Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Применение методов математического моделирования в оптимизационном проектировании технологических процессов производства пищевых продуктов

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-2-47-55

Полный текст:

Аннотация

Оптимизация термохимических и биологических превращений, происходящих при тепловой обработке пищевых продуктов, может быть осуществлена только с учетом динамики формирования температурных полей внутри обрабатываемых изделий. Разработана математическая модель процесса Sous-Vide обработки, обеспечивающая определение динамики изменения температурного поля Sous-Vide обработанных функциональных пищевых продуктов на основе животного и растительного сырья. Для расчета процесса Sous-Vide обработки функциональных продуктов применяли дифференциальное уравнение нестационарной теплопроводности с учетом критерия Био. При решении системы дифференциальных уравнений в частных производных использован математический пакет flexPDE. В расчетах использована пространственная сетка с числом узлов 20000, принята точность вычислений 10E-4. При расчетах применяются экспериментально определенные значения теплопроводности, удельной теплоемкости, плотности и температуропроводности каждого из компонентов пищевой системы. Результаты вычисленного эксперимента при математическом моделировании процесса Sous-Vide обработки показывают эволюцию температурных полей в различных сечениях пищевой системы и на ее верхней поверхности, имеющей форму эллипсоида вращения. Установлены зависимости изменения теплофизических характеристик при продольном и поперечном обтекании пищевой системы теплоносителем. Результаты вычислительного эксперимента показывают хорошую сходимость математической модели и полученных результатов, которая составляет 94%, что свидетельствует об адекватности разработанной математической модели процесса Sous-Vide обработки. Полученная математическая модель позволяет путем вычислительного эксперимента анализировать и оптимизировать режимы Sous-Vide обработки широкого ассортимента пищевого сырья, различных геометрических форм и размеров, обладающих различными физико-химическими и теплофизическими свойствами, с учетом их не стационарности в условиях термического воздействия.

Об авторах

Е. С. Попов
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Россия
д.т.н., профессор, кафедра сервиса и ресторанного бизнеса, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


Е. А. Пожидаева
Воронежский государст-венный университет инженерных технологий
к.т.н., доцент, кафедра технологии продуктов животного происхождения, пр-т Револю-ции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


Е. С. Певцова
Воронежский государственный университет инженерных технологий
студент, кафедра сервиса и ресторанного бизнеса, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


А. В. Соколова
Воронежский государственный университет инженерных технологий
студент, кафедра сервиса и ресторанного бизнеса, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


А. С. Колмакова
Воронежский государственный университет инженерных технологий
студент, кафедра сервиса и ресторанного бизнеса, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


Список литературы

1. Carrascal J.R. Sous-vide cooking of meat: A Maillarized approach // International Journal of Gastronomy and Food Science. 2019. V. 16. Р. 100–108.

2. Mathias P.C. The quest for umami: Can sous vide contribute? // International Journal of Gastronomy and Food Science. 2018. V. 13. Р. 129–133.

3. Shenggian S.F. Texture, color and sensory evaluation of sous-vide cooked beef steaks processed using high pressure processing as method of microbial control // LWT. 2019. V. 103. P. 169–177.

4. Uttaro B. Efficacy of multi-stage sous-vide cooking on tenderness of low value beef muscles // Meat Science. 2019. V. 149. P. 40–46.

5. Stringer S.C. Predicting bacterial behaviour in sous vide food // International Journal of Gastronomy and Food Science. 2018. V. 13. Р. 117–128.

6. Cosansu S. Effect of grape seed extract on heat resistance of Clostridium perfringens vegetative cells in sous vide processed ground beef // Food Research International. 2019. V. 120. С. 33–37.

7. Попов Е.С. Нутриентные корректоры пищевого статуса на основе продуктов глубокой переработки низкомасличного сырья: получение, свойства, новые технологии применения. Воронеж, 2017.

8. Родионова Н.С., Попов Е.С. Sous-Vide обработка мелкокусковых полуфабрикатов из мяса говядины: режимы и показатели качества // Пищевая промышленность. 2015. № 10. С. 32–34.

9. Радченко М.В. Исследование влияния длительной низкотемпературной тепловой обработки на качественные характеристики вареных продуктов из свинины с различным ходом автолиза. Орел, 2017. 24 с.

10. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычис-лительная теплопередача. М.: Едиториал УРСС, 2003. 784 с.

11. Бражников А.М., Теория термической обработки мясопродуктов. Москва: Агропромиздат, 1987. 271 с.

12. Голубева Л.В., Пожидаева Е.А., Дарьин А.О., Свистула А.В. Разработка технологии получения структурирующей добавки для замороженных молочных продуктов // Пищевая промышленность. 2018. С. 43–45.

13. Пожидаева Е.А., Болотова Н.В., Илюшина А.В. Влияние условий замораживания на продолжительность процесса холодильной обработки творожных полуфабрикатов, обогащенных полиненасыщенными жирными кислотами // Устойчивое развитие регионов: материалы Международной научно-практической конференции. 2016. С. 124–130.

14. Романков Г.П., Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи). Санкт-Петербург: Химиздат, 2009. 544 с.

15. Лявер Д. Полимеры в пищевой промышленности // Технология переработки и упаковки. 2003. № 4. C.12.

16. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Москва: Наука, 1973. 832 с.

17. Харин В.М., Агафонов Г.В. Теоретические основы тепло – и влагообменных процессов пищевой промышленности. М.: Пищевая промышленность, 2001. 344 с.

18. Харин В.М., Агафонов Г.В. Теория гигро- и гидротермической обработки капиллярнопористых тел. Воронеж: ВГТА, 2000. 184 с.


Для цитирования:


Попов Е.С., Пожидаева Е.А., Певцова Е.С., Соколова А.В., Колмакова А.С. Применение методов математического моделирования в оптимизационном проектировании технологических процессов производства пищевых продуктов. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2019;81(2):47-55. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-2-47-55

For citation:


Popov E.S., Pozhidaeva E.A., Pevtsova E.S., Sokolova A.V., Kolmakova A.S. Application of methods of mathematical modeling in the optimization design of technological processes of food production. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2019;81(2):47-55. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-2-47-55

Просмотров: 183


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)