Расчет вакуумных систем для синтезированных технологических процессов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

-6,1998

5.022.

грации [ИИ не-ракона

(4)

!ТЬ СКО-,ости в •кущих нта от к теку-іродук-В выра-[, кото-

ІТИВНО-

ования

ВПС),

значе-

ПРИ , а для зэффи-

ВПС.

йствия

I'

рализа (шения [оды. С

ІСЧЄТОВ

гт быть :е.

зцессы ке реа-мента). з крат-г

^фс.рав.р

ринять

:ия (4), іависи-імента-інцент-

(5)

+

ізанно-гию (4)

(6)

; іі =

т1к оп-

На 2-м этапе происходит превращение основной части реагентов в продукты ферментативной реакции. При этом Ср значительно снижается, а Сп возрастает. Под влиянием этих изменений скорости образования и распада ВИС постепенно изменяются в сторону увеличенная илд умедьш^рия в зависимости от значений К , К , В , В , но значение СфСкр изменяется мало и в инженерных расчетах может быть принято постоянным. Поэтому для данного этапа аналитическое интегрирование уравнения (4) может быть упрощено путем выражения скорости уменьшения концентрации реагентов через скорость образования ВПС, т.е. путем исключения правого слагаемого из его правой части и выражения С6с = Сфскр; Сфсравр по соотношению (3).

В результате интегрирования (4), с учетом того, что при г = 0 Ср = Срн, получим зависимость продолжительности 2-го этапа от текущей концентрации реагентов

г2 = к{-'\СрСп/В - СрнСф,кр) /

/ (СрСрн/ В' - СрСфскр), (7)

где А = -АК'В' (С - Сфскр)/Срн.

Промышленные ферментативные процессы, как правило, прерывают задолго до достижения концентрационного равновесия, во избежание снижения скорости до неприемлемого уровня. Обычно это осуществляют отводом ферментов из жидкой реакционной системы ее ультрафильтрацией (когда молекулярная масса ферментов значительно превышает молекулярные массы реагентов и продуктов их превращений), гидромеханическими способами (если используют фермент, иммобилизованный на поверхности твердых носителей), а также инактивацией ферментов (например, тепловой).

Хотя концентрационное равновесие между реагентами и продуктами ферментации на 3-м этапе процесса может наступить лишь теоретически (при больших значениях В/В’или при отводе продуктов ферментации), анализ этой стадии представляет интерес.

Кафедра технологии мяса и мясопродуктов

Поступила 26.10.98

639.2:66.982:664.95

РАСЧЕТ ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

А.С. ГОРЛАТОВ

Калининградский государственный : '

технический университет

Совершенствование производств, связанных с выпуском пищевых рыбных продуктов и морепродуктов, вызывает к жизни новые процессы и технологии, реализация которых нередко требует создания синтезированных технологических объектов. Термин синтезированный технологический объект определяет собой совокупность, которая включает взаимосвязанные системы, прямо или косвенно воздействующие на объект обработки и непосредственно реализуемый ими синтезированный технологический процесс.

Известно, что осуществление любого технологического процесса обеспечивается воздействием на объект обработки энергетического поля, вещества или конструктивного элемента оборудования и всегда имеет динамический характер. Параметры процессов и оборудования, как правило, взаимосвязаны, а нередко и взаимозависимы. Эта взаимосвязь особенно ощутима в синтезированных технологических объектах, создание последних в расчете на высокую эффективность их функционирования нельзя отнести к простой технической задаче. Очевидно, существует необходимость углубленного изучения синтезированных технологических процессов и построения для них специального математического аппарата.

Типичными представителями синтезированных технологических объектов могут служить сублимационные установки, паровакуумные дефростеры, установки для копчения продуктов и др. В сублимационных установках взаимосвязанными являются системы вакуумирования, нагрева, охлаждения, десублимации и размещения продукта [1].

Паровакуумные дефростеры в общем случае содержат взаимосвязанные системы вакуумирования, парообразования, удаления конденсата и размещения продукта [2]. В установках для копчения можно выделить системы дымообразования, размещения продукта и направленного перемещения рабочего агента (дыма). Следует отметить, что в синтезированных технологических объектах с вакуумными системами влияние последних на эффективность реализуемых процессов во многих случаях является определяющим.

Анализ отечественной и зарубежной литературы в области вакуума показал, что большинство работ посвящено исследованию физики и техники высокого и сверхвысокого вакуума. Лишь отдельные разобщенные сведения относят к технологическим системам, работающим преимущественно при низком и среднем вакууме. Немногочисленность этих сведений особенно ощутима при использовании вакуумных систем в составе синтезированных технологических объектов.

Это определило острую необходимость в обобщении результатов исследований технологических вакуумных систем и разработке методики инженерного расчета газовой нагрузки и средств откачки с наиболее экономичными показателями. Терминология работы соответствует ГОСТ 5197—85. Вакуумная техника. Термины и определения.

Натекание вакуумных систем. В работах [3-6] представлены результаты исследований технологических вакуумных систем на натекание. Поскольку промышленные вакуумные установки имеют большое количество сварных швов и уплотнений, добиться ’’полного” отсутствия натекания воздуха в систему извне не удается. Рассматривая газовую среду, окружающую вакуумную установку, как большой резервуар со сжатым газом, можно

при неизменяющихся во времени параметрах состояния газа оценить натекание вакуумной системы

Л = U{p„ ~ р) = QJv = рУ,

(1)

где А — поток воздуха, натекающего в систему через неплотности, м3-Па/с;

U — общая проводимость всех течей системы, м3/с;

р — атмосферное (внешнее) давление,

" Па;

рс — остаточное рабочее давление в системе, Па;

Qs — количество натекающего воздуха, м3-Па;

т —г длительность натекания, с;

р — скорость повышения давления в системе, отключенной от вакуум-насоса, Па/с;

V — объем вакуумной системы, м3.

При условии pjрм<0,6 (т.е. при рш>>р) абсолютная величина натекания не зависит от времени, поскольку значения U и {р21~р) остаются постоянными. Для системы объемом V, имеющей неплотности и отключенной (после откачки) от вакуум-насоса, можно записать d/dx(pV) = VdpJdx = А или Vdp = Up2Tdx = Qn. Интегрированием в пределах для р и г получено

рх = р + (Л/V) т = р + {U/V)p^t, (2)

где р — остаточное давление в момент от-

ключения системы от вакуум-насоса;

рх — давление в системе по истечении времени х.

Как следует из (2), зависимость давления от времени представляет собой линейную функцию, наклон которой определяется отношением Л /V.

В работе [5] показано, что функция натекания имеет также участок замедленного повышения остаточного давления. При отношении давлений pjpz>0,6 получено

рх = рг1 + (р ~ pj exp \-х/(V/ и)]. (3)

На участке, удовлетворяющем (3), натекание является функцией отношения давлений, при этом экспонента указывает на поступление воздуха извне даже при малых значениях разности между давлениями снаружи и внутри объекта. Следовательно, натекание вакуумной системы происходит как при установившемся режиме откачки, так и при вакуумировании ее от начального до рабочего остаточного давления.

Основы системного подхода к вопросу количественной оценки натекания вакуумных систем изложены в работах [3, 6]. На практике необходимость такой оценки впервые возникает при проектировании вакуумной системы и многократно повторяется в процессе функционирования объекта. Величина натекания, определенная на этапе проектирования вакуумной системы, является, как правило, отражением реализации двух противоречивых требований: затрат на изготовление системы и возможных эксплуатационных расходов на откачку натекающего воздуха. Точный расчет натекания вакуумной системы с учетом указанных требований практически затруднен. Задача усложняется и тем, что любое варьирование объема системы сопровождается изменением проводимости течей и потока натекающего извне воздуха.

В статье [6] представлена область изменения натеканий в функции аргумента V, отражающая "разброс” значений Л при V - const. Границы области охватывают реальные возможности обеспечения герметичности вакуумных установок одного технологического назначения. При известном объеме V такая область позволяет определить величину допустимого натекания на этапе проектирования системы и объективно оценить фактическое значение Л при эксплуатации объекта.

Величина натекания не зависит от степени заполнения внутреннего объема вакуумной системы, чего нельзя сказать о скорости повышения остаточного давления, которую можно выразить как dp/dx = A/V(\ - г;). Здесь rj — коэффициент заполнения объема вакуумной системы, г/ = V0/V; V0 — объем конструктивных элементов и продукта, размещенных внутри камеры. На фоне изменения давления от р до рх при V( 1 - rj) - const весьма важно, что оно лимитируется условиями реализации технологического процесса. Время повышения давления в допустимом интервале {рх - р) составляет

т = 1/(1 — ?])(рт - р)/А. (4)

Анализ функции г = /(Л) при V = const и (рх -

- р) = const для различных значений rj говорит о значительном влиянии аргументов Л и rj на процесс поддержания остаточного давления на допустимом рабочем уровне. Такое влияние нельзя не учитывать, поскольку при работе объекта не исключается возможность внезапного отключения средств откачки неконденсирующихся газов. При натекании Л = const и прочих равных условиях время возрастания остаточного давления от р до рх составляет

(5)

г, = г(1 - ?/),

где

xv~

время, соответствующее интервалу повышения давления (рх - р) в системе, коэффициент заполнения которой

г — время повышения давления в пустой вакуумной системе (при г] =

= 0).

Таким образом, абсолютное натекание и скорость повышения остаточного давления являются объективными характеристиками любой технологической вакуумной системы, не исключающими одна другую.

Газовыделение в вакуумных системах. Вопросы газовыделения элементов технологических вакуумных систем отражены в работах [3, 7-9]. В отличие от натекания, газовыделение является результатом десорбции в условиях вакуума ранее адсорбированных и абсорбированных газов и паров. Поток газов, генерируемый путем десорбции, в общем случае составляет

(6)

где

<2Г/ х - В + С + Е,

(2Г — количество десорбированных газов, соответствующее времени обезгаживания х;

В, С, Е — потоки, обусловленные газовыде-лением поверхностей вакуумной системы, десорбцией газов, абсорбированных материалом конструктивных элементов вакуумной системы, и выделением газов из массы обрабатываемого продукта.

где

где <?„

от,, m

Для

продук

где

Прак значите устройс Начг димость при отк точного! бования са, kotoj тельное тельной

1998

ения ощая кицы обес-к од-:тном гь ве-екти-|тиче-

:пени

:исте-

кния

1азить

циент

Ро/У:

эодук-

1мене-

(есьма

ализа-

иения

остав-

(4)

[(вторит о ;а про-[ допу-|ьзя не ге искрения в. При Повиях Р№Рг

(5)

■ервалу - р) в 1нения

в пус-IV =

и ско-ляются гхноло-ющими

,х. Воп-иеских 7-9]. В рляется !а ранее 1В и па-орбции,

(6)

ных га-ремени

ззовыде-суумной I, абсор-энструк-зой сис-13 массы

Газовые потоки В, С и Е при установившемся остаточном давлении зависят от времени и температуры источников газовыделения. Как показано [7], газовыделение при достаточно большой внутренней поверхности вакуумной системы может достигать значительной величины. Установлено также, что, поскольку процесс десорбции идет медленно, в системах периодического действия скорость газовыделения за период работы установки практически не изменяется.

Для потока В с учетом разнородности поверхностей вакуумной системы получено

В = 2 а/1 = + астР2 + а/3 + ..., (7)

£ = 1

где а. — газовыделение поверхности I-го ма-териала, м3,Па/с-м ;

— площадь поверхности /-го материала, м2;

ав с,асг'ар — газовыделение поверхности соответственно нержавеющей стали, стекла, вакуумной резины, м3-Па/с-м2;

Т7!, Р2, — соответственно площадь поверхно-

сти нержавеющей стали, стекла, вакуумной резины, м2.

Количественная оценка газового потока по формуле (7) не представляет собой технической трудности, поскольку площади поверхностей легко определить при проектировании вакуумной системы, а данные о газовыделении поверхностей найти в специальной литературе, например в монографиях Н.В. Черепнина по основам вакуумных свойств различных материалов.

Газовыделение, обусловленное диффундированием молекул газа из объема материалов вакуумной системы, т.е. десорбцию абсорбированных газов, следует учитывать лишь для прогреваемых элементов и элементов, материал которых содержит пластификаторы и растворители. Выявлено, что газовый поток С применительно к вакуум-суб-лимационным установкам составляет

С = + q2m2 + дгт3 + ...)/г, (8)

где д2, д3 —количество газов, содержащихся соответственно в материале греющих плит, противней и вакуумной резине, м -Па/кг; т1, т2, тг — соответственно масса греющих плит, противней, резины, кг; г — длительность обезгаживания, с.

Для потока газов из массы обрабатываемого продукта получено

Е = цт/х, (9)

где £ — количество газов; растворенных в продукте, м3-Па/кг; т — масса продукта, кг.

Практически важно, что потоки В, С и Е вносят значительный вклад в газовую нагрузку откачных устройств технологических вакуумных объектов.

Начальное вакуумирование систем. Необходимость количественной оценки газовой нагрузки при откачке газов от начального до рабочего остаточного давления диктуется двумя факторами: требованиями реализуемого технологического процесса, которые, как правило, ограничивают продолжительность начального вакуумирования, и значительной энергоемкостью процесса начальной от-

качки. Для повышения точности оценки газовой нагрузки, исключения таким образом практики неоправданного завышения производительности вакуум-насосов и уменьшения энергозатрат на процесс начального вакуумирования систем предложена расчетная формула [7]

5эф= у/т + С/Рс = Щр1х .

х2,31д^-^ + (Л + В)/Р', (10)

Рс~Ро '

где 5эф — эффективная быстрота откачки газов из объема вакуумной системы, м3/с;

^ Ус — объем газа, соответствующий объему вакуумной системы, приведенный к рабочему остаточному давлению, м3;

х — время, отводимое на процесс начального вакуумирования системы, с;

б — количество газов в единицу времени, поступающих в систему в результате натекания и газовыделе-. . . . ния поверхностей, м3-Па/с;

р0 — предельное остаточное давление, обеспечиваемое вакуум-насосом, Па.

Формула (10) позволяет определить значение параметра 5эф, которое соответствует фактическому значению газовой нагрузки в процессе начального вакуумирования объекта. Такое соответствие проверено и подтверждено при расчете производительности откачных устройств опытно-промышленных сублимационных установок.

Откачка газов при рабочем вакууме. Вопросы поддержания остаточных давлений на заданных рабочих уровнях отражены в работах [3, 7, 10]. При установившемся равновесии между поступающим в систему и откачиваемым из нее газом материальный баланс процесса описывается выражением (1 - т})Уйх = (2йх - рБйх или йр/Лх + 8(р -0/5)/( 1 - г/) V = 0. Здесь С}с1х — суммарное количество газа, поступающего в вакуумную систему, м -Па; рЭйх — количество газа, откачиваемого вакуум-насосом, м3-Па. Интегрированием получено

р = (Э/Б + (р{ - <Э/5)ехр[—5/(1 - г})У] х, (11) где р — стационарное остаточное давление в системе, Па;

(? — суммарный поток газа, м3,Па/с;

5 — эффективная быстрота откачки газа при установившемся режиме вакуумирования, м3/с;

р1 — давление в системе в начальный момент (при г, близком к нулю), Па.

