Дефростация для рыбы

ОТТАИВАНИЕ И РАЗДЕЛЕНИЕ НА ТУШКИ БЛОКОВ ЗАМОРОЖЕННОЙ РЫБЫ

Информация для обсуждения, некоторые рекомендации и вопросы вслух

1. Задача и терминология

В Европе при описаниях на английском языке теплового/энергетического воздействия на замороженные продукты (frozen products) термин "дефростирование" (defrosting) обычно употребляется редко. Вместо него используются термины thawing (оттаивание) и/или tempering (размораживание, нагревание, повышение температуры, дословно "закалка"), например, весьма часто можно встретить словосочетание tempering & thawing, хотя встречается и tempering/defrosting. С другой стороны, разделение – оно и есть разделение – separate.

Аналогично, то, что мы называем "ВЧ (высокочастотная) тоннельная дефростерная (или дефростирующая) система для блоков рыбы TRF 50 F", в документах компании SAIREM на английском именуется 50-OHM RADIO FREQUENCY TUNNEL FOR TEMPERING/DEFROSTING STANDARD FISH BLOCKS TRF 50 F, т.е. 50-омный радиочастотный тоннель для оттаивания/размораживания стандартных блоков рыбы, модель TRF 50 F. Здесь 50 Ом – волновое сопротивление контура "ВЧ генератор – коаксиальный волновод – рабочая камера тоннеля" на частоте 27,12 МГц.

Водо-воздушная пузырьковая перемешивающая ванна пока не получила однозначного наименования. Применяются термины air bath, water air bath, water air bubbling bath и др.

На основании изложенного предлагается для простоты и однозначного взаимопонимания в дальнейшем применять следующие термины:

·        Поставленную задачу именовать:

Оттаивание и разделение на тушки блоков замороженной рыбы при t°конечн. -8°С

·        Высокочастотную тоннельную…систему именовать: ВЧ система

·        Водо-воздушную пузырьковую перемешивающую ванну именовать: Пузырьковая ванна.

2. Процесс "оттаивание и разделение"

2.1.    Оттаивание

Многое зависит от способа оттаивания, применяемого оборудования и пр. характеристик. Для применяемого сейчас способа оттаивания желательно знать:

-     блоки оттаиваются без упаковки (без картона и/или полиэтилена)?

- как блоки хранятся во время оттаивания (на многоярусных, сплошных/решетчатых стеллажах, в один или более рядов по высоте)?

-  каковы температурный (t°C подаваемого теплоносителя – воздух?, приблизительный воздухообмен, t°C в помещении для оттаивания) и временной режимы оттаивания?

- как сейчас разделяются рыбные блоки, и что при этом получается (как происходит окончательная очистка ото льда? насколько сохраняется целостность тушек?)

- что происходит с филе после размораживания до -8°С, разламываются или распиливаются?

- что делают с кальмарами, другими головоногими, креветками, устрицами, мидиями и прочими морепродуктами, ведь их пилить нельзя, а раскалываются они очень плохо?

Обязательно знать следующие параметры:

-  начальная температура до оттаивания t°_{начальн.}=    °C (после морозильного склада) с допущением о равенстве наружной и внутренней начальных температур, т.е. t°_{наружн.начальн.} = t°_{внутр.начальн.}

-  градиент температуры после оттаивания, т.е.:

-  конечная температура на поверхности блока (блоков) t°_{наружн.конечн.}=   °C c разбросом ±    °C (разброс - хотя бы приблизительно)

- конечная температура в центре блока (блоков) t°_{нвнутр.конечн.}=   °C c разбросом ±    °C.

Энергетика оттаивания

При любом способе оттаивания замороженных пищевых продуктов энергозатраты на оттаивание будут соответствовать (по крайней мере, качественно) приведенному ниже графику:

Весьма показательный график «Требуемая энергия – конечная температура»

Из анализа графика следуют следующие основные выводы:

·        даже однородные продукты (рыба) значительно различаются по требуемым энергозатратам. Причины: жирность и влажность продукта, относительное количество льда в блоке. Особенно велики эти различия при температуре, близкой к 0°С.

·        Именно из-за этого производитель ВЧ систем - компания SAIREM всегда запрашивает конкретный перечень рыбы и морепродуктов для оттаивания. При высокочастотном оттаивании каждый продукт численно характеризуется т.н. диэлектрической проницаемостью ε˝ (коэффициент эпсилон два штриха). Значения коэффициента ε˝ известны и сведены в особые таблицы по типам продуктов,

·        существует хорошо известная из теории и практики размораживания некая характерная "критическая точка" (точка расхождения и перелома кривых оттаивания), обладающая интересными свойствами:

-  эта точка почти точно равна -8°С, что особенно важно,

-  до этой точки кривые на графике почти линейны и имеют относительно малый тангенс наклона, а после неё начинают экспоненциально возрастать,

-  основная энергия затрачивается на оттаивание только после этой точки, что очень сильно влияет на процесс оттаивания, т.е. энергетически выгодно (если это возможно) оттаивать продукт до температуры, не превышающей   -8°С, что относительно использования для оттаивания рыбных блоков ВЧ систем хорошо видно из следующей таблицы:

 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ВЧ СИСТЕМЫ TRF 50 F  для стандартных блоков рыбы (размеры 480 х 255 х 65 мм, вес 7,5 кг)  при рабочей частоте 27,12 МГц и полной высокочастотной мощности 50 КВт

Сравним время оттаивания из этой таблицы и время, затрачиваемое на традиционное оттаивание, с учетом необходимых площадей, объёмов и энергетических затрат. ВЧ система TRF 50 F потребляет 70 КВт электрической мощности и немного воды на охлаждение радиолампы, загружается замороженными блоками непосредственно из морозильных камер, без промежуточного оттаивания, габаритный чертеж прилагается, а выглядит система вот так:

Отметим важное свойство ВЧ систем: они позволяют быстро получать на выходе любое промежуточное значение конечной температуры оттаивания t°конечн., т.е. от начальной температуры -20°С до -2°/0°С.

Для этого необходимо задавать в программе работы системы только два значения: скорость движения конвейера/транспортёра и мощность генератора в % от его полной мощности.

Но закончим пока, что с оттаиванием и ВЧ системами, займемся теперь разделением блоков на отдельные тушки.

2.2 Разделение блоков рыбы на тушки после оттаивания

Существующий способ

Вопросы заданы выше, переходим к описаниям и предложениям.

Пузырьковая ванна: конструкция, принцип действия и возможности

Пузырьковые ванны были созданы для окончательного оттаивания (и особенно для разделения) именно блоков рыбы и морепродуктов после их предварительного оттаивания в ВЧ системах.

Конструктивно пузырьковая ванна представляет собой прямоугольный бак из нержавеющей пищевой стали, часто с профилированным днищем (для упрощения разгрузки). На днище бака в нескольких местах по его длине установлены продольные и поперечные трубки с маленькими отверстиями – распылительными соплами. Через эти сопла в бак подается сжатый воздух, расширяющимися пузырьками (откуда и название) быстро поднимающийся вверх.

Воздушные пузырьки создают в ванне эффект "гейзера" или "кипения" жидкости и эффект "воздушного подъема" - "эйр лифтинг" (air lifting) , что обеспечивает:

- быстрое перемешивание содержимого ванны по всему её объёму, т.е. значительное ускорение всего процесса оттаивания,

- значительное уменьшение или даже полное исключение диффузии минеральных и др. полезных веществ из продукта в водную среду ("выщелачивание"), т.к. продукт контактирует, в основном, с воздушными пузырьками, а не с водой. Диффузия характеризуется осмотическим давлением на мембране – границе раздела сред "продукт / вода" (но не "продукт/воздух") и временем контакта, а оно в данном случае минимально,

- ускоренный поверхностный теплообмен на границе раздела сред "рыба / воздушно-водная смесь", в результате чего в первую очередь происходит растаивание льда и разделение блоков рыбы на отдельные тушки. Если тушки выгружать сразу после разделения, то они не успевают нагреться, что и требуется,

- и, что особенно важно, очень эффективно работает "воздушный подъём" – воздушные пузырьки "облепляют" отделенные от блоков тушки и поднимают их (всплывают вместе с ними) на поверхность жидкости, где тушки попадают на разгрузочный транспортёр.

С одной из сторон ванны производится её загрузка блоками при помощи транспортёра или даже вручную. С противоположной стороны ванны установлен наклонный разгрузочный транспортёр на основе бесконечной перфорированной (решетчатой) ленты, движущейся от днища ванны к её верхнему краю (чтобы не вылавливать всплывшую рыбу сачками). Транспортёр подхватывает разделенные и всплывшие вместе с воздушными пузырьками тушки и выгружает их из ванны, обычно на вращающийся барабанный перфорированный осушительный фильтр. Дальнейший путь тушек (морепродуктов) может быть различным – это вопрос механизации и технологии.

    Т.к. ванна во времени обычно работает по циклу "загрузка – оттаивание и разделение – разгрузка", то её для увеличения производительности часто разделяют вертикальными продольными переборками (перегородками) на секции (обычно от 2 до 4 секций). Секции работают циклически последовательно, то есть, когда первая секция загружается, последняя в это время разгружается.

Для получения необходимых результатов оттаивания и разделения блоков рыбы и морепродуктов на отдельные составляющие в пузырьковой ванне в общем случае возможны следующие регулировки:

- непрерывный или циклический во времени режим оттаивания/разделения ("загрузка – оттаивание/разделение – разгрузка"), управление работой загрузочного и разгрузочного транспортёров,

- температура воды (замкнутый оборотный цикл с фильтро-насосной установкой, с регулировкой давления и расхода воды и возможностью её подогрева или охлаждения),

- давление и расход (возможно, также и температура) подаваемого сжатого воздуха.

Для конкретной конструкции ванны возможны и другие регулировки, дополнительные приспособления, механизация, программная автоматизация и пр. Для этого имеются многочисленные возможности.

3.  Выводы и предложения для обсуждения

3.1.  Процесс "оттаивание – разделение"

Рассмотрим предлагаемую последовательность процесса:

1        - предварительное оттаивание блоков до достижения некоторой конечной промежуточной температуры t°конечн.пром., например, тех же -8°С, с выбором необходимого и возможного способа оттаивания и соответствующего технологического оборудования,

2        - окончательное оттаивание и разделение блоков в пузырьковой ванне с выбором конструкции ванны и оптимизацией технологических режимов для достижения заданной конечной температуры продукта t°конечн.,

3        - подготовка разделенных тушек/морепродуктов к дальнейшей переработке и/или к фасовке/упаковке с выбором способов, дополнительных приспособлений и режимов,

4        - дальнейшая переработка и/или фасовка/упаковка продуктов – здесь имеется огромное поле возможностей.

Заметки на будущее: Имеется более чем 15-летний опыт работы с различными упаковочными пакетами и соответствующим упаковочным, вакуумным, этикетировочным и т.п. оборудованием производства фирм Швейцарии, Франции, Голландии, Германии, Испании, Италии, США, Великобритании и др. стран.

Например, пакеты: обычные и вакуумные двухслойные РА/РЕ (полиамид/полиэтилен, толщина 60-120 микрон), многослойные (до 13 слоев) вакуумные PVDC (повиден) и др., в т.ч. морозостойкие, термоусадочные, высокобарьерные непроницаемые, с односторонней проницаемостью (газовой диффузией) по О₂ и СО₂, сверхтонкие 20-37 мк и пр. и пр.