Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение времени термической обработки вареных колбас

П.В. Мишта

Тепловая обработка является основным технологическим процессом при производстве вареных колбас. При этом традиционная технология предусматривает проведение термической обработки изделий в три стадии (подсушка, обжарка, варка), различающиеся между собой температурными режимами греющей среды и продолжительностью операций.

Как известно, тепловая обработка мясопродуктов является наиболее энергоемким технологическим процессом. В связи с этим вопросы, связанные с сокращением ее продолжительности, представляются актуальными. С целью решения задачи оптимизации режима тепловой обработки в работе получены зависимости, позволяющие рассчитать продолжительность термической обработки вареных колбас.

Общая продолжительность термической обработки вареных колбас может быть вычислена по формуле:

(1)

где ? время подсушки; -время обжарки; -время варки.

Стадия подсушки. Время подсушки определяется как сумма времени сушки ( ) и времени удаления конденсата ():

(2)

Размерное время подсушки:

(3)

где ? продолжительность подсушки в безразмерном выражении; ? радиус батона на стадии подсушки, принимаем равным исходному , так как увеличение радиуса колбасного батона незначительно (до 0,3 %); ? коэффициент температуропроводности (для вареных колбас а = 5^.10^-4 м/мин).

Значение критерия Фурье, соответствующего времени в течение которого для подсушки температура в центре колбасного батона достигает требуемого значения, определяется по формуле:

(4)

где - критерий Био для стадии подсушки; - безразмерное значение температуры поверхности продукта в процессе подсушки; ? критерий Фурье.

Значение критерия Био определяется по формуле:

, (5)

где ? коэффициента теплоотдачи; ? коэффициент теплопроводности (для вареных колбас = 0,465 Вт/м*К) [1].

Значение коэффициента теплоотдачи от воздушной среды можно определить по известным критериальным зависимостям конвективного теплообмена либо по эмпирической формуле Юргеса [2]:

Вт/(м²•К) (6)

где W ? скорость движения среды, м/с (W = 1м/с) [3].

Значение коэффициента теплоотдачи при термической обработке колбасных изделий можно определить по выражению:

Вт/(м²•К) (7)

где d ? влагосодержание продукта (при температуре среды t_ср=100°С и относительной влажности воздуха ц = 10 % влагосодержание d = 0,076 кг/кг).

Подставив значения коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи (7) в формулу (5) получим:

(8)

Критерий Фурье, зная число Био (8), находим по формуле:

(9)

Безразмерное значение температуры поверхности продукта в процессе подсушки, определяется по формуле:

(10)

где ? температура поверхности колбасного батона в конце процесса подсушки, °С; ? начальная температура колбасного батона, °С; ? температура среды, °С.

Подставив выражение (8) в формулу (4) получим значение критерия Фурье, соответствующее времени, в течение которого для подсушки температура в центре колбасного батона достигает требуемого значения:

(11)

Размерное время подсушки с учетом коэффициента температуропроводности:

(12)

Время удаления конденсата может быть определено по формуле:

(13)

где ? значение температуры на поверхности батона в начале стадии подсушки.

Подставив формулах (12) и (13) в выражение (2) получим значение времени подсушки:

(14)

Стадия обжарки. Размерное время стадии обжарки определяется аналогично стадии подсушки по формуле (3). При этом и соответственно равны и .

Размер колбасного батона на стадии обжарки можно выразить следующим эмпирическим соотношением:

(15)

где - эмпирический коэффициент, характеризующий расширение продукта при обжарке колбасных изделий (для вареных колбас = 1,023).

Среднее значение радиуса колбасного батона на стадии обжарки определяем по формуле:

(16)

Подставив выражение (16) получим критерий Био на стадии обжарки:

(17)

Подставив выражение (17) в формулу (9) определим критерий Фурье:

(18)

Продолжительность процесса обжарки в безразмерном выражении вычислим по формуле:

где ? температура в центре колбасного батона в конце процесса обжарки, °С;

Размерное время на стадии процесса обжарки находим по формуле (3):

(20)

Определим значение температуры поверхности колбасного батона к моменту окончания процесса обжарки по выражению:

(21)

Размерное значение температуры поверхности колбасного батона в конце процесса обжарки вычисляем по формуле:

(22)

Стадия варки. Размерное время процесса варки (ф_вар) колбасных батонов определяем по формуле (3), а критерий Био - по формуле (5). При этом и соответственно равны и

Размер колбасного батона на стадии варки можно выразить следующим эмпирическим соотношением:

(23)

Среднее значение радиуса колбасного батона на стадии варки определяем по формуле:

(24)

Значение коэффициента теплоотдачи при термической обработке колбасных изделий можно определить по выражению:

Вт/(м²•К) (25)

где d ? влагосодержание продукта (при температуре среды t_ср=85 °С и относительной влажности воздуха ц = 90 % влагосодержание d = 0,7653 кг/кг) [3].

Определяем значение критерия Био, подставив выражения (24) и (25) в формулу (5):

(26)

Критерий Фурье находим по формуле (9), подставив выражение (26):

(27)

Продолжительность варки в безразмерном выражении определяем по формуле:

(28)

где t_ц - температура в центре батона в конце процесса варки.

При расчете продолжительности варки полагаем, что начальное состояние продукта (t_{o, вар}) можно охарактеризовать среднеобъемной температурой:

(29)

Размерное время процесса варки (ф_вар) колбасных батонов определяем по формуле (3):

(30)

Подставив значення полученные в уравнениях (14), (20) и (30) в уравнение (1) получим математическую модель тепловой обработки вареных колбас:

(31)

где значения безразмерных времен режимов определяются по формулам (11), (19) и (28) соответственно.

Таким образом, по результатам решения приведенных в работе уравнений представляется возможным рассчитать общую продолжительность термической обработки вареных колбас. Кроме того, созданная математическая модель позволяет оптимизировать продолжительность основных этапов тепловой обработки продукта с целью снижения расхода энергоресурсов на единицу продукции.

термический обработка вареный колбаса

Литература

1. Бражников, А.М. Аналитические методы исследования процессов термической обработки мясопродуктов: учеб. пособ. / А.М. Бражников, В.А. Карпычев, А.И. Пе-леев. ? М.: Пищевая пром-сть., 1974. - 365 с.

2. Ивашкин, Ю.А. Моделирование производственных процессов мясной и молочной промышленности : учеб. пособ. / Ю.А. Ивашкин. ? М.: Агропромиздат, 1987. ? 236 с.

3. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии : учеб. пособ. / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. - Л.: Химия, 1987. - 576 с.

Размещено на Allbest.ru