СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТУЗЛУКА
BRINE PREPARATION METHOD

Изобретение относится к процессу приготовления в непрерывном режиме тузлука - насыщенного раствора поваренной соли, концентрацией 25% (плотность - 1,19 кг/л), используемого при посоле продукта тузлучным способом. Способ может быть использован в процессах засолки пищевых продуктов, таких как мясо, рыба или овощи, предпочтительно в процессах рыбообработки как на береговых рыбообрабатывающих предприятиях, так и на судах промыслового флота для выпуска консервов, соленой и вяленой рыбы, пресервов, икры лососевых, тресковых и других пород рыб.
Известен способ приготовления тузлука, включающий растворение соли водой, для чего ее размещают слоем на дне емкости и прокачивают через нее снизу вверх воду, прокипяченную и остуженную до необходимой температуры воду, при этом получающийся соляной раствор прокачивают многократно через солеконцентратор по замкнутому циклу до получения тузлука необходимой плотности (Р=1,19 кг/л), после чего тузлук постепенно сливают в приемную емкость и фильтруют его, причем и водоподготовку пресной воды и стерилизацию приготовляемого тузлука осуществляют «горячим способом» - путем кипячения с последующим охлаждением до рабочей температуры (см. Реферативная информация, серия: «Обработка рыбы и морепродуктов», выпуск 4, раздел: «Рыбное хозяйство», М.: ВНИИЭРХ, Министерство рыбного хозяйства, 1989 г., с. 9-11).
Недостатки известного способа: низкая производительность (450 л/час), относительно большие удельные энергозатраты, связанные с необходимостью водоподготовки и стерилизации приготовляемого тузлука путем кипячения с последующим охлаждением до рабочей температуры. Невозможно объективно контролировать процессы фильтрации, расхода и плотность тузлука, значительная доля ручного труда при обслуживании установки, реализующей известный способ, что особенно нежелательно при приготовлении тузлука для посола икры ценных пород рыб.
Известен также способ приготовления тузлука, включающий растворение соли водой, для чего ее размещают слоем на дне емкости и прокачивают через нее снизу вверх воду, после чего соляной раствор плотностью 1,19-1,20 кг/л отводят через участок емкости, размещенный выше верхней границы слоя соли, очищают его от примесей и обеззараживают тузлук прокачкой через ультрафильтрационный модуль, выполненный на полых волокнах. Этот способ реализован в «Установке непрерывного действия для приготовления тузлука» (см. RU №83172, А23В 4/02, 2009).
Недостаток известного способа - интенсивное выпадение соли в полых волокнах ультрафильтрационного модуля и постепенное «зарастание» сечения технологических трубопроводов и запорных устройств за счет отложения на их стенках поваренной соли, что требует остановки процесса и очистки рабочих поверхностей, кроме того, при реализации способа осуществляют постоянный контроль за плотностью отбираемого соляного раствора, чтобы она не опускалась ниже 1,19-1,20 кг/л. Все это снижает производительность процесса, ухудшает качественные показатели тузлука, повышает потери готового тузлука на операции обратной промывки систем установки, реализующей способ (который сливается в канализацию), что увеличивает себестоимость тузлука и сокращает коэффициент использования оборудования, а также требует оснащения установки соответствующими контрольно-измерительными приборами, повышая ее конструктивную сложность.
Задача изобретения - повышение производительности процесса, улучшение качественных показателей тузлука, повышение коэффициента использования оборудования и обеспечение упрощения конструкции установки, реализующей заявленный способ.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в снижении интенсивности выпадения соли в полых волокнах ультрафильтрационного модуля и исключении необходимости остановок процесса производства тузлука, для очистки рабочих поверхностей, модуля, каналов, соединяющих отдельные узлы установки, и запорных устройств от солевых отложений. Отпадает необходимость постоянного контроля за плотностью отбираемого соляного раствора (чтобы она не опускалась ниже 1,19-1,20 кг/л). Все это повышает производительность процесса, улучшает качественные показатели тузлука, снижает объемы использования чистого тузлука на операции обратной промывки систем установки, реализующей способ, что снижает себестоимость тузлука и повышает коэффициент использования оборудования, а также позволяет упростить конструкцию оборудования.