Для процесса вакуумирования системы после истечения достаточно длительного времени ^аи>>{ 1 - у)V/В], с учетом того, что величины С? и Б постоянны и не зависят от времени и давления, выражению (И) придан вид

р = 0/5. (12)

В общем случае суммарный поток газов, поступающих в технологическую вакуумную систему, составляет [3]

<Э=А + В + С + Е. (13)

В технологических вакуумных объектах откачка газов при постоянных остаточных давлениях является длительным процессом. Поэтому целесообразно использовать экономичные средства вакуумирования, что предполагает обеспечение высокой точности расчета параметров откачки.

Полный дифференциал функции (12) выразится

в виде йр = Щ: й() + Щ; с15. После замены знаков до

дифференциала знаками первичных ошибок Дф и Д5, которые имеют место при оценке аргументов

О и 5, получено Лр = ~ АС} + ~ АБ.

Частные производные при ошибках Д(2 и Д5 соответственно представляют

= - (Э/Б2.

В результате получено выражение

Ар - (AQ - -|-AS) /5

[Д<? - (Q/S)AS]/S, (14)

где

Ар

максимально возможная ошибка в определении остаточного давления при значениях первичных ошибок Д@ и Д5 в оценке номинальных значений величин С} и 5.

Фактическое остаточное давление в технологической вакуумной системе составит

Р$ = Р±&Р’ (15)

где р — остаточное давление, соответствующее номинальным значениям величин С? и 5;

Ар —• погрешность, вычисленная по формуле (14).

Технологические аспекты откачки вакуумных систем. Величины р и (3 являются взаимосвязанными параметрами вакуумной системы. Допустимая скорость возрастания давления пропорциональна скорости поступления газов в систему, а допустимый газовый поток, в свою очередь, ограничен нормированным увеличением остаточного давления, когда эффективная быстрота откачки поступающих газов падает до нуля.

Абсолютная величина допустимого потока газов С}д в функции конструктивных и технологических особенностей системы (аргумента Z) представлена выражением

0а№) = Жн + кт)<у( 1 - Т1)(рд - р) А, (16)

где Ки — скорость повышения давления в пустой вакуумной системе, обусловленная натеканием воздуха извне, К^<К<Кг12;

соответственно нижнее и верхнее граничное значение величины йр/йх для пустой системы; скорость возрастания давления в системе, обусловленная газовыде-лением (без учета натекания),

Кт1<к<кт2,

Кт1, Кт2 — соответственно нижнее и верхнее значение скорости; рд — максимально допустимое рабочее давление остаточных газов.

Количественная оценка газового потока не является достаточной для характеристики вакуумной

К

*й2-

к

системы, если содержание кислорода в остаточных газах лимитируется условиями реализации технологического процесса. Поскольку поступление кислорода в систему связано с натеканием воздуха извне через неплотности [3, 8, 9], натекание Л^, соответствующее допустимой концентрации

кислорода в газовом потоке, составляет

^(Q,) _ Qh/h.в,

(17)

где

h

допустимая концентрация кислорода в потоке газов, %;

/гв — концентрация кислорода в натекающем воздухе, /гв = 20,95%.

Таким образом, выделены требования технологического процесса к процессу непосредственно откачки газов. К числу определяющих требований отнесены: длительность начального вакуумирования системы, стабильность поддержания остаточного давления на рабочем уровне, скорость повышения давления при нарушении режима откачки, содержание кислорода в потоке газов.

Расчет газовой нагрузки. Расчет базируется на практической возможности обеспечения рабочего остаточного давления при любой величине газового потока в вакуумной системе. Иными словами, учитывается, что условия динамического равновесия, соответствующего рабочему вакууму, в конечном счете зависят от эффективной быстроты откачки. При этом весьма важно определить предпочтительные характеристики вакуумирования системы путем их варьирования с учетом технологических, конструктивных и эксплуатационных факторов.

