Комплексная выпускная квалификационная работа

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ ИМ. К.Г. РАЗУМОВСКОГО (ПЕРВЫЙ КАЗАЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

(ФГБОУ ВО МГУТУ им. К.Г.РАЗУМОВСКОГО (ПКУ))

Институт БиРХ

Кафедра «Холодильные и криогенные системы»

Направление подготовки – 16.03.03.

Допущен к защите:

Зав. кафедрой

к.т.н. Пранцуз Оксана Сергеевна

____________ (ФИО)

     подпись

«___» __________2020 г.

 

КОМПЛЕКСНАЯ ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

 

На тему: «Проектирование холодильной установки для охлаждения и хранения говяжьей печени»

Проект: «Разработка способов переработки говяжьих субпродуктов»

 

 

Научный руководитель	к.т.н. Жавнеров А.Н.
	подпись           (ученая степень, ученое звание, фамилия, инициалы)
Руководитель ОП	к.т.н., доцент Литвинова Е.В.
	подпись           (ученая степень, ученое звание, фамилия, инициалы)
Студент	Труфанов Д.Д.
	подпись           (фамилия, инициалы)

 

Москва 2020 г.

 

 

                                        Содержание

Введение………………………………………………………………………..2

1 Глава. Аналитический обзор литературы……………………….………7

1.1. Теоретические основы охлаждения продуктов животного происхождения………………………………………………………………...7

1.2. Современные способы охлаждения мясного сырья………………...12

1.3. Холодильные камеры и холодильные агрегаты…………………….24

1.4. Хранение охлажденных мясопродуктов……………………………...37

1.5. Заключение по 1-ой главе………………………………………………39

Список литературы…………………………………………………………..41

 

Введение. Общая характеристика работы

Актуальность выпускной квалификационной работы.

Как известно, производство мясных продуктов не обходится без использования специального холодильного оборудования. Как в процессе производства мясных продуктов, так и для его хранения перед отправкой заказчикам и торговым организациям. Так для консервации парного мяса и мясных полуфабрикатов осуществляется их замораживание и хранение. А уже сами торгующие организации осуществляют их размораживание, и это позволяет в полной мере сохранить все питательные вещества мясных продуктов. Холодильное оборудование также используют в самом процессе производства мясных продуктов. Например, в специальных ледогенераторах производят так называемый чешуйчатый лед, который добавляют в мясной фарш. Их используют также для получения ледяной воды, направляемой для охлаждения технологического оборудования и кондиционирования воздуха с целью компенсации тепловыделения от работающего оборудования и самих работников.

Ниже перечислены следующие разновидности холодильного оборудования, используемого мясоперерабатывающими предприятиями: - простые холодильные агрегаты;

- воздухоохладители;

- холодильные камеры интенсивной заморозки;

- компрессорно-конденсаторные установки;

- холодильные установки для охлаждения жидкостей (чиллеры);

- насосные установки;

- многокомпрессорные агрегаты;

- компрессорно-ресиверные агрегаты;

- системы рекуперации.

Проблематика исследования.

В связи с особенностями продуктов животного происхождения, связанных в основном со спецификой их биологической природы, процесс их охлаждения имеет свои технологические и технические особенности, главным образом в отношении выбора технологических параметров охлаждающих сред, способов и интенсивности охлаждения, продолжительности процесса. А также технического оснащения процесса охлаждения.

 

Цель ВКР.

Целью работы является проектирование холодильной установки для охлаждения и хранения паштетов из говяжьей печени.

 

Для достижения поставленной цели работы необходимо решить следующие задачи:

1) Провести анализ литературы и ознакомиться с особенностями охлаждения и хранения мясных продуктов;

2) Рассмотреть различные способы охлаждения и выбрать оптимальный;

3) Подобрать оборудования для установки;

4) Провести расчеты различных теплопритоков;

5) Провести технологический расчет оборудования для охлаждения и хранения полуфабрикатов из говяжьих субпродуктов;

6) Автоматизировать систему для бесперебойной работы.

 

Гипотезы:

Разработка системы охлаждения полуфабрикатов из говяжьих субпродуктов с оптимальными параметрами, возможно уменьшит длительность, увеличит качество и срок годности готовой продукции.

 

Объект исследования:

Производство полуфабрикатов из говяжьих субпродуктов.

 

Предмет исследования:

 Установка для охлаждения и хранения полуфабрикатов из говяжьих субпродуктов на производстве.

 

Рис.4. Схемы воздушного душирования с помощью воздуховодов и межпутевых воздухоохладителей

 

a - через воздуховоды, расположенные над каркасом подвесных путей; б - через воздуховоды, установленные под каркасом подвесных путей; в - через межпутевые воздухоохладители (1 - душирующий воздуховод, 2 - каркас подвесных путей, 3 - сопло, 4 - подвесной путь,5 - полутуша, 6 - воздушная струя, 7 - охлаждающий змеевик)

По организации движения воздушного потока различают камеры туннельного типа с продольным и поперечным движением воздуха. При циркуляции воздуха в поперечном направлении камеры уменьшается неравномерность распределения воздушного потока по длине камеры. Однако организация такого воздухораспределения требует размещения в камере большого количества воздухоохладителей, что приводит к возрастанию стоимости оборудования камеры и повышенному расходу электроэнергии. 

Камеры туннельного типа представляют собой сооружение высотой до 4 м, с мощным несущим каркасом из оцинкованной стали, к которому крепятся теплоизоляционные панели типа сэндвич. Внутренние поверхности панелей в местах возможного контакта с продуктом выполняют из некорродирующей стали. Внутри туннеля располагаются воздухоохладители, системы воздухораспределения для подачи воздуха на продукт, дренирования талой воды.

Рис.5. Холодильные туннели для замораживания

а – для полутуш мяса на подвесных путях; б – для упакованных продуктов на тележках

По организации движения воздушного потока различают камеры туннельного типа с продольным и поперечным движением воздуха. При циркуляции воздуха в поперечном направлении камеры уменьшается неравномерность распределения воздушного потока по длине камеры. Однако организация такого воздухораспределения требует размещения в камере большого количества воздухоохладителей, что приводит к возрастанию стоимости оборудования камеры и повышенному расходу электроэнергии. При необходимости создания по длине туннеля зон с переменными технологическими параметрами (по температуре и скорости движения воздуха) применяется только система поперечного воздухораспределения. 

Гидроаэрозольное охлаждение. Этот способ изначально применялся только для охлаждения растительного сырья - овощей, фруктов, зелени и цветов. Затем его стали использовать для охлаждения мяса в тушах, полутушах и четвертинах, птицы, а также колбасных изделий. Один из способов гидроаэрозольного охлаждения проводится орошением поверхности полутуши мяса с помощью форсунок тонкодиспергированной водой с температурой 9°С. В течение 3 ч температура в толще бедра полутуши понижается с 35-37 до 22-24, а на поверхности - до 10-12°С. Доохлаждение до конечной температуры проводят в камерах при температуре воздуха 0- -1°С в течение 10-13 часов. Общая продолжительность охлаждения не превышает 16 ч. При таком способе охлаждения уменьшаются потери массы, но при этом увлажняется поверхность мяса, что значительно снижает срок его хранения. Гидроаэрозольный способ охлаждения может проводиться в камере с интенсивно циркулирующей воздушной средой при относительной влажности, достигающей 100%. Для предотвращения порчи мяса в воду иногда добавляют бактерицидные вещества. Процесс интенсифицируется за счет испарительного охлаждения с поверхности полутуш, а по расходу энергии он вдвое экономичнее традиционного воздушного. Разновидностью этого способа, применяемого за рубежом, является охлаждение мяса и мясных продуктов в капельно-жидкой среде с температурой -8- -15°С, создаваемой раствором пропиленгликоля. По сравнению с воздушным охлаждением, эффективность такого способа в 2-3 раза выше.

В последние годы в России интенсивно ведутся разработки более совершенных технологий охлаждения мясопродуктов с использованием электрофизических способов. К числу таких относят способы охлаждения при помощи электрически заряженных капель жидкости, обработки ионизирующими газами, электроконвективное охлаждение и др. Принцип охлаждения при помощи электрически заряженных капель жидкости заключается в подведении к мясу, предназначенному для охлаждения, положительного электрического заряда высокого напряжения. Охлаждающая жидкость поступает по трубопроводу, заряженному отрицательно. Охлаждение происходит при контакте электрически заряженных капель жидкости с поверхностью продукта. Применение ионизирующих газов позволяет сохранить высокое качество, уменьшить усушку продукции и увеличить срок хранения мясных полуфабрикатов в 1,31,5 раза, а также сократить энергетические затраты производства.

При электроконвективном охлаждении значительно возрастает плотность теплового потока от охлаждаемого продукта (для разных видов мяса - в 1,1-1,8 раза). С увеличением напряжения электрического поля максимум теплоотвода смещается на более раннюю стадию процесса и по времени сокращается примерно в два раза, что очень существенно, так как наибольшие потери массы приходятся на первую половину процесса охлаждения. Усушка вследствие препятствия электрических сил испарению влаги с поверхности продукта сокращается на 10-20 процентов.

Охлаждение снегообразным диоксидом углерода наиболее эффективно применять для обработки субпродуктов и мясных полуфабрикатов, уложенных в картонные коробки. Охлаждение жидким азотом применяется при куттеровании колбасного фарша из парного мяса.

Животные пищевые жиры подвергают охлаждению перед упаковкой в тару с целью получить плотную консистенцию и однородную структуру продукта, а также свести к минимуму окислительные и гидролитические процессы. При использовании в качестве упаковки объемной тары жиры охлаждают одностадийным воздушным способом, при этом температуру говяжьего и бараньего жира понижают от 65 до 40°С, а свиного и костного - до 25-24°С. При упаковке жиров на фасовочных автоматах массой по 250 и 500 г для придания продукту необходимой пластичности жиры предварительно охлаждают до температуры 35°С, а после фасовки - до 12-21°С. Целесообразно охлаждать жиры перед упаковкой в среде инертного газа, что позволяет свести к минимуму нежелательные химические и биохимические процессы в продукте.

Наибольшее распространение в мясоперерабатывающей промышленности получили двухпоточные воздухоохладители, в которых забор воздуха осуществлен с нижней части камеры, а раздача охлажденного воздуха – в верхней части по горизонтали. В качестве примера на рис.6 приведена внутренняя часть холодильной камеры (производитель НПП «Холод», Казахстан).

Рис.6. Внутренний вид холодильной камеры охлаждения парного мяса

Указанное выше на рис.6 холодильное оборудование длительной заморозки, используется для мясопродукции с большими габаритными размерами (на подвесах). 

Полуфабрикаты при небольшом их объеме располагают на тележках, стеллажах или паллетах.

Для замораживания пищевых продуктов применяют туннели и морозильные камеры воздушного охлаждения, а также морозильные аппараты различных модификаций.

Туннели и камеры для замораживания пищевых продуктов практически аналогичны туннелям и камерам для охлаждения. С технологической точки зрения основное отличие оборудования для замораживания состоит в применении более низких температур охлаждающего воздуха, с технической точки зрения - в использовании более мощных по производительности воздухоохладителей.

Морозильный аппарат представляет собой устройство, имеющее вместимость и размеры меньше туннеля и устанавливаемое в производственном помещении. Морозильные аппараты в наибольшей степени отвечают современным требованиям в отношении сохранения качества продуктов, снижения потерь массы продукта и энергопотребления, гибкости производства, уровня механизации, автоматизации и производственной санитарии. Поэтому в практике холодильного консервирования они получили широкое распространение. Существует типовой ряд морозильных аппаратов. По техническим характеристикам они различаются способом отвода теплоты от продукта, видом среды, непосредственно воспринимающей теплоту от продукта (воздух, некипящие и криогенные жидкости, хладагенты и охлаждаемые металлические поверхности).

