Автоматизация процессов смешивания и прессования макаронного теста

• Автор: Шрейдер, Марина Юрьевна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Анализ технологии, теоретических и экспериментальных исследований процессов смешивания и прессования.

1.1 Особенности технологии производства макаронных изделий

1.2 Реологическая модель макаронного теста.

1.3 Обзор математических моделей процесса смешивания.

1.4 Обзор математических моделей процесса прессования экструзии

1.5 Особенности оптимизации и управления технологическими процессами в пищевой промышленности.

2 Построение математических моделей процессов смешивания и прессования

макаронного теста

2. Математическая модель процесса смешивания в рабочем пространстве смесителя

2.2 Математическая модель прессования экструзии макаронного теста
2.3 Идентификация математических моделей смешивания и прессования
3 Экспериментальные исследования процессов смешивания и прессования макаронного теста
3.1 Объекты и методы исследований
3.2 Обработки результатов измерений
4 Анализ процессов смешивания и прессования макаронного теста и выявление оптимальных технологических режимов
4.1 Обоснование выбора управляемых параметров
4.2 Методика оценки устойчивости и быстродействия нелинейной системы управления.
4.3 Выявление диапазонов значений параметров процессов смешивания и прессования
5 Практические результаты работы.
5.1 Алгоритм управления процессами смешивания и прессования при производстве макаронных изделий
5.2 Расчет экономической эффективности от внедрения
Заключение и общие выводы.
Список использованных источников


Существует два метода ведения процесса смешивания для сообщения тесту определенного количества работы: 1) регулирование скорости замеса и 2) регулирование продолжительности пребывания теста в тсстомсситслс[]. В процессе замеса теста происходит постепенное набухание крахмальных зерен и белковых веществ муки, а также равномерное распределение влаги по всей массе теста[]. Роль структурного скелета в макаронном тесте выполняет клейковина, она придаст тесту эластичность и упругость, вязкость и пластичность[]. Крахмальная часть муки характеризуется слабой способностью к набуханию. Осмотическое набухание крахмальных зерен начинается при температуре °С и выше. Клейковина достигает максимума набухания в интервале температур - °С[]. При производстве макаронных изделий из нетрадиционного сырья (со сниженным содержанием или отсутствием клейковины) ведущие зарубежные фирмы применяют частичную клейстеризацию крахмала[0]. Медведевым Г. М. предложена технология изготовления макаронных изделий из безклейковииного крахмалосодержащего сырья с использованием высокотемпературного замеса теста и формования его в режиме теплой экструзии. Применение данной технологий приводит к значительному увеличению энергоемкости производства[,, ]. На сегодняшний день для производства макаронных изделий применяются макаронные прессы, обзор производителей представлен в таблице 1. Таблица 1. Россия «Макиз-Урал», и лр. В пищевой промышленности перспективным является использование процессов, осуществляемых путем непосредственно контакта электрического тока е продуктом. Простота аппаратурного оформления, высокий КПД, быстротечность, достаточно высокая равномерность температурного поля, доступность контроля и регулирования энергетических параметров — все свойственно электроконтактному методу[,|. Применение дополнительного подвода механической и электрической энергии в процессе смешивания позволяет снизить энергозатраты в процессе формования тсста[,]. Подвод механической энергии осуществляется путем увеличения скорости вращения смссителя[|. Подвод электрической энергии наиболее эффективно осуществляется в результате электрокоитактной обработки замеса[]. Однако, по данным [,] частота вращения рабочего органа смесителя не должна превышать 0 об/мин. Максимальная температура обработки продукта как в смесителе, так и при прессовании, не должна превышать °С, из-за термической денатурации клейковины, которая также приводит к получению брака. Влажность теста должна составлять -%. При меньшем содержании воды в тесте наблюдается механическое разрушение клейковины. А при влажности выше % происходит чрезмерное прилипание теста к рабочим органам оборудования, а выпрессовываемые изделия быстро теряют форму[,]. В процессе изготовления макаронных изделий изменение параметров сырья (химический состав) приводит к необходимости установления наиболее эффективных технологических режимов работы оборудования. Оперативно контролирован, и управлять процессами позволяет применение автоматической системы управления на основе компьютера. ЭВМ[,]. Реологических свойства макаронного теста рассматривали Калинин Ю. В., Максимов A. C., Назаров Н. И., Буров JI. A., Мачихин Ю. А., Николаев Б. А.[,,,,]. В тестосмесителе макаронного пресса приготовляется весьма неоднородная тестовая масса, крошковато-рыхлая по структуре, непригодная для непосредственного прессования. Перед прессованием тесто должно пройти основательную механическую обработку с целью придания ему упругих, пластично-вязких свойств. Обработка осуществляется в шнековой камере пресса. При движении вдоль оси шнека частички теста вес теснее и теснее соприкасаются друг с другом и сжимаются[7. Вначале частички теста перемещаются в основном поступательно (от вращения их удерживает собственная масса), но дальше по мере его уплотнения и заполнения им межвиткового объема оно перестает вести себя как сыпучий материал. Давление возрастает, происходит уплотнение массы; воздух, заполнявший поры и промежутки, вытесняется; тесто становится плотным и пластичным []. Макаронное тссто в реологическом отношении принадлежит к разряду упруго-пластично-вязких тел, для которых характерно сочетание вязкого течения и упруго-пластнчных деформаций[]. На рисунке 1.