Популярное
Следующая
2 года назад 5175

Сравнение методов дефростации мяса. Экспертный анализ.

Сравнение методов дефростации мяса. Экспертный анализ.

Не секрет, что мясопереработчики России ежегодно используются миллионы тонн замороженного мяса. Автор статьи не спрашивают, кто виноват, и не пытаются дать рекомендацию, что делать - их как и тысячи технологов на предприятиях по всей стране, интересует вопрос выбора наиболее эффективного метода разморозки.

Заводы получают замороженное мяса в виде полутуш, блоков или IQF. Что же с ним делать? Размораживать? Или дефростировать? По сути это, конечно, одно и то же. Авторы не раз получали замечания из ВНИИМП, что употреблять термин «дефростация» неправильно и ненаучно, но все же предпочитают именно так именовать процесс по двум причинам: термином пользуется подавляющее число производств и от него хорошо производится название оборудования – дефростер.

По сути, существует, всего четыре современных метода дефростации сырья:

1. в специализированных камерах,
2. в массажерах-дефростерах,
3. в микроволновых установках,
4. в радиочастотных установках.

 

Всё остальное – вариации. Например, камера может быть стационарной или модульной, использовать теплый воздух или паровоздушную смесь, но при этом камера остаётся камерой.

Чтобы дефростировать сырье, необходимо передать ему тепловую энергию или, говоря по-простому, сырье надо нагреть. В способе нагрева заключается первое коренное отличие вышеуказанных методов. Первые два используют принцип поверхностного нагрева, при котором тепло подается к поверхности (извините за тавтологию) блока или куска и затем проникает внутрь за счет естественного теплообмена. Третий и четвертый методы используют принцип объемного нагрева, когда тепловая энергия не подается извне, а выделяется внутри сырья за счет воздействия электромагнитных волн.  Объемный нагрев позволяет в десятки раз сократить время дефростации, но имеет свои специфические ограничения.

Вторая Международная конференция «МАСЛОЖИРОВАЯ ИНДУСТРИЯ»

Второе различие между методами заключается в типах обрабатываемого сырья. Так, массажеры-дефростеры позволяют дефростировать блоки, отруба, IQF-продукты или тушки птиц.  То же самое (кроме отрубов) можно дефростировать и в МВ- или РЧ-установках, однако для них геометрическая форма продукта имеет значение. Чем правильнее форма продукта, тем более равномерную температуру мы получим по всему объему сырья. Для массажера-дефростера это не принципиально. Камеры позволяют дефростировать любое сырье, в том числе такое деликатное, как говяжья печень. Камеру можно приспособить и для блоков, и для полутуш. В универсальности заключается преимущество камер, так как по другим показателям (процент потерь, время, экономичность) они уступают другим методам по большинству продуктов. Но еще раз подчеркнем – есть виды сырья, которые можно дефростировать только в камерах.

Третье принципиальное различие – температура сырья на выходе. Камеры и массажеры выступают против методов объемной дефростации. Первый и второй методы позволяют получить температуры выше ноля градусов, то есть положительные. Микроволновые и радиочастотные установки применяются для нагрева сырья только до отрицательных температур. В редких случаях можно подойти близко к нолю. Это и является специфической особенностью объемной дефростации. Не будь ее, микроволновые дефростеры в кратчайшие сроки заняли бы 80–90% рынка, ибо (различие №4!) скорость объемной дефростации фантастична. Если блок говядины 25 кг томиться в камере 14–16 часов, а в массажере-дефростере – 12 часов, то в микроволновой установке дефростируется за 0,1 часа. Нагрев от –18 °С до –2°..–4 °С происходит за считанные минуты! Но такое сырье не может быть подвергнуто жиловке, инъектированию, массированию. Если оставить его «доходить», то пройдут часы, прежде чем температура перевалит за ноль. Как правило, сырье после МВ-установки отправляется в волчок или куттер.

Еще одно различие – процент потерь мясного сока. Здесь безусловный лидер – массажеры-дефростеры. Большинство из доступных для них продуктов дефростируются или совсем без потерь, или с потерями не выше 1%. Для хорошей камеры это показатель составляет около 2, а чаще 3%.

Охарактеризуем оборудование для каждого метода.

 

Камеры

Все камеры устроены по одному принципу. Сырье раскладывается на стеллажах, поддонах, тележках или развешивается на подвесах. В этом первый минус камер, так как раскладка и развешивание сырья перед дефростацией, а также обратный процесс, достаточно трудоемок и практически не поддается механизации. Камеры оснащаются климатическими установками, которые поддерживают внутри определенную температуру, влажность и скорость воздуха. От конструктивных решений климатической установки каждого производителя и зависит эффективность камеры дефростации. Камеры могут быть модульными или стационарными. Во втором случае климатическая установка встраивается в имеющееся у заказчика помещения с определенными доработками – влагоизоляция и термоизоляция стен и потолков, устройство сливов для конденсата и т. д. Устройство стационарной камеры в имеющемся помещении требует индивидуального просчета теплопотоков, проектирования климатической установки, и при заказе такой камеры у высококлассного производителя она обойдется довольно дорого. Некоторые компании предлагают устройство камер дефростации в помещении заказчика по доступной цене. Естественно, в таком случае никто не будет обременять себя сложными расчетами - будет сделан «усредненный вариант» с таким же «средним» результатом.

В качестве теплоносителя в камерах используется циркулирующий подогретый воздух, пар или смесь пара с «атомизированной» водой. В случае использования подогретого воздуха также распыляется вода, чтобы поддерживать необходимую влажность и предотвратить подсыхание продукта. Наиболее эффективным является использование смеси пара с водой, однако в любом случае эксплуатационные расходы камер достаточно велики, так как только часть энергии теплоносителя «усваивается» сырьем. К плюсам камер можно отнести универсальность в отношении используемого сырья, возможность одновременно загружать два и более видов продукта (с некоторым снижением качества процесса), уменьшение потерь по сравнению с традиционной дефростацией. Также, камеры позволяют дефростировать два-три вида сырья одновременно, но это требует некоторых дополнительных манипуляций, так как, возможно, часть сырья придется доставать раньше. Минусы камер – значительная площадь для их размещения, высокие эксплуатационные расходы, большие трудозатраты при загрузке/выгрузке.

 

Массажеры-дефростеры

Выпускаются трех типов – с прямым впрыском пара, с рубашкой нагрева и комбинированные. Массажеры с рубашкой нагрева появились первыми, но их эффективность не велика, а качество готового продукта оставляет желать лучшего. Это связано с тем, что в таких машинах сырье нагревается за счет контакта со стенками (и иногда еще с лопастью) барабана. Площадь соприкосновения замороженных блоков с круглыми стенками не велика, поэтому приходится чаще вращать барабан для перемешивания, что приводит к нарушению структуры мышечной ткани, поэтому такие машины не получили большого распространения.

Созданная позднее технология прямого впрыска пара под контролируемым вакуумом оказалась значительно эффективней. Машины стали проще и дешевле, время дефростации существенно сократилось, а качество сырья на выходе позволяло использовать его для производства деликатесов. В массажере-дефростере с прямым впрыском пара может быть обработан широкий ассортимент сырья, включая такое достаточно деликатное, как шейка, карбонат, грудка курицы и т. п.

Такие машины получили широкое распространение по всём мире. Основные их преимущества перед камерами дефростации:

– процесс дефростации короче в 1,5 раза;

– занимаемая площадь значительно меньше, а эксплуатационные расходы ниже в несколько раз;

– в большинстве случаев потери веса отсутствуют, в других – не превышают 1%. Это обстоятельство позволяет быстро окупить расходы на приобретение машины и сделать ее источником дополнительного дохода предприятия.

Особая технология используется производителями консервов. Блочное сырьё предварительно измельчается на блокорезке до необходимого размера. Затем сырье подается в массажер-дефростер, где за 3–3,5 часа доводится до плюсовой температуры (при малом размере кусочков процесс идет быстро). При этом масса сырья увеличивается на 3–4 % от исходной за счет воды, поступившей в виде пара, однако, при стерилизации эта влага не отделяется. После окончания процесса прямо в барабан массажера подаются остальные ингредиенты. После перемешивания (20–30 минут) сырье поступает на дозирование в банки. Процесс от момента, когда замороженные блоки достали из минусовой камеры, и до попадания мяса в банки занимает всего около пяти часов. Не забываем про «лишние» 3–4% веса! Таким образом, технология приносит ощутимую выгоду российским консервным заводам особенно в таком продукте, как тушенка.

К достоинству массажера-дефростера можно отнести и его универсальность. Машина может как дефростировать, так и массировать сырье. Она никогда не будет лишней на предприятии,  и даже если наступит момент, когда отечественный производитель заполнит заводы охлажденной продукцией и замороженное сырье уйдет в прошлое.

