике-рекуператоре; охлаждение воздуха в испарителе теплонасосной установки, получение насыщенного пара в парогенераторе с электронагревательными элементами и предохранительным клапаном c подачей его на проварку; подачу отработанного пара в теплообменник-рекуператор для нагрева воздуха, подаваемого на подсушку; отвод образовавшегося конденсата в сборник конденсата и его подачу в режиме замкнутого цикла вновь в парогенератор, охлаждение рыбы охлажденным воздухом в испарителе теплонасосной установки, новым является то, что при горячем копчении рыбной продукции используют пароэжекторную холодильную машину, включающую эжектор, испаритель, холодоприемник, дополнительный теплообменник-рекуператор, конденсатор, терморегулирующий вентиль, сборник конденсата, парогенератор, работающих по замкнутому термодинамическому циклу в режиме теплового насоса; причем отработанный после подсушки воздух охлаждают и осушают в холодоприемнике пароэжекторной холодильной машины путем теплопередачи от хладагента, в качестве которого используют воду, к воздуху через разделяющую стенку поверхности теплообмена, после чего охлажденный и осушенный воздух подают на предварительный подогрев в конденсатор пароэжекторной холодильной машины; рабочий пар, полученный в парогенераторе с электронагревательными элементами и предохранительным клапаном, под давлением 0,8…1,0 МПа направляют в сопло эжектора, создавая при этом пониженное давление 0,0009…0,001 МПа и температуру 4...7°С в испарителе пароэжекторной холодильной машины за счет эжектируемых паров с рециркуляцией хладагента в холодоприемнике, образовавшуюся смесь паров хладагента и рабочего пара после эжектора с давлением 0,2…0,3 МПа направляют в конденсатор для предварительного подогрева сушильного агента, при этом одну часть образовавшегося в конденсаторе водяного конденсата подают в испаритель для пополнения убыли воды, а другую вместе с конденсатом, образовавшимся при охлаждении воздуха в холодоприемнике, отводят сначала в сборник конденсата, а затем в парогенератор с образованием замкнутого цикла; подготовку холодного воздуха для охлаждения рыбы осуществляют в дополнительном теплообменнике-рекуператоре, установленным в линии эжектируемых паров.

На фиг. 1 представлена схема, реализующая предлагаемый способ.

Схема содержит камеру подсушки 1, проварки 2, копчения 3 и охлаждения 4 рыбы; теплообменник-рекуператор 5; пароэжекторную холодильную машину, включающую эжектор 6, испаритель 7, холодоприемник 8, дополнительный теплообменник-рекуператор 9, конденсатор 10, терморегулирующий вентиль 11, сборник конденсата 12, парогенератор 13 с электронагревательными элементами 14 и предохранительным клапаном 15; вентиляторы 16, 17; насосы 18, 19; линии: 3.1 - подачи рыбы в камеру подсушки 1; 3.2 - подачи рыбы из камеры подсушки 1 в камеру проварки 2; 3.3 - подачи рыбы из камеры проварки 2 в камеру копчения 3; 3.4 - подачи рыбы из камеры копчения 3 в камеру охлаждения 4; 3.5 - отвода копченой рыбы из камеры охлаждения 4; 0.1 - подачи воздуха из холодоприемника 8 в конденсатор 10; 0.2 - подачи воздуха из конденсатора 10 в теплообменник-рекуператор 5; 0.3 - подачи воздуха из теплообменника- рекуператора 5 в камеру подсушки рыбы 1; 0.4 - отвода отработанного воздуха из камеры подсушки 1 в холодоприемник 8; 0.5 - рециркуляции охлажденного воздуха через дополнительный теплообменник-рекуператор 9 и камеру охлаждения 4; 2.0 - подачи рабочего пара из парогенератора 13 в эжектор 6; 2.1 - отвода эжектируемых паров из испарителя 7 в эжектор 6; 2.2 - отвода смеси рабочего и эжектируемого паров из эжектора 6 в конденсатор 10; 2.3 и 2.4 - отвода конденсата из конденсатора 10 в испаритель 7 и сборник конденсата 12; 1.0 - рециркуляции хладагента (воды) через холодоприемник 8 и испаритель 7; 1.1 - отвода конденсата из холодоприемника 8 в сборник конденсата 12; 1.2 - подачи конденсата из сборника конденсата 12 в парогенератор 13; 2.5 - подачи рабочего пара из парогенератора 13 в камеру проварки 2; 2.6 - отвода отработанного пара из камеры проварки 2 в теплообменник-рекуператор 5; 2.7 - отвода конденсата из теплообменника-рекуператора 5 в сборник конденсата 12; 2.8 - сброса давления в парогенераторе 13; 4.0 - подачи коптильного дыма в камеру копчения 3; 4.1 - отвода отработанного коптильного дыма из камеры копчения 3.

Способ осуществляется следующим образом.

В соответствии с заданной технологией горячего копчения рыбу последовательно подвергают подсушке горячим воздухом, проварке насыщенным паром, копчению смесью коптильного дыма с воздухом, охлаждению холодным воздухом соответственно в камерах подсушки 1, проварки 2, копчения 3 и охлаждения 4, в которые рыбу подают соответственно по линиям 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, после чего рыбу выводят по линии 3.5 в качестве готовой продукции.

Подготовку воздуха как для подсушки рыбы в камере подсушки 1, так и для ее охлаждения в камере охлаждения 4 осуществляют в пароэжекторной холодильной машине, включающей эжектор 6, испаритель 7, холодоприемник 8, дополнительный теплообменник-рекуператор 9, конденсатор 10, терморегулирующий вентиль 11, сборник конденсата 12, парогенератор 13, работающей в режиме теплового насоса.

