Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Многокритериальная оптимизация тепловой обработки мясных полуфабрикатов с использованием современных электрофизических методов нагрева
Посмотреть оригинал

ВВЕДЕНИЕ

Развитие рыночных отношений и предпринимательской активности населения привело к резкому увеличению в стране сетей мелких и средних предприятий общественного питания. Значительный удельный вес в технологии приготовления продуктов питания с использованием мясного сырья занимает тепловая обработка в различных греющих средах и условиях энергоподвода. Для этого широко используются пароконвектоматы, микроволновые печи с режимами СВЧ-нагрева, комбинированные с СВЧ- и последующей ИК- обработкой, режимы «Гриль», при которых продукты подвергают воздействию инфракрасного облучения.

Наряду с предприятиями общественного питания инфракрасный нагрев также широко используется на мясокомбинатах при производстве таких мясных продуктов, как карбонад, мясные хлебы и другие.

Однако в сложившейся ситуации на пищевых предприятиях среднего и малого бизнеса во многих случаях применяется устаревшее оборудование различных фирм-производителей, в том числе кустарного производства. При этом режимы тепловой обработки зачастую далеки от рациональных, следствием чего является перерасход электроэнергии и неудовлетворительное качество готовых пищевых продуктов.

В связи с этим становится актуальной и своевременной проблема системных исследований и разработки, научно обоснованных рациональных режимов подвода энергии в процессах термообработки мясных полуфабрикатов, повышения технического уровня аппаратурного оформления, условий эксплуатации, резервов экономии электроэнергии и обеспечение заданного стабильного уровня качества готовой продукции. Поэтому дальнейшее развитие таких электрофизических методов как электротермия (ВЧ и СВЧ, инфракрасный нагрев, электростатическое поле, ультразвук, импульсная техника) для интенсификации процессов теплообмена и совершенствования аппаратов, в которых осуществляется тепловая обработка, является социально значимым и актуальным.

В теорию и практику изучения электрофизических методов в различных пищевых технологиях внесли отечественные ученые Б.М. Азаров, Л.Я. Ауэрман, В.Я. Адаменко, И.Ю. Алексанян, В.С. Баранов, А.С. Большаков, А.А. Буйнов, И.Н. Владавец, М.П. Воларович, Н.А. Воскресенский, А.Н. Вышелесский, А.С. Гинзбург, Н.А. Головкин, А.В. Горбатов, Э.А. Гуйго, А.И. Жаринов, Ю.С. Заяс, С.Г. Ильясов, Э.И. Каухчшвили, В.В. Красников, С.В. Некрутман, Ю.М. Плаксин, И.А. Рогов, В.И. Хлебников и др.

Интенсивное развитие прикладной биотехнологии, информационных технологий, системного анализа и математических методов создало объективные предпосылки для нового уровня понимания физической природы, аналитического описания и численной реализации процессов тепломассопереноса при тепловой обработке сырья животного и растительного происхождения. Это позволяет научно обосновать возможность получения новых продуктов с заданным составом при использовании нетрадиционных видов воздействия тепла, а также возможность управления процессами на всех стадиях производства пищевых продуктов.

На современном этапе в трудах отечественных и зарубежных ученых (Э.Э. Афанасов, А.А. Артиков, Л.С. Гордеев, И.Н. Дорохов, Ю.А. Ивашкин, В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин, В.В. Митин, Н.С. Николаев, И.И. Протопопов, И.А. Рогов, С.А. Рыжов, Р. Bauer, W. Erikson, P.Eykhoff, Q.Hall, F. Krause, R. Madsen, R. Meier, E.Olsen, H. Roberts, E. Shulze и др.) сформулированы общие принципы системного анализа, математического моделирования и оптимизации хими- ко- и биотехнологических процессов, принципы накопления интегрированной базы знаний, развития основ методологии системноаналитического подхода в прикладной биотехнологии.

