К.т.н.  Щербак Ю.Г., к.т.н. Щесюк О.В.

Чорноморський  державний університет імені Петра Могили

 

ОЦІНКА ВОЛОГІСНОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА ПОВІТРООХОЛОДЖУВАЧ СИСТЕМИ ТЕХНІЧНОГО КОНДИЦІОНУВАННЯ ПРИМІЩЕНЬ СУШІННЯ СИРОКОПЧЕНИХ І СИРОВ’ЯЛЕНИХ КОВБАС

           

       Завершувальним етапом у технологічному процесі  виробки сирокопчених і сиров’ялених  ковбас є сушіння, при якому здійснюється дозрівання фаршу.

       Втрата вологи починається при осіданні ковбас, однак основна волога видаляється у приміщеннях сушіння (другий період процесу), де продукт втрачає до 30% початкової кількості вологи [1].

       Відповідно до ДСТУ 4427: 2005 «Ковбаси сирокопчені та сиров’ялені» при виготовлені ковбас швидкість обдуву батонів у приміщеннях сушіння повинна знаходитись на рівні 0,05…0,1 м/с. За таких умов обдуву обмін вологою між поверхнею ковбасного батону та повітрям здіснюється з інтенсивністю, аналогічною вологообміну між масою у середині батону та його зовнішньою поверхнею.

       Слід відзначити, що ряд питань, пов’язаних із проектуванням обладнання систем технічного кондиціонування для приміщень сушіння сирокопчених і сиров’ялених  ковбас,  які виготовлюються згідно ДСТУ 4427:2005 є недостатньо вивченими.

       Надалі наведені матеріали, що стосуються оцінки кількості вологи, що конденсується на поверхні повітроохолоджувача системи кондиціонування та відводиться у дренажну систему під час здійснення технологічної операції сушіння ковбасних виробів. 

       У роботі [2] запропоновано рівняння для розрахунку загальної кількості вологи, що виділяється продуктом, який в даний час знаходиться у приміщенні сушіння:

                                   Gвол = 0,91·10-6 [ω/(1 - ω) - 0,33] G(1 - ω),                           (1)

       де

       Gвол – кількість вологи, що видаляється, кг/с;

       ω – вологість на загальну масу  продукту на даний час, кг/кг;

       G – кількість продукту, що знаходиться у приміщенні сушіння на даний час (за вологості ω), кг.

       Відомо, що вологовміст продукту U (кг/кг) та його вологість на загальну масу ω пов’язані співвідношенням

                                                           U = ω/(1 - ω),                                                   (2)

а маса сухої речовини у продукті   Gср  (кг)   з масою вологої речовини G   співвідношенням

                                                           Gср =G (1 - ω).                                                  (3)

       Залежності (1) - (3) дозволяють отримати вираз для визначення питомої величини  вологовиділення qвол , кг/(кг · с)

                                         qвол = Gвол / Gз =  0,91·10-6(1 - ωп)( Uп - 0,33) ,                (4)                                                                                           

       де

       Gз – кількість продукту, що завантажено у приміщення сушіння, кг;

       ωп –  початкова вологість   продукту у камері сушіння, кг/кг;

       Uп –  початковий вологовміст продукту у камері сушіння, кг/кг.

       Відповідно до рекомендацій [3]  величину Uп   можна прийняти рівною Uп = = 0,91 кг/кг .  Тоді, відповідно до  виразу (2),  ωп = Uп /(1+ Uп) = 0,476.                                                 

       В   роботі   [4]  запропоновано  залежність   для   визначення   вологовмісту продукту     для   другого   періоду   сушіння   (коли   починається    виддалення зв’язаної  вологи) у вигляді

                                            U=0,33 + 0,778 exp(- 0,0835 τ).                                     (5)

       Підставляючи   значення    ωп = 0,476   та   U   відповідно  до  формули (5) у рівняння (4), після нескладних перетворювань знаходим розрахункове рівняння для визначення питомої величини  вологовиділення для другого періоду сушіння продукту:

                                      qвол = 1,34·10-3  exp(- 0,0835 τ), кг/(кг · год),                      (6) 

       де

       τ – загальний термін сушіння , діб.

