Многокритериальная оптимизация  процессов тепловой обработки мясных полуфабрикатов  при ИК - энергоподводе (31.08.2009)

Автор: Беляева Марина Александровна

БЕЛЯЕВА МАРИНА АЛЕКСАНДРОВНА

Многокритериальная оптимизация процессов тепловой обработки мясных полуфабрикатов при ИК-энергоподводе

Специальность: 05.18.12 – Процессы и аппараты пищевых производств

05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка

информации (по отраслям )

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени доктора

технических наук

МОСКВА 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет прикладной биотехнологии» (ГОУ ВПО МГУПБ)

Научные консультанты:

д-р техн. наук, проф. Геннадий Вячеславович Семенов

д-р техн. наук, проф. Юрий Алексеевич Ивашкин

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, проф. Юрий Михайлович Плаксин

д-р техн. наук, проф. Олег Васильевич Большаков

д-р техн. наук, проф. Игорь Николаевич Дорохов

Ведущая организация – Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт

мясной промышленности им. В.М. Горбатова

Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится « ______ »______________________2009 г. в ______часов на заседании Диссертационного совета Д 212.149. 05 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет прикладной биотехнологии» по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, д. 33, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета прикладной биотехнологии и веб-сайте МГУПБ www/:msaab.ru

Автореферат разослан « ______ »______________________200 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент В.В. Мотин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

На современном этапе развитие рыночных отношений и предпринимательской активности населения привело к резкому увеличению в стране сетей мелких и средних предприятий общественного питания. Их насчитывается порядка сотен тысяч, и объемы реализации только в Москве превышают 40 млн. долл. США в месяц. Значительный удельный вес в технологии приготовления продуктов питания с использованием мясного сырья занимает тепловая обработка в различных греющих средах и условиях энергоподвода. Для этого широко используются пароконвектоматы, микроволновые печи с режимами СВЧ-нагрева, комбинированные с СВЧ- и последующей ИК-обработкой, режимы «Гриль», при которых продукты подвергают воздействию инфракрасного облучения.

Наряду с предприятиями общественного питания, на мясокомбинатах при производстве мясных продуктов, таких как карбонад, мясные хлебы и другие также широко используется инфракрасный нагрев.

Однако в сложившейся ситуации на пищевых предприятиях среднего и малого бизнеса во многих случаях применяется устаревшее оборудование различных фирм-производителей, либо кустарного производства. При этом режимы тепловой обработки зачастую далеки от рациональных, следствием чего является перерасход электроэнергии и неудовлетворительное качество готовых пищевых продуктов.

В связи с этим становится актуальной и своевременной проблема системных исследований и разработки, научно обоснованных рациональных режимов подвода энергии в процессах термообработки мясных полуфабрикатов, повышения технического уровня аппаратурного оформления, условий эксплуатации, резервов экономии электроэнергии и обеспечение заданного стабильного уровня качества готовой продукции. Поэтому дальнейшее развитие таких электрофизических методов как электротермия (ВЧ и СВЧ, инфракрасный нагрев, электростатическое поле, ультразвук, импульсная техника) для интенсификации процессов теплообмена и совершенствования аппаратов, в которых осуществляется тепловая обработка, является социально значимым и актуальным.

В теорию и практику изучения электрофизических методов в различных пищевых технологиях внесли отечественные ученые Б.М. Азаров, Л.Я. Ауэрман, В.Я. Адаменко, И.Ю. Алексанян, В.С. Баранов, А.С. Большаков, А.А. Буйнов, И.Н. Владавец, М.П. Воларович, Н.А. Воскресенский, А.Н. Вышелесский, А.С. Гинзбург, Н.А. Головкин, А.В. Горбатов, В.С. Грюнер, Э.А. Гуйго, А.И. Жаринов, Ю.С. Заяс, С.Г. Ильясов, Э.И. Каухчшвили, В.В. Красников, С.В. Некрутман, Ю.М. Плаксин, И.А. Рогов, В.И. Хлебников и др.

Интенсивное развитие прикладной биотехнологии, информационных технологий, системного анализа и математических методов создало объективные предпосылки для нового уровня понимания физической природы, аналитического описания и численной реализации процессов тепломассопереноса при тепловой обработке сырья животного и растительного происхождения. Это позволяет научно обосновать возможность получения новых продуктов с заданным составом при использовании нетрадиционных видов воздействия тепла, а также возможность управления процессами на всех стадиях производства пищевых продуктов.

На современном этапе в трудах отечественных и зарубежных ученых (Э.Э. Афанасов, А.А. Артиков, Л.С. Гордеев, И.Н. Дорохов, Ю.А. Ивашкин, В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин, В.В. Митин, Н.С. Николаев, И.И. Протопопов, И.А. Рогов, С.А. Рыжов, P. Ваuer, W. Erikson, P.Eykhoff , Q.Hall, F. Krause, R. Madsen, R. Meier, E.Olsen, H. Roberts, E. Shulze и др.) сформулированы общие принципы системного анализа, математического моделирования и оптимизации химико- и биотехнологических процессов, принципы накопления интегрированной базы знаний, развития основ методологии системно-аналитического подхода в прикладной биотехнологии.

В 60-х годах были изданы монографии Г. Карслоу и Д. Егера, А. Фридмана, А.В. Лыкова и А.А. Гухмана, содержащие полное и систематическое изложение феноменологического метода в теории переноса. Значительный вклад в развитие теории термической обработки мяса и мясопродуктов внесли работы А.М. Бражникова

Однако ставшие классическими аналитические методы решения задач тепломассопереноса в виде бесконечных рядов с множеством номограмм и таблиц мало пригодны для анализа и прогнозирования состояния процесса в гетерогенных и многокомпонентных продуктах из-за сложности математических зависимостей и многостадийных вычислений. Приближенные методы решения уравнений тепломассопереноса, позволяющие получить результат в относительно простом виде, связаны с большим количеством допущений и сведением к частным упрощенным случаям.

Вместе с тем процессы теплового воздействия на биохимические изменения в поверхностных и глубинных слоях мясного продукта различны, объективные данные о влиянии тепломассообмена на пищевую и биологическую ценность и динамику послойного распределения изменений биохимического состава продукта в литературе отсутствуют. Проведенные нами исследования показали, что сегодня для обобщенной количественной оценки тепломассообменных процессов и математического описания происходящих при этом распределенных биохимических изменений в объектах обработки более эффективными являются методы системного анализа.

В связи с этим возникает необходимость создания информационных технологий системного анализа состояний и изменений в мясопродуктах в процессах тепломассопереноса с выходом на оптимальные режимы, обеспечивающие максимальное сохранение пищевой и биологической ценности при нагреве. В этом направлении решение проблемы интенсификации современных технологий связано с разработкой компьютерной знание-ориентированной системы на основе численных методов моделирования и оптимизации тепломассообменных процессов при тепловой обработке биосырья в общей структуре технологической системы. Такой подход обеспечивает достижение режимов ресурсосбережения и получения продукта заданного качества с прогнозируемыми показателями пищевой и биологической ценности.

В диссертации обобщены результаты научных исследований за период 1990–2009 гг., выполненные лично автором, а также под его руководством. Работа выполнялась по договору Министерства высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан и Министерства образования и науки Российской Федерации по линии международного образования и сотрудничества (постановление Правительства Российской Федерации от 04.11.2003, № 668).


загрузка...