Минусов у такого метода гораздо меньше, чем плюсов, но они есть. Во-первых, не все виды сырья можно дефростировать в массажере. Во-вторых, нельзя одновременно дефростировать сырье, сильно различающееся по своим параметрам: костное и бескостное, говядину и свинину, блоки или куски, сильно отличающиеся размерами, и т. д. Допускается совместная дефростация однотипного сырья, однако при выгрузке придется разбирать его по видам вручную. Еще один нюанс - для корректной работы программы пар должен быть сухим. Если получить такой из заводской сети невозможно, то потребуется установка циклонов и конденсатоотводчиков, а иногда приобретение автономного парогенератора.

Машины с двойной рубашкой и прямым впрыском пара широко не распространены. Они дороже, технически сложны и занимают больше места. Использование рубашки для нагрева в сочетании с прямым впрыском ускоряет процесс не более чем на 5–10% относительно чистого впрыска. В некоторых случаях использование таких машин целесообразно. Во-первых, массажер с рубашкой может находиться в помещении с любым  температурным режимом (разумеется плюсовым). Во-вторых, он может быть использован как массажер с охлаждением. Можно еще сказать о снижении количества конденсата в барабане, но это снижение также лежит в пределах не более 10%. С учетом того, что на 1 тонну сырья в барабан поступает не более 90 л воды в виде пара, это снижение не играет особой роли. 90 или 81 литр – разница не большая. Настраивая программы, можно добиться хороших результатов за счет увеличения времени. Машина с рубашкой охлаждения/нагрева и прямым впрыском пара является более «гибкой», но в 90% случаев такой «гибкости» не требуется.

 

Микроволновые и радиочастотные установки

Выпускаются двух типов – камерные и тоннельные. Камерные установки являются машинами циклического действия и рассчитаны на единовременную загрузку от 1 до 5 блоков. Тоннели отличает непрерывный принцип действия: сырье загружается на конвейер, который безостановочно проходит через рабочую зону и подает готовый продукт на выгрузку. Тоннели имею значительно большую мощность излучения, чем камерные машины, и их производительность также в разы больше.

С физической точки зрения основное отличие МВ- и РЧ-установок заключается в способе генерирования волны и ее частоте. Микроволны излучаются магнетроном (по сути, мощной радиолампой) и по волноводам передаются в рабочую зону. Воздействуя на молекулы воды в продукте, микроволны заставляют их вращаться с огромной скоростью, что приводит к выделению тепла.

При РЧ-дефростации сырье помещается в электромагнитное поле с переменной напряженностью. При наложении переменного поля на диэлектрик в нем появляется ток смещения, вызванный поляризацией, и ток проводимости, обусловленный наличием в диэлектрике заряженных частиц. Протекание суммарного тока и приводит к выделению теплоты.

Рассмотрим сначала различия данных методов.

1) Используются совершенно разные рабочие частоты – 915 МГц (для МВ) и 27 МГц (для РЧ). Эти волны имеют различную длину – около 33 см для 915 МГц и примерно 11 м для 27 МГц. Проникающая способность волн прямо пропорциональна длине. 11-метровые волны могут пронизать большую толщину, чем 33-сантиметровые. Однако, мясо редко бывает в блоках большой толщины чем 20 см, так что это преимущество не принципиально.

2) РЧ-установки создают более равномерное поле - на них легче получать однородную температуру по всему объему. Это позволяет получать на выходе чуть более высокую температуру, чем при МВ-методе (до –1 ºС, а в некоторых случаях, около 0 ºС). Однако РЧ-установки гораздо чувствительнее к неровным поверхностям, пустотам, нарушениям геометрии блока. Получить желаемый результат на неидеальном блоке очень сложно.

3) Передаваемая продукту энергия при 27 МГц значительно ниже, чем при 915 МГц. Это сильно удлиняет процесс (продукт должен находиться в рабочей зоне значительно дольше). Так, время обработки блока говядины составит 5–6 минут в МВ-дефростере и около 30 минут в РЧ-дефростере: при сравнимой электрической мощности производительность РЧ-дефростеров ниже в разы.

4) Прямым следствием пункта 3 является то обстоятельство, что для достижения одинаковой производительности необходима более мощная (и более дорогая) РЧ-установка.

5) РЧ-излучение более избирательно - оно неодинаково действует на компоненты продукта, имеющие различные химические и физические свойства, так как каждый материал имеет свой коэффициент диэлектрических потерь. Для высоких частот (МВ-излучение) разница коэффициентов потерь для различных материалов значительно ниже. Процесс дефростации МВ-методом менее чувствителен к неоднородности продукта (например, к содержанию мышечной или костной ткани и т. д.).

6) Существует мнение, что количество поглощаемой энергии на 1 кг продукта в МВ-установке зависит от количества продукта в рабочей зоне, а в РЧ-установке оно всегда одинаково. Из этого следует вывод, что риск перегрева продукта в МВ-установках значительно выше, и также есть риск выхода установки из строя. Но это справедливо только частично. Действительно, нагрев продукта в РЧ-установке происходит за счет наведенных токов в самом сырье, то оно «генерирует» примерно одинаковое количество энергии на 1 кг веса. Правда и то, что в МВ-установках магнетрон излучает с мощностью, которую задал пользователь, независимо от количества или вообще наличия продукта в рабочей зоне. Однако количество поглощаемой продуктом энергии не бесконечно и если продукта мало, значительная часть энергии отражается и рассеивается в объеме камеры. Если бы МВ-установки не имели функции контроля отраженной энергии и отключения магнетрона, это могло бы привести к возникновению разрядов внутри камеры и неблагоприятным последствиям. Хотя отсутствие продукта в рабочей зоне МВ-установок и не приводит к катастрофическим последствиям, это не желательно, так как ведет к преждевременном износу магнетрона.

7) Технически РЧ-установки несколько проще, в них отсутствует блок магнетронов и связанной с ним электроники, а также нет необходимости в чиллере. Оба типа установок являются высокотехнологичным оборудованием и требуют квалифицированного обслуживания.

 

Общими положительными моментами для МВ- и РЧ-установок являются:

– высокая скорость процесса, недостижимая другими методами;

– минимальная занимаемая площадь (с учетом производительности);

– отсутствие потерь веса сырья в процессе дефростации;

– микробиологическая безопасность процесса;

– снижение эксплуатационных затрат (в том человеческого труда);

– ритмичность поступления сырья в дальнейший технологический процесс;

– и как бонус – возможность оперативно оценивать качество сырья, поступающего от поставщиков.

Без учета цены и стоимости эксплуатации РЧ-установки являются предпочтительными в случае необходимости получать температуры в районе –1 °С. Если брать соотношение цены, стоимости эксплуатации и производительности, эффективность МВ-установок примерно в 2,25 раза выше, чем РЧ-установок. При этом разница в температуре на выходе составляет 1-2°.

Что же выбирают заводы? По мировой статистике на мясоперерабатывающих предприятиях соотношение микроволновых и радиочастотных дефростеров составляет 90% к 10%.

Специфическим отличием МВ- и РЧ-методов является невозможность достичь ноля градусов или положительных температур. Это ограничивает сферу их применения. К примеру, при производстве колбас микроволновая дефростация дает возможность равномерно (процесс занимает минуты, а не часы) подавать сырье в обычный волчок или куттер. При этом снижается расход льда при куттеровании, так как сырье имеет отрицательную температуру.  

Важно учитывать, что МВ- и РЧ-установки имеют высокую полную мощность. Например, микроволновый тоннель на 75 КВт имеет полную мощность 100 KVA. Если пересчитать киловатты на количество обработанного продукты, то затраты, ложащиеся на себестоимость продукта, невелики, но это важно предприятиям, имеющим лимиты по электроэнергии.

Кроме того, МВ- и РЧ-дефростеры являются дорогим и высокотехнологичным оборудованием и требуют квалифицированного обслуживания, а также качества электрической сети.

Выбор метода дефростации зависит от потребностей и возможностей конкретного предприятия. В идеале хорошо иметь хотя бы два из трех типов оборудования, а лучше – все три. Если такой возможности нет, надо исходить из реальных потребностей. Конечно, камерная дефростация выручит практически в любом случае. Но если ваше основное сырье – блоки и IQF-продукты, то использование массажера-дефростера сильно упростит процесс и даст значительный экономический эффект. Если же ваша задача – дефростировать большие объемы сырья, и при этом нет необходимости в плюсовой температуре, то ваш выбор – микроволновая дефростация.

Автор:

Сергей Антоненко и Владимир Романов, эксперты портала «Мясной Эксперт»

Поделиться

aandd.ru
polyclip.com
logosltd.ru
kemin
выставка Sudback
Мессе Дюссельдорф
Facebook
Вконтакте
andritz.com
АльянсУпак
kgwetter.de
industrial-auctions
Вторая Международная конференция «Масложировая Индустрия»
ВНИИ мясной промышленности
marel
Каталог компаний
Партнеры
СФЕРА: Мясная промышленность
СФЕРА: Молочная промышленность
СФЕРА: Кондитерская и хлебопекарная промышленность
СФЕРА: Технологии. Корма. Ветеринария.
СФЕРА: Рыба