Особенности массопереноса при сушке рыбы

фронта замораживания определяется численным методом.

2. Расчетное описание процесса криогенного замораживания согласуется с экспериментальными данными по замораживанию ягод клубники.

ЛИТЕРАТУРА

1. Эрлихман В.Н., Фатыхов Ю.А. Консервирование и пе -реработка пищевых продуктов при отрицательных температурах. -Калининград: КГТУ, 2004. - 248 с.

2. Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М.: Высшая школа, 1967. - 599 с.

3. Sanz P.D., Domonguez M., Mascheroni R.H. Equations for the prediction of thermophysical properties of meat products // Latin Am. Appl. Res. - 1989. - 19. - P. 155-164.

4. Agnelli M.E., Mascheroni R.H. Cryomechanical freezing. A model for the heat transfer process // Journal of Food Engineering. -2001. - 47. - P. 263-270.

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

Поступила 19.09.06 г.

664.047

ОСОБЕННОСТИМАССОПЕРЕНОСА ПРИ СУШКЕ РЫБЫ

A.Э. СУСЛОВ, В.Н. ЭРЛИХМАН, Ю.А. ФАТЫХОВ,

B.В. ПОПОВ, Е.Е. ИВАНОВА

Калининградский государственный технический университет Кубанский государственный технологический университет

Процесс сушки - один из основных этапов в технологии приготовления копченой и вяленой рыбопродукции. Факторы, определяющие внутренний массо-перенос в рыбе и внешний массоперенос от рыбы к сушильному агенту, в значительной степени влияют на продолжительность процесса и его энергоемкость, а также определяют органолептические показатели готовой продукции и сроки ее хранения.

При расчете и анализе массообменных процессов необходимо знать равновесное и рабочее состояния фаз, участвующих в процессе. В работе [1] приведены результаты определения равновесной влажности воздуха и фарша из рыбы по методу Ван-Беммелена путем длительной сушки навески фарша в эксикаторе. Однако в литературе отсутствуют методики расчета процесса сушки с учетом массобменных характеристик материала и потока воздуха.

Мышечные ткани рыбы относятся к влажным коллоидным капиллярно-пористым телам [2]. Движу щи-ми силами удаления влаги при сушке таких тел являются градиенты влагосодержания, температуры и не-релаксируемого давления, а кинетику внутреннего массопереноса в общем случае можно описать уравнением скорости изменения влажности в любой точке тела [3]

ди/дх = ат"2П# ат5У20# кр / роУ2р,

где и - влагосодержание тела; 0 - перепад температур в теле; р - общее давление влажного воздуха в теле; ат - коэффициент диффузии; 5 - относительный коэффициент термодиффузии; кр - коэффициент молярного фильтрационного переноса влаги; ро - плотность абсо -лютно сухого тела; V2 - оператор Лапласа.

Известно, что массоперенос под влиянием общего давления влажного воздуха в теле - градиента нерелак-сируемого давления - достигает существенных величин при температуре в продукте близкой к 100°С. При этом, наряду с повышением давления, вследствие увеличения удельного объема защемленной в порах и капиллярах влаги происходит интенсивное парообразо-

вание по всему объему влажного тела, что характерно для процессов обжаривания, сушки токами высокой частоты и др. Поскольку процесс сушки рыбы осуществляют при температурах не выше 35°С, влияние градиента нерелаксируемого давления незначительно и им можно пренебречь.

Нами экспериментально установлено, что прогрев тканей рыбы в процессе сушки до температуры сушильного агента в зависимости от толщины рыбы длится 0,1-0,8 ч, это составляет сравнительно небольшую величину от общей продолжительности сушки. За это время температура выравнивается и остается постоянной в различных точках по толщине тела рыбы, т. е. градиент температуры стремится к нулю, что указывает на незначительное влияние термовлагопровод-ности на скорость сушки. Чтобы сделать окончательный вывод, необходимо сравнить скорость удаления влаги в период прогрева и период сушки при постоянной температуре.

Рис. 1

На рис. 1 приведены графики изменения влагосодержания рыбы и при продолжительности сушки х в теплонасосной сушильной установке (ТНСУ) (кривые: 1 - мойва, 2 - треска, 3 - окунь, 4 - ставрида, 5 - вомер). При этом скорость удаления влаги остается практически постоянной, и в расчетах ТНСУ для вяления и холодного копчения рыбы этот параметр можно принимать постоянным. Начальный период прогрева рыбы не оказывает влияния на массоперенос. Общее количество удаленной влаги в течение этого времени - не более 1,5% от массы рыбы, следовательно, влиянием тер-мовлагопроводности на массоперенос в этом случае можно пренебречь.

Таким образом, массоперенос при вялении и холодном копчении рыбы математически может быть описан первым слагаемым уравнения

ди/ дх = а тУ2и.

Можно принять, что процесс удаления влаги из рыбы описывается уравнением влагопроводности при постоянном положении зоны фазовых превращений.

Тепловые расчеты сушильных установок обычно сводятся к определению расхода тепла на сушку при значениях параметра сушильного агента, рекомендуемых технологическими инструкциями. При этом не учитываются закономерности переноса влаги между рыбой и сушильным агентом. Рабочий агент в сушильной камере - смесь сухого воздуха и водяного пара, доля которого в смеси характеризуется величиной его парциального давления. При этом парциальное давление пара в пограничном слое около влажного материала всегда больше, чем в основной массе воздуха. Под действием разности этих давлений происходит диффузия пара от материала в воздух. При прочих равных условиях скорость выделения пара с поверхности материала зависит от парциального давления пара в воздухе или от его влагосодержания X.

Для исследования равновесного состояния рыбы и потока воздуха были проведены экспериментальные исследования равновесной влажности салаки в потоке воздуха с заданными параметрами.

Равновесную влажность целой неразделанной салаки и кусочков длиной 15 мм из серединой части рыбы определяли в потоке воздуха, движущегося со средней скоростью 1,2 м/с при 30°С. Относительная влажность воздуха регулировалась от 85 до 30%. Влажность рыбы определяли по ГОСТ 13930.

Рис. 2

Результаты исследований представлены на рис. 2 в виде зависимостей влагосодержания воздуха X от влагосодержания рыбы и, пересчитанных из величин относительной влажности воздуха и влажности рыбы (кривые: 1 - целая рыба, 2 - кусочки). В интервале изменения относительной влажности воздуха 50-30% линии равновесия приближаются к прямой, причем отношения равновесной влажности целой рыбы и кусочков рыбы составляют соответственно 2,6-1,6; в интервале 60-85% это отношение постоянно и равно 1,5.

Был сделан анализ процесса массообмена для сушильной установки периодического действия. По ус-

ловиям технологического процесса в установку загружается рыба с начальным влагосодержанием UH и выгружается с влагосодержанием UK. В установку подается воздух с влагосодержаниемХ; при заданной температуре Тн, в процессе сушки температуру воздуха повышают, а влажность снижают. В конце сушки в установку подается воздух с влагосодержанием Хк и температурой Тк. На пересечении линий ин = const и Х; = const находим точку А, через которую проводим прямую, параллельную линии равновесного влагосо-держания (рис. 2). На пересечении линии ик = const и проведенной прямой находим точку В. При этом величинам ин и ик соответствуют равновесные влажности рыбы UK и UK, а линия АВ является рабочей линией процесса при заданном режиме сушки. При этом значениям UK и ик соответствуют определенные значения равновесной влажности рыбы, а разности значений u н -u; и u к -U являются дви^щей силой - потенциалом - массопереноса. Для сохранения постоянной скорости сушки каждому значению влагосодержания рыбы должно соответствовать строго определенное соотношение параметров воздуха, при которых сохраняется постоянный потенциал сушки.

Полученные данные можно использовать при про -ектировании систем автоматического управления технологическим процессом холодного копчения и вяления рыбы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Подсевалов В.Н., Крынецкая А. Равновесная влажность сушеной и копченой рыбы // Рыбное хоз-во. - 1940. - № 9. -

С. 12-14.

2. Воскресенский Н.А. Посол, копчение и сушка рыбы. -М.: Пищевая пром-сть, 1966. - 563 с.

3. Гинзбург А.С. Расчет и проектирование сушильных ус -тановок пищевой промышленности. - М.: Агропромиздат, 1985. -336 с.

Кафедра пищевых и холодильных машин

Поступила 16.06.06 г.