Введение к работе
Актуальность работы. В последнее время интенсивно развивается новое направление — обработка пищевых продуктов физическими методами: с помощью ТВЧ и СВЧ, инфракрасного излучения, . акустических колебаний и др. Одной из стадий производства кондитерских изделий является термоподготовка глазури для перевода ее в жидкое фазовое состояние с требуемыми реологическими характеристиками. Для мелкосерийного ассортимента выпускаемых кондитерских изделий традиционные способы термоподготовки (конвективный, кондуктивный и т.д.) энергетически нецелесообразны, поэтому ТВЧ-нагрев является наиболее перспективным, учитывая также и опыт его использования в различных отраслях промышленности.
Значительный вклад в теоретические основы обработки ТВЧ-нагревом пищевых продуктов растительного и животного происхождения внесли Лыков А.В., Рогов А.И., Некрутман СВ., Нетушил А.В., Попов В.И., и др.
Для реализации ТВЧ - нагрева при термоподготовке глазури необходим выбор его рациональных режимов, обеспечивающих сохранение биохимического состава, биологической ценности как составляющего элемента продукта питания и обеспечивающих экологическую и пищевую безопасность. Как известно, глазурь применяется при производстве конфет, творожных сырков, печенья и т.д., однако системная информация об использовании ТВЧ-нагрева для термообработки глазури отсутствует. Различным аспектам этого вопроса исследователями уделялось внимание к изучению изменения биохимического состава глазури в процессе нагрева, электрофизических характеристик, реологических свойств, кинетики процесса. В комплексе все эти составляющие не рассматривались.
Реализация ТВЧ-нагрева глазури требует не только информации как о технологическом объекте, но и необходимы конструкторские решения, учитывающие особенности ее физико-химических свойств.
В связи с этим определение рациональных режимов нагрева глазури в поле ТВЧ для глазирования кондитерских изделий является с научной и практической точек зрения актуальной задачей.
Диссертационная работа выполнялась на кафедре «Машины и аппараты пищевых производств» Воронежской государственной технологической академии в рамках госбюджетной научно — исследовательской тематики «Тепло- и массообмен при высокоинтенсивной сушке продуктов животного и растительного происхождения».
Цель и задачи диссертационной работы. Целью исследования является идентификация рациональных режимов процесса термообработки шоколадной глазури при плавлении в поле ТВЧ на основе комплексного изучения электрофизических, физико-химических и реологических характеристик и разработка технологических и конструкторских решений при практической реализации.
Для достижения цели решались следующие задачи:
- анализ современного состояния технологии, техники и рас
чета ТВЧ-нагрева влагожировых пищевых материалов;
- определение основных электрофизических, физико-
химических и реологических параметров шоколадной глазури;
разработка экспериментальной установки для реализации периодического и непрерывного процесса ТВЧ-нагрева и исследование кинетики процесса термообработки шоколадной глазури;
синтез и анализ математической модели термообработки шоколадной глазури в поле ТВЧ;
- создание инженерной методики расчета и разработка техни
ческих решений для выбора рациональных режимов ТВЧ-нагрева
шоколадной глазури.
Научная новизна. На основе комплексного исследования шоколадной глазури как объекта ТВЧ-нагрева получены данные о тангенсе угла диэлектрических потерь, установлен реологический закон течения в виде степенной зависимости касательного напряжения от скорости деформации. Жидкофазное состояние шоколадной глазури классифицировано как вязкопластический материал с индексом течения меньше единицы и не зависящим от температуры.
Исследована кинетика ТВЧ-нагрева шоколадной глазури при различных значениях напряженности электромагнитного поля и частоты колебаний.
Разработана математическая модель ТВЧ-нагрева шоколадной глазури, учитывающей неоднородность температурного поля в процессе термообработки с учетом теплообмена с окру-
жающей средой в периодическом и непрерывном режимах.
Приведены вычислительные эксперименты по определению локального перегрева материала в зависимости от параметров процесса и геометрии рабочей зоны термообработки.
Практическая значимость работы. На основании комплекса экспериментально-теоретических исследований показана целесообразность использования ТВЧ-нагрева при термообработке шоколадной глазури. Предложена инженерная методика прогнозирования величины прогрева материала в зависимости от тепло- и электрофизических параметров. Разработаны: новый способ диэлектрической обработки продуктов; конструкция ТВЧ-камеры; устройство для формования мороженого с подогревом шоколадной глазури токами ВЧ с подтверждением новизны технических решений (положительным решением по заявке № 2005255/13).
Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на конференциях Воронежской государственной технологической академии (2002 - 2006 г.), а также экспонировались на Международных выставках «Оптовая ярмарка продуктов питания-2003», «Продторг 19-2004, 20-2005», «Роспромэкспо 6-2005»; «ИННОВ-2005», что подтверждено 6-ю дипломами.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из которых 2 в журналах, рекомендованных ВАК и получено одно положительное решение по заявке № 2005102255/13 (02875) «Способ диэлектрической обработки продуктов в блоках».
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 87 наименования и приложения. Материал диссертации изложен на 122 страницах и содержит 50 рисунков, 15 таблиц.
