Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние теории и практики процесса выпечки мучных изделий 11
1.1. Способы выпечки мучных изделий 1 і
1.2. Промышленные, опытные и экспериментальные печи для выпечки мучных изделий ...20
1.3. Цель и задачи исследования 27
Глава 2 Математическое моделирование процесса выпечки мучных изделий 31
2.1 Иерархическая структура процесса выпечки мучных изделий 31
2.2. Биотехнологические основы процесса выпечки национальных мучных
изделий 33
2.2.1. Процессы, протекающие на седьмом уровне иерархической структуры 33
2.2.2. Процессы шестого уровня иерархической структуры 33
2.2.3. Процессы и явления на пятом уровне иерархии 34
2.2.4. Четвертый уровень иерархической структуры процесса 35
2.2.5. Процессы и явления на третьем уровне иерархии 36
2.2.6. Второй уровень иерархической структуры процессы 41
2.2.7. Структура мышечной ткани мяса 43
2.2.8. Процессы и явления, протекающие на первом уровне иерархии 45
2.2.8.1. Анализ процессов в луке при термической обработке 49
2.2.8.2. Мембраны клеток 50
2.3. Математическое описание процессов на молекулярном уровне 53
2.3.1. Математическое описание денатурации миоглобина 53
2.3.2. Формализация процесса денатурации миозина, актина, тропомиозина. 56
2.3.3. Математическое описание процесса плавления жиров 58
2.3.4. Математическое описание процесса термической обработки нуклеиновых кислот 60
2.3.5. Гидролиз крахмала 61
2.3.6. Математическое описание меланоидинообразования 62
2.4. Коллоидные процессы , 63
2.4.1. Клейстеризация крахмала 63
2.5. Теплообмен в элементарной ячейке 63
2.5.1. Теплообмен в условиях массопереноса 63
2.5.2. Перенос тепла излучением 64
2.5.3. Ячеечные представления тепловых процессов, эффектов и явлений. 66
2.5.4. Тепло-массообменные характеристики процесса выпечки мучных изделий 68
2.5.5. Оценка вклада факторов процесса 68
2.5.6. Построение математической модели теплообмена для элементарной ячейки 70
2. б. Массообменные процессы при выпечке мучных изделий 72
2.7. Обобщенная математическая модель процесса выпечки национальных мучных изделий с начинкой 74
2.8. Выводы по главе 2 77
Глава 3. Экспериментальное изучение процесса выпечки национальных мучных изделий 78
3.1. Экспериментальная печь с использованием инфракрасного облучения 78
3.2. Обоснование методики экспериментальных исследований 79
3.3. Анализ результатов экспериментального исследования основных закономерностей процесса выпечки мучных изделий 82
3.4. Имитационное моделирование процесса выпечки национальных мучных изделий 95
3.4.1. Исследование температурного поля по слоям изделия 95
3.3.1. Исследование кинетики влагопереноса 97
3.4.3. Исследование качественных и количественных изменений белковых
компонентов мяса 98
3.4. Планирование экспериментов и анализ результатов 109
3.5. Выводы по главе 3 117
Глава 4. Реализация результатов исследования 119
4.1. Фактические рекомендации по выбору рациональных режимов процесса выпечки мучных национальных изделий 119
4.2. Экономическая эффективность интенсификации процесса выпечки национальных мучных изделий 122
4.3. Выводы по главе 4 124
Заключение 125
Литература
- Промышленные, опытные и экспериментальные печи для выпечки мучных изделий
- Процессы шестого уровня иерархической структуры
- Обоснование методики экспериментальных исследований
- Экономическая эффективность интенсификации процесса выпечки национальных мучных изделий
Введение к работе
В условиях перехода к рыночной экономике задача развития перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса и пищевой промышленности становиться приоритетной и требует технического перевооружения, внедрения прогрессивной техники и технологии, реконструкции всей индустрии переработки, хранения и транспортировки сельскохозяйственного сырья и пищевой продукции.