Поставленная задача реализуется тем, что способ приготовления тузлука, включающий растворение соли водой, для чего ее размещают слоем на дне емкости и прокачивают через нее снизу вверх воду, после чего соляной раствор плотностью 1,19-1,20 кг/л отводят через участок емкости, размещенный выше верхней границы слоя соли, очищают его от примесей и обеззараживают тузлук прокачкой через ультрафильтрационный модуль, выполненный на полых волокнах, отличающийся тем, что воду используют с температурой, которая не выше температуры тузлука, прокачиваемого через ультрафильтрационный модуль, при этом из солеконцентратора отводят раствор соли, являющийся насыщенным, при принятой рабочей температуре тузлука, для чего скорость подъема воды в емкости поддерживают такой, чтобы фронт водяного столба проходил через слой соли не быстрее чем за 10-15 минут. Кроме того, воду прокачивают однократно. Кроме того, в качестве емкости используют солеконцентратор, выполненный с возможностью подвода воды через донную часть и отвода соляного раствора через верхний участок стенки. Кроме того, используют питьевую воду, соответствующую санитарным правилам и нормам. Кроме того, используют питьевую воду с комнатной температурой. Кроме того, ультрафильтрационный модуль выполнен с возможностью ввода тузлука через стенки полых волокон, причем отношение площади внутренней поверхности его корпуса к активной фильтрующей поверхности полых волокон составляет 40-50.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.
Признаки «воду используют с температурой, которая не выше температуры тузлука, прокачиваемого через ультрафильтрационный модуль» исключают возможность интенсивного выпадения соли в полых волокнах ультрафильтрационного модуля и каналах запорных устройств из-за того, что растворимость соли зависит от температуры растворителя, и потому избыточное количество соли, растворившейся в более теплой воде, выпадет из раствора при его охлаждении, ускоренно заштыбовывая каналы полых волокон и запорных устройств.
Признаки «из солеконцентратора отводят раствор соли, являющийся насыщенным, при принятой рабочей температуре тузлука» позволяют упростить процедуру приготовления раствор соли, отказаться от контроля за его плотностью и учитывают возможность некоторой вариации плотности раствора соли, в соответствии с принятыми температурными параметрами конкретного процесса использования тузлука.
Признаки «скорость подъема воды в емкости поддерживают такой, чтобы фронт водяного столба проходил через слой соли не быстрее чем за 10-15 минут» обеспечивают выход насыщенного раствора соли с плотностью 1,19-1,20 кг/л, при взаимодействии воды с растворяемой ею солью, при этом «избыточной» концентрации соли в растворе при конкретной температуре просто не может быть. Кроме того, такая скорость подачи воды позволяет оптимизировать рабочие параметры установки, в зависимости от поперечного сечения и высоты солеконцентратора. Кроме того, такой подход позволяет оптимизировать работу обслуживающего персонала, за счет выполнения операции загрузки солеконцентратора солью, например, один раз за 1-2 смены (если размеры его сечения достаточно велики и позволяют это), и больше не отвлекаться на нее до конца смены.
Признак «воду прокачивают однократно» позволяет минимизировать общую продолжительность процесса растворения соли и исключить затраты энергии на поддержание циркуляции раствора соли до получения его заданной плотности, а также исключить необходимость контроля плотности раствора на выходе из солеконцентратора.
Признаки «в качестве емкости используют солеконцентратор, выполненный с возможностью подвода воды через донную часть и отвода соляного раствора через верхний участок стенки» позволяют оптимально организовать взаимодействие потока воды и слоя соли, при котором нерастворившаяся соль не препятствует отводу жидкой фазы - насыщенного соляного раствора и не требуется его фильтрование.
Признак «используют питьевую воду, соответствующую санитарным правилам и нормам» задает параметры воды, обеспечивающей качество и безопасность продукции, приготовленной из тузлука, изготовленного в соответствии с заявленным способом.
Признак «используют питьевую воду с комнатной температурой» задает температурные параметры воды, обеспечивающей качество приготовленного тузлука и низкую интенсивность солеотложения в каналах и узлах установки, и исключают ее специальный подогрев до больших температуры в производственных помещениях, где смонтирована установка.
Признаки «ультрафильтрационный модуль выполнен с возможностью ввода тузлука через стенки полых волокон, причем отношение площади внутренней поверхности его корпуса к активной фильтрующей поверхности полых волокон составляет 40-50» снижают интенсивность процесса зарастания их солью (образования в них соляных пробок), а заявленное отношение получено по результатам проведенных экспериментов и обеспечивает высокую надежность и работоспособность ультрафильтрационного модуля, изготовленного в соответствии с заявленным способом.
Заявленное изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показана принципиальная схема установки холодного приготовления тузлука УХПТ - 1000, обеспечивающей возможность реализации заявленного способа. При этом на чертеже установки обозначены, в основном, те узлы и элементы, которые имеют прямое отношение к процессу приготовления тузлука.