Смесь отработанного воздуха после подсушки вытяжным вентилятором 16 по линии 0.4 отводят в холодоприемник 8 пароэжекторной холодильной машины и охлаждают путем теплопередачи от хладагента, в качестве которого используют воду, к воздуху через разделяющую стенку поверхности теплообмена. В холодоприемнике отработанный воздух достигает температуры точки «росы» и содержащаяся в нем влага конденсируется в виде капельной жидкости на поверхности теплообмена, за счет чего происходит его осушение.

В парогенераторе 13 с электронагревательными элементами 14 и предохранительным клапаном 15 образуется рабочий пар, одну часть которого под давлением 0,8…1,0 МПа по линии 2.0 направляют в сопло эжектора 6, создавая при этом пониженное давление 0,0009…0,001 МПа и температуру 4…7°С в испарителе 7 пароэжекторной холодильной машины. Потенциальная энергия рабочего пара превращается в кинетическую энергию струи, которая вытекает с большой скоростью, и под действием энергии струи пары хладагента через дополнительный теплообменник рекуператор 9 эжектируются и по линии 2.1 поступают из испарителя 7 в эжектор 6.

Образовавшуюся смесь паров хладагента и рабочего пара после эжектора с давлением 0,2…0,3 МПа подают по линии 2.2 в конденсатор 10, где смесь, конденсируясь посредством рекуперативного теплообмена отдает теплоту воздуху, который нагревается до температуры 65…70°С. С помощью нагнетающего вентилятора 16 воздух по линии 0.2 подают в теплообменник-рекуператор 5 и доводят его температуру до 90…110°С, а затем в камеру подсушки 1 по линии 0.3. Одну часть образовавшегося в конденсаторе 10 водяного конденсата направляют по линии 2.3 через терморегулирующий вентиль 11 в испаритель 7 для пополнения убыли воды. Другую его часть по линии 2.4 вместе с конденсатом, который образовался при охлаждении воздуха в холодоприемнике 8, по линии 1.1 отводят в сборник конденсата 12, а затем по линии 1.2 с помощью насоса 18 в парогенератор 13 с образованием замкнутого цикла.

Подготовку холодного воздуха для охлаждения рыбы осуществляют в дополнительном теплообменнике-рекуператоре 9, установленном в линии эжектируемых паров 2.1. При этом охлажденный воздух рециркулирует в линии 0.5 через камеру охлаждения 4 и теплообменник-рекуператор 9 с помощью вентилятора 17.

Пример реализации способа.

В качестве конкретного примера по реализации способа рассматривается технология получения рыбы горячего копчения на предприятии «Восток» (холодильник Воронежского облпотребсоюза) в установке туннельного типа для производства провесных и вяленых рыботоваров. Пределы регулирования основных технологических параметров процессов подсушки, проварки, копчения и охлаждения рыбы обоснованы в результате экспериментальных исследований и широко представлены в литературе.

В качестве объекта горячего копчения использовалась замороженная азово-черноморская скумбрия с начальной влажностью 85%. Номинальная производительность установки по исходной скумбрии, предварительно прошедшей технологические операции по размораживанию, сортировке, разделке, вкусовому посолу и укладке на транспортирующую сетку, составляет 200 кг/ч.

Для подготовки энергоносителей туннельная установка снабжена пароэжекторной холодильной машиной со следующими характеристиками:

Холодопроизводительность, кВт………………………..100

Температура кипения:

в испарителе, °С……………………………………………4

в парогенераторе, °С………………..…………………….170

Температура конденсации, °С……………………….…..127

Температура воздуха на входе

в конденсатор, °С………………………………..……10…12

Температура воздуха на выходе

из конденсатора, °С…………………………………..65…70

Коэффициент эжекции…………………………………….4

Коэффициент теплопередачи, Вт/м²·К………………….12

Площадь охлаждающей

поверхности испарителя, м²…………………………….180

Хладагент…………………………………….…………вода

Осушенный и охлажденный воздух в холодоприемнике 8 пароэжекторной теплонасосной установки с температурой 7±2°С и влагосодержанием 0,005 кг/кг предварительно нагревается в конденсаторе 10 до температуры 50±2°С, а затем в теплообменнике-рекуператоре 5 до температуры 80±2°С и со скоростью 1±0,2 м/с подается в камеру подсушки 1.

Температурные режимы подсушки рыбы воздухом с пониженным влагосодержанием приводят к интенсивному испарению поверхностной и осмотически связанной влаги и ее уносу в виде капельной жидкости или «тумана» из камеры подсушки с отработанным воздухом в холодоприемник 8 пароэжекторной холодильной машины.

В табл. 1 приводятся температурные режимы и параметры воздуха в термодинамическом цикле его рециркуляции по известному способу с использованием парокомпрессионной холодильной машины и предлагаемому способу с использованием пароэжекторной холодильной машины.

Таблица 1

В табл. 2 представлены показатели качества скумбрии горячего копчения, полученной по предлагаемому способу.

Как видно из табл. 1 и 2, предложенный способ горячего копчения рыбной продукции позволяет:

- обеспечить высокое качество готовой продукции;

- повысить надежность теплонасосной установки, поскольку не используется механический привод;

- снизить удельные энергозатраты на 5…10% путем рационального включения пароэжекторной холодильной машины в схему горячего копчения рыбы;

- создать экологически чистую технологию копчения рыбной продукции за счет применения воды в качестве хладагента.