CC BY
4
УДК 664.6.002
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ПО ОБЪЕМУ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ ПРИ ЭНДОГЕННОМ НАГРЕВЕ
STUDY ON HEAT FLOW DISTRIBUTION BY THE AMOUNT OF BAKER'S YEAST UNDER ENDOGENOUS HEATING
Д. В. Лукина, М. В. Белова D. V. Lukina, M. V. Belova
ФГБОУВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»,
г. Чебоксары
Аннотация. Приведены результаты исследования распределения теплового потока в объеме сырья, подвергавшегося воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты в перфорированной сферической резонаторной камере в процессе центрифугирования.
Abstract. The article gives the results of the study on heat flow distribution in the amount of raw materials that are exposed to the super high frequency electromagnetic field in a perforated spherical resonator chamber during centrifugation.
Ключевые слова: бродильный процесс, сферическая резонаторная камера, дрожжи, тепловизор.
Keywords: fermentation process, spherical resonator chamber, yeast, thermal imager.
Актуальность исследуемой проблемы. В сельских хлебопекарнях, куда доставляются хлебопекарные дрожжи со специализированных заводов-производителей, не всегда удается поддерживать необходимый микроклимат в холодильных камерах, что приводит к ухудшению бродильных свойств дрожжей. Поэтому разработка технологий и технических средств, обеспечивающих активацию бродильных процессов, позволяющих сохранить качество хлебобулочных изделий, актуальна. В связи с этим нами исследованы тепловые процессы, происходящие при воздействии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) на хлебопекарные дрожжи.
Материал и методика исследований. В исследованиях применены основы теории электромагнитного поля, теории процесса диэлектрического нагрева. Основные расчеты и обработка результатов экспериментальных исследований выполнялись с применением методов математической статистики и регрессионного анализа. Качество продукта оценивали по органолептическим и физико-химическим показателям.
Результаты исследований и их обсуждение. Известно, что КПД СВЧ-установки во многом зависит от добротности резонаторной камеры, являющейся одним из элементов электродинамической системы. Добротность резонатора определяется формулой Q = Жо/P, где юа = 2nf, W - энергия, запасенная в резонаторе, Дж; P - мощность потерь, Вт; f - частота электромагнитного поля, равная 2450 МГц. Добротность резонатор-
Естественные и технические науки
ной камеры будет тем выше, чем меньше ее поверхность при заданном объеме. Максимальная добротность возможна при конструктивном исполнении резонаторной камеры в виде сферы. Поэтому в разработанной установке для тепловой обработки хлебопекарных дрожжей предусмотрена сферическая резонаторная камера, выполненная из двух полусфер. Изготовленный лабораторный образец отличается от первого схемного решения, где функции резонаторной камеры и шнека совмещены [1]. Данная установка обеспечивает процесс центрифугирования обработанных дрожжей за счет перфорации нижней полусферы, установленной на вал электродвигателя. На рис. 1 представлено реальное исполнение установки для тепловой обработки хлебопекарных дрожжей, а также отдельные комплектующие узлы. Сферическая перфорированная резонаторная камера (рис. 1 а) выполняет следующие функции: обеспечивает эндогенный нагрев; центрифугирует только те частицы сырья, которые подверглись достаточной дозе воздействия ЭМП СВЧ. Причем диаметр перфорации согласован с вязкостью обработанных в ЭМП СВЧ дрожжей с учетом максимального снижения мощности потока излучений через резонаторную камеру.
Рис. 1. Установка для тепловой обработки хлебопекарных дрожжей: а) общий вид; б) нижняя перфорированная полусфера в экранном корпусе; в) сферическая резонаторная камера в цилиндрическом экранном корпусе;
г) цилиндрический экранный корпус без крышки и генераторного блока; д) верхняя полусфера, жестко закрепленная к верхней крышке установки
Результаты предварительного исследования распределения теплового потока приведены ниже. Исследования температурных полей (рис. 2), проведенные с помощью тепловизора FLIR В365, показывают, что воздействие ЭМП СВЧ позволяет снизить неравномерность эндогенного нагрева до 3.. .5°С по сравнению с воздействием в стационарном режиме, где отклонение температуры по поверхности обработанных дрожжей достигает 18...20°С. Следовательно, неравномерность нагрева продукта при центрифугировании снижается в 4 раза.
Рис. 2. Распределение теплового потока по поверхности сырья в процессе тепловой обработки с СВЧ-энергоподводом при удельной мощности 4 Вт/г и продолжительности воздействия 60 с: 1 - измельченные дрожжи до обработки; 2, 4 - распределение теплового потока до начала воздействия и после него соответственно; 3 - не измельченные дрожжи в начале тепловой обработки
Резюме. Совмещение функций резонаторной камеры и центрифуги в одном узле, выполненном в виде сферы, нижняя половина которой перфорирована и является быст-ровращающимся элементом, позволит снизить неравномерность эндогенного нагрева сырья и обеспечит поточность процесса активирования бродильных процессов в хлебопекарных дрожжах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лукина, Д. В. Сверхвысокочастотный активатор дрожжей / Д. В. Лукина, Г. В. Новикова // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. - 2012. - №2 2 (74). - С. 101-103.
