УДК 631.363.4

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ МЯГКИХ СУБПРОДУКТОВ НА ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ПРОЦЕССА ИХ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

Гаврилов Тиммо Александрович
Петрозаводский государственный университет
аспирант

Аннотация
В статье рассмотрены процессы, происходящие при изменении температуры мягких субпродуктов. Приводится анализ изменения физико-механических свойств мягких субпродуктов в зависимости от температуры. На основании проведенного анализа автор утверждает, что снижение температуры мягких субпродуктов ниже криоскопической точки ведет к увеличению энергоемкости процесса измельчения.

Ключевые слова: замораживание, измельчение, криогидратная температура, криоскопическая температура, мягкие субпродукты, предел прочности, размораживание, энергоемкость


THE INFLUENCE OF SOFT OFFAL TEMPERATURE ON THE GRINDING PROCESS ENERGY INTENSITY

Gavrilov Timmo Alexandrovich
Petrozavodsk State University
postgraduate student

Abstract
The article describes the processes occurring when the temperature of soft offal. An analysis of changes in the physico-mechanical properties of soft offal, depending on temperature. Based on this analysis the author argues that the decline in soft offal below cryoscopic point leads to an increase in energy intensity of grinding process.

Keywords: cryohydric temperature, cryoscopic temperature, defrosting, energy intensity, freezing, grinding, soft offal, ultimate strength


Рубрика: 06.00.00 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Гаврилов Т.А. Влияние температуры мягких субпродуктов на энергоемкость процесса их измельчения // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 6. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/06/36301 (дата обращения: 04.06.2017).

Мягкие субпродукты относятся к скоропортящимся кормам, поэтому их хранят в холодильниках при низких температурах –18…–25 °С [1]. Это позволяет предохранить мягкие субпродукты от порчи и увеличить их срок хранения. При этом задерживается или предотвращается микробиальная порча и тормозятся автолитические процессы, ведущие к глубокому распаду компонентов мягких субпродуктов.

Замораживание, хранение в замороженном виде и последующее размораживание мягких субпродуктов вызывают в их тканях изменения, влекущие за собой изменения физико-химических и морфологических свойств мягких субпродуктов, что ведет к изменению затрат энергии на процесс их измельчения [2, 3]. Вследствие чего, требуется определить интервал температур, до которых необходимо размораживать мягкие субпродукты, для того чтобы обеспечить минимальные затраты энергии на процесс измельчения.

Изменение свойств биологических объектов при замораживании обусловлено главным образом процессами кристаллизации воды. Кристаллизация приводит к конформации макромолекулы белков, изменению липопротеидов, нарушению мембранных систем клетки, механическому повреждению морфологических элементов тканей и перераспределению между ними воды [4].

Условно, мягкие субпродукты можно разделить на две составляющие: жидкую (тканевая жидкость, состоящая из клеточного и межклеточного сока) и твердую (обезвоженная ткань). В мягких субпродуктах содержится около 76 % воды и 1 % минеральных веществ [4, 5]. Следовательно, жидкая составляющая мягких субпродуктов представляет собой солевой раствор белка, содержащий растворенные органические и неорганические вещества. В отличие от чистой воды такой раствор имеет температуру начала замерзания, или криоскопическую точку, ниже 0 °С. Для мягких субпродуктов она составляет около –1 °С.

При замораживании мягких субпродуктов после достижения криоскопической точки из них начинается вымораживание воды (кристаллообразование), и по мере вымораживания воды остаточная концентрация раствора возрастает и температура замерзания еще больше понижается.

В области температур от –1 до –5 °С вымерзает основная часть имеющейся в мягких субпродуктах воды, она называется областью максимального кристаллообразования [4, 6].

Ввиду того, что замерзание сопровождается уменьшением количества воды в растворе, концентрация остаточного раствора постоянно растет, пока не достигнет концентрации самой низкой температурной точки – криогидратной, которая составляет –60 °С [4, 6].

Процесс кристаллообразования происходит следующим образом [7]. При снижении температуры мягких субпродуктов увеличивается вязкость тканевой жидкости и уменьшается скорость движения частиц. В тех частях тканевой жидкости, где достигается переохлаждение ниже криоскопической точки, образуются зародыши кристаллов. Это первая фаза кристаллообразования. В этот момент повышается концентрация остаточного раствора, и образование новых зародышей становится невозможным. При дальнейшем снижении температуры начинается вторая фаза кристаллообразования – рост образовавшихся кристаллов, которая протекает до тех пор, пока температура не достигнет криогидратной точки. При этой температуре вся вода переходит в кристаллическое состояние, а также в твердую фазу выделяются кристаллы соли. Процесс размораживания происходит аналогично, только в обратном направлении, т. е. с повышением температуры выше криогидратной точки кристаллы соли вступают в химическую реакцию со льдом, и происходит его таяние и образование солевого раствора, концентрация которого постепенно снижается, и мягкие субпродукты размораживаются. Полное размораживание происходит при температуре выше криоскопической точки.