На чертеже показаны солеконцентратор 1 и рециркуляционная емкость 2, связанные посредством трубопровода 3 (D=50 мм), источник питьевой воды 4, снабженный ротаметром 5, подключенный к напорной емкости для питьевой воды или, как показано на чертеже, подключенный к трубопроводу и снабженный первым фильтром 6 и необозначенными на чертеже электромагнитным клапаном, обратным клапаном и кранами. Выход рециркуляционной емкости 2 связан со входом в ультрафильтрационный модуль 7 посредством трубопровода 8 (D порядка 20 мм), снабженным насосом 9, дроссельной шайбой 10, вторым фильтром 11 и необозначенными на чертеже обратным клапаном и кранами. Кроме того, показаны емкость-накопитель чистого тузлука 12, промывочные емкости соответственно для «чистого» тузлука 13 и химреактивов 14, второй насос 15.
Ультрафильтрационный модуль 7 содержит блок полых волокон, размещенный в цилиндрическом корпусе из полимерного материала, который смонтирован на опорной раме блока управления установкой в вертикальном положении. Принцип его работы основан на разделении высокомолекулярных растворов и коллоидных систем методом ультрафильтрации, причем движущей силой переноса веществ через полое волокно является перепад давления по обе стороны волокна. Фильтрация тузлука, прошедшего через такой модуль, производится на молекулярном уровне, где практически осуществляется его полная стерилизация, пройдя которую (по многократно проверенным нами лабораторным показателям) не требуется ни кипячения, ни пресной воды, подаваемой для растворения соли в солеконцентратор, ни произведенного тузлука - без применения громоздких и энергоемких агрегатов для кипячения воды и тузлука. Наличие в составе установке системы промывки обеззараживающего фильтрующего аппарата «чистым» тузлуком и химическими реактивами, выделенной в отдельный блок, позволяет оптимизировать технологический режим работы установки. В частности, при промывке фильтрующего аппарата «чистым» тузлуком, последний берется из отдельной емкости, а не из расходной, при этом отфильтрованный тузлук может непрерывно подаваться из емкости-накопителя в производственный цех на посолку рыбопродукции. При этом наличие емкости для химических реактивов позволяет обеспечивать гарантируемую стерилизацию оборудования установки от вредоносной микрофлоры. По результатам проведенных экспериментов наиболее эффективно модуль функционирует тогда, когда отношение площади внутренней поверхности корпуса к активной фильтрующей поверхности полых волокон находится в пределах 40-50. Наиболее целесообразно использовать модуль, конструкция которого обеспечивает прокачку тузлука при его фильтрации через пористые мембраны (размер пор 0,1 микрон) с внешней поверхности волокон по их внутренним каналам, что позволяет достаточно быстро смыть загрязнения, откладывающиеся на поверхности фильтрующих волокон обратным потоком «чистого» тузлука, и восстановить их проницаемость (в процессе обратной промывки системы, как периодически повторяющейся операции).
В нижней части солеконцентратора 1 смонтирован трубный кольцевой коллектор (перфорированный отверстиями по всей его длине - на чертежах не показан), который соединен с источником питьевой воды 4. Если в качестве источника питьевой воды 4 использован магистральный трубопровод пресной воды, то источник 4 включает последовательно установленные клапан, редукционный клапан со сливным вентилем, проточный ротаметр 5, электромагнитный клапан и краны, показанные, но не обозначенные на чертеже. При этом солеконцентратор 1 выполнен с возможностью подвода воды через донную часть и отвода соляного раствора через верхний участок его стенки.
Кроме этого, установка имеет систему промывки ультрафильтрационного модуля 7, снабженную емкостями для отфильтрованного тузлука и химических реактивов.
Все емкости, используемые в составе установки для приготовления тузлука, в днище имеют сливные вентили, через которые удаляются в канализацию смывы после промывки емкостей. На технологических трубопроводах установки смонтированы манометры, а сама установка имеет блок управления с пультом (на чертеже не изображено).
Способ приготовления тузлука реализуют следующим образом.
Поставленная задача реализуется тем, что способ приготовления тузлука, включающий растворение соли водой, для чего ее размещают слоем на дне емкости и прокачивают через нее снизу вверх воду, после чего соляной раствор плотностью 1,19-1,20 кг/л и отводят через участок емкости, размещенный выше верхней границы слоя соли, очищают его от примесей и обеззараживают тузлук прокачкой через ультрафильтрационный модуль, выполненный на полых волокнах, отличается тем, что при этом из солеконцентратора отводят раствор соли, являющийся насыщенным, при принятой рабочей температуре тузлука. Кроме того, воду прокачивают однократно. Кроме того, в качестве емкости используют солеконцентратор, выполненный с возможностью подвода воды через донную часть и отвода соляного раствора через верхний участок стенки. Кроме того, используют питьевую воду, соответствующую санитарным правилам и нормам. Кроме того, используют питьевую воду с комнатной температурой. Кроме того, ультрафильтрационный модуль выполнен с возможностью ввода тузлука через стенки полых волокон, причем отношение площади внутренней поверхности его корпуса к активной фильтрующей поверхности полых волокон составляет 40-50.
3
3
Известным образом осуществляют загрузку солеконцентратора 1 поваренной солью тонкого помола, которой наполняют солеконцентратор на 70-75% от его рабочего объема, после чего подают в него питьевую воду источника питьевой воды 4, соответствующую нормам СанПИН, причем воду используют с температурой, которая не выше температуры тузлука, прокачиваемого через ультрафильтрационный модуль 7. Под давлением 4-5 атм вода поступает в трубный кольцевой коллектор солеконцентратора 1 и выходит из его отверстий в виде фонтанирующих струй, внедряющихся в слой соли, равномерно активизируя процесс ее растворения. С помощью редукционного клапана по показанию ротаметра 5 оператор устанавливает расход воды так, чтобы скорость подъема воды в емкости солеконцентратора обеспечивала проход фронта водяного столба через слой соли не быстрее чем за 10-15 минут. При этом дополнительный контроль за работой системы водоподачи осуществляется по показаниям манометров. Проходя через слой соли за названное время, вода насыщается ею, образуя насыщенный солевой раствор - тузлук максимальной возможной плотности (концентрации) при поддерживаемой температуре тузлука, которую можно контролировать, если установить проточный датчик контроля плотности солевого раствора (ареометр) на трубопроводе, связывающем солеконцентратор 1 с рециркуляционной емкостью 2. Плотность раствора поваренной соли при этом будет не ниже 1,19 г/см и не выше 1,2 г/см. Насос 9 откачивает солевой раствор («грязный тузлук») из рециркуляционной емкости 2 и посредством трубопровода 8, под давлением 3,5-4 атм, через второй фильтр 11 (фильтр предварительной очистки) подает его в ультрафильтрационный модуль 7. Из ультрафильтрационного модуля 7 очищенный тузлук поступает в емкость накопитель 12, откуда он отбирается на различные технологические нужды.
По мере расходования соли (уменьшения высоты ее слоя) его возобновляют, подсыпая новые объемы, так чтобы толщина слоя соли была не менее 60 см, или снижают скорость подачи воды до уровня, обеспечивающего выдерживание заданных временных параметров процесса.
В процессе очистки тузлука через определенный промежуток времени поваренная соль адсорбируется на поверхности полых волокон, постепенно замедляя скорость фильтрации в ультрафильтрационном модуле 7, что приводит к падению производительности установки. Для поддержания стабильного потока фильтрующегося тузлука производят периодическую промывку модуля путем прокачивания отфильтрованного тузлука или химических реактивов (гипохлорид натрия, щелочные средства и др.) через мембраны полых волокон в обратном направлении - изнутри на их внешнюю поверхность. Для этих целей в системе промывки имеются две отдельные емкости (по 250 литров) для «чистого» тузлука 13 и химреактивов 14, соответственно. Для наполнения емкости «чистого» тузлука 13 используют тузлук из накопительной емкости 12.
В емкость химреактивов 14 через горловину в ее крышке дозируют реактив, после чего подают в нее необходимое количество воды и смешивают ее с реактивом, образуя промывочный агент эффективной концентрации.
Предельный уровень наполнения емкостей контролируется поплавковыми электроконтактными датчиками известной конструкции, включенными в систему управления установки.
После промывки полых волокон модуля 7 «чистым» тузлуком промывочный тузлук и грязь сливается в канализацию.
Промывка фильтрующего модуля 7 химическими реактивами осуществляется не реже чем 1 раз за путину, в целях удаления вредоносных микробиологических образований на поверхности мембран полых волокон и внутренней поверхности узлов установки и ее трубопроводов. Для этого внутренний объем узлов и трубопроводов установки, выключенной из рабочего процесса, промывают промывочным реагентом, после чего отработанный реагент сливается в канализацию и повторяют промывку чистым тузлуком.
Обратная промывка «чистым тузлуком» фильтрующего аппарата от накопившейся в нем грязи длится от одной до двух минут, а химическими реактивами - от трех до пяти минут.
После окончания работ (производственной смены) все трубопроводные системы и аппараты промывают теплой водой, а смывы удаляют через сливные вентили в канализационную систему или в специальную утилизационную емкость.