Микроволновая дефростация – что это? - Мясной эксперт
Независимый портал
для специалистов мясной индустрии
подписаться Вход / регистрация Войти
logo

Микроволновая дефростация – что это?

Микроволновая дефростация – что это?
Петров Дмитрий
Адопус-Консалт
технический директор

Несмотря на то, что технология микроволновой дефростации мяса пришла в Россию уже давно, более 15 лет назад, для многих предприятий она остается terra incognita: кто-то слышал, что такое существует, но сам не видел. Кто-то не видел, но уже против. Кто-то вообще не слышал.

Эта статья имеет цель ответить на вопросы: что такое микроволновая дефростация? Как это работает? Как устроены микроволновые дефростеры? В каких случаях микроволновая дефростация является наиболее оптимальным выбором? Какие выгоды технология приносит предприятиям? Где в пищевой отрасли применяются микроволны, помимо дефростации?

Строго говоря, термин «микроволновая дефростация» не совсем укладывается в рамки классической технологии мяса, т.к. обычно под дефростацией (англицизм, синоним русского слова «размораживание») понимается процесс доведения сырья до плюсовых температур, при котором происходит фазовый переход – лед превращается в жидкость. Микроволновый метод не предусматривает нагрева мяса выше криоскопической температуры. Поэтому в англоязычном варианте применяют термин tempering, то есть отепление. Однако в России все-таки прижилось название «микроволновая дефростация», поэтому не вижу никакой причины не употреблять его в данной статье.

Задержавшись еще немного на терминологии, хочу устранить одно небольшое препятствие с которым иногда сталкиваются специалисты отрасли, желающие разобраться в вопросе применения микроволн для обработки пищевого сырья. Дело в том, что помимо названия «микроволновая дефростация», вы можете встретить словосочетания «СВЧ дефростация» и «высокочастотная дефростация». Объясняю: это одно и то же! Правда, термин «СВЧ» не совсем точно отражает суть процесса, т.к. больше относится к рабочей частоте 2450 МГц, а такая частота для промышленной дефростации сырья не применяется. Но, опять же, в силу наших национальных особенностей такое название встречается не так уж редко.

А вот термин «радиочастотная дефростация» (рабочая частота 27 МГц) обозначает совсем другой процесс, не связанный с микроволнами. Но поскольку этот узкоспециализированный метод практически не применяется в мясной промышленности, не буду сейчас на нем останавливаться.

На данной иллюстрации с одной стороны видно, как возрастает передаваемая энергия в СВЧ-диапазоне по сравнению с радиочастотами, а с другой – как далеко находится СВЧ-диапазон от опасных частот ионизирующего излучения (рентгеновское, гамма-излучение).

 

Принцип действия

Микроволновая дефростация (МВ-Д) относится к объемным методам отепления, т.к. разогрев сырья идет одновременно по всему объему блока (куска). Этим МВ-Д выгодно отличается от других способов размораживания, при которых происходит только нагрев поверхности, а внутри блока температура повышается с большим опозданием, за счет естественного теплообмена.

Микроволны, проникая одновременно во все точки блока, воздействуют на биполярные молекулы сырья, заставляя их менять полярность с огромной скоростью (915 млн раз в секунду), что, в свою очередь, приводит к выделению большого количества энергии, превращающейся в тепло. Именно за счет этого отепление сырья происходит за считанные минуты – совершенно не достижимый результат для других методов дефростации. При этом разница температур по блоку весьма невелика, как правило, она укладывается в диапазон ±1 °С.

Разбег температуры связан с неоднородностью сырья и, соответственно, неравномерным «усвоением» микроволновой энергии частями блока, содержащими больше или меньше жира, воды, соединительной ткани и т.д.

Чем более гомогенно сырье, тем равномернее оно нагревается микроволнами.

Как уже отмечалось, МВ-Д не рассчитана на достижение температур выше уровня фазового перехода. Таким образом, вторая отличительная особенность МВ-Д – температура на выходе, как правило, находится в диапазоне -3…-1 °С.

Безусловно, ничто не мешает нам в случае необходимости получать на выходе и более низкие температуры, например, -5…-4 °С. Производительность машины при этом сильно возрастает, т.к. чем ближе мы подходим к температуре -1 °С, тем больше энергии требуется.

Однако в большинстве случаев потребители хотят иметь на выходе около -2 °С.

Такая температура позволяет непосредственно после дефростации осуществлять следующие технологические процессы:

  • измельчение мясного сырья на куттере или волчке. При этом структура фарша оптимальна, а режущий инструмент меньше изнашивается;
  • нарезка мясного сырья на ломтики, кубики, полоски. Температура -2 °С дает чистый рез с минимальным количеством отходов;
  • переработка куриных каркасов, шеи и т.п. с помощью сепаратора для получения фарша мехобвалки;
  • разделение блоков на части и перефасовка для продажи в розничной сети. Особенно актуально для таких продуктов, как говяжьи и свиные языки, печень, куриные окорочка, бедра, крылья.

Устройство микроволновых дефростеров

По принципу действия все микроволновые дефростеры делятся на камерные (циклического действия) и тоннельные (непрерывного действия). В камерные МВ-Д сырье загружается порциями через открывающуюся дверь и через нее же выгружается после процесса. Мощность микроволнового излучения в камерных машинах ограничена 75-тью киловаттами, а производительность не превышает 1 т/час.

Камерная машина

В тоннелях сырье непрерывно подается на конвейерную ленту и, пройдя через рабочую камеру (иначе называемую – камера воздействия), также непрерывно выгружается с другой стороны.

Преимущество тоннеля заключается не только в большей производительности, но и в возможности организовать с помощью системы конвейеров автоматическую подачу сырья на дефростацию и такую же автоматическую транспортировку размороженного сырья к следующим в технологической цепочке машинам, например, к волчкам или куттерам.

Тоннельная машина

Мощность излучения тоннелей кратна 75-ти киловаттам (75,150, 225 и 300 КВт), а производительность может достигать 10 т/час (в зависимости от сырья и необходимой температуры).

Источником микроволн в обоих типах машин служат магнетроны – электровакуумные приборы, установленные в генераторах. Электрическая энергия в магнетронах преобразуется в волны частотой 915 МГц. Волны от генераторов передаются по волноводам к рабочей камере. Волноводы имеют строго рассчитанную конфигурацию, зависящую от расположения генераторов, и изготавливаются из специального сплава алюминия.

Магнетрон

Для справки. Магнетрон был изобретен еще в начале XX-го века, и хотя его конструкция в течение последующих нескольких десятков лет изменялась и совершенствовалась, принцип действия остается неизменным. Он основан на влиянии электрического и магнитного поля на траекторию движения электронов. Интересующиеся подробностями могут найти в интернете массу материалов об устройстве и работе этого интересного прибора. Для остальных скажем, что, по сути, промышленный магнетрон – это подобие большой и мощной радиолампы, состоящей из комбинированного корпуса (металл и керамика), анода, катода, резонатора и системы водяного охлаждения. Впервые для нагрева пищевых материалов магнетрон был использован в 1945 году американским инженером Перси Спенсером.

Генератор

Генераторы могут быть установлены по желанию клиента, как на одном уровне с самим тоннелем (рядом или за стенкой), так и на специальной платформе над тоннелем или на техническом этаже – для экономии площадей.

Генератор хорошо защищен от внешнего воздействия прочным корпусом из нержавеющей стали и системой датчиков безопасности, отключающих высокое напряжение и работу магнетрона при несанкционированном открытии двери. Эффективная система охлаждения защищает электронные компоненты генератора от перегрева.

Генераторы

В рабочую камеру микроволновая энергия подается с помощью антенн двух видов. В более старых системах установлены роторные антенны, сверху и снизу рабочей камеры. За счет вращения роторные антенны «разбрасывают» волны по камере для более равномерного распределения. Такое устройство антенн имеет ряд недостатков, проявляющихся со временем в необходимости дорогостоящего ремонта не только самих роторных узлов, но и связанных с ними других компонентов машины.

Этих недостатков абсолютно лишены запатентованные американской компанией Ferrite антенные системы SPC, в которых отсутствуют механические части. Закручивание волн в них происходит с помощью поляризатора, а сами антенны устанавливаются только в верхней части камеры. При этом равномерность распределения энергии даже выше, чем в традиционных роторных системах.

Распределение энергии

Микропроцессорное управление позволяет задавать и контролировать параметры работы МВ-Д. Динамическая визуализация процессов дает возможность оператору в режиме реального времени отлеживать такие показатели как заданная и реальная мощность излучения, скорость конвейера, заполнение рабочей камеры продуктом и т.д.

Русскоязычный интерфейс очень удобен и понятен, управление машиной быстро осваивает даже не самый квалифицированный персонал. Однако для рядовых операторов доступны только основные функции: включение/выключение, пауза, изменение текущей мощности и скорости ленты без сохранения в памяти, режим мойки. Корректировка программ с сохранением возможно только после введения пароля технолога, а изменение и настройка технических параметров – после введения сервисного пароля. Предусмотрен и удаленный доступ через интернет для диагностики машины специалистами завода-изготовителя.

В системах Ferrite на экране также можно увидеть мощность отраженной волны – т.е. энергия не поглощенная продуктом. Измеряет обратную мощность специальный блок. Это позволяет правильно настроить программы дефростации и снизить потери электроэнергии, т.к. отраженная волна преобразуется в бесполезное тепло с помощью циркулятора – устройства, перехватывающего обратную волну и перенаправляющего ее в водяной контур, где микроволновая энергия превращается в тепловую и выводится во вне. Наиболее совершенные циркуляторы с цельнолитым корпусом и полностью медной системой охлаждения на сегодняшний день производит та же компания Ferrite. Их эффективность заметно выше и они не требуют замены раз в пять лет, как циркуляторы конкурентов.

Циркулятор

Кроме того, запатентованные циркуляторы Ferrite надежнее защищают магнетроны, а значит, продлевают срок службы этого не самого дешевого компонента.

Не все отраженные волны уходят обратно к генератору. Часть излучения движется из рабочей камеры к входу и выходу конвейера. Для того, чтобы предотвратить выход микроволн из тоннеля наружу с обеих сторон, к рабочей камере примыкают входная и выходная секции. Внутри корпусов этих секций из нержавеющей стали установлены пластиковые (т.е. проницаемые для микроволн) резервуары, через которые с помощью насоса постоянно прокачивается водяной раствор пропиленгликоля. Он поглощает микроволны, «прорвавшиеся» из рабочей камеры, и в виде тепла уносит их в систему водоохлаждения.

Остается сказать, что в зависимости от поставленных задач тоннель может иметь от одной до четырех рабочих камер и от одного до четырех генераторов. Причем, в большинстве случаев к одной рабочей камере может быть подсоединено до трех генераторов.

Применение микроволновой дефростации

Два основные особенности МВ-Д (сверхскорость отепления и температура на выходе в районе -2 °С) определяют сферы применения данной технологии в мясопереработке:

1. Дефростация больших объемов сырья для непосредственной подачи его в волчки или куттеры при производстве фарша для колбасных изделий или полуфабрикатов.

Преимущества:

  • ритмичность подачи сырья в дальнейший технологический процесс, т.к. оно выходит из МВ-Д непрерывно с одинаковой скоростью;
  • равномерность и стабильность температуры, что стандартизирует процесс фаршесоставления;
  • температура –2…-3 °С идеальна для получения четкой структуры фарша при резке и оптимальна для защиты режущего инструмента от быстрого износа.

 

2. Дефростация больших объемов куриного сырья при производстве фарша МДМ.

Преимущества:

  • ритмичность подачи сырья в дальнейший технологический процесс;
  • равномерность и стабильность температуры;
  • температура –2…-1 °С оптимальна для достижения баланса производительности и качества готового фарша.

 

3. Перефасовка различных продуктов (части птицы, мясо крупный кусок, печень и т.д.) для продажи в розницу.

Преимущества:

  • температура –4…-3 °С позволяет легко разделить блоки на составные части для перефасовки в пакеты или выкладывания в холодильные витрины, при этом продукт не размораживается полностью, что благотворно влияет на его качество;
  • значительное снижение брака (повреждение продукта) при разделении блоков;
  • снижение трудозатрат и площадей.

 

Микроволновая дефростация также может применяться для подготовки сырья к другим процессам – обвалке, жиловке, инъектированию… Однако для применения в таких процессах, требующих плюсовых температур, сырье после микроволновой дефростации, все-таки, требует передержки в течение 3-6 часов или интенсивного дополнительного отепления, например, в массажере-дефростере.

Если говорить о выгоде, которую приносит микроволновый метод дефростации предприятиям мясной промышленности, то, в первую очередь, необходимо отметить полное отсутствие потерь веса сырья при дефростации. Экономический эффект от этого свойства МВ-Д дает возможность окупить оборудование за год-полтора и в дальнейшем получать весомую прибыль! Даже скромный показатель потерь мясного сока в 5% от общей массы сырья при традиционной дефростации оборачивается десятками миллионов убытка в год.

Кроме того, к несомненным плюсам МВ-Д можно отнести:

  • улучшение микробиологического состояния готового сырья;
  • стандартизация технологического процесса за счет стабильного качества сырья;
  • улучшение санитарного состояния цеха дефростации;
  • экономия площадей;
  • сокращение трудозатрат и эксплуатационных расходов.

 

Где еще применяются микроволновые установки?

Использование микроволновых установок в пищевой промышленности не ограничивается только дефростацией. Вот некоторые сферы их применения:

  • жарка бекона (очень популярно в странах с большим потреблением данного продукта);
  • доведение полуфабрикатов (например, котлет) до кулинарной готовности после предварительной обжарки;
  • варка овощей для салатов, варка капусты для производства мясных голубцов;
  • сушка мяса или рыбы при производстве мясных чипсов;
  • пастеризация готовых блюд и холодца в упаковке.