В каждом конкретном случае выбор типа морозильного аппарата определяется технологической, технической и экономической целесообразностью. Например, основные качественные показатели продукта наиболее полно сохраняются при высоких скоростях за мораживания, которые могут быть достигнуты различными способами, в том числе увеличением коэффициента теплоотдачи.

В аппаратах средняя скорость замораживания достигает 2-2,6 см/ч при температуре охлаждающей среды, равной -35°С, и 2,7-3,3 см/ч при температуре -45°С, при этом небольшие по величине скорости характерны для воздушных аппаратов при замораживании продукции значительной толщины и в упаковке.

Морозильные аппараты применяют также для замораживания меньших по размеру продуктов, чем туши и полутуши. В них замораживают мелкоштучную и мелкофасованную продукцию массой до 0,5 кг, а также продукцию в форме блоков массой 10-12 кг и толщиной от 40 до 100 мм. Большую часть данного вида продукции замораживают в упакованном виде.

Тележечные морозильные аппараты бывают нескольких модификаций: с продольным (рис. 48, а) или поперечным движением воздуха (рис. 48, б), а также с ручным или механизированным перемещением тележек или этажерок с полками, предназначенными для размещения замораживаемого продукта. В аппаратах периодического действия тележки с продуктом загружаются и выгружаются с интервалами по времени, а в аппаратах непрерывного действия - в потоке без временных интервалов.

Тележки закатывают в аппарат через загрузочную дверь. После замораживания тележки из аппарата выкатывают, с них снимают противни, замороженный продукт упаковывают (если это необходимо) и направляют на хранение. Некоторые виды неупакованных продуктов (мясо, рыба) примерзают к противню. В этом случае после замораживания противень с продуктом нагревают, погружая на короткое время в теплую воду или орошая водой. После очистки и санитарной обработки противни и тележки возвращают для загрузки очередной партии продукции. Тележечные аппараты универсальны, просты по конструкции, но требуют значительных затрат ручного труда.

Заключение по 1-ой главе

Из представленных научных публикаций по холодильной обработке и хранению мяса и мясопродуктов следует, что в мировой практике сохраняется тенденция на переход к интенсивным методам охлаждения. Материалы по вопросам холодильного консервирования мяса и мясных продуктов показывают, что для обеспечения высокого качества продуктов важное значение имеет скорость охлаждения, согласованная, с одной стороны, с оптимизацией процессов тепло- и массообмена, обеспечивающих интенсификацию процесса охлаждения и минимизацию потерь массы, и с другой – ингибированием развития микроорганизмов, повышением безопасности продукта и увеличением срока годности.

При охлаждении температура мяса снижается от 36-37°С до конечной среднеобъемной температуры 4-0°С. Ограничение верхнего предела температуры охлажденного мяса 4°С обусловлено тем, что при более высокой температуре возможен быстрый рост микрофлоры, в том числе - сальмонелл, которые активно развиваются в области температур 7-45°С. 

Нижний предел конечной температуры ограничивается криоскопической температурой мясного сока, которая в зависимости от вида и состава мяса колеблется в пределах от -0,6 до -1,3°С. Льдообразование при понижении температуры ниже криоскопической ведет к значительным, отчасти необратимым изменениям, снижающим качество мяса.

Воздушное охлаждение является наиболее распространенным способом охлаждения мяса. Воздушному охлаждению туши или полутуши подвергают в камерах и туннелях, специально оборудованных подвесными путями и системой регулирования режима холодильной обработки. Охлаждение мяса в воздухе проводят одно-, двух- и трехстадийным, а также программными способами. Интенсификация процесса и сокращение продолжительности охлаждения достигаются понижением температуры и увеличением скорости движения воздуха в камере.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СП 7.13130.2013 Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности

4. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* (с Изменениями N 1, 2)

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ ИМ. К.Г. РАЗУМОВСКОГО (ПЕРВЫЙ КАЗАЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

(ФГБОУ ВО МГУТУ им. К.Г.РАЗУМОВСКОГО (ПКУ))

Институт БиРХ

Кафедра «Холодильные и криогенные системы»

Направление подготовки – 16.03.03.

Допущен к защите:

Зав. кафедрой

к.т.н. Пранцуз Оксана Сергеевна

____________ (ФИО)

     подпись

«___» __________2020 г.

 

КОМПЛЕКСНАЯ ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

 

На тему: «Проектирование холодильной установки для охлаждения и хранения говяжьей печени»

Проект: «Разработка способов переработки говяжьих субпродуктов»

 

 

Научный руководитель	к.т.н. Жавнеров А.Н.
	подпись           (ученая степень, ученое звание, фамилия, инициалы)
Руководитель ОП	к.т.н., доцент Литвинова Е.В.
	подпись           (ученая степень, ученое звание, фамилия, инициалы)
Студент	Труфанов Д.Д.
	подпись           (фамилия, инициалы)

 

Москва 2020 г.

 

 

                                        Содержание

Введение………………………………………………………………………..2

1 Глава. Аналитический обзор литературы……………………….………7

1.1. Теоретические основы охлаждения продуктов животного происхождения………………………………………………………………...7

1.2. Современные способы охлаждения мясного сырья………………...12

1.3. Холодильные камеры и холодильные агрегаты…………………….24

1.4. Хранение охлажденных мясопродуктов……………………………...37

1.5. Заключение по 1-ой главе………………………………………………39

Список литературы…………………………………………………………..41

 

Введение. Общая характеристика работы

Актуальность выпускной квалификационной работы.

Как известно, производство мясных продуктов не обходится без использования специального холодильного оборудования. Как в процессе производства мясных продуктов, так и для его хранения перед отправкой заказчикам и торговым организациям. Так для консервации парного мяса и мясных полуфабрикатов осуществляется их замораживание и хранение. А уже сами торгующие организации осуществляют их размораживание, и это позволяет в полной мере сохранить все питательные вещества мясных продуктов. Холодильное оборудование также используют в самом процессе производства мясных продуктов. Например, в специальных ледогенераторах производят так называемый чешуйчатый лед, который добавляют в мясной фарш. Их используют также для получения ледяной воды, направляемой для охлаждения технологического оборудования и кондиционирования воздуха с целью компенсации тепловыделения от работающего оборудования и самих работников.

Ниже перечислены следующие разновидности холодильного оборудования, используемого мясоперерабатывающими предприятиями: - простые холодильные агрегаты;

- воздухоохладители;

- холодильные камеры интенсивной заморозки;

- компрессорно-конденсаторные установки;

- холодильные установки для охлаждения жидкостей (чиллеры);

- насосные установки;

- многокомпрессорные агрегаты;

- компрессорно-ресиверные агрегаты;

- системы рекуперации.

Проблематика исследования.

В связи с особенностями продуктов животного происхождения, связанных в основном со спецификой их биологической природы, процесс их охлаждения имеет свои технологические и технические особенности, главным образом в отношении выбора технологических параметров охлаждающих сред, способов и интенсивности охлаждения, продолжительности процесса. А также технического оснащения процесса охлаждения.

 

Цель ВКР.

Целью работы является проектирование холодильной установки для охлаждения и хранения паштетов из говяжьей печени.

 

Для достижения поставленной цели работы необходимо решить следующие задачи:

1) Провести анализ литературы и ознакомиться с особенностями охлаждения и хранения мясных продуктов;

2) Рассмотреть различные способы охлаждения и выбрать оптимальный;

3) Подобрать оборудования для установки;

4) Провести расчеты различных теплопритоков;

5) Провести технологический расчет оборудования для охлаждения и хранения полуфабрикатов из говяжьих субпродуктов;

6) Автоматизировать систему для бесперебойной работы.

 

Гипотезы:

Разработка системы охлаждения полуфабрикатов из говяжьих субпродуктов с оптимальными параметрами, возможно уменьшит длительность, увеличит качество и срок годности готовой продукции.

 

Объект исследования:

Производство полуфабрикатов из говяжьих субпродуктов.

 

Предмет исследования:

 Установка для охлаждения и хранения полуфабрикатов из говяжьих субпродуктов на производстве.