Например, Бобцов

Устройство для длительного хранения цитрусовых плодов с минимизацией потерь при охлаждении

Процессы и аппараты пищевых производств

№4, 2013

УДК 67.05
Устройство для длительного хранения цитрусовых плодов с минимизацией потерь при охлаждении
Минаева Т.В. minaeva_tanya@list.ru Алексеев Г.В.
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет ИТМО Институт холода и биотехнологий
191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

В статье описана конструкция аппарата, реализующего длительное хранение цитрусовых плодов путем минимизации потерь при охлаждении. Ключевые слова: хранение, хранение цитрусовых плодов, цитрусовые плоды, охлаждение.
Development of the device of long storage of citrus fruits by minimization of losses during cooling
Minaeva T.V., Alexeev G.V.
Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics. Institute of Refrigeration and Biotechnology 191002, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
In article the design of the device realizing long storage of citrus fruits by minimization of losses at cooling is described. Кeywords: storage, storage of citrus fruits, citrus fruits, cooling

Поддержание и улучшение качества собранного урожая становится все более актуальной и важной задачей. Потребность рынка в наличии свежих фруктов и овощей отличного качества постоянно возрастает.
Предъявляются повышенные требования к системам охлаждения и их соответствию особенностям холодильного хранения фруктов и овощей, надежности и безотказности работы автоматических устройств и приборов.

Минаева Т.В. и др. Устройство для длительного хранения цитрусовых плодов с минимизацией потерь при охлаждении / Т.В. Минаева, Г.В. Алексеев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru

Процессы и аппараты пищевых производств

№4, 2013

Хранение плодоовощной продукции требует тщательного соблюдения технических условий, необходимых для хорошей сохранности. Одним из способов надолго сохранить свежесть фруктов является использование холодильного оборудования с системами искусственного охлаждения. Данная техника создает оптимальную температурную среду, близкую к естественным биологическим потребностям плодов.
Общие критерии к охлаждающему оборудованию всегда неразрывно связаны с требованиями по оптимальности эксплуатационных характеристик холодильных машин.
Оборудование должно быть максимально работоспособным, простым в эксплуатации, соответствующим функциональному назначению, энегроэффективным. Также стоит заранее обратить внимание на величину эксплуатационных издержек и стоимость оборудования. Холодильные машины должны быть относительно звукоизолированы, особенно это касается воздушных конденсаторов.
Технология правильного хранения овощей и фруктов, во многом определяет не только их качество, но и величину потерь, которая может иметь самый широкий диапазон.
При хранении соблюдаются условия, необходимые, чтобы в достаточной мере замедлить биохимические процессы в плодах и овощах, максимально сохранить качество и снизить потери и воспрепятствовать поражению их микробиологическими и физиологическими заболеваниями. [2]
Целью выполняемой работы является совершенствование процесса хранения цитрусовых плодов путем разработки новой конструкции оборудования для хранения цитрусовых плодов.
В соответствии с поставленной целью в работе определены следующие основные задачи: провести теоретические исследования современного состояния оборудования для хранения фруктов и овощей и изучение методов хранения фруктов и овощей; разработка математической модели процесса охлаждения и хранения; разработка новой конструкции для хранения фруктов и овощей; выбор оптимальных параметров хладагента; создание экспериментальной установки для определения энергетических характеристик процесса хранения плодов и овощей; получение экспериментальных энергетических характеристик в зависимости от вида сырья и параметров хранения; проверить функционирование разработанного аппарата для хранения плодов и овощей; разработка конструкторской документации; проведение промышленных испытаний предлагаемой разработки.

Минаева Т.В. и др. Устройство для длительного хранения цитрусовых плодов с минимизацией потерь при охлаждении / Т.В. Минаева, Г.В. Алексеев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru

Процессы и аппараты пищевых производств

№4, 2013

Устройство для хранения фруктов и овощей, включающее рабочую камеру с и охлаждающую рубашку, подающая винтовая спираль установлена подающей винтовой спиралью внутри нее. При этом охлаждающая рубашка выполнена из U-образных трубчатых элементов, установленных последовательно с чередованием по наружной и внутренней поверхностями тороидальной рабочей камеры по ее образующей.
Предполагается повышение эффективности охлаждения продукта без подмораживания, предотвращение его слеживания при хранении, а также создание аппарата, который сочетает в себе компактную конструкцию с надежностью в работе.
Необходимое требование, которое предъявляется к хранению замороженных и охлажденных продуктов - постоянность и устойчивость, а также, что не мало важно, равномерность режимных камеры. Если внешние условия меняются в какую-либо сторону, при этом они оказывают воздействие на режимные параметры в самой камере, т.о., температурный режим в камере не должен меняться. Осуществить такую задачу возможно при правильном размещении и выборе устройств для охлаждения. [3]
При расчете теплообменных аппаратов надо стремиться к обеспечению таких скоростей потоков теплоносителей, при которых коэффициенты теплоотдачи и гидравлические сопротивления были бы экономически выгодными.
Выбор целесообразной скорости имеет большое значение для хорошей работы теплообменного аппарата, так как с увеличением скорости значительно возрастают коэффициенты теплоотдачи и уменьшается площадь теплообмена, т.е. аппарат имеет меньшие конструктивные размеры. Одновременно с повышением скорости увеличивается гидравлическое сопротивление аппарата, т.е. расход электроэнергии на привод насоса, а также опасность гидравлического удара и вибрации труб. Минимальное значение скорости определяется достижением турбулентного движения потока. [4]
Средняя скорость движения среды определяется из уравнений объемного расходов:
, м/с (1)

, кг/(м2·с)

(2)

где ωср – средняя линейная скорость, м/с; V – объемный рас ход, м3/с; S – площадь сечения потока, м2; wср – средняя массовая скорость, кг/(м2/с); G – массовый расход, кг/с.
Расход охлаждающей воды [кг/с] определяется из уравнения теплового баланса.

[1] , где:

(3)

Минаева Т.В. и др. Устройство для длительного хранения цитрусовых плодов с минимизацией потерь при охлаждении / Т.В. Минаева, Г.В. Алексеев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru

Процессы и аппараты пищевых производств

№4, 2013

Q- общая тепловая нагрузка на аппарат, кг/ч; CВ – теплоѐмкость воды, Дж/(кг·К); Тн- начальная температура теплоносителя, К; Тк- конечная температура теплоносителя, К. Ориентировочное значение поверхности теплообмена будет равно:
, м2 (4)
К- коэффициент теплопередачи; ΔТср – средне - логарифмическая разность температур, ºС. Так же был проведен поверочный расчет теплообменного аппарата, определено значение коэффициента теплопередачи, коэффициента теплоотдачи, гидравлический, целью которого является определение величины гидравлического сопротивления, вносимого теплообменником в систему трубопроводов, и определение мощности, необходимой для перемещения теплоносителя, рассчитаны приблизительные габариты аппарата для хранения плодов и овощей. На основании проведенных расчетов, предложена новая конструкция оборудования длительного хранения цитрусовых плодов, которое должно: уменьшить расход хладагента, обеспечить большую равномерность охлаждения плодов, исключить подмораживание продукта, уменьшить потери при охлаждении и проектирование аппарата компактных габаритов. Выводы: Разработана модель оборудования для длительного хранения цитрусовых плодов, использование которой позволит минимизировать потери при охлаждении и проведены расчеты данного оборудования. В дальнейшем предполагается создание экспериментальной установки и проведение экспериментов в зависимости от вида продуктов хранения и параметров хранения.
Список литературы: 1. Берман С.С. Расчет теплообменных аппаратов – М: Л., Госэнергоиздат. 1965,
240 с. 2. Быкова Н.В. Российские учѐные продлили молодость фруктам -Наука и
технологии России. 2012. №12. 3. Криворот А.Н. Перспективы хранения плодов - Наука и инновации. 2009. №9
(79). 4. Свитцов А.А. Основы проектирования производств, использующих
мембранное разделение. Учебное пособие – М: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007, 168 с.

Минаева Т.В. и др. Устройство для длительного хранения цитрусовых плодов с минимизацией потерь при охлаждении / Т.В. Минаева, Г.В. Алексеев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru