58 / 62
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» ___ № 3, 2016
58
дросселирования через сопло диаметром 0,35·10
-3
м сжатой до давления 150 МПа, составило 14°C.
То есть, охлаждение воды в ресивере до –15°C при давлении 150 МПа позволяет получить температуру
водяной струи на выходе из сопла равную –1°C. В данном случае получается переохлажденная водяная
струя, в которой на выходе из сопла, т.е. при попадании в область атмосферного давления, должны
генерироваться микрокристаллики льда из-за перехода воды в кристаллическое состояние при
атмосферном давлении и температуре ниже 0°C.
Экспериментальное изучение влияния температуры водяной струи на глубину реза проводилось
на образцах пищевых продуктов при температуре –25°C, давлениях воды Δ
P
o
50 и 150 МПа, диаметре
сопла
d
o
0,35·10
-3
м и скорости перемещения гидроструи относительно образца замороженного мяса
V
п
25·10
-3
м/с. Расстояние от среза сопла до поверхности разрезаемого мяса
l
o
было равно
l
oпт
. Данные,
характеризующие влияние температуры водяной струи на глубину реза в образцах мяса с температурой –
25°C, приведены в таблице 2.
Видно, что глубина реза
h
с понижением температуры водяной струи до 0°C монотонно
увеличивается и при 4°C превышает от 6 до 16% глубину реза струей, имеющей температуру 45°C. Такое
увеличение
h
с понижением температуры водяной струи, прежде всего, обусловлено повышением
поверхностного натяжения и вязкости воды, что способствует улучшению ее компактности. Дальнейшее
понижение температуры водяной струи до –1°C, как видно из таблицы 2, приводит к скачкообразному
увеличению (до 30 и 50% для давлений 150 и 50 МПа соответственно) глубины реза в замороженном
пищевом продукте.
Таблица 2 – Влияние температуры водяной струи на глубину реза в замороженном мясе при –25°C
t, °С
ΔP
o,
МПа
45
4
-0,5
-1
150
124
131
161
более 200
50
27,0
31,2
40,9
94,5
Полученный характер изменения глубины реза в замороженном пищевом продукте при температуре
водяной струи ниже 0°C является доказательством того, что в водяной струе с момента ее зарождения
в воздушной среде происходит генерирование микрочастичек – кристалликов льда, выполняющих такую же роль,
как и заранее приготовленные мелкие частицы льда, подаваемые в теплую струю воды.
Водополимерное резание.
В работах [14, 15] нами был решен вопрос о физическом поведении
макромолекул в условиях растягивающего потока (течения через струеформирующую головку) и выяснена
природа генерируемых под действием продольного гидродинамического поля в растворах полимеров
структурных образований с довольно большим временем их жизни. Среди наиболее интересных и практически
важных результатов работы [14] является доказательство того, что возникновение «аномального»
диссипативного режима течения растворов полимеров при истечении их из коротких капилляров-сопел
обусловлено реализацией высоких степеней (вплоть до 60%) развернутости макромолекулярных клубков.
Поэтому повысить эффективность процесса гидрорезания можно, если водяную струю, режущую
замороженный пищевой продукт, заменить на водополимерную. При этом полимер должен быть
безопасным и разрешенным для использования в пищевой промышленности веществом. Таким
полимером может быть полиэтиленоксид (ПЭО) [16], имеющий класс опасности 4 (безопасное вещество)
и используемый в пищевой промышленности как загуститель, флокулянт и др.
На рисунке 6 приведена зависимость глубины реза в пищевом продукте (мясе), имеющим
температуру –25
о
С от расстояния между его поверхностью и срезом сопла при различных концентрациях
ПЭО молекулярной массы 4·10
6
в воде. Видно, что глубина реза в мясе довольно резко возрастает
с увеличением концентрации ПЭО в воде и достигает максимума при достижении некоторой
оптимальной величины. Для ПЭО молекулярной массы 6·10
6
оптимальная концентрация равна 0,0013%,
а для молекулярной массы 4·10
6
– 0,007%.
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека