Многофакторный статистический анализ процесса гидротермической обработки рисовой крупы Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

USttAI: AUTHOR Лабуг>м М.Э.. >Сар**>в Б И riATF 't invni МдеуоФ»; »SAсен CATE CONIFXT.

■R&ECT Кро.ТГХ»! тешзлов.» REV. 1! IfliOOl ПэКАРТ T — p

Pxmo-'immmuu imaoeyiw+w* Irecomcndeo I Or

ffiJfilST 123«56?89 10 1 leuBJCMION

С2 Стандарты,ТУ

СЭ ПДОМ1Э «едения

Тв»НОЛОГт«СЮГО

процесс»

Р«гли*аеггтъ криогенную технологию рж»о>лш*ннчиых кл«бо$ул«чных и*д«лий.

07 кпеДобулочные изделия

члк/.

' '>>'УГ :Г

Реализовать криогенную технологию ржано-пшеничных хлебобулочных изделий.

Рис. 1

и г-

AJTHOft П*5уг»и«НА.КЧ)пе» в.и Htxect К(И0ПЭ*ИЯ гитом» р>;!»*оЛ1еитлы1 гпебсбупоч1Ы< rf^ES-*1 2 3*567 е 9 tO

rtunjt08HTb

юипенекгы

Cl Трсбоваг«8 > упюк»

Ol- ?е?мдгт«№.

1

07

хпевобуи'иые

,1П£ Реализовать криогенную технологию ржано-пшеничных хлебобулочных изделий.

Рис. 2

товление полуфабрикатов и формование тестовых заготовок; упаковывание и замораживание заготовок; хранение замороженных заготовок; дефростирование заготовок и выпечка хлеба.

Таким образом, общая функция, указанная на рис. 1, детализируется с помощью шести функций диаграммы рис. 2. Использование Б А О’Г организует описание системы, создавая иерархию добавляющихся на каждом уровне операций.

На этих же диаграммах показано взаимное влияние шести функций диаграммы рис. 1, обозначенное дугами, которые символизируют объекты технологического процесса производства хлеба на основе замороженных полуфабрикатов. Некоторые дуги доходят до границы диаграммы рис. 2. «Имена» этих дуг совпадают с теми, что указаны на диаграмме рис. 1, например: I 1 Сырье; С 1 Технологические отклонения и т.д. БАВТ соединяет диаграммы в моделях через объекты системы. Такая схема соединения требует согласованного наименования и учета объектов системы с тем, чтобы две диаграммы можно было рассматривать как связанные между собой.

БАБТ позволяет провести анализ технологического процесса производства хлеба из ржаной муки и смеси ее с пшеничной, использующего криогенную технологию. С помощью этой технологии разработано и обосновано составление функций, реализующих технологический процесс производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов. Результаты исследования отдельных функций технологического процесса представлены в работах [2—4].

ЛИТЕРАТУРА

1. Дэвид А. Марка, Климент Л. Мак Гоуэн. Методология структурного анализа и проектирования: Пер с англ. - М., 1993. -240 с.

2. Молькова И.Е., Лабутина Н.В., Черных В.Я., Попов М.П. Свойства замороженного ржано-пшеничного теста при хранении // Хлебопечение России - 1999. - № 3 - С. 15.

3. Молькова И.ЕЧ Лабутина Н.В., Черных В.Я. Влияние влажности на свойства теста при замораживании и качество ржано-пшеничного хлеба. Хлебопечение России- 1999.-№4-С.23-24.

4. Лабутина Н.В., Ломакина И.В., Синькевич М.А.

Влияние жидкой закваски на изменение реологических свойств замороженных ржано-пшеничных полуфабрикатов // Хлебопекарное и кондитерское производство. Отраслевые ведомости. -2001. -№ 1 -С. 6-7. ■■

Поступила 17.12.01 г. , .... ...

664.782:519.2

МНОГОФАКТОРНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РИСОВОЙ КРУПЫ

А.Н. ОСТРИКОВ, Г.В. КАЛАШНИКОВ, В.М. КАЛАБУХОВ .

Воронежская государственная технологическая академия

Гидротермическая обработка (ГТО) круп является сложным процессом тепло- и массообмена, в ходе которого под действием тепла и влаги происходит совокупность необратимых структурно-механических и физико-химических изменений в продукте. Характер и глубина изменений, а значит и качество готового продукта, зависят от режима протекания процесса ГТО.

Для исследования взаимодействия различных факторов, влияющих на процесс ГТО круп, были применены математические методы планирования эксперимента [1,2].

Объектом исследования служила рисовая крупа. В качестве основных факторов, влияющих на процесс ГТО рисовой крупы, были выбраны: х\ - удельная нагрузка на газораспределительную решетку, х2 - удельный расход воды на увлажнение, х% - удельный расход теплоносителя, х4 - скважность воды, подаваемой на

*фак-

мене-

рмен-

па, В )цесс я на-іель-

1СХ0Д

їй на

увлажнение, Х5 - начальное влагосодержание мытой крупы.

Все эти факторы совместимы и некоррелируемы между собой. Пределы их изменения мы принимали исходя из технологических возможностей экспериментальной установки: X] = 16.. .60 кг/м2, х2 = (0,1...0,6)-106 (м3/с)/кг; х3 = (0,6.. .2,0)-103 (кг/с)/кг, х4 = (4,0... 18,0) %; х5 = (0,23.. .0,33) кг/кг. Выбор интервалов изменения факторов определен технологическими условиями процесса ГТО, техническими характеристиками камеры варки.

Выбор критериев оценки еіияния различных факторов был обусловлен их наибольшей значимостью для процесса ГТО рисовой крупы [2]. Критериями оценки были выбраны: ух - удельные энергозатраты на процесс ГТО, Дж/кг, определявшие энергоемкость процесса и являющиеся важнейшим показателем в оценке его энергетической эффективности; уг - скорость влагопоглощения, кг/с, определяющая процесс проникновения (диффузии) влаги в крупинку; у3 - степень клейстеризации крахмала, отражающая качественные показатели сваренной крупы, в том числе вкус и цвет.

Для исследования было применено центральное композиционное ротатабелшое униформпланирова-ние и был выбран полный факторный эксперимент ПФЭ-25'1 [2] с дробной репликой л-5 = хіх2х3х4. Порядок опытов рандомизировали посредством таблицы случайных чисел [1,3], что исключало влияние неконтролируемых параметров на результаты эксперимента.

В результате статистической обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии, адекватно описывающие данный процесс под влиянием исследуемых факторов:

Уі = 920,483 + 226,393 х, + і 15,134 х2 + 214,642 х3 -

- 6,376 х4 — 70,13 *5 + 29,438 Х]Х2 +45,562 Х]Х3 -

- 10,688 Х]Х4 - 9,188 Х1Х5 + Ь,812 х2х3 - 13,688 х2х4 + + 2,062 х?х5 + 6,938 Х3Х4 - 26,812 Х3Х5 - 3,562 Х4Х5 + + 5,766хі - 67,359 х2 + 5,766 х32 - 106,734 х42 +

+ 30,141x5

(1)

УГ = 42,781 + 7,074 хх + 4,034 х2 - 1,413 х3 + 0,373 х4 + + 3,534 х5 + 0,070 Х]Х2 + 0,633 х,х4 + 0,100 х,х5 + + 0,630 х2х3 + 0,630 х2х4 - 0,280 х2х5 т 0,490 Х3Х4 + + 0,560 хгг5 + 0,560 Х4Х5 + 0,00915 х^

- 2,661хз - 4,801 х42-0,051 г5 -

У

-2,551 х2~ -(2)

= 0,643 - 0,050 х, + 0,052 х2 + 0,053 х3 + 0,009 х4 + 0,052 х5 + 0,002 хіх2 - 0,005 Х]Х3 - 0,003 ХіХ4 -0,018 Х1Х5 + 0,015 х2х3 + 0,013 х2х4 + 0,005 х2х5 -

+ 0,052 х5

- 0,014 хэх4 - 0,001 хзх5 - 0,003 Х4Х5 + 0,009 X]2-

- 0,024x2 - 0,027х32 - 0,073 х42 - 0,009х52. (3)

Анализ уравнений регрессии (1)-{3) позволяет выделить факторы, наиболее влияющие на рассматриваемый процесс. На удельные энергозатраты и на скорость влагопоглощения наибольшее влияние оказывает удельная нагрузка на газораспределительную решетку, наименьшее - скважность воды, подаваемой на увлажнение.

На степень клейстеризации крахмала больше всего влияет удельный расход теплоносителя, меньше всего

- скважность воды, подаваемой на увлажнение.

Уравнения (1)~(3) нелинейны. Таким образом, в результате выполнения 32 опытов получена информация о влиянии факторов и построена математическая модель процесса, позволяющая рассчитать удельные энергозатраты, скорость влагопоглощения, степень клейстеризации крахмала внутри выбранных интервалов варьирования входных факторов.

Задача оптимизации сформулирована следующим образом: найти такие режимы работы камеры ГТО, которые бы в широком диапазоне изменения входных параметров позволили минимизировать удельные энергозатраты при максимуме скорости влагопоглощения и степени клейстеризации крахмала. В результате решения задачи с векторным критерием оптимизации были получены оптимальные интервалы изменения параметров X,- для всех исследуемых выходных факторов (таблица).

Согласно критерию оптимизации для принятия окончательного решения по выбору оптимальных режимов исследуемого процесса ГТО рисовой крупы необходимо решить компромиссную задачу, накладывая оптимальные, приведенные в таблице, интервалы параметров х/ друг на друга. Такими интервалами оказались: для х3 (1,0547... 1,1012)-103 (кг/с)/кг, для х4 (10,685... 11,004) %, для х,- (0,2886...0,2873) кг/кг. Остальные две независимые переменные - удельная нагрузка на газораспределительную решетку Х] и удельный расход теплоносителя х2 конфликтуют между собой относительно критериев оптимизации.

Характер изменения уиу2 и у3 относительно удельного расхода и скважности воды приведен на рис. 1 (при <7 = 38 кг/м2; С3 = 1,6-103 (кг/с)/кг); и = 0,26 кг/кг), а относительно удельного расхода теплоносителя и скважности воды - на рис. 2 (при <7 = 38 кг/м2; 6’2 =

- 1,6-10б(м3/с)/кг; и = 0,26 кг/кг). Данные номограммы могут быть использованы при оптимизации технологических режимов работы существующих установок

; ' ( ■ ' '■ • ■' . іі'.'.чч ІісіТс' )с ч'-л-.лй -а- .н>. ..... . Таблица

у XI кг/м1 Хг, М0б(м7с)/кг Х:„ 1-Ю3 (кг/с)/кг х4, % лч кгУкг

П1ІП 1 тах тіп тах тіп і | тах і тіп ) тах тіп тах

У\ 18,508 30,608 0,254 0,320 0,8303 1,1012 10,294 11,004 0,2850 0,2940

Уг 45,425 46,800 0,4425 0,479 1,0547 1,1968 5,435 12,099 0,2886 ОД 921

Уз 35,514 42,499 0,259 0,365 0,9308 1,5062 10,685 13,240 0,2708 0,2873

С;,

пользование в этих графических зависимостях в качестве входных параметров удельных расходов воды и теплоносителя, а также скважности воды, подаваемой на увлажнение, делают данные номограммы пригодными при расчетах оборудования, способного осуществлять перспективный способ импульсной влаготепловой обработки пищевого сырья растительного происхождения. к ; : ..

Для проверки правильности результатов был поставлен ряд параллельных экспериментов, полученные данные попадали в рассчитанные доверительные интервалы по всем критериям качества. При этом среднеквадратичная ошибка не превышала 26%.

выводы

Рис.

12,72 16,25 *, К

Рис. 2

для ГТО круп. Рекомендуется их применять и при проектировании и расчете нового оборудования для ГТО, а также варочно-сушильных установок, использующих новые способы обработки растительного сырья. Ис-

1. Полученная регрессионная модель позволяет с дос-

таточной точностью.для инженерных расчетов определить удельные энергозатраты на процесс ГТО рисовой крупы, скорость влагопоглощения и степень клейсте-ризации крахмала. - :

2. В результате решения задачи с векторным критерием оптимизации были получены оптимальные интервалы для удельного расхода теплоносителя -(1,0547... 1,1012)-103 (кг/с)/кг, для скважности воды -(10,685... 11,004) %, для начального влагосодержания крупы - (0,2886...0,2873) кг/кг и субоптимальные интервалы для удельной нагрузки на газораспределительную решетку - (35,514.. .421,499) кг/м2 и удельного расхода воды - (0,294.. .0,320)-10® (м3/с)/кг.

‘- Литература ' ' ' - .

1. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер и др. - М.: Наука, 1971. - 278 с.

2. Грачев Ю.П., Тубольцев А.К., Тубольцев В.К. Моделирование и оптимизация тепло- и массообменных процессов пищевых производств. - М: Легкая и пищевая пром - сгь, 1984. - 216 с.

3. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. - М.: Высш. школа, 1982. - 224 с.

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

Поступила I7.J2.01 г* л

664.724.001.5

МЛ ТЕМА ТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯВ ЙОГУРТНЫХПРОДУКТАХ

Н.И. ДУНЧЕНКО, Н.С. КОНОНОВ, А.А. КОРЕНКОВА

Московский государственный университет прикладной биотехнологии .....

В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению потребления структурированных молочных продуктов. Одно из лидирующих мест в этом ряду занимают йогурты и термизированные йогуртные продукты. Сотрудниками МГУПБ совместно со специали-

стами Царицынского молочного комбината были проведены научные исследования, цель которых - изучение влияния содержания компонентов молочной основы и стабилизирующих систем на качество готового продукта.

При производстве йогуртов особенно большое значение имеют пищевые стабилизирующие добавки, относящиеся к классу полисахаридов растительного про-

(мУс). і п‘

КГ

0,600

!Ш!

АНУА] г; Кїі!

ГїЩ

;кги

іг.ь

ХЮ

нчп

ЦШ!

і

"Ю"

н^н

кпн

иіЦіі

0|1П

няу*

"ПОЯ

рш

"НЧ

о;:-

7ЮВ

ІІУ

.Т£"|

I

щп

-нп;

ПСП

до 5

шш

1ЧК.

ри|

■=-СІ

гпм

ГКЙТ.

М&Л

ТГ.Н

мд

Л'-Ч

го.

ІН-