       Залежність   питомої   величини вологовиділення qвол від часу сушіння  у другому періоді τ  представлено на рис. 1. Наведені дані свідчать, що найбільше значення qвол  спостерігається протягом перших 7…8 діб знаходження продукту в камері сушіння, що необхідно враховувати при проектуванні повітроохолоджувача кондиціонера для приміщень сушіння  сирокопчених і сиров’ялених  ковбас, оскільки в ньому висаджується вся ця волога.

       Зазвичай вологовиділення у приміщенні сушіння надходять тільки від завантаженого продукту, і вони повинні поглинатися певною кількістю охолодженого повітря L, що надходить від кондиціонера у приміщення сушки.

       Поглинальна здатність охолодженого повітря відносно вологонадлишків Δd, кг/кг визначається залежністю                                                   

                                                 Δd = dп - d1 =Wнад  / (L·ρ ),                                      (7)

 

Рис. 1. Залежність питомої величини  вологовиділення qвол   від часу сушіння продукту  τ  у другому періоді

          

       де

       dп і d1 – відповідно вологовміст повітря у приміщенні сушіння (на вході у повітроохолоджувач) і на виході з повітроохолоджувача (припливне повітря), кг/кг;

       ρ – густина повітря, кг/ м3;

       L – витрата охолодженого повітря,  м3/год;

       Wнад – кількість вологонадлишків, кг/год.

       Величичина   Wнад   визначається за формулою

                                                            Wнад = qвол Gз .                                                (8)

       Питома величина  вологовиділення qвол   (див. рис. 1) максимальна у першу добу сушіння і дорівнює 1,25·10-3 кг/(кг·год). Дане значення qвол   рекомендується прийняти в якості розрахункового при проектуванні повітроохолоджувача кондиціонера. З урахуванням наведеного, формула (8) представляється у вигляді

                                                       Wнад =1,25·10-3 · Gз /(L·ρ ) .                                 (9)

       Тоді   необхідний  вологовміст  повітря на виході з повітроохолоджувача за допомогою (7)  і  (9)  визначається як

                                                     d1 = dп - 1,25·10-3 · Gз /(L·ρ ) .                              (10)

       Рекомендоване  нами  значення   питомої величини   вологовиділення     qвол =1,25·10-3   кг/(кг · год), або  0,35·10-6  кг/(кг ·с) дозволяє коректно оцінити вологісне навантаження на повітроохолоджувач системи кондиціонування, правильно визначити його геометричні та режимні параметри і, як наслідок,  забезпечити підтримання необхідної відносної вологості у приміщенні  протягом перших двадцяти діб сушіння.                                           

                                                  

       Література:

       1. Рыжов С.А., Страхова Г.Г. Кинетика формирования капиллярно-пористой структуры  сырокопченных колбас // Мясная индустрия. – 2002. –  №4. – С. 51-52.             

        2. Жадан В.З., Мартынова Л.В. Исследование влагообмена при сушке сырокопченныых  колбас // Холодильная техника и технология . –1966. –  №4.  

       3. Шаззо Р.И.,  Маяковский Ю.В.,   Недилько В.Д.,  Каргальцев И.И., Слепых Г.М. Зависимость относительной влажности воздуха в камерах-сушилках от изменения массы колбасы // Холодильная техника . – 1978. –  №6.

       4. Щесюк О.В., Щербак Ю.Г. Визначення змінення вологості сирокопчених і сиров’ялених  ковбасних  виробів  у процесі сушіння // Materialy ІХ Miedzynarodowej  naukowi-praktycznej konferencji «Nauka: teoria i praktyka – 2013 » Volume 9.  Ekologia.  Geografia  i geologia.  Rolnictwo.  Weterynaria.: Przemysl. Nauka I studia. – Str. 43-46.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Gвол = 0,9110 10-6 10-3   м3 10 ω · τ + - / ۤ ()   р   р   р   р   ρρρρ

      

 

               τ,  доби                 τ,  діб 

 

                   

               qвол · 103 , кг/(кг · год),                                qвол · 103 , кг/(кг · год),                

 

 

                    qвол · 103 , кг/(кг · год),                                qвол · 103 , кг/(кг · год),                

 

 

                  0           8   16   24      .   0,2      0,4     0,6       0,8          1,0        1,2      

    

                  0               τ,  доби                            8   16   24      .   0,2      0,4     0,6       0,8          1,0        1,2                        

 

  qвол · 103 , кг/(кг · год),                                qвол · 103 , кг/(кг · год),                

 

Δ       Δ