Решение этой сложной задачи предполагается, в частности, проводить путем повышение - эффективности использования современного математического аппарата и методов системных исследований, включающих анализ всего комплекса физико-химических задач процесса выпечки национальных мучных изделий, использование методов кибернетики и современных средств мини- и микро- ЭВМ
Процесс выпечки является одной из основных стадий технологии производства национальных мучных изделий, в значительной мере определяющей качество и себестоимость продукции, условия труда обслуживающего персонала, а также возможность создания механизированных линий. Поэтому актуальное значение имеет разработка высокоэффективных способов интенсификации технологического процесса выпечки, что может быть достигнуто за счет применения новых методов энергоподвода, а также обоснование рациональных режимных параметров.
В последние годы и за рубежом выполнены работы по применению коротковолновых инфракрасных излучателей для выпечки хлебобулочных изделий, убедительно свидетельствующие о перспективности данного способа. Проведенные исследования позволили получить более полное представление о сложном механизме внутреннего и внешнего тепло -массопереноса в ходе выпечки штучных и мучных кондитерских и кулинарных изделий под направленным воздействием инфракрасных лучей и
-6-рекомендовать рациональные технологические режимы процесса /21, 23, 25, 38,45,48,55/.
Теория и практика процесса выпечки, а также вопросы прозвания хлебопекарных печей получили свое отражение в работах /4,17, 20,27,36, 38, 43,44,50,53,56,57,61,66у 68,75, 80,84,85,91,93,100,101,107,10-9,125/.
Однако, как свидетельствует анализ литературных источников отсутствует исследования, посвященные механизму тепло -массопереноса при выпечке национальных мучных изделий. Существующие режимы выпечки мучных изделий, например самсы позволяют получать продукцию высокого качества, однако они научно обоснования, поэтому встает вопрос о нахождении оптимальных параметров энергоподвода и создании инфракрасных печей для выпечки самсы.
Между тем существующие печи, шкафы и способы целенаправленного воздействия инфракрасного излучения, применяемые для выпечки национальных сортов мучных кулинарных изделий, не обеспечивают возможного высокого качества продукции. Этим можно объяснить широкое распространение в республиках Средней Азии и Закавказья домашнего изготовления мучных изделий методом выпечки.
Обоснование рациональных технологических приемов и режимов, позволяющих сократить продолжительность процесса, снизить энергозатраты и повысить качество изделий, имеет важное значение при производстве национальных мучных изделий.
Аналитический обзор литературных источников и анализ патентных фондов по рассматриваемой проблеме свидетельствуют об актуальности научно-технической задачи интенсификации технологического процесса выпечки мучных национальных изделий.
Решению этой насущной задачи и посвящена настоящая диссертационная работа, которая состоит из четырех глав, заключения, списка цитированной литературы и приложений, где приведены
соответствующие документы, отражающие степень внедрения предлагаемого способа выпечки.
Первая глава диссертации, носящая обзорно-постановочный характер, содержит обзор литературы, отражающий современное состояние теории и практики трактуемого вопроса. В ней проанализированы существующие способы вьшечки мучных национальных изделий и выработаны воззрения на рациональность реализации тех или иных способов вьшечки, обобщение приведенного в этой главе фактического материала позволил осуществить уточненную формулировку и обоснование цели и задач исследования.
Вторая глава диссертационной работы содержит результаты теоретического исследования основных закономерностей выпечки национальных мучных изделий. Исследование выполнено с привлечением методов системного анализа к построению иерархической структуры процесса выпечки.
Предложена причинно-следственная многоуровневая иерархическая структура технологического процесса выпечки национальных мучных изделий, протекающего в печи с ИК - энергоподводом переменного режима. Такой подход позволил на единой методологической основе получить обобщенную модель изучаемого процесса.
Третья глава диссертации содержит результаты экспериментальных исследований тепло-массоперенос в процессе вьшечки национальных мучных изделий при двухстороннем ИК -облучении переменного режима. Здесь же приведены результаты установления адекватности предложенной математической модели реальному процессу выпечки при инфракрасном облучении
В четвертой главе освещены вопросы практической реализации результатов выполненных исследований. Здесь же сформулированы практические рекомендации, касающиеся обоснованного выбора рациональных режимов технологического процесса выпечки национальных
мучных изделий при в условиях ИК - облучения. Обсуждаются вопросы технико-экономической эффективности реализации разработок диссертации.
Такая структура диссертации позволяет представить во взаимосвязи теоретические, методологические и практические аспекты работы, отличающиеся от известных методов в исследуемой области.
В процессе выполнения диссертационной работы автором получены научные результаты, которые обладают существенной новизной. Они сводятся к следующему:
Сформулированы методологические принципы и заложены научные основы реализации отражения системного подхода к анализу и синтезу сложного процесса выпечки национальных мучных изделий при инфракрасном облучении. Обоснована иерархическая структура процесса выпечки самсы. Математически описаны протекающие на молекулярном уровне, процессы денатурации белковых веществ мяса, меланоидинообразования, плавления жиров. На основе решения уравнений теплового баланса определено изменение температурного поля по слоям изделия. В результате последовательной реализации основных этапов системного анализа осуществлен качественный анализ физико-химических и микробиологических закономерностей процесса выпечки национальных мучных изделий на примере самсы. Предложена динамическая модель процесса выпечки самсы. Решена задача идентификации и оценка параметров функциональных операторов по результатам контрольных экспериментов.
На основе планирования эксперимента получена статистическая математическая модель, предложен способ производства.
Новизна и оригинальность технических и технологических решений, найденных автором в ходе выполнения настоящей диссертационной работы, подтверждены авторским свидетельством на изобретение (положительное решение на выдачу авторского свидетельства по заявке N 4811753/13/039889 от 09.04.90 г. "Способ производства национальных мучных изделий" ).
Практическая значимость работы состоит в следующем. В результате проведенных исследований определены параметры рационального режима выпечки национальных мучных изделий при двухстороннем переменном РІК - облучении.
Опытно - производственные испытания предложенного способа показали высокую эффективность ИК - энергоподвода, (время вьшечки в 1,5-2 раза уменьшаются потери в массе при одновременном улучшении качественных показателей готовых изделий). Годовой экономический эффект от внедрения способа составляет для одной печи 4,9 тыс. руб в год.
Результаты диссертационной работы находят применение в учебном процессе Бухарского технологического института пищевой и легкой промышленности при изучении курсов "Процессы и аппараты пищевых производств", "Математическое моделирование объектов и систем управления".
На публичную защиту выносятся:
результаты последовательного решения качественного анализа физико-химических и биотехнологических закономерностей процесса выпечки национальных мучных изделий, в условиях наложения ИК -облучения;
причинно-следственная многоуровневая иерархическая структура процесса выпечки национальных мучных изделий, протекающего в печи с ИК - энергоподводом переменного режима и на основе единой методологии составлена полная математическая модель процесса;
результаты разработки моделей, формализующих явления и эффекты на отдельных ступенях предложенной иерархической структуры изучаемого процесса;
алгоритм решения уравнений математической модели процесса выпечки национальных мучных изделий;
результаты экспериментальных исследований и проверка моделей, алгоритмов на реальных производственных объектах;
- способы выпечки самсы и других национальных мучных изделий, ориентированные на применение прогрессивного ИК - энергоподвода.
Материалы диссертации докладывались на республиканской научно-теоретической и технической конференции молодых ученых и специалистов, (г. Ташкент, 1989 г.), научно-теоретической и технической конференции молодых ученых и специалистов БухТИПиЛП (г. Бухара, 1990 г.), научно-теоретической и технической конференции Ташкентского политехнического института (г. Ташкент 1991 г. ), научно-теоретической и технической конференции молодых ученых Ташкентского химико-технологического института (г. Ташкент, 1992 г.).
