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

Компьютерная система моделирования тепломассообменных процессов и изменений массовых долей компонентов биологической ценности мясных полуфабрикатов

На основе теоретических и экспериментальных исследований была разработана компьютерная система расчета изменений температуры, влажности, массовых долей биологических компонентов: амино-жирных кислот, витаминов в процессе тепловой обработки.

На рис. 4.10 показана экранная форма вывода результатов моделирования теплообмена с окнами ввода и коррекции исходных данных (плотность лучистого потока, температура греющей среды, теплофизические и геометрические характеристики продукта, начальная температура продукта и др.), а также полями задания вида (ИК- СВЧ-, комбинированного нагрева) и режима тепловой обработки (одностадийный и двухстадийный при соответственно, постоянной или переменной плотности лучистого потока). В экспертной системе предусматривается реализация расчетов и моделирования тепловых и параметрических полей ячеечным и конечно-разностным методами, описанными в главах 3, 4 с двумя расчетными опциями. После ввода численных значений плотности лучистого потока активизируется опция «Рассчитать нагрев тепловым потоком», в результате чего в правой части окна при выборе соответствующего режима представления появляются графики изменения температуры и массовых долей выбираемых аминокислот, жирных кислот и витаминов в различных слоях и узловых точках продукта. В частности на рис. 4.10 приведены графики изменения температуры на поверхности продукта (верхняя кривая), на боковой поверхности (вторая кривая) и в центре мясного продукта (нижняя кривая) при двухстадийном режиме инфракрасной обработки с плотностью лучистого потока 1 стадии ql - 5,7 кВт/м2 и 2 стадии цт = 12 кВт/м2), рассчитанные ячеечным методом (глава 3). Ввод исходных данных и параметров процесса тепловой обработки осуществляется в полях ввода в левой верхней части экрана.

Опция «Рассчитать нагрев от температуры среды» осуществляет расчет теплообмена в зависимости от изменения температуры греющей среды, задаваемой в двух соответствующих окнах (рис. 4.10). При постоянной температуре тепловой обработки в оба окна вводятся одинаковые значения температуры так, что можно апробировать всевозможные варианты режимов тепловой обработки.

В диалоговом режиме возможны различные вариации температуры греющей среды и плотности теплового потока на первой и второй стадиях нагрева.

Наряду с этим в системе предусматривается расчет и моделирование тепловых и параметрических полей в продукте конечноразностным методом (рис. 4.10, 4.11). Для продуктов различных

геометрических форм предусмотрены две опции «Прямоугольник» и «Цилиндр», выбираемые в зависимости от формы продукта. Экранная протокольная форма интерфейса расчета температурного поля и изменения биологических компонентов мясопродуктов: аминокислот, жирных кислот и витаминов конечно-разностным методом показано на рис. 4.12,4.13

Изменение температуры при двухстадийном режиме инфракрасной обработки с начальной температурой мясного продукта 0°С, плотностью лучистого потока 1-й стадии
, 2-й стадии

Рис. 4.10. Изменение температуры при двухстадийном режиме инфракрасной обработки с начальной температурой мясного продукта 0°С, плотностью лучистого потока 1-й стадии , 2-й стадии

(ячеечный метод)

В специальных полях под общим заголовком «Исходные данные» пользователь может по своему усмотрению вводить и изменять теплофизические характеристики продукта и греющей среды (коэффициенты температуропроводности, м2/с; теплопроводности, Вт/(м • град); теплоотдачи, Вт/(м2 • град); температура греющей среды и начальная температура продукта, °С; время выполнения процесса в шагах и 14, М - индексы внешних слоев продукта;

Расчет температурного поля мясных изделий цилиндрической формы

Рис. 4.11. Расчет температурного поля мясных изделий цилиндрической формы (опция «Цилиндр» в активном состоянии; двухстадийный переменный режим при изменении температуры греющей среды ^ = 50 °С, 2= 120 °С), конечно-разностный метод

Задавая исходные данные в режиме диалога, можно подобрать оптимальный режим, при котором пищевая и биологическая ценность в процессе тепловой обработки сохраняются в максимальной степени или с минимальными потерями, что обеспечивает качественный готовый продукт.

После ввода данных и нажатия на кнопку «Пуск» пользователь получает сообщение с описанием переменных и поясняющей информацией (рис. 4.10). Для дальнейшей работы нажимается кнопка «ОК».

Вывод результатов вычислений в поле в правой части экрана осуществляется после нажатия кнопки “Результаты” и с помощью “ползунка” справа от поля вывода пользователь может просматривать результаты вычислений. Для очистки поля вывода используется кнопка “Очистить”. При нажатии на кнопку «Помощь» появляется окно с описанием переменных и краткими рекомендациями по работе с программой (рис 4.14). Для закрытия окна помощи необходимо нажать кнопку “ОК”.

Краткие сведения о программе представляются при нажатии кнопки «О программе».Для просмотра графиков изменений массовых долей компонентов биологической ценности мясных изделий, мясопродуктов и температуры необходимо выбрать соответствующую вкладку в верхнем меню главного интерфейсного экрана. Например, для просмотра изменения массовых долей аминокислот нужно выбрать опцию с надписью «Аминокислоты» (рис. 4.12).

