Analysis and parametric optimization of the process of electrostatic smoking of small-sized fish products in an interstitial layer | Анализ и параметрическая оптимизация процесса электростатического копчения мелкокусковых рыбопродуктов в пересыпающемся слое

English. Some parameters of electrostatic smoking of fish sticks (FS) were optimized. Organic components of the smoke-air mixture (SAM) were purposefully deposited on the fish semi-finished product under the action of an electrostatic field. Silver carp meat was used to prepare FS having a thickness of no more than 5 mm, a length of no more than 80 mm, and moisture content of 30-35%. The FS treatment with ionized SAM was carried out in an experimental drum-type chamber. The product was placed in the chamber; the processing was carried out at the chamber rotation speeds of 6.5; 7.0, and 7.5 1/min. Additionally, the different voltage levels (23, 28, 33 kV) on the corona electrodes were used in order to create a different SAM degree of ionization. SAM temperature used were 370, 390, 410 deg. K. There was also determined the best ratio of wood species to obtain the optimal SAM composition. It is cherry : pear : alder : birch : linden : aspen : oak (10:12:10:16:10:26:12%, respectively). The criteria of the smoking process efficiency were the maximum content of phenolic components deposited on the finished product and minimum specific energy costs. To model and to optimize the rational operating parameters of the smoking process, composite Box-Wilson plans was used. It allows constructing a 2nd-order polynomial model describing the dependence of the response of output parameters on the magnitude of the factors under study. The task was solved using the method of indefinite multipliers Lagrange using the symbolic mathematics Mathcad package. The calculations have shown that the optimal level of rotation speed of the smoking chamber is within 5.5-6.5 1/min; strength on corona electrodes is 15-35 kV; SAM temperature is 295-300 deg. K. It is concluded that the rotation frequency of the smoking chamber is the main process determining factor. It is that determining the uniformity of the distribution of SAM phenolic components over the entire FS volume.

Russian. Оптимизировали некоторые параметры процесса электростатического копчения рыбной соломки (РС). На рыбный полуфабрикат под действием электростатического поля целенаправленно осаждали органические компоненты дымовоздушной смеси (ДВС). РС толщиной не более 5 мм длиной не более 80 мм и влажностью 30-35% готовили из мяса толстолобика. Обработку РС ионизированной ДВС проводили в пересыпающемся слое, для чего продукт помещали в камеру барабанного типа и обрабатывали при частотах вращения камеры 6,5; 7,0, and 7,5 1/мин. Также меняли уровень напряжения на коронирующих электродах (23, 28, 33 кВ) с целью создания различной степени ионизации ДВС и ее температуру (370, 390, 410 град. K). Определили рекомендуемое соотношение древесных пород для получения оптимального состава ДВС – вишня : груша : ольха : береза : липа : осина : дуб (10:12:10:16:10:26:12% соответственно). Об эффективности процесса копчения судили по максимальному содержанию фенольных компонентов на готовом продукте и по минимальным удельным энергетическим затратам. Для моделирования и оптимизации рациональных режимных параметров процесса копчения использовали композиционные планы Бокса-Уилсона, позволяющие построить полиноминальную модель 2-го порядка, описывающую зависимость отклика выходных параметров от величины изучаемых факторов. Поставленная задача решалась с помощью метода неопределенных множителей Лагранжа с использованием пакета символьной математики Mathcad. Проведенные расчеты показали, что оптимальный уровень частоты вращения коптильной камеры находится в пределах 5,5-6,5 1/мин; напряженность на коронирующих электродах – 15-35 кВ; температура ДВС – 295-300 град. K. Сделан вывод, что определяющим фактором при проведении процесса является частота вращения коптильной камеры, от которой зависит равномерность распределения фенольных компонентов ДВС по всему объему РС.