Научное обеспечение развития процесса экструзии крахмалосодержащего сырья

• Автор: Коваленок, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 311 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Изменение структуры и свойств крахмалосодержащего сырья в процессе влаготермомеханической обработки Обзор литературы

1.1. Продукты питания на основе крахмалсодержащего сырья

1.2. Сырье, используемое при экструзии

1.3. Строение и свойства крахмала

1.4. Роль воды в процессе клейстеризации крахмала при термомеханической обработке

1.5. Существующие методы тепловой обработки крахмалсодержащего сырья

1.6. Экструзионная обработка крахмала и крахмалсодержащего сырья

1.7. Оборудование для производства экструзионных продуктов Глава 2. Методы исследования сырья и экструзионных крахмалпродуктов

2.1. Определение содержания сухих веществ

2.2. Определение растворимости и водоудерживающей способности
2.3. Определение сорбционной влаги
2.4 Определение плотности и коэффициента расширения экструдатов
2.5. Разработки методики определения белизны и цветности материалов
2.5.1.Основные направления разработки методики для определения цветности материалов
2.5.2 Определение яркостного контраста
2.5.3. Условия освещенности и спектральная чувствительность человеческого глаза
2.5.4. Численная оценка яркостного контраста
2.5.5. Качественный контраст и его оценка
2.5.6. Закон смешения цветов и трехцветные координаты
2.5.7. Цветовой тон и чистота цвета
2.5.8. Методы определения спектральных терморадиационных характеристик материалов
2.5.9. Определение коэффициента отражения при диффузном облучении
2.5 Определение коэффициента отражения при направленном облучении
2.5 Оптические характеристики различных видов крахмалов
2.5 Выбор длины волны для определения белизны и цветности различных видов крахмалов
Глава 3. Некоторые вопросы теории процесса экструзии
3.1. Производительность экструдеров с узкими каналами
3.2. Производительность экструдеров с прямоугольными каналами
3.3. Определение удельной поверхности экструдатов 7 Глава 4. Исследование процесса экструзии крахмалосодержащего сырья
4.1. Экспериментальная установка
4.2. Постановка вопроса и план проведения эксперимента
4.3. Определение производительности экструдера
4.4. Определение растворимости экструдатов
4.5. Определение удельного расхода электроэнергии
4.6. Определение противодавления и вязкости экструдируемой массы
4.7. Оптимизация процесса получения экструдата для стабилизации глинистых суспензий
Глава 5. Исследование тепло и массообменных процессов при охлаждении экструдатов
5.1. Определение коэффициента теплообмена и теплофизических характеристик тел цилиндрической формы
5.1.1. Распространение тепла в бесконечном цилиндре
5.1.2. Зависимости коэффициентов от значений критерия Био Р для тел
цилиндрической формы
5.1.3.Основное уравнение расчета нагрева охлаждения тел цилиндрической формы
5.1.4. Определение коэффициента теплообмена при нагреве охлаждении цилиндрических эталонов
5.1.5. ТФХ экструдатов цилиндрической формы
5.2. Определение коэффициента теплообмена и теплофизических характеристик тел шарообразной формы
5.2.1. Распространение тепла в шаре
5.2.2. Зависимости коэффициентов от значений критерия Био Р для тел шарообразной формы
5.2.3.Основное уравнение расчета нагрева охлаждения тел шарообразной формы
5.2.4. Определение коэффициента теплообмена при нагреве охлаждении шарообразных эталонов
5.3. Определение коэффициента теплообмена и теплофизических характеристик тел пластинчатой формы
5.3.1. Распространение тепла в неограниченной пластине
5.3.2. Зависимости коэффициентов от значений критерия Био р для неограниченной пластины
5.3.3.Основное уравнение расчета нагрева охлаждения неограниченной пластины
5.4. Исследование процесса охлаждения экструдатов при конвективном теплообмене
5.4.1. Распространение тепла в ограниченном цилиндре
5.4.2. Исследование процесса охлаждения экструдатов в виде ограниченного цилиндра
5.4.3 Уточнение методики определения теплофизических характеристик для тел цилиндрической формы
5.4.4. Исследование процесса охлаждения экструдатов в виде шара
5.4.5. Исследование процесса охлаждения экструдатов с использованием критерия Нуссельта
Глава 6. Практическая реализация результатов исследования
6.1. Методика определения белизны и цветности
6.2. Методика определения удельной поверхности экструдатов
6.3. Методика определения теплофизических характеристик экструдатов
6.4. Выбор режимов охлаждения экструдатов
6.5 Выбор режимов процесса экструзии при получения экструдата для стабилизации глинистых суспензий
Основные выводы
Список используемой литературы