Представленные выше данные позволяют перейти к механике процесса измельчения мягких субпродуктов в зависимости от их температуры.

Затраты энергии на процесс измельчения складываются из затрат энергии на преодоление различных сопротивлений, оказываемых материалом, при его обработке. В значительной степени данные сопротивления зависят от прочностных свойств материала, в том числе и предела прочности [8].

Мягкие субпродукты могут находиться в замороженном и не замороженном состоянии.

В не замороженном состоянии, т. е. до достижения криоскопической температуры (–1 °С), предел прочности мягких субпродуктов приближенно равняется пределу прочности обезвоженной ткани.

В замороженном состоянии, т. е. при достижении криоскопической температуры (–1 °С), предел прочности мягких субпродуктов складывается из предела прочности обезвоженной ткани и предела прочности вымерзшей из тканевой жидкости воды, т. е. льда. Причем, предел прочности мягких субпродуктов будет возрастать при понижении их температуры от криоскопической до криогидратной (–60 °С), пропорционально количеству вымерзающей воды.

Очевидно, что предел прочности мягких субпродуктов в замороженном состоянии всегда больше, чем в не замороженном. А значит и сопротивление измельчению мягкие субпродукты в замороженном состоянии оказывают большее. Вследствие чего для измельчения мягких субпродуктов в замороженном состоянии затрачивается больше энергии, причем с понижением их температуры от криоскопической до криогидратной затраты возрастают.

Вследствие чего можно сделать вывод о том, что температура мягких субпродуктов, до которой необходимо их размораживать, чтобы обеспечить минимальные затраты энергии на процесс измельчения должны быть выше –1 °С.

При этом следует отметить, что размораживание мягких субпродуктов выше 0 °С по ряду причин нежелательно [9, 10] и ведет к снижению качества мягких субпродуктов. Во-первых, мягкие субпродукты являются скоропортящимися кормами и при температуре выше 0 °С начинается интенсивное развитие патогенных микроорганизмов. Во-вторых, процесс размораживания требует затрат энергии, которые пропорциональны конечной температуре разморозки. В-третьих, в процессе размораживания из мягких субпродуктов вытекает тканевая жидкость, потери которой значительно возрастают при температуре выше 0 °С.

Обобщая условия минимальных затрат энергии на процесс измельчения и сохранения качества мягких субпродуктов можно заключить, что интервал температур мягких субпродуктов, до которых необходимо их размораживать составляет от 0 до –1 °С.


Библиографический список
  1. Барсов, Н. А. Машины и оборудование, применяемые на зверофермах / Н. А. Барсов. – Л.: Агропромиздат, 1986. – 239 с.
  2. Гаврилов, Т. А. Исследование температурного режима в режущем механизме измельчителей мясного корма / Т. А. Гаврилов, Г. И. Малинов, В. Ю. Карпин, В. Ф. Кондрашов // Техника в сельском хозяйстве. – 2014. – № 1. – С. 29–31.
  3. Базыкин, В. И. Некоторые аспекты потерь сырого протеина говядины в процессе ее измельчения в звероводстве / В. И. Базыкин, Т. А. Гаврилов, Л. С. Паталайнен // Известия СПбГАУ. – 2013. – №31. – С. 232–236.
  4. Рогов, И. А. Общая технология мяса и мясопродуктов / И. А. Рогов, А. Г. Забашта, Г. П. Казюлин. – М.: Колос, 2000. – 367 с.
  5. Павловский, П. В. Биохимия мяса / П. В. Павловский, В. В. Пальмин. – Ярославль: Пищевая промышленность, 1975. – 344 с.
  6. Основы технологии мяса и других продуктов переработки скотосырья / под ред. А. И. Нацаренус, А. И. Анфимов. – М.: Снабтехиздат, 1933. – 587 с.
  7. Месхи, А. И. Биохимия мяса, мясопродуктов и птицепродуктов / А. И. Месхи. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. – 280 с.
  8. Гаврилов, Т. А. Экспериментальное исследование процесса измельчения мясного сырья при различных скоростях резания / Т. А. Гаврилов // Ученые записки ПетрГУ. – 2013. – № 8 (137). – С. 98–100.
  9. Паталайнен, Л. С. Изучение факторов, влияющих на продолжительность стельности у коров / Л. С. Паталайнен //            Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В. Р. Филиппова. – 2013. – № 4 (33). – С. 56–60.
  10. Паталайнен, Л. С. Влияние физиологических факторов на продолжительность плодоношения у коров / Л. С. Паталайнен // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава. – Санкт-Петербург: СПбГАУ, 2014. – С. 197–200.


Все статьи автора «Гаврилов Тиммо Александрович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: