Аналитическое решение задачи тепломассопереноса процесса выпечки мелкоштучных булочных изделий при наложении поля ультразвука

УДК 637.5
Аналитическое решение задачи тепломассопереноса процесса выпечки мелкоштучных булочных изделий при наложении
поля ультразвука.
Вороненко Б.А., Антуфьев В.Т., Иванова М.А. Санкт-Петербургский государственный университет
низкотемпературных и пищевых технологий mtomz85@mail.ru, antufjew2010@yandex.ru
В статье поставлена и решена аналитическая задача тепловой обработки – выпечки мелкоштучных булочных изделий при наложении поля ультразвука, позволяющая определить температурные поля внутри изделий.
Ключевые слова: тепло – и массоперенос, булочное изделие, ультразвук.
Analytical solution of a heat and mass transfer problem in batch process of a small a piece bakery product
at imposing of a field of ultrasound.
Antufjev V.T. CSc, Voronenko B.A. DSc, Ivanova M.A.
Saint-Petersburg State University of Refrigeration and Food Engineering mtomz85@mail.ru, antufjew2010@yandex.ru
In article the analytical problem of thermal processing of a batch small piece bakery product is put and solved at imposing of a field of the ultrasound, allowing to define temperature fields in products.
Keywords: heat and mass transfer, bakery product, ultrasound.
Из опыта работы хлебопекарной промышленности следует, что при выпечке хлеба необходим комбинированный температурный режим – с высокой температурой в начале процесса и значительным понижением ее в конце [1].
Дегустация продукции, полученной в печах различной конструкции, показала, что наилучшими вкусовыми качествами обладают пирожки и булочки из обыкновенной русской печи или печей, работающих по этому принципу [2] . Это обосновано высокой тепловой инерционностью старых

конструкций печей. По мнению авторов, подобный эффект в современных

печах возможен с применением ультразвукового поля, уменьшающего толстый пристенный ламинарный слой обогреваемого воздуха у изделия и

интенсифицирующего поступление тепла.

Нагрев булочки осуществляется следующими видами теплообмена:

конвекцией и лучеиспусканием. При отсутствии ультразвука на первом этапе

исследования конвективным теплообменом от окружающего воздуха при составлении математической модели пренебрегали. Чем выше температура

источника радиационного инфракрасного излучения, тем обоснованнее эта предпосылка [4]. Но существенное увеличение коэффициента теплоотдачи в присутствии ультразвука теперь требует учитывать поступление тепла конвективным теплообменом от окружающего воздуха.
Существенное увеличение коэффициента теплоотдачи при действии ультразвука приводит к тому, что температура поверхности тела,

подвергаемого термической обработке, принимает температуру среды, т.е.

температура тела изменяется по закону простого гармонического колебания

[6-11] Принимая обрабатываемый продукт - булочку за тело сферической
формы и пренебрегая процессом термодиффузии, для нахождения полей

температуры и влагосодержания внутри капиллярнопористого тела необходимо решить известную систему совместного тепломассопереноса [3]

t 



aq

(

2t r 2

 2 t )   r r cq

u 

,

(1)

u 



2u am ( r2



2 r

u ) r

(2)

(t > 0 , 0 < r < R ) при следующих краевых условиях:

t (r, 0 )=t0=const;

u (r,0)  u0  const;

t ( R ,τ)=tmcos(ωτ);

am 0

u

(R, r

)



 0u

(R,

)



0;

t(0, )  u(0, )  0; r r

(3) (4) (5) (6)
(7)

t ( 0 ,τ)