THE USE OF CARBON DIOXIDE FOR COLD TREATMENT OF POULTRY CARCASSES
Authors:
1.
Kemerovo Institute of Food Science and Technology (University)
Type:
Article
Pages:
from 111
to 115
Status:
Published
Received:
30.12.2015
Accepted:
30.12.2015
Published:
30.12.2015
Subject area:
UDK 663.86:663.46
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Bird, turkey carcass, carbon dioxide, apparatus, sublimation, thermal field, heat flux density, thermal conductivity, temperature, isotherm, heat
Abstract (English):
Now demand for the cooled turkey meat grew considerably as it possesses the increased power value, balance of protein composition, availability of biologically active agents, high bioavailability, it is also considered dietary. Turkey meat retains its useful properties during chilled storage, but the term of its storage is small which imposes certain restrictions when sold. For increasing fowl storage periods the scientists consider a perspective way in which the product is in direct contact with carbon dioxide. Cooling treatment is made by the impact of the cold gas and liquid environment on the product or creating the mixture from gas and the firm CO2 dispersed in it. The plant allowing the supply of snow-like carbon dioxide both onto the surface and into the internal cavity of bird carcasses before their transportation is developed at the HVAC department of the Kemerovo institute of food science and technology (university). It allows cooling and transportation of the product at the same time. The nature of changes in temperature field and heat-removal kinetics in cooling treatment of bird carcasses is investigated. Consumption and time of various option carbon dioxide treatment of turkey carcass surface when cooling are defined. It is established that introduction of the snow-like carbon dioxide into a turkey carcass is justified, since the carbon dioxide placed in the internal cavity of a carcass sublimates substantially due to the warmth which is taken away from the carcass. The snow-like CO2 on the turkey surface takes heat away from the environment as well, that leads to considerable reduction of the sublimation period and the raised carbon dioxide consumption. Thus, carbon dioxide suppresses the action of many microorganisms, and its placement in the internal cavity of a turkey carcass will lead to the increase in term of storage.
Now demand for the cooled turkey meat grew considerably as it possesses the increased power value, balance of protein composition, availability of biologically active agents, high bioavailability, it is also considered dietary. Turkey meat retains its useful properties during chilled storage, but the term of its storage is small which imposes certain restrictions when sold. For increasing fowl storage periods the scientists consider a perspective way in which the product is in direct contact with carbon dioxide. Cooling treatment is made by the impact of the cold gas and liquid environment on the product or creating the mixture from gas and the firm CO2 dispersed in it. The plant allowing the supply of snow-like carbon dioxide both onto the surface and into the internal cavity of bird carcasses before their transportation is developed at the HVAC department of the Kemerovo institute of food science and technology (university). It allows cooling and transportation of the product at the same time. The nature of changes in temperature field and heat-removal kinetics in cooling treatment of bird carcasses is investigated. Consumption and time of various option carbon dioxide treatment of turkey carcass surface when cooling are defined. It is established that introduction of the snow-like carbon dioxide into a turkey carcass is justified, since the carbon dioxide placed in the internal cavity of a carcass sublimates substantially due to the warmth which is taken away from the carcass. The snow-like CO2 on the turkey surface takes heat away from the environment as well, that leads to considerable reduction of the sublimation period and the raised carbon dioxide consumption. Thus, carbon dioxide suppresses the action of many microorganisms, and its placement in the internal cavity of a turkey carcass will lead to the increase in term of storage.
Keywords:
Bird, turkey carcass, carbon dioxide, apparatus, sublimation, thermal field, heat flux density, thermal conductivity, temperature, isotherm, heat
Bird, turkey carcass, carbon dioxide, apparatus, sublimation, thermal field, heat flux density, thermal conductivity, temperature, isotherm, heat
Введение В последние годы потребление охлажденного мяса индейки в России и за рубежом растет благодаря особенностям данного вида мяса, таким как: повышенная энергетическая ценность, сбалансированность состава белка, наличие биологически активных веществ, высокая усвояемость. Мясо индейки считается диетическим, содержит много разнообразных полезных веществ, богато витаминами А, В2, В12, РР, В6, микроэлементами, а также присутствует йод, селен, марганец исера [7]. Все эти компоненты сохраняют свои полезные свойства при хранении мяса в охлажденном виде, но при этом срок его хранения небольшой, что накладывает определенные ограничения при реализации этого продукта. В настоящее время для холодильной обработки пищевых продуктов получают развитие способы, в которых продукт непосредственно находится в контакте с диоксидом углерода. Процесс холодильной обработки производится путем воздействия на продукт холодной газовой и жидкой средой или созданием смеси из газа и диспергированного в нее твердого СО2. С целью максимального использования теплоты сублимации продукт покрывают «снеговой шубой», получаемой после дросселирования жидкого СО2 [1, 3, 4, 5]. Сдерживающим фактором широкого применения диоксида углерода является отсутствие эффективных технологий его применения для холодильной обработки продуктов. Для расширения области применения диоксида углерода и повышения эффективности его использования в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности (университете) на кафедре «Теплохладотехника» разработана установка, позволяющая перед транспортировкой тушек индейки подавать снегообразный диоксид углерода как на поверхность, так и во внутреннюю полость, что позволяет одновременно охлаждать и транспортировать продукт [1, 6]. Объекты и методы исследований С целью выявления наиболее эффективного способа применения диоксида углерода для охлаждения при транспортировке мяса индейки проводились исследования с различными вариантами нанесением снегообразного СО2 на поверхность тушки индейки массой (5,2±0,1) кг, основной задачей которых являлось: определение зависимости изменения температурного поля индейки как по времени, так и по толщине тушки; определение изменения плотности тепловых потоков; определение времени охлаждения ирасхода CO2. Изменение температуры в тушке и в камере контролируется при помощи хромель-копелевых термопар, сигнал от которых поступает на контроллер температуры. Измерение плотности теплового потока oт внутренней поверхности индейки осуществляется при помощи зонда теплового потока, сигнал с которого поступает на измеритель теплового потока ИПП-2. Результаты иих обсуждение Первая серия экспериментов была проведена с подачей снегообразного диоксида углерода во внутреннюю полость тушки индейки массой (5,2±0,1) кг, после подачи порции СО2 тушки размещаются в полимерных контейнерах, которые устанавливаются в теплоизолированной камере с температурой 20 °С. Масса снегообразного диоксида углерода, помещенного во внутреннюю полость составила 0,350 кг. Время охлаждения до полной сублимации СО2 118 мин. В результате эксперимента после полной сублимации диоксида углерода нормируемой температуры в тушке достичь не удалось, и в конце процесса охлаждения она составила 6,3 °С при значении плотности теплового потока, равного 1181 Вт/м² [2]. Так как данный способ не позволил эффективно охладить тушку индейки, в дальнейших экспериментах использовали упаковку, которая обеспечивает дополнительное использование газообразного СО2, полученногопри сублимации СО2. Проведены исследования процесса охлаждения тушки индейки с использованием упаковки, которая позволила снизить температуру поверхностных слоев за счет отвода теплоты газообразным диоксидом углерода. В результате температура в тушке достигла значения 4,9 оС и произошло увеличение плотности теплового потока до 1397 Вт/м². При этом нормируемойтемпературы в тушке добитьсяне удалось. Для более эффективного снижения температуры в тушке индейки было принято решение подавать снегообразный СО2 на наружную поверхность тушки непосредственно в контейнеры, которые размещены в камере с температурой 20 °С. Термограмма процесса охлаждения и схема установки термопар представлены на рис. 1. Время сублимации составило 147 мин, расход диоксида углерода составил 0,804 кг. На момент окончания сублимации температурав тушке составила 1,8 °С. Рис. 1. Термограмма процесса охлаждения тушки индейкимассой (5,2±0,1) кг снегообразным СО2, расположенным на наружной поверхности, притемпературевкамере 20 °С Анализ закономерностей изменения температурного поля позволяет сделать вывод, что процесс охлаждения наружного слоя мяса происходит более интенсивно за счет непосредственного контакта СО2 с мясом индейки, что приводит к подмораживанию кожи тушки без подмораживания мяса, в то время как внутренний слой тушки недостаточно эффективно охлаждается, что может привести к интенсивному развитию микроорганизмов во внутренней полости птицы после окончания сублимации диоксидауглерода. На рис. 2 приведен график изменения плотности теплового потока при охлаждении тушки индейки массой (5,2±0,1) кг снегообразным СО2, расположенным на наружной поверхности, при температуре в камере 20 °С. Рис. 2. График изменения плотности теплового потокапри охлаждении тушки индейки массой (5,2±0,1) кг снегообразнымСО2, расположеннымна наружной поверхности, при температуревкамере 20 °С В результате значение плотности теплового по-С целью установления самого эффективного спотока как в первоначальный момент, так и в течение соба охлаждения мяса индейки при транспортировке, всего эксперимента выше, чем в предыдущем экс-позволяющего