13 / 60
Многочисленные исследования показали, что основой
формирования качествапродуктаявляетсяединый комплекс
физических, физико химических и биохимических процес
сов независимо от вида технологической обработки. Поэто
му очевидно, что для получения наиболее эффективного ре
зультата при разработке новых технологий необходимо учи
тывать упомянутый комплекс процессов в их взаимосвязи,
для чего требуются фундаментальные исследования.
Бурное развитие биотехнологии как науки, базирую
щейся на глубоком проникновении математических мето
дов в описание технологических превращений, позволяет
по новому подойти к пониманию характера протекания
традиционных процессов производства пищевых продук
тов, а также научно обосновать возможность получения
новых продуктов и применения нетрадиционных видов
воздействия тепла.
Цель работы моделирование изменения массовых
долей аминокислот, жирных кислот и витаминов мясных
изделий в процессе инфракрасной тепловой обработки.
Математическая модель изменения температуры по
слоям мяса и по продолжительности была рассчитана на
основании баланса теплоты, определяемого по формуле:
d Q
общ
= d Q
1
+ d Q
2
+ d Q
3
где
d Q
общ
– энергия, сообщаемая облучаемому матери
алу, Дж;
d Q
1
–тепло, затрачиваемое на нагрев материала Дж
;
d Q
2
– тепло, затрачиваемое на испарение влаги, Дж;
d Q
3
– отдача тепла нагреваемым материалом в
окружающее пространство, Дж.
Для ячеечной модели объект исследования – мясной по
луфабрикат (например, бифштекс рубленый) – разделяли на
элементарные объемы ячейки или условно принятые слои
(ячейку можно представить как куб, каждая грань которого
составляет 5 мм), изменение температуры по высоте и по
времени рассматриваем как функцию
t = f (h,
τ
)
, для услов
но принятых элементарных объемов или ячеек
t
i ( j 1)
=
f (
∆
h,
∆
t
), в дифференциальной форме:
d Q/ d t = Q
ji
+ Q
( j 1 ) i
,
где
Q
j ,i
– входящее в
j
ю ячейку количество тепла, Дж;
i
–дискретный момент времени, с;
Q
( j 1) i
–выходящееиз
j
тойячейки количество тепла, Дж.
После математических преобразований получается
уравнение изменения температуры по слоям изделия и в
дискретные моменты времени:
t
i
(
j + 1)
=[q
i
·t dh + l
m
· dt (t
i (j 1)
+ t
i (j+1)
) + m
я
c
m
· h
i , j
] /
/ (2·
τ
m
·
F d
τ
+ m
я
·c
m
dh),
где
t
– температура,
0
C;
q
i
плотность лучистого теплового потока, Вт/м
2
;
dh
– высота ячейки, мм;
h
– высота продукта, мм;
F
– площадь поверхности, м
2
;
j
– ячейка;
j 1
– предыдущая ячейка;
j + 1
– последующая ячейка;
i
– дискретный момент времени, с;
λ
m
теплопроводность мяса, Вт/м
2
· кг ·°C;
c
m
–теплоемкость мяса, Вт/кг·°C;
m
я
– масса ячейки, кг.
Изменения массовых долей аминокислот, жирных кислот и
витаминов определялиматематической обработкойметодом
наименьших квадратов результатов физико химических ана
лизов исходного образца и после инфракрасной обработки
[11]. Былиразработаныоднофакторныерегрессионныеурав
нения, в которых за переменную была принята температура.
Объединяя математические описания изменения тем
пературы с регрессионными уравнениями по изменению
массовых долей аминокислот, жирных кислот и витаминов,
получаем обобщенную модель процесса тепловой обра
ботки мясопродуктов:
t
i
(
j + 1)
=[q
i
·
τ
·dh +
∆λ
m
· d
τ
·(t
i ( j 1 )
+ t
i ( j + 1 )
) + m
я
·
c
m
·
· h
i , j
] / (2
λ
m
· F d
τ
+ m
я
· c
m
dh)
m
1
=3,705 0,043 · t
i
m
2
=0,48 0,09 · t
i
– 0,001 · t
2
i
m
3
=2,205 0,066· t
i
+ 0,001· t
2
i
m
4
=0,037 + 0,01 · t
i
m
5
=0,101 + 0,004 · t
i
m
6
=7,843 – 0,144· t
i
+ 0,002 · t
2
i
m
7
=1,974 0,107 · t
i
+ 0,01· t
2
i
m
8
=36,945 – 0,175 · t
i
+0,005· t
2
i
m
9
=26,706 – 0,874 · t
i
+0,01 · t
2
i
m
10
=0,647 0,021· t
i
m
11
= 0,242 + 0,007 · t
i
m
12
=0,101 + 0,004 · t
i
m
13
= 2,063+0,204 · t
i
– 0,005 · t
2
i
m
14
=5,05+0,238 · t
i
– 0,006 · t
2
i
Моделирование изменения амино
и жирно кислотного состава и витаминов
БЕЛЯЕВА М.А., канд. техн. наук
Московский государственный университет прикладной биотехнологии
в процессе инфракрасной тепловой
обработки мясных изделий
Разработка современных высокоэффективных электротехнологий – одна из важнейших народно
хозяйственных задач, успешное решение которой может способствовать улучшению обеспече
ния населения высококачественными продуктами.
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека