Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние замораживания комбинированных мясорастительных полуфабрикатов (литературный обзор) 9
1.1 Аппаратурно-технологические решения 9
1.2 Расчетные зависимости процесса замораживания 20
1.3 Выводы по главе 23
Глава 2. Разработка математической модели процесса замораживания комбинированных мясорастительных полуфабрикатов 26
2.1 Постановка оптимизационной задачи 26
2.2 Основные допущения и ограничения 35
2.3 Выбор способов определения теплофизических характеристик замораживаемого продукта 40
2.3.1 Расчет коэффициента теплоотдачи в зависимости от условий теплоотвода 41
2.3.2 Расчет теплофизических характеристик по аналитическим уравнениям в зависимости от влажности 43
2.3.3 Расчет теплофизических характеристик при помощи статистической модели 45
2.4 Расчет времени замораживания 67
2.4.1 Расчет времени изотермического замораживания 67
2.4.2 Расчет времени охлаждения от криоскопической до заданной температуры 69
2.4.3 Расчет времени охлаждения от начальной до криоскопической температуры 70
2.5 Решение оптимизационной задачи 72
2.5.1 Синтез системы уравнений, характеризующей состояние процесса замораживания 72
2.5.2 Формирование неравенств, определяющих ограничения диапазонов изменения параметров процесса замораживания 74
2.5.3 Выбор критериев оптимизации и формализация их в виде целевых функций 75
2.5.4 Выбор метода поиска экстремума целевой функции 77
2.6 Разработка метода проверки адекватности математической модели 78
2.7 выводы по главе 83
Глава 3. Разработка программного обеспечения 85
3.1 Структурный состав программного обеспечения 85
3.2 Разработка алгоритмов 87
3.3 Программирование расчетного модуля 91
3.4 Описание интерфейса 91
3.5 Выводы по главе 96
Глава 4. Техническая реализация программно-аппаратного комплекса 97
4.1 Принципы построения и функционирования программно-аппаратного комплекса 97
4.2 Пример оптимизационного расчета и обсуждение результатов 104
4.3 Выводы по главе 111
Выводы 112
Литература
- Расчетные зависимости процесса замораживания
- Выбор способов определения теплофизических характеристик замораживаемого продукта
- Расчет времени охлаждения от криоскопической до заданной температуры
- Программирование расчетного модуля
Введение к работе
Оптимизация процесса быстрого замораживания пищевых продуктов, в том числе комбинированных мясорастительных полуфабрикатов, производится, как правило, на стадии его разработки и аппаратурного оформления [54, 74, 92, 133, 143], При этом режимы замораживания (температура и скорость движения хладоносителя, время замораживания) рассчитывают, исходя из усредненных теплофизических характеристик (ТФХ) замораживаемого продукта или возможного наихудшего их сочетания [22, 40, 102]. Полученные значения теплофизических параметров замораживания оформляют в виде технологической инструкции, в соответствии с которой и проводят процесс замораживания [135, 151]. Таким образом, существующий способ оптимизации процесса быстрого замораживания мясорастительных полуфабрикатов предполагает, что их теплофизические характеристики являются а) сосредоточенными параметрами и б) константами. Это объясняется, во-первых, сложностью тепловых расчетов нестационарных процессов [19, 22, 167, 170], к которым относится и быстрое замораживание, и, во-вторых, невозможностью заранее предусмотреть множество факторов, влияющих на теплофизические характеристики полуфабрикатов [28].
Однако для производства быстрозамороженных мясорастительных полуфабрикатов применяют сырье, характеризующееся довольно низким показателем однородности [151]. Замораживание полуфабрикатов, приготовленных из такого сырья, по жестко заданным инструкциям может привести к неоправданным энергозатратам, и, в ряде случаев, к ухудшению качества готовой продукции [122].
Таким образом, существует проблема оперативной настройки теплофизических параметров быстрого замораживания (оптимальных с точки зрения экономичности процесса и его воздействия на замораживаемый продукт) при обработке партий полуфабрикатов, изготовленных из неоднородного сырья. Здесь под неоднородностью сырья будем понимать варьирование его свойств, влияющих на теплофизические характеристики полуфабрикатов, однако, не выводящее их значения за некоторые допустимые пределы, установленные на стадии технологического проектирования продукта.
В условиях повышения тарифов на энергоносители и роста культуры потребления, необходимость оптимизации процесса замораживания по критериям снижения энергозатрат и стабилизации показателей качества готовой продукции приобретает актуальное звучание.
Целью диссертационной работы является совершенствование и оптимизация процесса быстрого замораживания мясорастительных полуфабрикатов на базе создания программно-аппаратного комплекса в виде автоматизированного рабочего места (АРМ), обеспечивающего оперативную (непосредственно перед началом процесса) корректировку технологических режимов для стабилизации качества продукции на уровне не ниже заданного в условиях изменяющегося состава сырья, а также минимизации энергозатрат в процессе замораживания.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
— установить номенклатуру показателей качества полуфабрикатов, подлежащих стабилизации и определить факторы, влияющие на них в процессе замораживания;
-выбрать каналы управления качеством процесса быстрого замораживания применительно к конвейерному скороморозильному аппарату с воздушным охлаждением;
- предложить математическую модель, ориентированную на проведение оперативных оптимизационных расчетов; выбрать критерии опти мизации и формализовать их в виде целевых функций;
- разработать прикладное программное обеспечение, реализующее разработанные методы контроля исходного сырья и управления качеством быстрозамороженных мясорастительных полуфабрикатов;
- разработать программно-аппаратный комплекс, реализующий практическое применение разработанного математического и программного обеспечения в производственных условиях.
Научная новизна состоит в следующем. Предложена математическая модель процесса быстрого замораживания мясорастительных полуфабрикатов, позволяющая рассчитывать оптимальные технологические режимы замораживания индивидуально для каждой партии полуфабрикатов с учетом теплофизических характеристик сырья, использованного для приготовления данной партии полуфабрикатов. Для повышения меры адекватности математической модели реальному процессу предложен способ учета малых отклонений фактических теплофизических характеристик сырья от средних значений, документированных в нормативных инструкциях, что в итоге позволяет обоснованно осуществлять выбор технологических режимов замораживания. Поставлены и решены задачи оптимизации процесса быстрого замораживания по различным целевым функциям (максимальное качество готовых полуфабрикатов, минимизация энергозатрат, интенсификация процесса) при условии выполнения технологических ограничений и условий, наложенных на показатели качества быстрозамороженных полуфабрикатов.
Практическая значимость. Предложена методика экспресс-оценки качества процесса быстрого замораживания, предусматривающая вариабельность технологических режимов замораживания при гарантированном обеспечении нормативных показателей качества готовых полуфабрикатов. Разработана система оценки качественных показателей процесса быстрого замораживания, основанная на влиянии скорости замораживания на показатели качества (органолептические характеристики» степень денатурации белков, гидрофильность) замороженных полуфабрикатов. Разработана методика получения объема исходных данных, необходимых и достаточных для производственных условий, в которых возможен случай неполной информации о характеристиках сырья, используемого в данной партии полуфабрикатов. Разработаны специальные быстродействующие алгоритмы и создан пакет специальных прикладных программ для информационно-советующей системы управления, обеспечивающей практическую реализацию разработанных методов контроля исходного сырья и управления качеством быстрозамороженных мясорастительных полуфабрикатов. Для реализации информационно-советующей системы разработан программно-аппаратный комплекс, позволяющий, исходя из информации о фактических характеристиках сырья, осуществлять оперативные оптимизационные расчеты технологических режимов быстрого замораживания полуфабрикатов непосредственно в производственных условиях и получать достоверный прогноз качества готовых полуфабрикатов по схеме «если [сочетание режимов], то [значение качества]».
