CC BY
37
ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 664.144
А. Х. Нугманов, А. Н. Степанович Астраханский государственный технический университет
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВОЙ СМЕСИ
В процессе жизнедеятельности человек постоянно совершает работу. Даже в состоянии покоя, лежа в расслабленной позе, человек, сам того не сознавая, продолжает совершать работу, т. к. у него сокращается сердце, происходят дыхательные движения, осуществляется обмен веществ в каждой клетке его организма. Восполнение организмом энергозатрат, связанных с выполнением работы, происходит благодаря питанию. Питание является мощнейшим фактором воздействия на организм. Адекватное, грамотное питание необходимо всем: здоровым людям, испытывающим разнообразные бытовые нагрузки, и нездоровым людям, имеющим тот или иной вид недомогания.
Существует связь национальной истории с питанием людей в каждой отдельно взятой стране, и надо учитывать это при организации своего питания. Страна определяет не только общие природные условия обитания человека, но и создает некие типичные условия его снабжения продуктами, несмотря на то, что в настоящее время можно приобрести продукты, произведенные в любых уголках планеты. Любая национальная кухня предполагает тот набор продуктов, который локально связан с этой местностью, поэтому нельзя пренебрегать в своем питании национальной кухней.
Несомненно, питание связано с целой отраслью производств, где производят продукты питания, и внимание ей необходимо уделять очень серьезное, ибо эта отрасль связана непосредственно со здоровьем человека. В наши дни необходим новый, научный подход к проблемам приготовления пищи.
Одной из таких проблем является то, что современные аппараты общественного питания, как правило, не адаптированы для переработки отечественного сырья и мало подходят для приготовления традиционных отечественных блюд. Учитывая, что каждый вид блюда готовится по одному и тому же технологическому правилу и имеет одинаковый набор компонентов по их кулинарной сути, мы определяли и обобщали физико-химические характеристики и состав компонентов при варьировании рецептур. На основе выбора характеристик ингредиентов, влияющих на качество готовых блюд, с учетом анализа размерностей было составлено критериальное уравнение оптимизации процессов комплексной тепломассообменной обработки пищевой смеси [1]. Оно позволяет не только сократить время и энергозатраты при приготовлении блюд, но и регулировать калорийность готовой продукции, а также корректировать динамические характеристики современного кухонного оборудования и создавать новое оборудование общественного питания для обеспечения рациональных режимов его работы и необходимого качества блюд.
Согласно практическим данным [2, 3], влияющим на протекание процесса приготовления кулинарных блюд, величина калорийности Э, Дж/кг, зависит от таких параметров, как вязкость ц, Пас; удельная теплоемкость с, Дж/(кг-К); коэффициент теплопроводности X, Вт/(мК); время приготовления X, с; плотность р, кг/м3; мощность подводимой энергии N Вт; температура, при которой готовится блюдо Т, К. С учетом этого общий вид зависимости между данными величинами имеет вид
Э = /(ц, с, X, т, р, N Т). (1)
Функция общего вида (1) может быть представлена в виде степенной зависимости между этими величинами.
Э~ .. х у _ 2 ,^е лт а гр и
_ а• ц • су • X • р •N •Т .
(2)
Учитывая, что размерности обеих частей уравнения (2) одинаковы, а а - безразмерный коэффициент, заменим в нем все величины их размерностями.
Показатели степеней при одинаковых основных единицах в обеих частях уравнения должны быть равны, поэтому:
2 = -х + 2у - 3е + 2ё ,
- 2 = -х - 2у + г - 3ё ,
<
0 = х + е + ё ,
0 = - у + и .
Решая систему уравнений, получаем:
и = у ,
е = - 0,4 - 0,6-х + 0,4-у ,
ё = - 0,4-х - 0,4-у + 0,4 ,
г = -0,8 - 0,2-х + 0.
Подставим теперь значения и, е, ё, г в уравнение (2):
Э а ц х с У Т (_0,8“0,2 • х+0,8 • у ) ^ (-0,4-0,6 • х+0,4-у) N (“0,4 • х-0,4-у+0,4) г^У
В итоге получаем
Э-т0,8 [^ | _ а •
0,4
х
0,2 „0,6 д 7-0,4
Т Р -Л
С „ 0,8 „0,4 тЛУ С
0,8 0,4
с • т • р -Т
N
0,4
л2
где 1б - коэффициент теплопроводности бульона; 1ов - коэффициент твердой составляющей блюда; См - отношение масс твердой и жидкой части.
Примем, что
Копт _ Э- X
0,8 I _р_
N
х
Х X0,2 -р0,6- N0’4
Кт _с-X0,8 •Т\
N
0,4
К1_^Ст
т,
где Ст =-: тб - масса бульона, г; тов- масса твердой составляющей блюда, г.
т
Получаем уравнение в следующем виде:
где а, х, у, 2 - безразмерные опытные коэффициенты.
X
0,4
Безразмерные опытные коэффициенты a, х, у, г определяются путем экспериментального исследования и обработки результатов экспериментов в виде зависимости между безразмерными комплексами Копт, Кц, КТ, Кх.
Безразмерные комплексы Копт,К^,КТ,Кх представляют собой критерии, характеризующие конкретный вид кулинарного блюда и отражают влияние входящих в него компонентов на качество продукта. Определив для каждого вида блюд критериальные коэффициенты, можно оптимизировать процесс приготовления пищи, а также проводить вышеуказанные процессы в автоматическом режиме.
Технологические процессы пищевых производств реализуются, как правило, в виде сложных технологических комплексов, включающих в себя различные взаимосвязанные аппараты и оборудование, взаимодействующие потоки сырья, энергоносителей, комплектующих изделий, полуфабрикатов и продукции. Автоматизация таких комплексов на уровне автоматического управления отдельными видами оборудования, входящими в комплекс, не соответствует требованиям, предъявляемым к современному производству. Возникает необходимость создания комплексной системы управления, способной обеспечить оптимальные режимы работы оборудования комплекса в различных производственных ситуациях, которые могут иметь место на предприятии общественного питания [4]. Это даст возможность использовать на предприятии питания любое современное высокотехнологичное оборудование с адаптацией его к отечественной кухне.
Всестороннее изучение процесса приготовления пищи, анализ полученных данных в различных экспериментах по приготовлению блюд, систематизация данных, полученных расчетным путем, позволили решить проблему по составлению математической модели процесса кулинарной обработки с учетом характеристик и состава отдельных ингредиентов, входящих в состав блюда.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учеб. - М: ООО ТИД «Альянс», 2005. - 754 с.
2. Сборник технологических нормативов: Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания / Ред. В. С. Турчинова. - М.: ТОО «Пчелка», 1994. - 616 с.
3. Шатун Л. Г. Технология приготовления пищи: Учеб. - М: Изд.-торг. корпорация «Дашков и К°», 2006. - 480 с.
4. Стегаличев Ю. Г., Балюбаш В. А., Замарашкина В. Н. Технологические процессы пищевых производств. Структурно-параметрический анализ объектов управления: Учеб. пособие. - Ростов н/Д.: Феникс, 2006. - 254 с.
Статья поступила в редакцию 24.11.2006
OPTIMIZATION OF THE PROCESSES OF COMPLEX HEAT-MASS EXCHANGE TREATMENT OF FOOD MIXTURE
A. H. Nugmanov, A. N. Stepanovich
In the process of culinary dishes preparation, the calorie content depends on such parameters as: the viscosity, the specific heat capacity, the coefficient of heat conductivity, the preparation time, the density, the input energy capacity and the preparation temperature. On the basis of the characteristics of ingredients influencing the quality of the ready dishes, the criterion equation of optimization of the processes of complex heat-mass exchange treatment of food mixture is made, taking into account the analysis of dimensions. Thorough investigation of the process of cooking, the analysis of the data received in various experiments on dishes preparation, the systematization of data received in calculating, have solved a problem on drawing up the mathematical model of the process of culinary treatment in view of the characteristics and the structure of the separate components which are a part of a dish.
