Математическое моделирование процесса ступенчатой тепловой обработки консервов «Компот из яблок»

распределения рецептурных компонентов в каждом единичном изделии с 72-74 до 90-91%. Это позволило значительно улучшить качество пряников и обеспечить их получение с заданным составом, структурой и свойствами.

После проведения всего комплекса исследований и практического использования полученных результатов проведена диагностика нового технологического потока, в результате которой определена стабильность всех подсистем и установлен уровень целостности инновационной технологии:

бмин = 1,00 + 0,96 + 0,91 + 0,87 - 3 = 0,74; бчас = 1,00 + 0,93 + 0,89 + 0,85 - 3 = 0,67; бсмена = 0,98 + 0,91 + 0,88 + 0,84 - 3 = 0,61.

Полученная количественная оценка разработанной технологии свидетельствует о значительном увеличе-

нии стабильности подсистем и повышении уровня целостности всей системы.

Таким образом, доказана эффективность проведения диагностики прототипа и инновационной технологии, которая позволила оценить степень развития технологии заварных ферментативных пряников.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аксенова Л.М. Развитие технологических систем кондитерской промышленности. Кн. I. Мучные кондитерские изделия. -М.: ООО «Пищепромиздат», 2003. - 300 с.

2. Кочетов В.К. Разработка рациональной технологии заварных пряников повышенной конкурентоспособности: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - М., 2005. - 24 с.

3. Аксенова Л.М., Талейсник М.А. Теоретические основы пищевых технологий / Под ред. В.А. Панфилова. - М.: КолосС, 2009. - 195 с.

Поступила 31.05.11 г.

ESTIMATION OF ORGANIZATION LEVEL AND DEVELOPMENT OF TECHNOLOGICAL STREAM OF FLOUR PASTRY

V.K. KOCHETOV

JSC Confectionery Enterprise "Kuban”,

2, Gibridnaya st., Timashevsk, Krasnodar region, 352700; ph./fax: (86130) 4-31-88, e-mail: kond_kub@mail.ru

Diagnostics of a technological stream of preparation of the test for spice-cakes scalded fermentative on existing technology is carry out. Astable places of a technological stream are revealed and prospects of development of the given technology for the purpose of product improvement of quality are proved. The new processing methods, allowed to raise level of integrity of technology of spice-cakes scalded fermentative are developed and introduced in manufacture.

Key words: spice-cakes, system approach, an estimation of subsystem stability, level of technological stream organization, diagnostics.

664.8.036.62

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТУПЕНЧАТОЙ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ КОНСЕРВОВ «КОМПОТ ИЗ ЯБЛОК»

А.Ф. ДЕМИРОВА

Дагестанский государственный технический университет,

367015, г. Махачкала, пр-т И. Шамиля, 70; тел.: (8722) 62-37-61, факс: (8722) 62-37-97, электронная почта: dstu@dstu.ru

На основе математического моделирования процесса стерилизации консервов «Компот из яблок» получены зависимости температуры прогреваемости системы и времени нагревания и охлаждения от начальной и конечной температур процесса, объема тары.

Ключевые слова: процесс стерилизации, математическое моделирование процесса, скорость изменения температуры, нагревание, охлаждение.

На основе математического моделирования процесса стерилизации консервов [1,2] определены зависимости времени нагревания и охлаждения от начальной и конечной температур и объема тары.

Нами получены экспериментальные данные изменения температуры прогреваемости консервов «Компот из яблок» от времени при стерилизации в стеклянных тарах емкостью 3,1 и 0,5 л в водной среде: при ступенчатом и ступенчато-ротационном нагревании и охлаждении.

Варианты режимов проведения процесса стерилизации представлены в табл. 1.

Графики изменения температуры прогреваемости от времени при ступенчатом (а) и ступенчатом ротационном (б) нагревании и охлаждении для различной тары представлены на рис. 1 (нумерация кривых соответствует режимам стерилизации).

График каждого режима можно разбить на три части: восходящая линия - нагревание, плато, нисходящая линия - охлаждение. Так как процесс ступенчатый, т. е. происходит нагревание в течение определенного времени в среде с определенной температурой: в данном случае три ступени при нагревании и три - при охлаж-

Таблица 1

Вариант

Тара

Метод

Режим нагревания

1 1-82-3000 Ступенчатый 6 6 17

70°С 850С 100°С

2 1-82-1000 Ступенчатый 5 5 15

70°С 850С 100°С

3 1-82-500 Ступенчатый 5 5 11

70°С 850С 100°С

4 1-82-3000 Ступенчатый ротационный 6 6 14

70°С 850С 100°С

5 1-82-1000 Ступенчатый ротационный 4 4 12

70°С 850С 100°С

6 1-82-500 Ступенчатый ротационный 4 4 11

70°С 850С 100°С

100-| / / а ч \ 100-|

Режим охлаждения

9 9 9

80°С 60°С 40° С

7 7 7

80°С 60°С 40° С

5 5 5

80°С 60°С 40° С

7 7 7

80°С 60°С 40° С

5 5 5

80°С 60°С 40° С

4 4 4

80°С 60°С 40° С

90 -

I 80 £ о. ф

60 -

50

, V 'ч

—і——і——і——і——і——і——і——і——і——і——і 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Время, мин

Рис. 1

дении, то использование уравнений теплопередачи представляет собой крайне сложную задачу.

Поэтому определим эмпирическую зависимость, связывающую время нагревания и охлаждения консервов с начальной и конечной температурой, а также объемом тары.

Сравнение рис. 1, а и рис. 1, б показывает, что в случае ротационного ступенчатого процесса линии нагревания и охлаждения хорошо описываются прямыми.

Аппроксимируем каждую линию нагревания и охлаждения в виде прямой

Т = а + Ьх,

где Т - температура системы, которая достигается за х мин.

Результаты статистической обработки данных эксперимента (табл. 2) свидетельствуют, что они хорошо аппроксимируются в виде прямых, во всех случаях коэффициент корреляции не ниже 0,99, а максимальное среднее квадратичное отклонение не превышает 1,84. Коэффициент Ь описывает скорость изменения температуры прогреваемости консервов во времени. Как видно из табл. 2, при нагревании и охлаждении как в ступенчатом, так и в ступенчатом ротационном режиме при уменьшении объема тары скорость увеличения температуры по модулю повышается.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Время, мин

Таблица 2

Коэф-

Стадия Тара а Ь фициент

процесса корре- ляции

Среднее

квадра-

тичное

откло-

нение

Ступенчатый

Нагревание

Охлаждение

Нагревание

Охлаждение

1-82-3000

1-82-1000

1-82-500

1-82-3000

1-82-1000

1-82-500

1-82-3000

1-82-1000

1-82-500

1-82-3000

1-82-1000

1-82-500

50,05

51,4

52,9

99,1

98,83

101,31

1,94

2,68

2,93

-1,94

-2,68

-3,26

0,99

0,99

0,99

0,99

0,99

0,99

Ступенчатый ротационный

51,23

53,75

54,43

100,05

102,37

99,12

2.57 3,37

3.57 -2,66 -3,71 -4,29

0,99

0,99

0,99

0,99

0,99

0,99

0,74

1,30

1,11

1,1

1,38

1,84

0,74

1,79

1,9

0,86

1,74

0,81

Зависимости скорости изменения температуры во времени (коэффициент Ь) от объема тары (рис. 2) показывают, что для выбранных режимов проведения процесса нагревания зависимость Ь от объема тары практически линейная (табл. 2).

На основании полученных данных функция зависимости температуры системы Т, °С, от начальной температуры среды Тн, конечной температуры процесса на-

Объем тары, л

Рис. 2

гревания Тк (100°С), времени проведения процесса х, мин, объема тары V л, примет следующий вид:

для ступенчатого процесса нагревания в статическом состоянии банки

Т =

для ступенчатого ротационного процесса нагревания

Т =

Анализ уравнений (1) и (2) показывает, что при ступенчатом ротационном процессе (частота вращения 0,2 с-1 или 12 об/мин) для каждой тары происходит линейное увеличение скорости изменения температуры от времени примерно на 0,7 °С/мин относительно ступенчатого процесса без вращения. Соответственно из уравнений (1)-(2) х можно выразить через остальные параметры:

для ступенчатого процесса нагревания в статическом состоянии банки

х

для ступенчатого ротационного процесса нагревания

х

Как видно из рис. 2, в случае охлаждения зависимость Ь от объема тары нелинейная. Так как даны толь-

ко три точки, то для интересующего нас интервала объемов тары от 0,5 до 3 л аппроксимируем зависимость в виде параболы. Тогда по аналогии с процессом нагревания функция зависимости температуры прогреваемости системы от Тк, Vи х примет вид:

для ступенчатого процесса охлаждения в статическом состоянии банки

Т = Тк-

для ступенчатого ротационного процесса охлаждения

Т = Тк-

Соответственно из уравнений (5)-(6) выразим зависимость х от остальных параметров:

для ступенчатого процесса охлаждения

х

для ступенчатого ротационного процесса охлаждения

х

При охлаждении также наблюдается увеличение скорости охлаждения при переходе от ступенчатого метода к ступенчатому ротационному примерно на 1 °С/мин.

Полученные зависимости для рассмотренных режимов (табл. 2) позволяют определять температуру прогреваемости системы в зависимости от Тн, Тк, V, х с погрешностью не выше 1,84°С, а время нагревания и охлаждения в зависимости от Т, Тк, Тн, V с погрешностью не более 1 мин.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алибеков А.К., Ахмедов М.Э. Применение методов планирования эксперимента в технологических процессах. - Махачкала: ДПТИ, 1993.

2. Кошевая С.Е. Математическое моделирование процесса тепловой стерилизации консервов: Дис. ... канд. техн. наук. -Краснодар, 1995.

Поступила 02.02.11 г.

MATHEMATICAL MODELLING OF STEP THERMAL PROCESSING OF CANNED FOOD «COMPOTE FROM APPLES»

A.F. DEMIROVA

Daghestan State Technical University,

70, Imam Shamilprosp., Mahachkala, 367015;ph.: (8722) 62-37-61, fax: (8722) 62-37-97, e-mail: dstu@dstu.ru

On the basis of mathematical modeling of process of sterilization of canned food «Compote from apples» are received dependences of heating temperature of system and time of heating and cooling from initial and final temperatures of process, container volume.

Key words: sterilization process, mathematical modeling of process, speed of temperature change, heating, cooling.