Окно вывода графиков по изменению аминокислот и температуры в точках [1,1] и [0,0] при изменении греющей среды (начальная температура продукта 16 °С, греющей среды 240 °С ), конечно-разностный метод

Рис. 4.12. Окно вывода графиков по изменению аминокислот и температуры в точках [1,1] и [0,0] при изменении греющей среды (начальная температура продукта 16 °С, греющей среды 240 °С ), конечно-разностный метод

Для просмотра графиков в одной из точек продукта необходимо в соответствующих полях выбрать координаты точки и нажать кнопку «Показать» (рис. 4.12, 4.13).

Из графиков видно, что с увеличением температуры изменяется массовое содержание аминокислот мясопродукта, некоторые аминокислоты увеличиваются в массовом содержании, а в основном происходит уменьшение массовых долей аминокислот в процессе тепловой обработки.

Слишком высокие температуры приводят к значительному увеличению массовых долей жирных кислот (рис. 4.12).

Воздействие высоких температур приводит к гидролитическому и окислительному процессам. Во избежание этого следует воздействовать на продукт умеренными температурами, иначе продукт будет горьким.

Для увеличения масштаба просмотра на области построения графиков следует нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, опустить курсор мыши “вправо - вниз”, нарисовав тем самым прямоугольник. Затем необходимо отпустить левую кнопку мыши и чем меньше будет прямоугольник, тем больше масштаб просмотра. Обратная операция выполняется так же, за исключением того, что прямоугольник тянется “влево - вверх”.

Окно вывода графиков по ненасыщенным жирным кислотам в точке [3,01, конечно-разностный метод

Рис. 4.13. Окно вывода графиков по ненасыщенным жирным кислотам в точке [3,01, конечно-разностный метод

Окно ввода исходных данных по реализации ячеечной модели, различных режимов и вывод в численной форме результатов расчета

Рис.4.14. Окно ввода исходных данных по реализации ячеечной модели, различных режимов и вывод в численной форме результатов расчета

На рис. 4.13 показано окно вывода результатов вычислений (массовые доли аминокислот, жирных кислот и витаминов) конечно-разностным методом при изменении исходных данных по теплофизическим характеристикам, начальной температуры продукта и температуры греющей среды. По изменениям массовых долей биологических компонентов и температуры в продукте можно определить оптимальную температуру греющей среды для различных мясных продуктов, начиная от замороженных до свежеприготовленных.

При реализации вычислений ячеечным методом экранные формы ввода исходных данных и представления результатов представлены, соответственно, на рис.4.14, 4.15.

На рис. 4.15, 4.16-а представлены результаты расчета интегрированной модели второго уровня иерархии расчета изменения температуры, влажности и белковых фракций: актина, миозина, тро- помиозина, миоглобина.

Окно вывода результатов расчета ячеечной модели в графической форме по изменению белковых фракций (в слое 3 массовой доли денатурированного миоглобина)

Рис. 4.15. Окно вывода результатов расчета ячеечной модели в графической форме по изменению белковых фракций (в слое 3 массовой доли денатурированного миоглобина)

В верхнем левом углу ввод исходных данных для просчета: влагоотдачи, коэффициента диффузии, верхние графики именение влаги на поверхности, в центре и нижней поверхности, нижний график изменение температуры в центре продукта, в нижнем углу результаты расчета.

В верхнем меню предусмотрены расчет конечно-разностным методом и ячеечным методом.

В экранной форме входа в меню (рис. 4.16-6) предусмотрены опции для рецептуры мясных блюд и просчет как для одной точки, так и для всех точек

а. Экранная форма по изменению влажности и температуры в мясном полуфабрикате в процессе тепловой обработки (ячеечная модель)

Рис. 4.16-а. Экранная форма по изменению влажности и температуры в мясном полуфабрикате в процессе тепловой обработки (ячеечная модель):

Экранная форма представления рецептуры мясных полуфабрикатов

Рис. 4. 16-6. Экранная форма представления рецептуры мясных полуфабрикатов

Результаты расчета интеллектуальной системы по изменению температуры, влажности и биологических компонентов на примере аминокислоты-треонин конечно-разностным методом

Рис. 4.17.Результаты расчета интеллектуальной системы по изменению температуры, влажности и биологических компонентов на примере аминокислоты-треонин конечно-разностным методом

(а - изменение температуры греющей среды, на поверхности продукта, боковой части и в центре; б- изменение влажности на поверхности, боковой части и центре мясного изделия; в- изменение биологических компонентов на примере аминокислоты - изолейцин на поверхности, боковой части и в центре мясного продукта)

Результаты расчета интеллектуальной системы по изменению температуры, влажности и биологических компонентов на примере аминокислоты-изолейцина конечно-разностным методом

Рис. 4.18. Результаты расчета интеллектуальной системы по изменению температуры, влажности и биологических компонентов на примере аминокислоты-изолейцина конечно-разностным методом

(а - изменение температуры греющей среды, на поверхности продукта, боковой части и в центре; б- изменение влажности на поверхности, боковой части и центре мясного изделия; в- изменение биологических компонентов на примере аминокислоты - изолейцин на поверхности, боковой части и в центре мясного продукта)

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы