Спосіб розрахунку вологи в борошняних виробах

Реферат: Спосіб розрахунку вологи в борошняних виробах, що включає проведення дериватографічного аналізу досліджуваних зразків з отриманням кривих зміни маси зразка, швидкості зміни маси зразка, зміни ентальпії, зміни температури, причому додатково проводиться визначення основного піку на кривій, яка показує швидкість зміни маси досліджуваного зразка, від точки основного піку проводиться крива, симетрична лінії, що характеризує зменшення швидкості зміни маси, площа отриманої внаслідок цього фігури (S2) відображає кількість зв'язаної вологи в досліджуваному зразку, після чого знаходиться площа (S1), що характеризує кількість вільної вологи, шляхом віднімання площі S2 від площі під основною кривою зміни швидкості маси (S3), розрахунок площ S2 та S1 за методом Сімпсона та порівняння їх у відносних величинах. UA 98522 U (54) СПОСІБ РОЗРАХУНКУ ВОЛОГИ В БОРОШНЯНИХ ВИРОБАХ UA 98522 U UA 98522 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до харчової промисловості, що зокрема може бути використана в кондитерській промисловості для розрахунку вільної та зв'язаної вологи в борошняних виробах. Для розрахунку вільної та зв'язаної вологи користуються дериватографічним аналізом. Відомим є спосіб розрахунку відносної кількості зв'язаної та вільної вологи на основі отриманих графічних даних за кривою, що характеризує зміну маси досліджуваного зразка (TG), залежно від зміни температури (Т) [Рашевская, Т.А. Связь влаги в сливочном масле с добавкой криопорошка свеклы / Т.А. Рашевская // Известия вузов. Пищевая технология. - 1999. - № 1. - С. 36-38]. Недоліком цього способу є те, що розрахунок вмісту різних видів вологи за формою зв'язку проводиться за вибраними температурними інтервалами і не враховує ефект пошарового прогріву продукту з виникненням в ньому температурного градієнта. Відомо, що при тепловій обробці борошняних виробів в системі виникає постійний температурний градієнт, що з'являється внаслідок пошарового прогріву тістової маси. Тому під час проведення термографічного аналізу температура верхніх і середніх шарів досліджуваного зразка матиме різне значення, через що встановлення фіксованих температурних діапазонів є наближеним. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб розрахунку форм зв'язку вологи з урахуванням термічних процесів [Зинченко И. Дериватографический анализ грибов вешенки и шампиньонов в процессе их сушки / И. Зинченко, В. Терлецкая // Хранителна наука, техника и технологии 2013: Научни трудове на УХТ, 18-19 октомври 2013. - Пдовдив, 2013. - Том LX. - С. 822-826]. Даний розрахунок включає визначення зміни маси зразка в мг (по кривій TG) та виділення температурних діапазонів залежно від кривої, що характеризує зміну ентальпії (DTA). Такий взаємозв'язок дозволяє обґрунтувати проходження певних термічних процесів (хімічних реакцій, фазових переходів) при відповідній температурі. Однак, суттєвим недоліком цього способу є те, що швидкість зміни маси досліджуваного зразка і поява термічних піків на кривій DTA залежать від швидкості нагрівання і тому не можуть розраховуватися в абсолютних величинах (кількість втраченої маси в мг). В основу корисної моделі поставлена задача створення способу розрахунку вільної та зв'язаної вологи у відносних величинах з урахуванням пошарового прогріву продукту. Поставлена задача вирішується тим, що у способі розрахунку вологи в харчових продуктах проводиться дериватографічний аналіз досліджуваних зразків з отриманням кривих зміни маси зразка, зміни швидкості маси зразка, зміни ентальпії, зміни температури. Згідно з корисною моделлю, додатково проводиться визначення основного піку на кривій, яка показує зміну швидкості зміни маси досліджуваного зразка, від точки основного піку проводиться крива, симетрична лінії, що характеризує зменшення швидкості зміни маси, площа отриманої внаслідок цього фігури (S2) відображає кількість зв'язаної вологи в досліджуваному зразку, після чого знаходиться площа (S1), що характеризує кількість вільної вологи шляхом віднімання площі S2, від площі під основною кривою зміни швидкості маси (S3), розрахунок площ S2 та S1 за методом Сімпсона та порівняння їх у відносних величинах. Причино-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваними технічним результатом полягає в наступному. Пропонується в основу розрахунку брати криву, що характеризує швидкість зміни маси. Відомо, що видалення вільної вологи відбувається легше і потребує менших затрат енергії, в той час як для видалення зв'язаної вологи необхідно прикласти більшу силу. Для розрахунку вільної та зв'язаної вологи отримали дериватограми шляхом проведення дериватографічного аналізу з кривими зміни температури (далі - Т), зміни ентальпії (далі - DTA), швидкості зміни маси (далі - DTG), зміна маси досліджуваного зразка (далі - TG) (фіг. 1 Дериватограма досліджуваного зразка). На кривій DTG проводимо базисну лінію CD, знаходимо перегин та пік що показують зміну фізико-хімічних перетворень в продукті (фіг. 2 Дериватограма досліджуваного зразка з отриманими площинами S1 та утвореною площиною S2). Прогрів харчових систем відбувається поступово і в продукті завжди існує температурний градієнт. Перший перегин (А), відповідає зменшенню швидкості видалення вільної вологи, пік (точка В) показує зменшення швидкості видалення зв'язаної вологи. Вільна волога, що є в продукті, видалятиметься пошарово. Тому в точці А (вершина першого перегину) швидкість видалення вільної вологи зменшується, але повністю не зникає. Враховуючи виникнення паралельного процесу випаровування різних форм води, від точки основного піку (В) проводимо криву BE симетрично лінії, що характеризує зменшення швидкості зміни маси BD, площа отриманої внаслідок цього фігури EBD (S2) відображає кількість зв'язаної вологи в досліджуваному зразку. Площа, що утворилася кривою СВЕ (S1), відповідає кількості видаленої вільної вологи. Для розрахунку площі S1 від площі під 1 UA 98522 U 5 10 основною кривою зміни швидкості маси (CBD-S3) віднімаємо площу, яка відображає кількість зв'язаної вологи (S2). Отримуємо графік (фіг. 3 Функції, що характеризують видалення вільної (S1) та зв’язаної (S2) вологи, отримані з кривої дериваторам DTG), який показує зміну швидкості видалення вільної і зв'язаної вологи від температури (значення температури в певній точці знаходимо шляхом проектування на лінію зміни температури (фіг. 2)). Для обчислення площі S1 та S2 використовуємо обчислення інтегралів на відповідних проміжках (фіг. 3). Але оскільки функція задана таблично (не має аналітичного вигляду), то знайти інтеграл точно неможливо. Наближено обчислити інтеграл можна за допомогою чисельного методу, наприклад, використовуючи квадратурні формули Ньютона-Котеса. Для обчислення розглядуваних площ використовуємо більш простий метод Сімпсона: h xn x0 f ( x )dx  3 f0  fn  2( f2  f4    f2k 2 )  4( f1  f3    f2k 1 ) ,(1) де x1, x 2 xn - аргументи функції, використовуються як вузли інтерполяції; x0 xn  - інтервал функції; h - величина кроку вимірювання аргументу (в нашому випадку є сталою для всіх вимірів); 15 20 25 f0  fn - значення функцій у вузлових точках заданих таблично. Для визначення відносної величини вільної та зв'язаної вологи співставляємо значення площ, розрахованих за формулою (1). Приклад розрахунку вільної та зв'язаної вологи. Для розрахунку кількості вільної та зв'язаної вологи в тістових масах бісквітного напівфабрикату провели дериватографічний аналіз досліджуваного зразка (фіг. 1), на площі під кривою зміни швидкості маси знайшли площі S1 (вільна волога) та S2 (зв'язана волога) (фіг. 2). Для того, щоб обчислити площі S1 та S2, та від площі CBD відняли площу S1 і отримали графік (фіг. 3), який показує зміну швидкості видалення вільної і зв'язаної вологи від температури. Для розрахунку площ під кривими за методом Сімпсона знайшли таблично задані дані кривих. Таблиця 1 Величина кроку Площа, що вимірювання аргументу (h), розраховується мм S1 1,67 S2 1,67 Значення функцій у вузлових точках, мм Інтервал функції x0 xn  0…0,7…64…2,5…0 0…0,5…95…0,5…0 0…49 0…28 Таблиця 2 Зразок Бісквітний напівфабрикат 30 Співвідношення вільної та зв'язаної вологи Загальна Вільна волога Зв'язана волога втрата вологи За площею (S1), За площею (S2), (m) , мг У% У% кв. од. кв. од. 105,6 786,8 58,49 558,4 41,51 Технічний результат полягає в наступному. Розрахунок форм зв'язку вологи по запропонованому методу дає можливість визначити відносні величини зв'язаної та вільної вологи з урахуванням пошарового прогріву продукту. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Спосіб розрахунку вологи в борошняних виробах, що включає проведення дериватографічного аналізу досліджуваних зразків з отриманням кривих зміни маси зразка, швидкості зміни маси зразка, зміни ентальпії, зміни температури, який відрізняється тим, що додатково проводиться визначення основного піку на кривій, яка показує швидкість зміни маси досліджуваного зразка, від точки основного піку проводиться крива, симетрична лінії, що характеризує зменшення швидкості зміни маси, площа отриманої внаслідок цього фігури (S2) відображає кількість зв'язаної вологи в досліджуваному зразку, після чого знаходиться площа (S1), що характеризує кількість вільної вологи, шляхом віднімання площі S2 від площі під основною кривою зміни 2 UA 98522 U швидкості маси (S3), розрахунок площ S2 та S1 за методом Сімпсона та порівняння їх у відносних величинах. 3 UA 98522 U 4 UA 98522 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5