Вестник МГТУ. 2016, №3.

Алексеев Г. В. и др. Изучение гидродинамического поведения тары… 664 УДК 664.951 Г. В. Алексеев, Е. И. Верболоз, А. Г. Леу Изучение гидродинамического поведения тары при стерилизации рыбных консервов Статья посвящена исследованиям по совершенствованию оборудования, обеспечивающего наиболее полную сохраняемость полезных пищевых веществ при изготовлении стерилизованных рыбных консервов. Представлены результаты экспериментального исследования гидродинамических особенностей перемещения стерилизуемых банок рыбных консервов разных типоразмеров под действием циркулирующей в емкости газожидкостной теплонесущей среды. Для проведения исследований предложена экспериментальная установка с организованными в ней нисходящими и восходящими потоками, моделирующими стерилизатор (автоклав). Эксперименты были выполнены в диапазоне приведенных скоростей газа от 0,03 м/с до 0,15 м/с, соответствующих устойчивой работе аппарата. Коэффициент сопротивления банок при обтекании их теплонесущей средой определяли двумя методами для двух теплонесущих сред – чистого глицерина и его водных растворов в опытах по осаждению банок и воздуха – при обдуве банок в аэродинамической трубе. Достоверно установлено существенное различие скоростей консервных банок в восходящем и нисходящем потоках, в связи с чем предложено использовать для характеристики движения банок усредненный по двум указанным скоростям показатель, названный скоростью циркуляции банок. Получено эмпирическое уравнение, описывающее зависимость скорости циркуляции банок от приведенной скорости газа. На основании анализа результатов исследований предложены эмпирические зависимости по вычислению коэффициентов лобового сопротивления разных типов тары в диапазоне значений критерия Рейнолдса от 1 до 4000. Установлена необходимость использования уточняющего коэффициента для вычисления реального лобового сопротивления по результатам эксперимента. Ключевые слова: гидродинамические особенности, перемещение стерилизуемых банок, консервы, типоразмеры банок, циркулирующая, газожидкостная, теплонесущая, среда. Введение Тепловая обработка пищевых продуктов имеет важное значение с точки зрения обеспечения микробиологической безопасности используемого сырья и возможности хранения готовой продукции. Такую обработку используют в цепи самого технологического процесса и на значительном количестве финишных стадий. Одной из основных операций в технологической цепи производства рыбных консервов является стерилизация выпускаемой продукции. Верно выбранные режимы этой операции позволяют получать консервы высокого качества. Наиболее распространенной в практике производства рыбных консервов является тепловая обработка рыбных консервов непосредственно в таре. Все существующие стерилизаторы и периодического, и непрерывного действия обладают значительным рядом недостатков, связанных, в частности, с неравномерностью распределения температур греющей среды по объему, это приводит к тому, что температура в некоторых банках к концу стерилизации ниже, чем в находящихся в более благоприятных условиях. Возникает опасность несанкционированного снижения температуры, например, для дезактивации некоторых микроорганизмов. Это может привести к увеличению продолжительности нагрева и, как следствие, росту трудовых затрат и снижению экономических показателей производства. Одним из решений такой задачи стало создание ротационных стерилизаторов, в которых стерилизуемые банки перемещаются в объеме обогреваемой среды по всему обогреваемому объему аппарата. Достоинством стерилизаторов непрерывного действия является обеспечение условий нахождения тары в одинаковых температурных условиях на протяжении всего процесса стерилизации. Кроме того, их использование позволяет создавать высокопроизводительные автоматизированные поточные линии, сокращая трудовые затраты. Основным недостатком механической системы транспортировки банок, особенно в конструкциях, предполагающих вращение банок с "донышка на крышку", является наличие трудоемких операций, связанных с переналадкой конвейерных фиксаторов банок на другой типоразмер. Актуальность разработки универсального стерилизатора обусловлена тем, что одна и та же конструкция будет приемлема для всех производств, где экономически выгодно применение одного из вариантов режима, периодического или непрерывного. Перевод предприятия с одного режима работы на другой проблем с заменой стерилизационного оборудования не создает. Организация вращения банок при проведении процесса термообработки будет способствовать широкому распространению стерилизаторов периодического действия как на мелких и средних, так и на крупнотоннажных по объему выпускаемой продукции производствах. Материалы и методы Экспериментальное определение скорости движения банок было выполнено на системе "банка – вода – воздух" для всего диапазона исследуемых плотностей и форм банок, реальных и модельных, на экспериментальной установке, изображенной ниже (рис. 1).