CC BY
32
а б в г
800 900 900 1000
7 10 12 14 7 10 12 14 7 10 12 14 7 10 12 14
Коэффициент теплоотдачи а, Вт/(м2 ■ °С)
□ Расчетные ■ Экспериментальные 1 □ Экспериментальные 2
Рис. 2
Из полученных данных следует, что при возушном размораживании продолжительность таяния ледяной корки может уже составлять до 24% от общей продолжительности процесса и этим временем пренебрегать нельзя.
Расчетные и экспериментальные данные (табл. 2) продолжительности воздушного размораживания при R1 0,001; 0,002; 0,003 и 0,005 м представлены на рис. 2 (а, б, в, г соответственно).
Экспериментальные данные достаточно хорошо согласуются с расчетными аналитическими соотношениями предложенных аналитических решений. Усредненная корреляция расчетных и экспериментальных данных составляет менее 6%.
DEFROSTING OF GLAZED FISH
V.E. KUTSAKOVA, S.V. FROLOV, S.A. TOLKACH
Saint-Petersburg State University of Low-Temperature and Food Technologies,
9, Lomonosova st., Saint-Petersburg, 191002; ph./fax: (812) 571-80-16, e-mail: frolencia@nm.ru
Kinetic regularities for process of glazed fish defrosting by air and by water were studied. Analytical correlations for defrosting
timing of glazed fish depending from thickness of frozen layer were provided. Averaged correlation of calculated experimental
data was less than 6%.
Key words: defrosting of products, glaze, fish.
658.511.5:664.951
РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА ВАРКИ ПИЩЕВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ЕГО АВТОМАТИЗАЦИИ С ЭЛЕМЕНТАМИ АНАЛИЗА СЛОЖНЫХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
А.Х-Х. НУГМАНОВ, В. В. ЕРМОЛАЕВ, П.Н. ЛАРИН, Ю.А МАКСИМЕНКО
Астраханский государственный технический университет,
414025, г. Астрахань, ул. Татищева, 16; тел./факс: (8512) 25-73-68, электронная почта: astu@astu. огя
Рассчитаны и обобщены теплофизические и структурно-механические характеристики, энергетическая ценность не -которых многокомпонентных супов. Предложена математическая модель процесса варки пищевой смеси многокомпо -нентных супов, основанная на методе анализа размерностей теории подобия, приведен алгоритм расчета компонент -
ВЫВОД
Предложена физико-математическая модель процесса размораживания глазированной рыбы. Даны аналитические решения для расчета времени ее размораживания в зависимости от толщины намороженного слоя.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Тепло -физические характеристики пищевых продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1980. - 288 с.
2. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. - Новосибирск: Наука, 1970. - 658 с.
Поступила 21.01.10 г.
ного состава пищевои смеси и рациональных режимов процесса ее варки, позволяющих получить продукт заданной энергетической ценности.
Ключевые слова: многокомпонентные супы, энергетическая ценность, тепловая обработка, математическое моделирование.
В современных условиях экономически нецелесообразно применять экспериментальные методы определения режимных параметров теплового процесса варки сырья или полуфабриката с изменением их исходных физико-химических и структурно-механических характеристик на предприятиях общественного питания. Поэтому аналитический расчет, проведенный на основе построения физико-математических моделей технологического процесса, представляется как основной вариант получения его режимных параметров.
Параметрическая схема [1, 2] технологического процесса варки пищевой смеси в упрощенном виде представлена в виде одного звена (рис. 1). На выходе звена формируются показатели качества: г1і - сенсорные характеристики и і2і - теплофизические и структурно-механические характеристики, энергетическая ценность.
На вход в звено поступают неуправляемые воздействия хі - характеристики сырья и управляемые характеристики, уі - режимные параметры оборудования.
Принимая во внимание, что при построении математической модели процесса варки пищевой смеси
Рис. 1
применяем метод анализа размерностей теории подобия, т. е. используются комплексные характеристики кулинарных блюд, возможно использование правила аддитивности для определения теплофизических и структурно-механических свойств исходного сырья, а также его энергетической ценности.
Результаты расчетов и обобщения некоторых теплофизических и структурно-механических характеристик кулинарных блюд [3-5], в том числе динамическая вязкость бульона Цбул, коэффициенты теплопроводности бульона и овощей 1бул, 1ов и отношение CM = тбул / тов, кг/кг, где тбул, тов - массы бульона и овощей, представлены в таблице.
Для расчета необходимой энергетической ценности блюда Э, ккал, необходимы сведения о росте Р, м, массе тела человека М, кг, и принадлежности его к одной из групп интенсивности А: 1, 2, 3 или 4-й [6].
Расчет рациональных режимов процесса варки пищевой смеси для его автоматизации с элементами анализа сложных физико-химических систем проводится следующим образом.
Расчет идеальной массы ИМ, кг, тела человека рекомендуется [6] проводить по формуле
ИМ = Р - 110.
Индекс массы тела человека И, кг/м2, определяется исходя из выражения
И = М/Р2, кг/м2.
Индекс массы может попадать в одну из следующих категорий [6]: от 19 до 24 - норма, менее 19 - дефицит, от 25 до 29 - избыток, от 30 до 40 - ожирение, более 40 - резкое ожирение.
Если индекс массы превышает норму, то от всей суточной потребности в энергии (СПЭ) вычитается
Таблица
Блюдо Pобщ, кг/м3 Эобщ, Дж/кг Ст общ> Дж/(кг • K) mбул, Па • с См Вт/(м • K) ® S т/ В
Борщ 941,б8 1б7001б 3831,4б 4б30 1,79 0,55б 0,553
Борщ с капустой и картофелем 954,б1 17бб287 3813,б3 4б30 1,52 0,55б 0,553
Борщ с фасолью 919,45 175б299 3714,55 4б30 1,80 0,55б 0,553
Щи из свежей капусты 90б,48 13б4б24 3911,30 4б30 1,5б 0,55б 0,553
Щи из свежей капусты с картофелем 927,00 157б149 3874,95 4б30 1,44 0,55б 0,553
Рассольник петербургский 942,51 22б1553 35б2,28 4б30 1,32 0,55б 0,553
Рассольник по россошански 934,03 19б9431 3б24,99 4б30 1,41 0,55б 0,553
Суп картофельный 980,07 1948б75 3783,70 4б30 1,22 0,55б 0,553
Суп из овоще й 930,444 1744500 3735,24 4б30 1,47 0,55б 0,553
Суп картофельный с крупой 993,10 2228749 3731,51 4б30 1,52 0,55б 0,б01
Суп картофельный с бобовыми 90б, 11 2021571 3532,47 4б30 1,47 0,55б 0,553
Суп картофельный с макаронными изделиями 990,31 1823545 3754,91 4б30 1,70 0,55б 0,553
Суп из овощей с фасолью 903,19 1799б32 3705,3б 4б30 1,б3 0,55б 0,553
Суп с крупой и томатом 1007,9 2301б93 37б3,78 4б30 3,80 0,55б 0,б01
Суп рисовый 1019,10 213491б 37бб,55 4б30 5,2б 0,55б 0,б01
500 ккал. Если же индекс массы менее нормы, то к СПЭ прибавляем 500 ккал. Таким образом, рассчитывается расход энергии в сутки (РЭС), ккал:
РЭС = СПЭ - 500 или РЭС = СПЭ + 500.
Суточную потребность в энергии можно рассчитать следующим образом: к основному обмену за сутки (ООС), ккал, прибавляется определенный процент от ООС в зависимости от группы интенсивности
Различают 4 группы интенсивности [6]: сидячая работа - 40-50% от ООС, слабая физическая активность - 55-65% от ООС, средняя физическая активность -65-70% от ООС, тяжелая физическая активность -75-100% от ООС.
Основной обмен за сутки:
ООС = 1 ккал • ИМ • 24, ккал.
Формула для СПЭ выглядит следующим образом: СПЭ = ООС + % от ООС, ккал.
Для расчета Э первого блюда, необходимо определить долю изделия в дневном меню [6, 7]:
Э = РЭС • % от дневного меню, ккал.
Используя полученное значение Э, подбираем блюдо из таблицы с соответствующим ему значением Эобщ или несколько вариантов блюд, суммарное значение Эобщ которых в сумме дает значение наиболее близкое Э.
По значению калорийности блюда выбираем значение его плотности по таблице. Зная количественный состав входящих ингредиентов, варьируем массой самого калорийного продукта в пределах 15% от его массы до достижения нужного значения Э. Если вариация не дает нужного эффекта, то она проводится со вторым продуктом, имеющим меньшую калорийность и т. д. Затем просчитываем плотность полученного блюда в зависимости от выбранного сырья по правилу аддитивности.
По значению плотности блюда, используя нижеприведенную формулу, определяем значение комплекса К, [7], зависящего от |тул:
К,, = 8131 т б—л
Р06 Робщ
По значениям коэффициентов теплопроводности дисперсной и дисперсионной фаз найдем значение комплекса К [2]:
1о,
-См
Процесс обработки сырья или полуфабриката можно описать критериальным уравнением на основе анализа размерностей факторов, влияющих на реализацию процесса. Приготовление овощных многокомпонентных супов описано разработанным авторами критериальным уравнением [2]
к — 13400 к ;10-9 кг4-8 к
о^т , 1 1
где Копт - критерий оптимизации процесса варки:
" %0,4
0,8 I Робщ I
Ко«т — ЭобщТ
N
(1)
(2)
где N - мощность подводимой энергии электроплиты, Вт; т - время, с, за которое блюдо при тепловой обработке достигает полной кулинарной готовности.
Для супов, в состав которых входят такие компоненты, как крупы и макаронные изделия (более 70 г на 1000 г готового продукта), уравнение (1) принимает вид
К „ —13400К г10-9 кг4-8 К°-15 К ,0р.
(3)
где Кпо„ - коэффициент пористости продукта, Кп
^пор/^прод; ^Ло
Рассчитываем коэффициент удельной массовой теплоемкости полученного блюда в зависимости от массы выбранного компонента по правилу аддитивности.
По значению плотности блюда и его удельной массовой теплоемкости по нижеприведенной формуле определяем значение комплекса Кт [2, 7], зависящего от температуры варки Т, К:
Кт — 25,84 Ст о6щ
Тр 0б4щ 10!8.
пор пор прод пор
суммарный объем пор продукта, м3; Кпрод - объем «скелета» продукта, (объем монолита), м3; экспериментально установлено среднее значение Кпор = 0,75 для рассматриваемого перечня блюд.
Подставив значения К,, Кт, К% выбранного первого блюда в критериальное уравнение, определяем значение Копт. Экспериментально установлено, что процессу варки многокомпонентных супов соответствуют значения Копт в пределах 5-10.
Нормальное течение процесса варки пищевой сме -си характеризуется отсутствием интенсивного кипения жидкой фазы, поэтому предельное значение подводимой мощности электроплиты определялось экспериментально.
Для определения времени варки пищевой смеси пе -речень рассматриваемых блюд был разделен на определенные группы, каждой группе был присвоен соответствующий индекс В: 1 - овощные супы, 2 - крупяные супы, 3 - супы, содержащие в своем составе макаронные изделия.
Определив предельную подводимую мощность и индекс В, можно рассчитать время теплового воздействия на пищевую смесь с помощью уравнения, полученного на основе обработки экспериментальных данных:
т ^, в) — а 1N2 + а2 в,
где ^1 и ^2 - эмпирические коэффициенты.
Схематическое представление алгоритма расчета рациональных режимов процесса варки пищевой смеси для его автоматизации с элементами анализа слож-
Э^-ч = Ко.т 108 X-
N
общ
Рис. 2
ных физико-химических систем представлено на рис. 2.
Подставив найденные значения ^опт, т, робщ и N в выражение (2), определим расчетное значение энергетической ценности блюда:
Рассчитаем отклонение значения Эрасч от Э, если отклонение не превышает 5%, то цель выбора блюда и расчетных режимных параметров оптимизации процесса тепловой обработки пищевой смеси достигнута. Если же отклонение составляет более 5%, тогда вышеописанный расчет проводим заново до соблюдения условия
Таким образом, изучение, анализ и математическое моделирование кулинарного теплового процесса варки пищевой смеси позволяет разрабатывать рациональные режимы процесса, а также провести комплексную автоматизацию предприятия общественного питания на принципе сбалансированного рациона питания человека.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Гурьева Л.В. Оптими -зация теплообменных процессов и систем. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 192 с.
2. Нугманов А.Х.-Х., Степанович А.Н. Оптимизация процессов комплексной тепломассообменной обработки пищевой сме -си // Вестн. АГТУ. - 2007. - № 6 (41). - С. 122-124.
3. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Тепло -физические характеристики пищевых продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1980. - 286 с.
4. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов / А.В. Горбатов, А.М. Маслов, Ю.А. Мачихин и др.; Под ред. А.В. Горбатова. - М.: Легкая и пищевая пром- сть, 1982. - 296 с.
5. Здобнов А.И., Цыганенко В.А., Пересичный М.И. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий для предприятий об -щественного питания. - М.: Гамма Пресс 2000, К.: «А.С.К.», 2002. -656 с.
6. Павлоцкая Л.Ф., Дуденко Н.В., Эйдельман М.М. Физиология питания. - М.: Высш. шк., 1989. - 368 с.
7. Нугманов А.Х.-Х., Титова Л.М., Подледнева Н.А. Со -
вершенствование кулинарных процессов и оборудования путем оп -тимизации режимов комплексной обработки пищевого сырья // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2008. - № 4. - С. 112.
Поступила 28.07.09 г.
WORKING OUT OF RATIONAL MODES OF COOKING PROCESS A FOOD MIX FOR ITS AUTOMATION WITH ELEMENTS OF THE DIFFICULT PHYSICAL AND CHEMICAL SYSTEMS ANALYSIS
A.H-H. NUGMANOV, V.V. ERMOLAEV, P.N. LARIN, YU.A. MAKSIMENKO
Astrakhan State Technical University,
16, Tatischev st., Astrakhan, 414025; ph./fax: (8512) 25-73-68, e-mail: astu@astu.org
Are calculated and generalised termophysycal and structurally-mechanical characteristics, power value of some multicomponent soups. Are offered mathematical model of process of cooking of a food mix of multicomponent soups based on a method of the analysis of dimensions of the theory of similarity, the algorithm of calculation of componental structure of a food mix and rational modes of process of its cooking is resulted, allowing to receive a product of the set power value.
Key words: multicomponent soups, power value, thermal processing, mathematical modelling.