По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Основные положения работы обсуждались и докладывались на научной конференции профессорско-преподавательского состава СПбГАХПТ (Санкт-Петербург, СПбГАХПТ, 1995); Международной научно-технической конференции «Холод и пищевые производства» (Санкт-Петербург, СПбГАХПТ, 1996); Международной научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии пищевых производств» (Санкт-Петербург, СПбГАХПТ, 1998); Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств» (Санкт-Петербург, СПбГАХПТ, 1999); III между народной научно-технической конференции «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем» (Вологда, ВоГТУ, 2002); VII международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов» (Москва, МГТА, 2002); II Международной научно-технической конференции, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, СПбГУНиПТ, 2003).
Действующий образец автоматизированного рабочего места на базе ПЭВМ экспонировался на выставке Международной научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии пищевых производств» (Санкт-Петербург, СПбГАХПТ, 1998) и отмечен дипломом выставки.
Расчетные зависимости процесса замораживания
В связи с известными трудностями получения решения линейного дифференциального уравнения теплопроводности в холодильной технике для расчета теплофизических параметров процесса замораживания широко используют различные упрощенные методы [22, 23, 26, 31, 40, 76, 86, 106, 115, 151, 167]. Далее рассмотрены некоторые, наиболее соответствующие теме данной диссертационной работы варианты математических моделей и проведен их сравнительный анализ.
Авторами работы [40] предложен метод расчета продолжительности замораживания пищевых продуктов в условиях организации симметричного теплообмена. Такие условия обеспечиваются в скороморозильных аппаратах созданного модульного ряда, в которых в качестве охлаждающей среды используется воздух или некипящая жидкость [36]. Авторами разработана трехранговая классификационная модель штучных пищевых объектов замораживания, предназначенных для обработки в скороморозильных аппаратах. В первый ранг модели входят 5 классов продуктов, дифференцированных по первому классификационному признаку - физической природе: мясо, мясопродукты, эндокринно-ферментное сырье; птица; рыба; ягоды, фрукты; овощи. Во второй и третий ранги включены соответственно подклассы и группы продуктов, дифференцированных по второму классификационному признаку — влажности. При этом подклассы во втором ранге квантуются на интервалы, равные 10 % влажности, а группы продуктов в третьем ранге — на интервалы, равные 5 % влажности. Нулевой ранг модели охватывает весь ассортимент штучных влагосодержащих (55,0 90,0 %) продуктов, предназначенных для замораживания в скороморозильных аппаратах. Для практического использования предлагаемой классификации определены теплофизические характеристики условно-расчетного продукта (УРП) отдельно для каждой группы, подкласса, класса, а также для всего ассортимента (нулевой ранг модели) продуктов. Большинство пищевых продуктов, входящих в классификацию объектов замораживания, представлены эквивалентным телом в виде неограниченной пластины с целью получения сравнительно простого решения. Определены диапазоны варьирования параметров замораживания для ряда пищевых продуктов. Например, при замораживании мясных полуфабрикатов температура воздуха может быть задана в пределах -20 + -70 С, а скорость его движения - в пределах 4- -10 м/с. При этом коэффициент теплоотдачи изменяется в пределах 62 + 121 Вт/(м2-К), а скорость замораживания - в пределах (7 16)-10-6 м/с. Влияние изменения режимов замораживания в указанных пределах на показатели качества замороженных полуфабрикатов не показано.
Авторами работы [86] усовершенствован широко используемый метод, основанный на применении коэффициента гомохронности как фактора геометрической формы. Этому методу присущи следующие существенные недостатки: коэффициент гомохронности чувствителен к критерию Bi, т.е. зависит от технологических параметров режима замораживания; коэффициент гомохронности непостоянен в ходе процесса замораживания. Исследования, проведенные методом компьютерного моделирования, позволили авторам выявить зависимость коэффициентов гомохронности при однофазном замораживании от температуры в центре замораживаемого тела. Установлена область, ограниченная критическим значением числа Bi, для которой с помощью этого метода можно получить корректные результаты.
В работе [31] предложен способ регулирования условий теплоотво-да при быстром замораживании продуктов в потоке воздуха. Регулирование осуществляется в зависимости от отношения действительного средне-интегрального значения плотности теплового потока, отводимого от продукта, к максимальному тепловому потоку, который способен отвести от продукта воздух с заданной температурой и скоростью. Предложенный способ позволяет создать квазиоптимальные условия теплоотвода и выровнять тепловую нагрузку на холодильное оборудование. Для обеспечения этих возможностей предложено использовать скороморозильный аппарат модульного типа, в котором каждая стадия процесса протекает в самостоятельном модуле, поддерживающем заданные параметры внешнего воздействия на обрабатываемый продукт независимо от соседних, образующих в совокупности морозильный туннель. По сути такой способ представляет собой программное замораживание.
Выбор способов определения теплофизических характеристик замораживаемого продукта
Для тепловых расчетов по формулам, приведенным в п. 2.4, необходимо предварительно рассчитать значения следующих теплофизических величин: а2 - коэффициент температуропроводности незамороженного продукта, м2/с; а - коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта, Вт/(м2-К); С, - удельная теплоемкость замороженного продукта, Дж/(кгК); С2 - удельная теплоемкость незамороженного продукта, Дж/(кгК); Х] - теплопроводность замороженной части продукта, Вт/(м-К); Х2 —теплопроводность незамороженной части продукта, Вт/(мК); р - плотность продукта, кг/м3; /кр - криоскопическая температура продукта, С.
Исследования [11, 79, 151] показывают, что значения теплофизических характеристик мясных и комбинированных продуктов связаны с их химическим составом. Вместе с тем в пределах одной товароведческой категории (сорта) химический состав мясного и растительного сырья, применяемого в технологии комбинированных полуфабрикатов, варьирует в достаточно широких пределах [78, 116, 121, 128], что вызывает определенное изменение ТФХ полуфабрикатов. Тепловой расчет процесса замораживания дает наиболее точный результат при условии, что известны фактические значения теплофизических характеристик замораживаемого продукта. Однако прямое измерение ТФХ инструментальными методами применимо, как правило, в лабораторных условиях при экспериментальных исследованиях, так как требует проведения длительных процедур при помощи достаточно сложных приборов и установок [НО]. Такой способ измерения ТФХ измерения ТФХ замораживаемых полуфабрикатов не вполне отвечает сформулированному в п. 2.2 условию 2.2.1.
В связи с этим для практических расчетов применяют методы косвенного определения ТФХ обрабатываемого продукта. Широкое распространение нашел метод выражения ТФХ в виде функциональных зависимостей от влагосодержания продукта [22]. При этом точность определения ТФХ мясных продуктов лежит в пределах ±(10-30) %, что не всегда является достаточным уровнем для практических расчетов. При определении ТФХ многокомпонентных продуктов, какими являются мясорастительные полуфабрикаты, точность получается еще более низкой. В п. 2.3.1-2.3.2 синтезирована система аналитических уравнений, предложенных разными авторами для выражения ТФХ в зависимости от влажности и указаны присущие этому способу недостатки. В п. 2.3.3 предложена система регрессионных уравнений, дополняющая аналитический метод определения ТФХ и в известной мере компенсирующая его недостатки.
В общем случае коэффициент теплоотдачи а является суммарной величиной: а = ак+аи+ар, где ак, аи, ар - коэффициент теплоотдачи соответственно за счет конвекции, испарения и радиации. Это выражение применяют для расчета коэффициента теплоотдачи в аппаратах с воздушно-радиационной системой охлаждения. Применительно к морозильным аппаратам с воздушным охлаждением и принудительным движением воздуха расчетное выражение обычно упрощают: ct = ctK [22]. При таком упрощении коэффициент теплоотдачи можно рассчитывать при помощи критериальных уравнений теории подобия или по эмпирической формуле Юргеса[22]: а = 6,16 + 4,19Г2, (2.7) где Y2 - скорость движения воздуха в морозильном аппарате, м/с.
Определение коэффициента теплоотдачи по критериальным уравнениям (например, по известному соотношению с учетом результатов ис ACQ следования Аверина [22]: Nu = 0,28Re ) дает более точные значения, чем расчет по формуле (2.7). Однако, использование критериальных уравнений не вполне удовлетворяет сформулированному в п. 2.2 условию 2.2.1: математическая модель будет существенно усложнена вследствие введения зависимостей, описывающих необходимые для критериальных уравнений табличные данные (например, значения коэффициента теплопроводности сухого воздуха Хсл и кинематической вязкости воздуха vB в зависимости от его температуры tв). К тому же следует ожидать, что введение зависимостей вида А,св =f{tB) и vB =/(0 приведет к увеличению погрешности расчета. С другой стороны, обработав данные, приведенные в работе [22], мы установили, что отличие значений коэффициента теплоотдачи, полученных, в первом случае, по критериальным уравнениям, и, во втором случае, по формуле (2.7), составляет около 4 % для следующих условий теплоотвода: температура охлаждающего воздуха -35 С, скорость его движения 4 м/с, что соответствует рассматриваемому в данной работе процессу. Следует отметить, что при изменении условий теплоотвода, например, при уменьшении скорости движении воздуха до 0,5 м/с, указанное отличие возрастает до 8-НО %. С учетом изложенного, значение коэффициента теплоотдачи от поверхности замораживаемого продукта предпочтительнее определять по формуле (2.7).
Теплоемкость и плотность являются аддитивными характеристиками, поэтому для определения теплоемкости и плотности полуфабриката необходимо знать соответствующие ТФХ компонентов, входящих в состав комбинированного фарша. Учитывая сказанное выше, для расчета ТФХ компонентов фарша воспользуемся эмпирическими зависимостями, предложенными в [26]: cwl=c?+kcX(w-w")9 cw2= +kc2(w-wti)9 где см и cw2 - теплоемкость компонента фарша, имеющего влагосодер-жание w (в долях единицы) при температурах соответственно ниже (индекс 1) и выше (индекс 2) криоскопической, ДЖ/(КРК); с,н и с2 - теплоемкость компонента фарша при значении w = wH для температур соответственно ниже и выше криоскопической; с" =1465,4 Дж/(кгК), с" = 2093,4Дж/(кгК), и н=0,5; кс{9 кс2 — эмпирические коэффициенты; кс1 =1482,7 Дж/(кгК), кс2 =4186,8 Дж/(кг-К); w - текущее значение вла-госодержания компонента фарша, доли единицы. 1= 1+ 1 (и -и н), где Xw{ и Xw2 - значение коэффициента теплопроводности компонента фарша, имеющего влагосодержание w (в долях единицы) при температурах соответственно ниже (индекс 1) и выше (индекс 2) криоскопической, Вт/(м-К); А." и Х-2 -значение коэффициента теплопроводности компонента фарша при значении w = wH для температур соответственно ниже и выше криоскопической; А." =0,58 Вт/(мК), )?2 = 0,29Вт/(мК); кХ{9 кХ2 -эмпирические коэффициенты; кхх =1,917 Вт/(м-К), кхг =0,604 Вт/(м-К). Pw = pH +kp(w-w»), (2.8) где pw - плотность компонента фарша с влагосодержанием w, принимаемая равной для температур ниже и выше криоскопической, кг/м3; рн -плотность компонента фарша влагосодержанием w = wH9 кг/м3; рн =1005 кг/м3; кр - эмпирический коэффициент; к? = 208,3 кг/м3.
Расчет времени охлаждения от криоскопической до заданной температуры
Замороженная часть полуфабриката в процессе замораживания охлаждается до некоторой температуры Z2, меньшей криоскопической, следовательно помимо теплоты кристаллизации должна быть отведена некоторая дополнительная теплота. На практике применение формулы (2.34) с допущением о нулевой теплоемкости замороженной части приводит к тому, что реальная продолжительность замораживания будет больше, чем расчетное время, полученное по формуле Планка (2.34).
Для учета ненулевой теплоемкости замороженной части продукта созданы различные приемы и модификации формулы Планка [11, 22, 106, 143, 150] для различных пищевых продуктов. Для определения времени замораживания продуктов шарообразной формы авторами работы [106] получена следующая формула:
В выражении (2.36) первое слагаемое это формула Планка (2.34), а второе - поправка на ненулевую теплоемкость замороженного продукта. В соответствии с представлением о процессе замораживания как о продвижении границы раздела фаз от поверхности продукта к центру и последующем охлаждении замороженного продукта до заданной температуры (рис. 2.3) запишем второе слагаемое в правой части выражения (2.36) в виде расчетной формулы для определения времени охлаждения тш, с:
Удельную теплоту, отводимую от замороженного полуфабриката при последующем его охлаждении от криоскопической до заданной температуры в центре, можно вычислить по формуле, Дж/кг:
При расчете времени замораживания по выражению (2.34) полагают, что продукт имеет начальную температуру, равную криоскопической, т.е. Х4 =/кр. На практике продукт перед замораживанием имеет температуру Х4Хкр9 где температуру ХА можно принять равной температуре помещения, в котором находился продукт перед загрузкой его в морозильный аппарат. Таким образом, в морозильном аппарате продукт вначале охлаждается до криоскопической температуры, а затем начинается собственно замораживание. Существуют различные способы учета начальной температуры продукта при определении продолжительности замораживания [22, 25, 106]. Наиболее грубый прием заключается в формальной замене в выражении (2.36) величины qn на сумму qn +q{ [150], где второе слагаемое - теплота, отводимая при охлаждении продукта от начальной до криоскопической температуры, Дж/кг: ?,=С2(ЛГ4-/„,). (2.40)
Включение в выражение (2.36) величины q , не учитываемой формулой (2.34), выходит из логики построения этой формулы и оправдано лишь при очень интенсивной теплоотдаче с поверхности продукта (т. е. при Bi2 »1). В этом случае поверхность продукта остывает до криоскопической температуры очень быстро, а внутренний объем продукта сколько-нибудь заметно остыть не успевает. В таких условиях расхождение опытных результатов и результатов, полученных по формуле Планка (2.34) с включением в нее величины (2.40) может быть незначительным [22,106].
Проведенные нами расчеты показывают, что значение критерия Био при замораживании полуфабрикатов с учетом технологических ограничений получается меньше единицы. В этом случае при определении времени охлаждения Т до криоскопической температуры пользуются результатами точного решения уравнения теплопроводности либо упрощенными формулами [22].
А.Г. Фикиин для стадии регулярного режима охлаждения предложил следующую аналитическую зависимость для расчета времени охлаждения продуктов сферической формы [142]: т[ = Я а 0,767 Вь + 0,27 lgiZ2l+o,04 (2.41) где Bi2 - критерий Био для незамороженного продукта, Ві,= aR ( 2.42) а2 - коэффициент температуропроводности незамороженного продукта, м2/с. Д.Г. Рютовым предложена зависимость, аппроксимирующая точное решение уравнения теплопроводности для стадии регулярного режима [22]:
Программирование расчетного модуля
Оптимизационная задача (2.44)-(2.63), сформулированная в виде системы констант, уравнений, ограничений и функционалов оптимизации представляет собой экстремальную задачу.
Поиск оптимальных теплофизических параметров замораживания заключается в, необходимо, подставлять в уравнения модели значения параметров Yl9 Y2 следующем. Перед началом расчета выбирают целевую функцию (2.60), (2.62) или (2.63). Затем в уравнения математической модели необходимо подставить численные значения параметров Хх — Х4, определенные для замораживаемой партии полуфабрикатов. Далее, используя какой-либо метод поиска экстремумаиз диапазонов описанных неравенствами (2.53) и (2.54) соответственно, а также получаемое расчетным способом значение Г3 и вычислять значение целевой функции. При каждой итерации рассчитанное значение целевой функции должно срав ниваться со значением, полученным при предыдущей итерации. Большее из этих двух значений отбрасывается, а меньшее сохраняется для сравнения со значением, которое будет получено при последующем шаге итерации. Запоминаются также соответствующие значения параметров Yx - У$ Таким образом, по завершении расчета имеем значения параметров замораживания Fj - Y39 удовлетворяющих выбранному критерию оптимизации при замораживании данной партии полуфабрикатов.
Существуют различные численные методы поиска экстремума, в отличие от классического способа [34] не требующие вычисления производных и удобные для реализации на современных ПЭВМ [33, 34, 136].
Сформулированные критерии оптимизации (2.60) и (2.62) позволяют организовать сравнительно несложные алгоритмы оптимизационных расчетов. Однако косвенный характер этих критериев требует периодической проверки адекватности примененных ограничений (2.53-2.58) и, в случае необходимости, их корректировки. Такая необходимость может быть вызвана изменением внешних по отношению к модели факторов, например, параметров работы скороморозильного аппарата вследствие износа или сезонными колебаниями характеристик окружающей среды. Следовательно, необходимо разработать методику проверки адекватности математической модели, которая будет применяться при изменении внешних факторов для адаптации модели к новым условиям.
Методика проверки адекватности разрабатывается с учетом сформулированной цели оптимизационной задачи (стр. 34). Модель считается адекватной, если расчетные теплофизические параметры процесса замо раживания, реализованные при обработке партии полуфабрикатов, обеспечивают на выходе продукт заданного качества. Таким образом, необходимо каким-либо способом оценивать качество полуфабрикатов, а также установить величину предельного допустимого отклонения качества от некоторого номинального значения.
Для оценки качества партии полуфабрикатов после их замораживания необходимо получить количественную оценку свойств полуфабрикатов, которые существенно изменяются в процессе холодильной обработки. Причем степень изменений этих свойств должна зависеть от теплофизиче-ских параметров процесса замораживания. Назовем такие свойства контрольными характеристиками полуфабрикатов.
Номенклатура контрольных характеристик, необходимых для проверки адекватности математической модели, определена по методике экспертных оценок. Образец опросной карты, разработанной для проведения экспертизы, представлен в прил. 2. В соответствии с рекомендациями, приведенными в работах [22, 23, 38], разработана иерархическая структура контрольных характеристик замороженных полуфабрикатов (рис. 2.10).
Как видно из рис. 2.10, все контрольные характеристики, рекомендованные экспертами, разделены на три подгруппы - потребительские характеристики, степень денатурации белков, гидрофильность. Потребительские характеристики Нх включают аромат #м, вкусу #,_2 и нежности //_з» оцениваемым в баллах (табл. 2.12).
Степень денатурации белков Н2 определяют по количеству общих сульфгидрильных групп 7/2_i» Ю 8 моль на 1 мг белка, и общей экстрагируемое белка в растворах высокой и низкой ионной силы #2_2, к щему азоту. Гидрофильность Н3 определяют по содержанию связанной влаги //з-і» % к общей массе, потерям массы при замораживании //3-2 % к начальной массе, и величине рН //3-3 Дл расчета обобщенной контрольной характеристики Н, используемой в качестве критерия адекватности математической модели, необходимо также измерить контрольные характеристики незамороженных полуфабрикатов. Для этого берут образцы для анализа из той же партии полуфабрикатов перед началом ее замораживания и определяют: количество общих сульфгидрильных групп #2_i» бщую экстрагируемость белка #_2, содержание связанной влаги #з-і, величину рН //_з Органолептическим показателям качества неза мороженного продукта присваивают соответствующий максимальный балл (табл. 2.12).
