Кинетика замораживания тестовых полуфабрикатов с различными начинками

ОБЩЕСТВЕННОЕ ПИТАНИЕ

УДК 664.8.037

Кинетика замораживания тестовых полуфабрикатов

с различными начинками

В.Е. Куцакова, д-р техн. наук, профессор, М.И. Кременевская, канд. техн. наук, доцент, Д.С. Казаков, аспирант, Т.В. Шкотова, канд. техн. наук, доцент Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

В настоящее время большим спросом пользуются тестовые полуфабрикаты, такие как блинчики с начинкой, пироги, пельмени и др. Все эти продукты представляют собой многослойные структуры, состоящие из тестовых слоев и начинки. При этом в последние годы в состав начинок часто вносятся желирующие добавки, обладающие высокой влагосвя-зывающей способностью. Благодаря этому влага, содержащаяся в начинке, переходит из свободного состояния в связанное.

Рассмотрим кинетику замораживания [1] подобных полуфабрикатов на примере блинчиков с начинкой. Задача осложняется тем, что в зависимости от доли связанной влаги в некоторых начинках происходит кристаллизация влаги (например, в мясных), а в некоторых - нет (например, в начинке из вареного сгущенного молока). В случае начинки первого типа происходит процесс замораживания всех слоев многослойного тела. В случае начинки второго типа процесс комбинированный: вначале идет замораживание блинного полотна (с охлаждением начинки), а когда фронт замораживания доходит до начинки в ней продолжается процесс охлаждения вплоть до достижения температуры -18 оС. Как будет показано, продолжительности процесса в первом и втором случаях заметно различаются. Время достижения температуры -18 оС в первом случае существенно больше, чем во втором. Однако в производственных условиях это различие в необходимом времени процесса не учитывается, что приводит к неоправданному перерасходу энергии.

Рассмотрим замораживание блинчика с начинкой первого типа, представляющего собой параллелепипед размерами х Я2 х Я3 = 10 х 5 х 2 см, внутри которого находится начинка, а снаружи - блинное полотно. Задача затруднена тем, что по условиям изготовления толщины блинного полотна сверху и снизу, охватывающе-

Ключевые слова: замораживание; многослойные; пищевые продукты; замороженные; охлажденные; слои.

Key words: freezing; multilayered; foods; frozen; chilled; layers.

го начинку, различаются значительно: сверху блинное полотно лежит в один слой, а снизу - в восемь слоев. Пусть начинка блина имеет толщину Д = 0,011 м; толщина самого блина с одной стороны Д1 = 0,001 м; а с другой й2 = 0,008 м (Д1 < Д2). Теплофи-зические параметры начинки и блинного полотна принимаются следующими. Удельная теплота кристаллизации воды в блинном полотне дь = 1,32 105 Дж/кг (с учетом влажности, доли вымороженной воды, начальной и конечной температур), в начинке = 2,64 105 Дж/кг; коэффициенты теплопроводности блинного полотна Хь = 0,3 Вт/(мЧоС), начинки X = 1,0 Вт/(мЧоС). Плотности блинного полотна рь = 800 кг/м3, начинки г( = 1000 кг/м3, а криоско-пические температуры примерно равны 1сьЬ = = -1 оС. Температура охлаждающего воздуха tз = -31 оС; коэффициент теплоотдачи а = = 20 Вт/(м2ЧоС) (характерное значение для обдува воздухом со скоростью порядка 1-2 м/с).

Процесс замораживания блина с замерзающей начинкой состоит из трех этапов (рис. 1, а). На первом этапе в течение времени t1| промораживается тонкий слой блинного полотна Д1, продолжительность этого этапа может быть рассчитана по классической формуле Планка:

Т]=ф»аА

^сгЬ ^о

А^А 2%,, ос

= 2,5 мин.

На втором этапе ^ домораживает-ся толстый слой блинного полотна

D2:

т2 =Ф

<hPiAi

—— + — -Т.= 16,1 мин

2ХЬ а J

При этом со стороны тонкого блина промораживается слой начинки толщиной Д*, который может быть определен также из формулы Планка и составит Д* = 3,2 мм. Ну, и наконец, на третьем этапе ^ домора-живается начинка толщиной Д - Д*, которая складывается из толщины Д*1 и Д*2 слоев начинки, замораживаемых на третьем этапе с одной и другой сторон блина. Его продолжительность определяется также по формуле Планка, но с учетом несимметричных условий теплоотвода с разных сторон блинчика и при условии, что Д - Д* = Д*1 + Д*2

PUBLIC CATERING

Итоговая продолжительность замораживания блина определяется как сумма продолжительностей трех этапов:

т = т + т2 + т3 = 2,5 мин + 16,1 мин + + 22,2 мин = 40,8 мин

Теперь рассмотрим случай, когда начинка не замерзает, а лишь охлаждается. Геометрические параметры блинчика, коэффициент теплоотдачи и теплофизические параметры теста принимаются такими же, а параметры начинки следующие: теплоемкость начинки С = 3,8 103 Дж/ (кгЧоС); плотность начинки р( = 1000 кг/м3; теплопроводность начинки X = 0,6 Вт/(мЧоС).

Процесс замораживания также состоит из трех этапов (рис. 1, б).

Первый и второй этапы аналогичны предыдущему случаю, их продолжительности такие же: т1 = 2,5 мин; т2 = 16,1 мин. При этом со стороны тонкого слоя блинного полотна идет охлаждение начинки. Мы полагаем, что процесс охлаждения идет лишь с одной стороны. Со стороны толстого слоя блинного полотна можно пренебречь охлаждением начинки, так как замораживание его не закончено, а температура заведомо выше криоскопичес-кой.

Используя полученные ранее [2] соотношения для охлаждения тел, можно рассчитать среднеобъемную температуру начинки, по окончании второго этапа она равна t| = -4 оС. Следует помнить, что характерный размер на этом этапе равен полной толщине начинки. При этом необходимо учесть термическое сопротивление замерзшего тонкого слоя блинного полотна. На третьем этапе идет доохлаждение начинки до требуемых te = -18 оС. Процесс охлаждения уже двусторонний, характерный размер становится равным половине толщины начинки и требуе-

мое время доохлаждения равно т3 = = 9,0 мин. Итоговая продолжительность замораживания блина определяется как сумма продолжительностей трех этапов:

т = т + т2 + т3 = 2,5 мин + 16,1 мин + + 9,0 мин = 27,6 мин.

Видно, что во втором случае продолжительность замораживания составляет менее 70 % от первого случая. Поэтому при расчете продолжительности замораживания блинчиков необходимо учитывать теплофи-зический характер начинки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бараненко, А.В. Холодильная технология пищевых продуктов: Учебник для вузов: в 3 кн. /А.В. Бараненко, Е.В. Куцакова, Е.И. Борзенко, С.В. Фролов. - Ч. I Теплофизические основы. -СПб.: ГИОРД, 2008. - 224 с.

2. Примеры и задачи по холодильной технологии пищевых продуктов. Теплофизические основы: Учеб. пос. /А.В. Бараненко, В.Е. Куцакова, Е.И. Борзенко, С.В. Фролов. - СПб.: ГИ-ОРД, 2008. - 272 с.

«Водительское удостоверение» на право эксплуатации оборудования

Для безопасного управления упаковочным автоматом, как и автомобилем, оператор (водитель) должен иметь необходимую квалификацию. В случае с автомобилем она подтверждается водительским удостоверением соответствующей категории. Для пищевого производства компания Тетра Пак разработала комплексную программу Сертификации операторов упаковочных автоматов.

Её основные задачи:

- комплексная оценка компетентности персонала в вопросах эксплуатации оборудования и качества продукции

- устранение пробелов в знаниях или навыках путём последующего обучения Результаты:

- повышение уровня квалификации сотрудников

- снижение риска выпуска некачественной продукции

- рост общей эффективности производства

ЗАО Тетра Пак

1 29226 Москва, ул. Вильгельма Пика, д. 8 Телефон: +7 (495) 787 80 00 Факс: +7 (495) 787 80 01 www,tetra р а к, ги