Разработка способа и моделирование процесса получения коэкструдированных продуктов с введением начинки в формующий узел экструдера

• Автор: Соколов, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 200 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Современное состояние теории, техники и технологии

производства коэкструдированных продуктов питания

1.1. Основы теории и краткий обзор экструзионной техники

1.2. Технологии получения экструдированных продуктов питания

1.3. Анализ существующих математических моделей процессов,

происходящих в кольцевом формующем канале экструдера.

1.4. Компоненты зерновой смеси как объект исследования

1.5. Анализ литературного обзора и задачи исследования.

Г л а в а 2. Теоретические и экспериментальные исследования

процесса коэкструзии зерновых продуктов.
2.1. Обоснование содержания компонентов в зерновой
смеси .
2.2. Исследование смеси кукурузной, пшеничной и люпиновой
круп методами термического анализа
2.3. Экспериментальная установка и методика проведения исследований.
2.4. Исследование реологических характеристик расплава зерновой
смеси в формующем канале экструдера.
2.5 Влияние гранулометрического состава компонентов на характер протекания процесса экструзии
2.6. Кинетика процесса экструзии зерновых продуктов с начинкой
Г л а в а 3. Математическое моделирование течения расплава продукта в кольцевом формующем канале экструдера с подачей начинки в центральную зону
3.1. Теоретические основы моделирования движения вязкой
жидкости
3.2. Моделирование течения расплава биополимера в кольцевом
канале с подачей в центральную зону начинки.
3.3. Результаты проведения моделирования
3.4. Проверка адекватности математических моделей.
Г л а в а 4. Разработка способа производства коэкструдированных
зерновых палочек и новых конструкций экструдеров
4.1. Разработка способа производства коэкструзионных зерновых
палочек.
4.2. Исследование качественных показателей коэкструдированных продуктов.
4.2.1. Методы исследования физикохимических свойств образцов
4.2.2. Анализ качественных показателей коэкструдированных
палочек.
4.2.3. Определение микробиологических показателей экстру дата
4.2.4. Анализ пищевой ценности разработанного экструдированного продукта
4.3. Разработка новых конструкций экструдеров.
4.3.1. Разработка конструкции шнекового экструдера для производства продуктов с начинкой.
4.3.2. Двухшнековый экструдер.
4.3.3. Разработка конструкции экструзионной плоскощелевой головки с регулируемым профилем формующего канала
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Ряд исследователей отмечают, что при холодной экструзии зачастую применяют принудительное охлаждение, а при теплой и горячей - наоборот, принудительный подвод теплоты к перерабатываемому материалу извне [1, , , ]. Однако наиболее эффективными для промышленного применения являются автогенные режимы экструзии, которые идут как без охлаждения экструдируемого материала, так и без дополнительного подвода тепла к нему [], когда температура экструдируемой массы поддерживается на требуемом уровне за счет сил внутреннего зрения массы и шнека внутри шнековой камеры. По термодинамическим свойствам экструдеры делятся на автогенные, политропные и изотермические. При автогенном режиме работы продукт уплотняется и нагревается за счет сил трения частиц о поверхности вращающихся рабочих органов и деформаций сдвига, при этом подвод теплоты осуществляется только для нагрева корпуса до необходимой температуры. В случае, если присутствует регулируемый нагрев или охлаждение от внешнего источника, то имеет место попитропный режим экструдирования. Обогрев большинства экструдеров производится при помощи электронагревателей, обеспечивающих нагрев рабочей камеры до 0 °С. Довольно часто система охлаждения имеет более важное значение, чем система обогрева. Это объясняется тем, что увеличение скоростей вращения шнека, удлинение цилиндров машин и увеличение эффективности смешения способствуют нагреванию материала в процессе экструзии. Наиболее распространенной системой охлаждения является обдув цилиндра и нагревателей воздухом при помощи вентилятора. Изотермические экструдеры предназначаются, в частности, для формования макаронных изделий и хлебного теста. В таких экструдерах теплота, выделяемая в результате механического воздействия рабочих органов на перерабатываемый продукт, контролируется вдоль камеры и при увеличении температуры процесса выше заданной по технологии регулируется за счет охлаждения внешним теплообменником. Применение экструдеров в пищевой промышленности обусловлено созданием благоприятных условий для создания комплексно-механизированных линий. Кроме того, еще одним важнейшим преимуществом термопластической экструзии перед традиционными способами является кратковременность процесса (. Конструкции экструдеров весьма разнообразны (рис. В основном деление производится по типу рабочего органа: барабанные, шестеренные, винтовые, валковые, шнековые, дисковые, поршневые экструдеры, а также возможно сочетание двух различных конструкций в одном рабочем органе. Наибольшее применение в промышленности получили шнековые экструдеры. Это обусловлено стабильностью их работы, относительной простотой технического обслуживания и хорошим качеством получаемой продукции [, ,]. Шнековые экструдеры делятся на одно-, двух- и многошнековые. Рис. Одношнековые экструдеры характеризуются меньшими габаритами, массой и эксплуатационными расходами. Это обусловлено тем, что продукт принудительно транспортируется шнеками при меньших потерях давления, габариты упорных подшипников ограничены межцентровым расстоянием, что не позволяет воспринимать большие нагрузки. Однако шнеки двухшнековых экструдеров короче, а нарезка глубже, вследствие чего давления в них ниже, чем в одношнековых экструдерах. Основные конструкции шнеков одношнековых экструдеров показаны на рис. Рис. Определенный интерес представляет анализ перспективных конструкций экструдеров и их отдельных узлов. В [8] предложена экструзионная головка для производства продуктов с начинкой, снабженная специальной трубкой для подвода воздуха внутрь жгута зернового продукта (рис. Рис. АС. ИЗДелия. На рис. Внутри неподвижного шнека 2 находится транспортирующий шнек 4, подающий начинку от зоны загрузки в направлении матрицы. Данная конструкция обеспечивает «автоматическое» регулирование давления в предматричной зоне экструдера за счет изменения площади проходного сечения кольцевого канала для выхода экструдата с начинкой из экструзионной головки. При этом происходит сглаживание скачков давления, возможных в случае использования неоднородного по составу исходного сырья, а также расширяется область применения конструкции для производства продуктов различного назначения.