Мгновенное испарение воды приводит к резкому охлаждению и гелеобразованию экструдата. В зависимости от метода обработки влажность экструдатов может изменяться от до . С точки зрения физической химии полимеров такие экструдаты можно представить как пластифицированные системы, в которых роль пластификатора принадлежит воде . Поэтому экструдаты крахмала и крахмалсодержащего сырья можно относить, с определенной долей условности, к высококонцентрированным гелям. Особенность высококонцентрированных гелей крахмала заключается в том, что существенная роль в изменении их физического состояния принадлежит воде, постоянно входящей в состав этих гелей как при влаготермомеханической обработке крахмала, так и последующих технологических процессах, направленных на получение сухих гелей для закусочных крахмалопродуктов макропористой структуры высокого качества и предварительно клейстеризованных крахмалов с заданными физикохимическими свойствами. Регулируя количество воды в гелях крахмалов, как в процессе экструзии, так и при переходе их в ксерогели, можно существенно изменять структуру и физикохимические свойства экструдатов. Вода играет большую роль не только при выборе режимов получения гелей крахмалов методом экструзии, но и при их высушивании. Неправильно выбранный режим сушки гелей крахмалов может приводить как к деформации поверхности, так и образованию дефектов в структуре. Вследствие этого происходит ухудшение потребительских свойств продуктов макропористой структуры . Причины образования дефектов в гелях достаточно изучены с точки зрения структурномеханических свойств биополимерных систем . Одной из важнейшей технологической операцией для получения муки и зерновой основы для детского питания является термообработка пищевых продуктов. Стерилизация означает уменьшение количества микроорганизмов, бактерий и насекомых, но это не является клинической стерилизацией. Клейстеризация означает тепловую обработку крахмала, во время которой происходит дезинтеграция зернового крахмала с частично кристаллической структурой. Посредством этого крахмал становится водорастворимым и легко усвояемым. Обжаривание это интенсивная тепловая обработка при температуре рабочей поверхности порядка 0С. Защита белка означает, что его источники обрабатывают способом, предотвращающим разложение белка микробами в желудке, приводящим к потере энергии и большому производству метана. Защита белка может осуществляться с помощью покрытия формалином или путем тепловой обработки 0 0С. До настоящего времени никто не начал производство с защищенным белком, подвергнутого тепловой обработке. В крупяной, пищеконцентратной и комбикормовой промышленности разработан ряд методов интенсивной термической и гидротермической обработки с последующим или совмещенным механическим воздействием 8, , , , , , , , . При этом используются все более интенсивные режимы, что позволяет интенсифицировать процесс и производить более глубокую переработку сырья, приводящую к существенному изменению биохимических и физикохимических характеристик зерна. При производстве комбикормов применяются в основном два способа термообработки 1ранулирование и поджаривание. При гранулировании под действием механического давления и температуры в зерне протекают физические и биохимические процессы, которые приводят к клейстеризации и декстринизации содержащегося в зерне крахмала, что способствует лучшему его усвоению. Эти изменения протекают более интенсивно при влажном способе гранулирования . Усвояемость гранулированных кормов на выше по сравнению с не гранулированными кормами. Однако увеличение степени клейстеризации выше приводит к увеличению вязкости продукта и ухудшению его технологических свойств . При обжаривании термообработка производится кондуктивным методом в специальных агрегатах типа сковорода или барабанного типа при температуре рабочей поверхности достигающей 0С. Продолжительность обработки колеблется от 0 мин. В результате обжаривания зерна происходит гидролиз крахмала и переход его в декстрин, однако значительного увеличения количества декстринов не происходит .