Американская компания Ferrite около 40 лет конструирует и производит микроволновые компоненты и комплексные системы для различных отраслей промышленности, науки, медицины и космической связи.
Ferrite Microwave Technologies в 1983 году преобразовалась в самостоятельную компанию из подразделения Raytheon Group, с 1948 года занимающуюся вопросами микроволновой энергии. Первоначально она сфокусировалась на производстве компонентов для микроволновых установок, использующихся в различных отраслях. К 1993 году в состав Ferrite вошли несколько компаний из бывших членов группы Raytheon, и в 1994 году начался выпуск промышленных микроволновых систем.
В 2003 году Ferrite приобрела промышленное подразделение компании Amana, и с этого момента производит машины для пищевой промышленности, каждый год совершенствуя их конструкцию.
В 2020 году Ferrite путем присоединения Mega Industries, Micro Communications и FXR Dummy Loads создает группу компаний Microwave Techniques LLC.
На сегодняшний день созданная Ferrite группа компаний является лидером своего сектора рынка по количеству внедренных инноваций и объему поставок. Весь ассортимент продукции выпускается исключительно в США с использованием компонентов ведущих производителей США, Европы и Японии.
Официальным представителем Ferrite в России и странах ЕАС c 2019 года является компания «Адопус-Консалт», имеющая большой опыт работы на рынке технологического оборудования для мясной промышленности.

Адопус-Консалт
+7 (495) 799-91-91
www.ferrite-rus.ru
www.adopus-consult.ru
info@adopus-consult.ru

Петров Дмитрий
Петров Дмитрий
4533
Комментарии

Да, данная технология с успехом применяется для перефасовки замороженных блоков рыбы. Блок разделяется сразу после дефростации или после не продолжительной по времени выдержки, в зависимости от толщины блока и количества глазури. В России уже реализовано несколько аналогичных проектов с микроволновым оборудованием, также мы регулярно проводим тесты для потенциальных клиентов. Предлагаю Вам ознакомиться с видео, снятым во время испытания камерной микроволновой установки на одном из предприятий Подмосковья. На видео хорошо видно, что блок морского окуня хорошо разделяется всего через 1-2 минуты после обработки.
https://youtu.be/G3jlNRoQlrQ

Блоги — Читаемое
все блоги

Иногда мы собираемся на секретной тренировочной базе и из-под наших рук рождаются шедевры гриль-сезона: средиземноморская классика,  романские...

Шесть оправдательных лейбаков "без...". Интересно, есть производители у кого больше? Интересно, а производитель "МДБ" сам проверял свою продукцию...

Обнаружил на полке супермаркета сосиски от "Стародворья". Изучив этикетку я задумался. Если она пачка просто "Без СОИ", а вторая пачка...

А пока мы тут сидим и читаем новости про нападки на мясо и коласу, веганское лобби вкидывает денежки в промо. Вот полюбуйтесь - Лиза в Симпсонах...

Ура!!! Мы запустили канал "Мясного Эксперта" в мессенджере Телеграм для тех, кто мобилен и не может нас читать с десктопа....

Admin
Admin 28 мая ‘21
802 0
С какими проблемами в конвейерных системах вы чаще всего сталкиваетесь?

Дорогие инженеры и начальники производств!    Я работаю маркетологом одного из...

11
Зинаида
Зинаида
Что вяжет щеки (рот) на послевкусии - фосфат или копчение?

  Итак, дорогие коллеги, я решил сделать большой опрос. Технологи и коллеги...

17
Заморозка п/ф в скороморозильных тоннелях или стационарных низкотемп. камерах

Добрый день, коллеги! Предлагаю в очередной раз рассмотреть тему заморозки п/Ф (вареники,...

49
GiGi
GiGi
Цевка с пропилом под крепление на перекрутчике

Здравствуйте уважаемые коллеги! Хочу поинтересоваться, что за выемка на конце 12й цевки для...

11
viktor108s
viktor108s
Фарш во флоупак. Нужно ли подмораживать перед выкладкой?

На фоне бума с такой упаковкой в Европе, российские маркетологи и продукт-менеджеры, как и...

28
Главный технолог
Главный технолог
Жироуловитель и канализация подбор пропускной способности (мощности).

Дорогие эксперты,помогите разобраться.Канализация,а то есть жироуловители какого...

5
Галина1001
Галина1001


Подписаться на новости
Спасибо за подписку!
Спасибо за подписку!
Вход в Личный Кабинет

Регистрация