снижать расход СО2 и уменьшать вреперименте, это связано с тем, что для охлаждения мя охлаждения, было проведено исследование протушки индейки используется значительно большее цесса охлаждения индейки снегообразным диоксиколичество снегообразного диоксидауглерода. домуглерода, расположеннымвовнутреннейполости Анализ экспериментальных данных показывает, и на наружной поверхности, при температуре в камечто среднеинтегральное значение плотности тепло-ре 20 °Симассойтушки (5,2±0,1) кг. вого потока наружной поверхности составляет Термограмма процесса охлаждения и схема устаqcp = 1249 Вт/м². Максимальное значение плотности новки термопар (рис. 3). Время сублимации составило теплового потока qmax = 3752 Вт/м². 78 мин. Расходдиоксидауглеродаснизилсядо 0,566 кг. Рис. 3. Термограмма процесса охлаждения тушки индейкимассой (5,2±0,1) кг снегообразным СО2, расположенным вовнутренней и на наружной поверхности, при температуре в камере 20 °С Здесь процесс охлаждения наружного слоя газообразным диоксидом углерода. Это также происходит интенсивно до 60 мин, после чего подтверждает и кривая изменения плотности понижение температуры прекращается, так как теплового потока, среднеинтегральное значение часть снегообразного СО2 уже просублимировала q от наружной поверхности составляет и дальнейшее охлаждение осуществляется только 1260 Вт/м2 (рис. 4). Анализ характера изменения температуры внут-тушки, между поверхностью продукта и слоем субреннего слоя тушки индейки дает основание считать, лимируемого СО2, возникает газовая прослойка, кочто темп падения температуры ниже, чем при охла-торая создает дополнительное термическое сопротивждении наружного слоя. Такую разность в интенсив-лениетеплоотдаче. Вэтомслучаесреднеинтегральное ности теплообмена можно объяснить тем, что внутри значениеq составит1120 Вт/м2 (рис. 4). Рис. 4. График изменения плотности теплового потокапри охлаждении тушки индейки массой (5,2±0,1) кг снегообразнымСО2, расположенным во внутреннейполостиина наружной поверхности, при температуре в камере 20 °С На момент окончания сублимации во всех слоях Также, при охлаждении индейки снегообразным мяса были достигнуты допустимые значения тем-диоксидом углерода сокращается его расход, в отператур. Температура внутреннего слоя составила личие от способа охлаждения с применением газо0,1 °С, температура среднеобъемная устанавлива-образного СО2 из-за более высокой теплоемкости ется на значении 1,4 °С, а охлаждение наружного диоксида углерода, находящегося в твердой фазе. слоя происходит очень эффективно с небольшим При таком способе охлаждения, получая диоксид подмораживанием кожного покрова тушки и со-углерода в снегообразной фазе методом дросселиставляет минус 1,4 °С. рования жидкой углекислоты, часть диоксида угле Таким образом, введение снегообразного диок-рода переходит в газообразное состояние и снижает сида углерода внутрь тушки индейки оправдано, тем самым выход СО2 в твердой фазе, но при этом так как снегообразный диоксид углерода, разме-из разработанного нами оборудования он не удалященный во внутренней полости тушки, сублимиру-ется, а используется для предварительного охлает практически только за счет теплоты, отводимой ждения продукта, с дальнейшей его рекуперацией, от тушки. При этом снегообразный СО2, находя-что позволяет значительносократитьрасход СО2. щийся на поверхности индейки, отводит теплоту При этом, диоксид углерода подавляет действие также и от окружающей среды, что приводит к зна-многих микроорганизмов и размещение его во чительному сокращению длительности сублимации внутренней полости тушки индейки приведет к и повышенному расходу диоксида углерода. увеличению сроков еехранения.
1. Buyanov, O.N. Issledovaniya raboty generatora-dozatora snegoobraznogo dioksida ugleroda / O.N. Buyanov, E.N. Neverov, A.A. Gorohov // Vestnik Mezhdunarodnoy akademii holoda. - 2005. - № 4. - S. 20-21.
2. GOST R 53458-2009. Myaso indeek (tushki i ih chasti), obschie tehnicheskie usloviya.
3. Neverov, E.N. Primenenie dioksida ugleroda dlya holodil'noy obrabotki pticy i ryby: monografiya / E.N. Neverov, O.N. Buyanov; KemTIPP. - Kemerovo, 2013. - 191 s.
4. Neverov, E.N. Primenenie upakovki pri ohlazhdenii cyplyat-broylerov dioksidom ugleroda / E.N. Neverov, O.N. Buyanov, A.N. Grinyuk // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. - 2014. - № 2. - S. 15-19.
5. Neverov, E.N. Rashod tepla pri sublimacii SO2 v tare pri transportirovanii myasa pticy // Produkty pitaniya i racional'noe ispol'zovanie syr'evyh resursov: sb. nauch. st. Vyp. 10 / pod red. L.A. Mayurnikovoy; Kem. tehnol. in-t pischevoy prom. - Kemerovo, 2005. - 180 s.
6. Ustroystvo dlya holodil'noy obrabotki tushek pticy dioksidom ugleroda: pat. 2453779 Ros. Federaciya: MPK F25D 3/12 F25D 13/00 / Buyanov O.N., Neverov E.N., Nechaev S.N.; zayavitel' i patentoobladatel' Kem. tehnol. in-t pischevoy prom. - № 2011101329/13; zayavl. 13.01.2011; opubl. 20.06.2012, Byul. № 17. -5 s.: il.
7. Fiziko-himicheskie i biohimicheskie osobennosti myasa pticy [Elektronnyy resurs]. - Rezhim dostupa: http://meat-and-spices.com (Data obrascheniya: 17.08.2015).