В 60-х годах были изданы монографии Г. Карслоу, Д. Егера, А. Фридмана, А.В. Лыкова и А.А. Гухмана, содержащие полное и систематизированное изложение феноменологического метода в теории переноса. Значительный вклад в развитие теории термической обработки мяса и мясопродуктов внесли работы А.М. Бражникова.

Однако ставшие классическими аналитические методы решения задач тепломассопереноса в виде бесконечных рядов с множеством номограмм и таблиц мало пригодны для анализа и прогнозирования состояния процесса в гетерогенных и многокомпонентных продуктах из-за сложности математических зависимостей и многостадийных вычислений. Приближенные методы решения уравнений тепломассопереноса, позволяющие получить результат в относительно простом виде, связаны с большим количеством допущений и сведением к частным упрощенным случаям.

Вместе с тем процессы теплового воздействия на биохимические изменения в поверхностных и глубинных слоях мясного продукта различны, и объективные данные о влиянии тепломассообмена на пищевую и биологическую ценность и динамику послойного распределения изменений биохимического состава продукта в литературе отсутствуют.

Для количественной оценки тепломассообменных процессов и математического описания, происходящих при этом распределенных биохимических изменений в объектах обработки более эффективными являются методы системного анализа, позволяющие на основе математического и имитационного моделирования исследовать и идентифицировать влияние множества различных факторов на процесс и качество продукта с учетом всего многообразия связей и сложности их аналитического описания.

В связи с этим возникает необходимость создания информационных технологий системного анализа динамики биохимического состояния мясопродуктов в процессах тепломассопереноса с выходом на оптимальные режимы, обеспечивающие максимальное сохранение пищевой и биологической ценности при нагреве. При этом решение проблем интенсификации современных технологий, ресурсосбережения и получения продукта заданного качества связано с разработкой компьютерной знание-ориентированной системы моделирования и многокритериальной оптимизации тепломассообменных процессов при тепловой обработке.

Целью данной научно-исследовательской работы является многокритериальная оптимизация тепломассообменных процессов и изменений компонентов пищевой и биологической ценности мясных полуфабрикатов на основе системного анализа, компьютерных технологий и разработки практических решений по конструкциям высокоэффективных тепловых аппаратов и управлению режимными параметрами процесса термического воздействия.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач:

- развитие физической модели тепломассообмена в процессах инфракрасных тепловых воздействий с учетом массовых превращений показателей пищевой и биологической ценности биопродукта;

разработка иерархической структуры системных исследований процессов тепловой обработки мясных полуфабрикатов;

  • - экспериментальные исследования физико-химических показателей в мясных полуфабрикатах в сравнительном анализе при ИК- и СВЧ-нагревах;
  • - математические описания изменений массовых долей компонентов биологической ценности и создание интегрированной модели тепломассообменных процессов и изменений массовых долей биологических компонентов;
  • - разработка критериев многоуровневой оптимизации, связанной с минимизацией потерь пищевой и биологической ценности: амино- жирных кислот и витаминов и других биокомпонентов;
  • - разработка алгоритмов математического моделирования и многокритериальной оптимизации процесса тепловой обработки мясных полуфабрикатов на разных уровнях иерархии оценок;
  • - разработка информационной технологии и компьютерной системы поддержки принятия оптимальных решений в управлении процессом тепловой обработки мясных полуфабрикатов;

разработка рекомендаций и технических решений по проектированию оптимальных процессов тепловой обработки мясных продуктов и высокоэффективных аппаратов с использоваинем современных электрофизических методов нагрева (ИК, СВЧ - нагревы).

Концептуальная направленность научно-исследовательской работы состоит в разработке методологии многоуровневых системных исследований тепломассообменных процессов и изменений биологических компонентов в мясных полуфабрикатах и разработке информационной технологии оптимизации режимных параметров процесса, обеспечивающих максимальное сохранение пищевой и биологической ценности готовых продуктов при тепловой обработке.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы