Реферат. По развариванию зернового замеса накоплен значительный экспериментальный и производственный материал. Однако теория этого процесса не разработана в требуемой степени. Показано, что математическое моделирование процесса разваривания зернового замеса может использовать в качестве основы уравнение нестационарной диффузии и его численное решение, основанное на методе сеток. Показано, что наряду с процессом нестационарной диффузии при использовании сеточного метода можно учитывать температурные процессы и теорию набухания крахмальных гранул. Определены значения энергии активации диффузии связанной влаги в крупке и величина предэкспоненциального множителя. Для описания процесса набухания крахмальных гранул использованы решения достаточно многочисленных исследований, и выбрана модель, основанная на кинетике химической реакции второго порядка. Уточнение модели разваривания проведено по экспериментальным данным для пшеничной крупки, и сделан вывод о необходимости учета разрыва крахмальных гранул в результате набухания и отрыва слоев материала, граничащих с жидкой фазой, в период всего процесса вплоть до полного разваривания зерновой крупки. Приведены увеличенные под микроскопом фотографии края сухой и разваренной частиц, свидетельствующие о набухании крахмальных гранул и отрыве внешнего слоя частицы. Одновременно в модели учтена динамика изменения температур при нагревании зернового замеса и его разваривании. Результаты моделирования идентифицированы по данным экспериментального исследования разваривания ячменной крупки. Установлено, что разработанная модель с высокой точностью описывает результаты экспериментального исследования. Показано, что математическая модель, основанная на уравнении нестационарной диффузии, без учета температурных эффектов и теории набухания крахмальных гранул дает завышенное время разваривания.

набухание, крахмальные гранулы, разваривание, зерновой замес, математическое моделирование, неявная схема

1. Востриков С.В. Теоретические основы и разработка прикладных задач безотходной технологии спиртового производства: дис. ... д-ра техн. наук: 03.00.23, 05.18.07. Воронеж: ВГТА, 2000. 518 с. Vostrikov S.V. Teoreticheskie osnovy i razrabotka prikladnykh zadach bezotkhodnoi tekhnologii spirtovogo proizvodstva. Diss. dokt. tekhn. Nauk [Theoretical frameworks and applications nonwaste technology of alcohol production. Dr. tech. sci. diss.] Voronezh, 2000. 518 p. (In Russ.).

2. Короткова Т.Г., Левашова Л.М., Черепов С.В. Использование неявной схемы и метода исключения Гаусса при моделировании насыщения зерновой крупки водой и сушки упаренной барды // Новые технологии. 2012. № 2. С.19-26. Korotkova T.G., Levashova L.M., Cherepov S.V. Using the implicit scheme and Gaussian elimination in modeling saturation grain semolina with water and drying the evaporated stillage. Novye tekhnologii. [New Technology], 2012, no. 2, pp. 19-26(In Russ.).

3. Дворецкий С.И., Дмитриев В.М., Кор-мильцин Г.С., Пестрецов С.И. и др. Исследование кинетики сушки зерновых культур // Вестник ТГТУ. 2002. Т 8. № 2. С. 228-239. Dvoreckij S.I., Dmitriev V.M., Kormil'tsin G.S., Pestretsov S.I. et al.Investigation of the kinetics of drying crops. Vestnik TGTU. [Bulletin of TSTU], 2002. vol. 8, no. 2, pp. 228-239. (In Russ.).

4. Черепов С.В., Сиюхов Х.Р., Короткова Т.Г., Солонникова Н.В. и др. Математическое моделирование процесса разваривания ячменной крупки // Известия вузов. Пищевая технология. 2014. № 1. С.88-92. Cherepov S.V., Siiukhov Kh.R., Korotkova T.G., Solonnikova N.V. et al. Izvestiia vuzov. Pishchevaia tekhnologiia. [Simulation of the process of cooking barley grits], 2014, no. 1, pp. 88-92. (In Russ.).

5. Воробьев А.Х. Диффузионные задачи в химической кинетике: учебное пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2003. 98 с. Vorob'ev A.Kh. Diffuzionnye zadachi v khimicheskoi kinetike [Diffusion problems in chemical kinetics]. Moscow, Izdatel’stvo Moskovskogo universiteta, 2003. 98 p. (In Russ.).

6. Kubota K., Hosokawa Y., Suzuki K., Hosaka H. Studies on the gelatinization rate of rice and potato starches. Journal of Food Science, 1979, no. 44, pp. 1394–1397.

7. Lund D. Influence of time, temperature, moisture, ingredients, and processing conditions on starch gelatinization. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1984, no. 20(4), pp. 249–273.

8. Okechukwu P. E., Rao, M. A. Influence of granule size on viscosity of cornstarch suspension. Journal of Texture Studies, 1995, no. 26, pp. 501–516.

9. Lagarrigue S., Alvarez G, Cuvelier G., Flick D. Swelling kinetics of waxy maize and maize starches at high temperatures and heating rates. Carbohydrate Polymers, 2008, no. 73, pp. 148–155.

10. Chen G., Campanella O.H., Purkayastha S. A dynamic model of crosslinked corn starch granules swelling during thermal processing. Journal of Food Engineering, 2007, no. 81, pp. 500–507.

11. Peleg M. An empirical model for the description of moisture sorption curves. Journal of Food Science, 1988, no. 53, pp. 1216–1219.

12. Malumba P., Jacquet N., Delimme G., Lefebvre F. et al. The swelling behaviour of wheat starch granules during isothermal and nonisothermal treatments. Journal of Food Engineering, 2013, no. 114, pp. 199–206.

13. Malumba P., Janas S., Masimango T., Sindic M. et al. Influence of drying temperature on the wet-milling performance and the proteins solubility indexes of corn kernels. Journal of Food Engineering, 2009, no. 95, pp. 393–399.

14. Okechukwu P.E., Rao M.A. Kinetics of cowpea starch gelatinization based on granule swelling. Starch, 1998, no. 48 (2), pp. 43–47.

15. Rao M.A., Tattiyakul J. Granule size and rheological behavior of heated tapioca starch dispersions. Carbohydrate Polymers, 1999, no. 38, pp. 123–132.

16. Баракова Н.В. Разработка технологии этилового спирта при пониженных температурных режимах водно-тепловой и ферментативной обработки высококонцентрированных замесов из ячменя: дис. ... канд. техн. наук, 05.18.07. Санкт-Петербург: С.-Пб ГУНИПТ, 2010. 120 с. Barakova N.V. Razrabotka tekhnologii etilovogo spirta pri ponizhennykh temperaturnykh rezhimakh vodno-teplovoi i fermentativnoi obrabotki vysokokontsentrirovannykh zamesov iz iachmenia. Diss. kand. tekhn. Nauk [Development of technology for ethanol at low temperature regimes of water and heat and enzymatic treatment of highly concentrated mixtures of barley. Cand. tech. sci. diss.]. St. Petersburg, 2010. 120 p.