По материалам диссертации опубликованы 4 работы, получено Положительное решение о выдаче авторского свидетельства по заявке № 4811753/13/ 03.98. 89. - 89. 04. 90 г.
Пользуясь случаем, автор хотела бы выразить глубокую признательность своему научному руководителю - чл. корр. АЕН РУЗ, доктору технических наук, профессору Артикову Аскару Артиковичу за деловые споры, консультации, плодотворные дискуссии и полезные советы, а также доцентам кафедры "Машины, аппараты и автоматизация пищевой промышленности" Бухарского технологического института пищевой и легкой промышленности Маматкулову А. X. и Шомуродову Т. Ш. - за поддержку и консультации по отдельным вопросам диссертации.
Промышленные, опытные и экспериментальные печи для выпечки мучных изделий
К настоящему времени известно несколько способов выпечки мучных изделий: в печах кустарного производства - тандырах и электрических шкафах: жарочных и пекарских.
Способ выпечки в тандыре отличается трудоемкостью: полуфабрикат лепят на раскаленные и сбрызнутые соленой водой стенки тандыра, сверху изделие перед посадкой сбрызгивают водой.
Изделие, выпеченное в тандыре, получается, как правило высокого качества, однако процесс прогрева изделия за счет тепловой аккумулирующей способности стенок тандыра протекает медленно и затраты энергии на изготовление одного изделия весьма существенны. Изделие выпекают при температуре 200-240 С, процесс выпечки продолжается 20-25 минут/ 123/.
Выпечка самсы в электрических шкафах состоит в том, что в предварительно разогретую до температуры 240С камеру помещают изделия на сплошном металлическом поду. Здесь имеет место двухсторонний обогрев изделия, передача тепла осуществляется кондуктивно от нагретого пода и конвективно за счет перемещения среды в камере. Естественная циркуляция воздуха происходит через предусмотренные для этого отверстия на дверцах камер.
Сначала температура верхних слоев изделия увеличивается до 80С, а затем к концу выпечки возрастает до 130С. Такой характер прогрева изделия объясняется высокой температурой пода. К концу выпечки температура наружного слоя корки достигает 150С. Процесс термообработки продолжается 20-25 минут.
Существенный недостаток шкафов состоит в длительности нагрева до рабочего состояния, достигающей 60-90 мин.
Шкафы отличаются конструктивным разнообразием. Рассмотрим распространенную конструкцию шкафа ШЖЭСМ-2. Он относится к типу секционного модульного оборудования и предназначен для термической обработки пищевых продуктов. Состоит из двух самостоятельных камер (внутри которых сверху и снизу расположены по три тэна мощностью 0.8 кВт каждый) и инвентарного шкафа-подставки с регулируемыми по высоте ножками (рис. 1 а, б).
В правой части секции, в специальном отсеке расположен блок электроаппаратуры, на лицевую панель которого выведена рукоятка поворота, вентиляционные заслонки, лимб терморегулятора, сигнальные лампы и рукоятки переключателей. В нижней части лицевой панели имеются отверстия, через которые проходит воздух для охлаждения электроаппаратуры. Пар, образующийся в процессе тепловой обработки, удаляется через отверстия, степень открывания которых регулируется вентиляционной заслонкой. Мощность тэнов в каждой камере регулируется пакетными переключателями, температура воздуха камеры поддерживается терморегулятором /19 /.
Пекарный шкаф ЭШ-ЗМ - состоит из трех камер, расположенных одна над другой, с самостоятельным включением в электросеть каждой из них. Он предназначен для выпечки кондитерских и мелких хлебобулочных изделий, в том числе позволяет выпекать самсу. Площадь пода пекарной камеры значительно больше, чем в камере жарочного шкафа. Внутри камеры, сверху и снизу, расположено по шесть тэнов мощностью 0,45 кВт каждый. Предусмотрено трехступенчатое регулирование мощности.
Верхние тэны укреплены под верхней стенкой камеры, нижние - под подом камеры, который изготовлен из листовой стали. При включении верхних и нижних тэнов на полную мощность температура в камере достигает 300 С. Пекарный шкаф оснащен терморегуляторами. В правой части шкафа расположен блок электроаппаратуры. На лицевой панели находятся сигнальные лампы и лимбы терморегуляторов, на боковой -рукоятка переключателей / 19 /.
Существующие способы выпечки самсы в современных шкафах не позволяют получать изделия высокого качества и характеризуются значительным потреблением электроэнергии. У изделий, выпеченных в шкафах, наблюдается неравномерная окраска, имеют место трещины, большие потери массы.
Если рассматривать режимы выпечки самсы в электрических шкафах, придерживаясь известных рецептур и технологических норм, то можно убедиться, что они не соответствуют оптимальным.
Электрические шкафы громоздки, металлоемки, требуют больших энергозатрат. Для них характерна большая продолжительность процесса. Перед выпечкой изделия подвергают расстойке в течение 10-15 минут. Нагрев шкафов до рабочего состояния осуществляется медленно и занимает 60-90 минут.
Самсу в основном выпекают в тандырах. Их изготавливают кустарным путем в виде цилиндра со суженой горловиной, со стенками толщиной в 2 см. Материалом служит горный лесс с добавлением верблюжьей или овечьей шерсти. Высушивают тандыр на солнце в течение недели. Иногда в качестве тандыра можно использовать старые хумы -большие кувшины гончарного производства для вина, масла или зерна. Рабочая камера имеет цилиндрическую форму, посадочное отверстие горловины также имеет цилиндрическую форму. Диаметр камеры в средней части до 1 м, высота до 1-1.5 м, а диаметр посадочного отверстия - 0.5 м. Тандыр размещают под навесом вверх горловиной, в донной части предусматривается отверстие или труба диаметром 10-12 см - для поддува воздуха в рабочую камеру. Поддув закрывается после того, как прогорит топливо.
Процессы шестого уровня иерархической структуры
На шестом уровне иерархии расчленим самсу на все ее составляющие компоненты: мясо, лук, мучное тесто, все они взаимодействуют между собой посредством диффузии, фазовых изменений и биохимических превращений.
Основу всей выпечки составляют процессы тепло-массообменного, объемно-физического и коллоидного характера, первые свойственны всем компонентам, а последний только мучному тесту; биохимические процессы, связанные с процессами, протекающими в клетке и молекулах, каждому компоненту свойственна своя специфика процессов молекулярного характера, зависящая от химического состава изделия.
Для более детального изучения всех видов теплообмена, массообмена, расчленены на подпроцессы: теплообмен излучением, теплопроводностью, конвекцией, конденсацией, испарением и теплотой фазовых и химических превращений.
Мясо, по своему морфологическому строению представляет мышечную, соединительную ткани и жировую прослойку. Мышечная ткань - часть мяса, на долю которой приходится 50-70% всего мяса, обладающая наибольшей пищевой ценностью.
Соединительная ткань - эта ткань, которая служит для соединения между собой мышечных тканей. Ту же функцию вьшолняют и жировые включения. На долю соединительной ткани приходится 9-14%, жировой ткани - 3-20 % и костной - 15-20 % / 112 /.
Лук представляет собой соединение между собой двух типов тканей -паренхимы и меристемы. Различают несколько видов растительных тканей. Недифференцированные клетки, расположенные в быстрорастущих частях стебля и корня, составляют ткань меристемы. В результате дифференцирования клеток из меристемы формируются простые ткани -паренхима, которая представляет собой наиболее специализированный вид растительных тканей. В ходе дополнительного дифференцирования из нее получается камбий - растущий слой корней и стеблей. Из паренхимы образуются также клетки, в которых растения запасает питательные вещества и которые составляют сердцевину или мякоть стебля и корня / 83, 84 /.
Структурными элементами мучного теста являются мука, вода, жировые добавки (в зависимости от рецептуры теста / 81,123 / ).
На данном уровне происходят процессы внутреннего тепломассообмена и переноса, а также биохимические процессы, в том числе клейстеризация крахмала.
Мышечная ткань состоит из пучков длинных нитей (волокон) диаметром 10-100 мкм, которые образуются в результате слияния большого числа клеток. Длина таких волокон составляет 2-3 см., и может иногда достигать 50 см. Каждое волокно можно представить как клетку, содержащую до 100-200 ядер.
Характерная особенность мышечных волокон - наличие в них сократительных миофибрилл, представляющих собой специальным образом организованные пучки белковых молекул. При детальном анализе мышечной ткани выявлено наличие повторяющихся звеньев. В миофибриллах видны поперечные линии, отстоящие друг от друга на расстоянии примерно 2,5 мкм. Область между двумя Z-пластинками, называемая саркомером, является главным сократительным элементом мышечной клетки.
В центре саркомера имеется плотная анизотропная полоса (обладающая сильным двойным лучепреломлением), получившая название А-диска. Продолжением Z-пластинок является менее интенсивные L-диски. В центре А-дисков и саркомеров расположены слабо окрашенные линии так называемые М-линии. Также имеются толстые нити диаметром 12-16 нм и длиной 1,5 мкм, уложенные в форме шестиугольника диаметром 40-50 нм и проходят тонкие нити диаметром 8 нм, простираясь от Z-пластинки на расстоянии 160 мкм /11,90, 88/.
Соединительную ткань можно представить как пучки белковых образований - коллагеновых и эластиновых волокон /78/.
Жировая ткань представляет собой бесклеточную структуру. При термической обработке происходит переход ее в кристаллическое и аморфное вещество /31/.
2.2.4. Четвертый уровень иерархической структуры процесса.
Растительная клетка лука имеет жесткую стенку, содержащую в большое количестве целлюлозу и другие полимерные углеводы, расположённые на наружных поверхностях растений. Клетки животного происхождения обычно защищены гликопротеидами - комплексами углеводов со специфическими белками клеточной поверхности /83/.
Клетки растений окружены толстой клеточной стенкой, которая скрепляет их между собой и удерживает на месте. У клетки животного происхождения жестких клеточных стенок нет, но клетки все же соединены, причем сугубо специфическим способом.
Пространство между мембранами соседних клеток, составляющее 18 нм, перегорожено во многих местах перемычками. К мембранам в области десмосом контактирующих клеток прилегает скопление электронноплотного материала, к которому прикрепляется множество тонких нитей (микрофиламентов) диаметром 6-10 нм /92,88,90/.
Помимо плотных контактов, часто встречаются обширные межклеточные зоны со щелью между соседними клетками шириной 10-20 нм. В этой области к мембране со стороны цитоплазмы прилегают микрофиламенты диаметром 0,6 нм /92, 88 /.
Межклеточное вещество мышечной ткани содержит муцин и мукоиды. На долю основного межклеточного вещества приходится около 30% сухой массы соединительной ткани. Соединительная ткань и жировая, особенно жировая содержат большое количество межклеточного вещества, называемого основным и состоящего преимущественно из сложных полисахаридов / 78,69,79 /.
Обоснование методики экспериментальных исследований
Узловым этапом технологии процесса приготовления национальных мучных изделий является процесс выпечки, от которой зависят технико-экономические показатели которой, качество готовых изделий: правильность формы, состояние и окраска поверхности, толщина и хрупкость теста, консистенция фарша, запах и вкус самсы.
Отсюда очевидна важность изучения механизма процесса выпечки мучных изделий с тем, чтобы выработать рациональные приемы и способы, направить процесс в желательном направлении и поддерживать оптимальные режимные параметры.
Исследование процесса выпечки самсы при инфракрасном обручения тестовых заготовок проведено нами на экспериментальной установке, общий вид которой представлен на рис. 3.1. Она состоит из пекарной камеры 1 и пульта управления с контрольно-измерительными приборами 14, оснащенного аппаратурой управления и сигнализации.
Внутри пекарной камеры в ее верхней и нижней частях расположены ИК - излучатели 3, в качестве которых использованы кварцевые галогенные лампы типа КГТ 220-1000. Напряжение питания с помощью регулятора напряжения РНО 250-10 изменяется в пределах 0-250 В. Режимы работы излучателей контролируются измерительными приборами 12.
Внутренние поверхности рабочей камеры выполнены из полированного алюминия, обладающего высоким коэффициентом отражения в инфракрасной области спектра. Последнее за счет многократного отражения обеспечивает возможность создания более равномерного потока облучения, направленного на поверхность заготовок, а также уменьшить потери в окружающую среду и тем самым повысить КПД установки.
Измерение и автоматическая запись температуры полуфабриката и среды пекарной камеры осуществляются электронными самопишущими потенциометрами типа КСП-4 9, 10 с первичными преобразователями в виде термопар 7. Чувствительные элементы и провода термопар защищены от ИК -излучения экранами и термостойкими защитными оболочками из асбестовой ткани 11. Плотность лучистого потока замеряется датчиками тепловых потоков, в качестве вторичного прибора которых используется милливольтметр В7-27А/1. Убыль массы регистрируется с помощью весов ВЛКТ-500 13. Опыты проводились с различными конструкциями, подиков 2. Устройство 5 регулирует положение излучателей.
Исследование закономерностей прогрева изделий при выпечке осуществлялось путем измерения температуры в характерных точках тестового изделия - верхней части теста, фарше и нижней части теста.
Датчиками температуры служили хромель-копелевые термопары диаметром 2x10 мм, провода которых имели термостойкую изоляцию. Использованные термопары имели разброс показаний, соответствующий классу точности электронно-самопишущего потенциометра КСП-4 с пределом измерения 0-200 С.
Исследование изменения влагосодержания изделия в процессе выпечки осуществляли по известным методикам / 101 /с применением весов ВЛКТ-500, установленных в нижней части пекарной камеры 13. и позволяющих получить кривую убыли влаги или массы изделия.
Один из основных показателей процесса выпечки - количество удаляемой из тестовых заготовок влаги, отнесенное к массе готовых изделий, измерение полей температуры, влагосодержания, объема, плотности лучистого потока проводилось по известным методикам/21,101,122/.
Измерение геометрических размеров изделия в процессе выпечки проводили визуальным способом с помощью устройства, описанного в работе / 93 /.
Плотность лучистого потока по методике / 88 / замеряли с помощью датчиков тепловых потоков, в качестве вторичного прибора использовали милливольтметр В7-27А/1.
Определение полей распределения давления внутри слоя самсы в процессе ИК - выпечки осуществлялось с помощью устройства, описанного в работе / 125 /по методике аналогичной методике работы 1125 1 путем определения и обработки экспериментальных данных.
Проанализируем закономерности распределения температурных полей при традиционном способе - выпечке в шкафу ЭШ-ЗМ и в предлагаемом электротандыре при использовании различных конструкций подиков: сетчатых, керамических (с различными толщиной пода, в данном случае толщина пода составит 14 мм, с начальной температурой Т= 240 С), сплошных металлических рис. 3.2; 3.3
Образцы готовили согласно рецептуре 163 "Сборника рецептур национальных блюд и кулинарных изделий народов Узбекистана" / 123 /: тесто слоенное - 50 гр., мясной фарш - 33 гр., масса всей заготовки - 83 гр., влажность теста при этом составляет 42% и влажность фарша - 75 %.
Из анализа полученных кривых следует, что температура в центре изделия возрастает медленно от 30 до 92 С, с установлением стабильного значения 98С. Прогрев верхней и нижней поверхностей осуществляется. В течение 2 минут температура изменяется от 30 до 70 С и на 13-ой минуте достигает 150 С, Описанная картина характерна для выпечки самсы в электрическом шкафу ЭШ-ЗМ.
Экономическая эффективность интенсификации процесса выпечки национальных мучных изделий
1. Предложен способ ИК -выпечки национальных мучных изделий, на который получено положительное решение о выдаче авторского свидетельства по заявке N4811763/13/03.9889. заявл. от 09.04.90 г.
2. Создана экспериментальная ИК - печь для выпечки национальных мучных изделий, на которой реализован предложенный способ выпечки. Испытания ИК - печи в условиях предлагаемого способа выпечки показали высокую эффективность процесса выпечки национальных мучных изделий при инфракрасном энергоподводе. При этом время выпечки сокращается в 1.5 раза, потери от упека уменьшаются при сохранении качественных показателей. Обоснованы рациональные технологические режимы выпечки самсы в условиях ИК- энергоподвода. При этом время выпечки сокращается в 1.5 раза, потери от упека уменьшаются при сохранении качественных показателей. Обоснованы рациональные технологические режимы выпечки самсы в условиях ИК — энергоподвода, что является доказательством применения этого способа для производства самсы.
Заключение
1. Проанализировано современное состояние теории и практики процесса выпечки национальных мучных изделий, выполнен анализ существующих способов выпечки и конструкции промышленных, опытных и экспериментальных печей как отечественного, так и зарубежного производства для выпечки национальных мучных изделий типа самсы, позволяющего интенсифицировать процессы внутреннего и внешнего тепло массообмена и обеспечивающего высокие качественные показатели тестового изделия.
2. На основе методов и приемов системного анализа предложена причинно-следственная многоуровневая иерархическая структура процесса выпечки национальных мучных изделий, которая состоит из семи взаимосвязанных ступеней, позволяющая с единых теплофизических и микробиологических позиций формализовать основные закономерности тепло - массопереноса, протекающая в установке с использованием ИК -энергоподвода переменного режима облучения, позволившая по единой методологии составить обобщенную математическую модель процесса выпечки.
3. Разработаны локальные математические описания эффектов и явлений на отдельных ступенях иерархии, агрегированные в обобщенную модель процесса выпечки и отражающие закономерности изменения температуры по слоям изделия, количественные изменения белков мяса и теста.
4. Методами планирования экспериментов изучен процесс выпечки национальных мучных изделий при двухстороннем ИК - энергоподводе переменного режима. Получены уравнения, позволяющие определять рациональную продолжительность процесса, затраты электроэнергии, потери массы и показатель качества готовых изделий.
5. Осуществлена разумная детализация элементарных процессов, выполнена компьютерная реализация математической модели процесса выпечки.
6. Установлена адекватность математической модели реальным процессам.
7. Экспериментально изучены распределения полей температуры, давления по слоям тестового изделия, кинетика влагоотдачи; вскрыт механизм тепло -массопереноса и намечены конкретные пути интенсификации процесса вьшечки самсы. 8. Предложен способ производства национальных мучных изделий, на который получено положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче авторского свидетельства.
9. Создана экспериментальная ИК - облучательная установка для выпечки национальных мучных изделий. Испытания, проведенные на предприятии треста общественного питания г. Бухары, показали высокую эффективность процесса вьшечки при ИК - облучении: в частности время выпечки сокращается в 1.5 раза при одновременном улучшении качественных показателей тестовых изделий. Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого способа составит 4.92 тыс. рублей в год.
