Задача рациональной и экономичной реализации регламентированного технологического процесса переработки птицы всегда находится в центре внимания. В равной мере это касается участка охлаждения тушек птицы с обязательным соблюдением временных характеристик непрерывного технологического цикла переработки. В статье представлен метод прогнозирования времени охлаждения тушки бройлера в погружных ваннах. Центральный тезис метода состоит в том, что процесс охлаждения рассматривается для системы тел, состоящей из ядра и оболочки, тушки птицы и охлаждающей воды соответственно. Для предложенного метода выполнены поверочные расчеты времени охлаждения продукта в погружных ваннах и рекомендованы значения коэффициента теплоотдачи между охлаждаемым продуктом и охлаждающей водой в зависимости от варианта погружного охлаждения.
Холодильная обработка мяса птицы и птицепродуктов должна обеспечивать быстрое удаление естественного тепла и последующее хранение продукции с гарантией качества и безопасности для здоровья человека. Начальная внутренняя температура парного мяса курицы колеблется около 40°C — идеальная среда для размножения патогенных бактерий, таких как сальмонелла и кампилобактерии. Без быстрого охлаждения эти бактерии размножаются экспоненциально, потенциально удваиваясь каждые 20 минут.
Цель проста: как можно быстрее снизить температуру тушки до 4°C или ниже (охлажденное мясо птицы). В этом температурном диапазоне значительно замедляется размножение бактерий, продлевается срок хранения продукта с нескольких часов до нескольких дней.
Прошедшие мойку потрошенные тушки птицы охлаждают погружным, воздушным, гидроаэрозольным или комбинированным способами в одну или две стадии.
При погружном охлаждении тушка птицы непрерывно перемещается через ряд охлаждающих ванн. Постоянная циркуляция воды в ваннах обеспечивает равномерное охлаждение продукта. В большинстве предприятий используется система противоточного охлаждения, при которой тушки движутся в одном направлении, а свежая холодная вода течет в противоположном. Такая схема максимизирует эффективность охлаждения, минимизируя при этом расход воды. Весь процесс охлаждения обычно занимает от 35 до 60 минут, в зависимости от размера тушки и начальной температуры.
При одностадийном охлаждении температура проточной ледяной воды обычно поддерживается в пределах 0-2°C, при двухстадийном охлаждении — в первую по ходу движения тушки птицы ванну предохлаждения подается либо ледяная вода, либо проточная водопроводная вода [1], либо использованная ледяная вода после ванны окончательного охлаждения.
Предложен метод прогнозирования времени охлаждения Θ, с, тушки бройлера в погружных ваннах на предприятиях птицепереработки. Центральный тезис метода состоит в том, что процесс охлаждения рассматривается для системы тел, состоящей из ядра и оболочки, тушки птицы и охлаждающей воды соответственно. Вследствие чего, при погружном охлаждении первый корень w1 характеристического уравнения точного аналитического решения находится в интервале Θ(w1) ∈ (
, 2), в отличие от случая охлаждения тушки бройлера в интенсивной воздушной струе, для которого область определения заключена в интервале Θ(w1) ∈ (0, ).
Расчет времени охлаждения выполняется по известной формуле приближения первого члена ряда к аналитической формуле, в которой учтена форма тушки.
Для предложенного метода выполнены поверочные расчеты времени охлаждения продукта в погружных ваннах по известным данным замеров на птицефабрике, натурных экспериментов и CFD-моделирования. Рекомендованы значения коэффициента теплоотдачи между охлаждаемым продуктом и охлаждающей водой в зависимости от варианта погружного охлаждения.
В дальнейшем планируется рассмотреть вопросы эффективности охлаждения тушек птицы гидроаэрозольным и комбинированным способами.
Литература:
1. А.И. Цветков. Холодильная обработка и хранение мяса птицы и птицепродуктов. Пособие. ВНИИПП, Москва, 2001.
2. ASHRAE Handbook. Refrigeration. 2018.
3. Г.М. Кондратьев. Регулярный тепловой режим. Технико-теоретическая литература, Москва, 1954.
4. Z. Lin, et al. A simple method for prediction of chilling times for objects of two-dimensional irregular shape. International Journal of Refrigeration 19(2):95-106. 1996.
5. A.C. Cleland, et al. A simple method for prediction of heating and cooling rates in solids of various shapes. International Journal of Refrigeration 5(2):98-106. 1982.
6. H.S. Carslaw, J.C. Jaeger. Conduction of heat in solids. Oxford, 1959.
7. S. Paterson. The heating or cooling of a solid sphere in a well-stirred fluid. Proc. Phys. Soc. 1947.
8. C.H. Veerkamp, et al. Factors influencing cooling of poultry carcasses. Journal of Food Science, 39:980-984. 1974.
9. B.A.M. Carciofi, et al. Experimental results and modeling of poultry carcass cooling by water immersion. Ciência e Tecnologia de Alimentos, 2010.
10. W.S. Cotrim, et al. Modeling and simulation of broiler carcass precooling by computational fluid dynamics. Journal of Food Process Engineering, 2021.
11. L.G.G. Rodrigues, et al. Poultry carcasses chilled by forced air, water immersion and combination of forced air and water immersion. Journal of Food Process Engineering, 2014.
12. А.И. Цветков. Создание участка замораживания тушек птицы на птицеперерабатывающих предприятиях. Рекомендации. ГУ ВНИИПП, Москва, 2004.
13. J.B. Laurindo, et al. On-line monitoring of heat transfer coefficients in a stirred tank from the signatures of the resultant force on a submerged body. International Journal of Refrigeration, 2010.