Особенности расчета газовой нагрузки технологических вакуумных объектов различного назначения отражены в работах [6, 8, 10]. При заданном значении рабочего остаточного давления газовый поток является аргументом эффективной быстроты откачки, которая по основному уравнению вакуумной техники связана с проводимостью трубопроводов и быстротой действия вакуум-насоса. Для периода начальной откачки вакуумной системы получено

\/{VJt + G/p) = {U + SJ/US,, (18)

где U — проводимость вакуумных трубопро-

водов, м3/с;

5Н — быстрота действия вакуум-насоса начальной откачки, м3/с.

Период динамического равновесия (откачка при р = const) описывается выражением

W(Q/p) = l/t/0 + 1/50, (19)

где U0 — проводимость вакуумных трубопро-

водов, соответствующая режиму течения газов при рабочем вакууме, м°/с;

S0 — быстрота действия насоса при уста-новившемся режиме откачки, м3/с.

Расчет характеристик вакуумных систем, применяемых в составе синтезированных технологических объектов, является итеративным процессом. Однако формулы (1)—(19) позволяют определять при повторяемости расчетных операций оптимальные значения параметров средств откачки, что необходимо для выполнения требований реализу-

в

шли!

жещ

ных

роби

ходн|

МОрО]

ней і ного

НОГО І

технс Ос! бионі кое (о разде, мельЧ цельн]

СТИК І

бор тс;

ТИВНО

на опі темы, объем

НОГО З

тонкої На | тальщ отделе СЬфЬЯ.|

атланті на слеі

>, 1998 1ЧНЫХ

ехно-

гкис-

здуха

«ание

)ации

1 (17)

слоро-

1тека-

шоло-

венно

ваний

ирова-

ггаточ-

повы-

качки,

руется [ рабо-шчине щ сло-'еского кууму, 1ыстро-яелить шрова-учетом ^атаци-

гхноло-азначе-цанном |азовый [строты |з ваку-трубо-р. Для истемы

(18)

убопро-

1-насоса чка при

(19) •убопро-режиму I вакуу-

ри уста-гкачки,

, приме-ологиче-зцессом. эеделять пималь-1КИ, что реализу-

емых технологических процессов и снижения энергозатрат непосредственно на вакуумирование систем.

ВЫВОД

Разработанная по результатам исследований [1-10] методика расчета вакуумных систем, применяемых в синтезированных технологических процессах, позволяет рассчитывать параметры средств вакуумирования с учетом особенностей технологических, конструктивных и эксплуатационных факторов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Горлатов А.С. Вакуум-сублимационные установки для сушки рыбы и морепродуктов / Физика и техника вакуума.

— Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1974. — С. 396-400.

2. Горлатов А.С. Тенденции развития установок для дефро-стации продуктов а вакууме / / Технол. процессы и оборудование рыбообрабатывающих предприятий Западного бассейна / / Сб. науч. тр. КТИРПХ. — Калининград, 1978.

— Вып. 76. — С. 34-39.

3. Горлатов А.С. Расчет натекания и газоотделения в ваку-

умных системах сублимационных установок / / Изв. вузов СССР. Пищевая технология. — 1973. — № 2. —

С. 101-105.

4. Горлатов А.С. Количественная оценка герметичности вакуумных систем сублимационных установок / / Изв. вузов СССР. Пищевая технология. — 1974. — № 6. — С. 102-108.

5. Горлатов А.С. Исследование натекания воздуха в вакуумные аппараты в большом диапазоне перепада давлении / Гидравлика, гидротранспорт рыбы и его техн. средства / / Сб. науч. тр. КТИРПХ. — Калининград, 1979. — Вып. 86.

— С. 38-48.

6. Горлатов А.С. Оценка вакуумных установок на натекание воздуха через неплотности / Технол. процессы и оборудование рыбообрабатывающих предприятий / / Сб. науч. тр. КТИРПХ. — Калининград, 1982. — Вып. 98. — С. 44-51.

7. Горлатов А.С. Расчет вакуумных систем сублимационных установок // Изв. вузов СССР. Пищевая технология. — 1971. — Л? 4. — С. 95-98.

8. Горлатов А.С. Расчет газовой нагрузки в вакуумных системах сублимационных установок / / Изв. вузов СССР. Пищевая технология. — 1976. — № 2. — С. 128-134.

9. Горлатов А.С. Гигиена вакуумных технологических аппаратов / Интенсификация процессов, оборудования и уп-

Йавления пищевых производств / / Межвуз. сб. науч. тр. :тихп. — Спб., 1991. — С. 104-108.

10. Горлатов А.С. Расчет на ЭВМ параметрических характеристик технологических вакуумных установок / Совершенствование оборудования для обраб. объектов морского промысла / / Сб. науч. тр. КТИРПХ. — Калининград, 1988. — С. 31-38.

Кафедра пищевых и холодильных машин

Поступила 21.04.98

664.951.037.5.002.51

ПРЕДПОСЫЛКИ КРИОРАЗДЕЛЕНИЯ ГИДРОБИОНТОВ ПО ДИСПЕРСНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО СЫРЬЯ

Ю.А. ФАТЫХОВ

Калининградский государственный технический университет

В ряде отраслей пищевой промышленности нашли применение технологии переработки замороженного сырья в широком диапазоне отрицательных температур. Применительно к обработке гид-робионтов в КГТУ разработана комплексная безотходная технология переработки неразделанного мороженого рыбного сырья [1]. В соответствии с ней намечены способы получения пищевого рыбного фарша и полуфабриката из тонкоизмельчен-ного сырья, а также подобрано и разработано новое технологическое оборудование.

Основными процессами криотехнологии гидро-бионтов являются грубое (предварительное) и тонкое (окончательное) измельчение сырья и его криоразделение на компоненты. Процесс тонкого измельчения мороженого сырья осуществляется с целью получения заданных дисперсных характеристик измельченных компонентов и определяет выбор того или иного метода криоразделения. Эффективность процесса криоразделения базируется как на определении параметров полидисперсной системы, так и на информации о распределении объема, массы или поверхности частиц определенного фракционного состава в общей совокупности тонкоизмельченных частиц.

На первом этапе нами проведены экспериментальные исследования по тонкому измельчению отдельных компонентов мороженого рыбного сырья. Объектом опытов была выбрана скумбрия атлантическая пятнистая, которая разделывалась на следующие составные части: мышечная ткань,

хребтовые кости, плавниковые окончания, кожа, голова, внутренности. Все компоненты замораживались до температуры не выше -10°С. Их измельчали в центробежной дробилке с двухлезвийным ножом при частоте вращения ножевого вала 8000 об/мин в течение строго определенного времени

— 12 с. Измельченные частицы распределяли с помощью ситового анализа, массовый состав каждой фракции определяли с помощью аналитических весов. Вся экспериментальная часть проводилась в холодильной камере, где поддерживалась отрицательная температура, не позволяющая продукту отепляться.

Для сопоставления характеристик дисперсности тонкоизмельченных компонентов скумбрии представим полученные экспериментальные данные в виде ложных дифференциальных кривых массового распределения частиц (рис. 1). Видно, что измельченные частицы разнородных компонентов различаются центрами распределения. Так, частицы группируются максимально по следующим величинам усредненного диаметра О (приближенно): для мышечной ткани 1,5; для кости хребтовой 2,0; для плавниковых окончаний 3,0 мм. У измельченных частиц головы, состоящей преимущественно из мясных и костных компонентов, О составляет 1,75 мм, что является промежуточным значением соответствующих однородных компонентов. Кривые распределения для внутренностей и кожи на рис. 1 не представлены, однако с учетом погрешностей эксперимента можно утверждать, что при сопоставимых условиях внутренности измельчаются до размеров частиц не более 1,5 мм, а кожа — не менее 5,0 мм.