Научное обеспечение процесса получения зерновых палочек на одношнековом экструдере

• Автор: Платов, Константин Викторович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Современное состояние теории, техники и технологии

производства экструдированных продуктов питания

1.1. Основы теории и краткий обзор техники и технологии

процесса экструзии

1.2. Анализ существующих математических моделей распределения давления продукта в дозирующих зонах экструдеров.

1.3. Компоненты зерновой смеси как объект исследования

1.4. Анализ литературного обзора и задачи исследования

Г л а в а 2. Теоретические и экспериментальные исследования

процесса экструзии зерновых палочек.

2.1. Исследование смеси чечевицы, рисовой крупы и
подсолнечного шрота методами термического анализа
2.2. Экспериментальная установка и методика проведения
исследований
2.3. Обоснование содержания компонентов в зерновой
смеси.
2.4. Влияние степени измельчения сырья на характер
протекания процесса экструзии.
2.5. Математическое планирование многофакторного эксперимента и оптимизация процесса экструзии зерновой смеси
2.5.1. Обоснование выбора и пределов изменения входных
факторов
2.5.2. Оптимизация процесса экструзии.
2.6. Кинетика процесса экструзии зерновых палочек.
Г л а в а 3. Комплексная оценка качества экструдированных
зерновых палочек.
3.1. Исследование качественных показателей экструдированных зерновых палочек.
3.1.1. Методы исследования физикохимических свойств образцов.
3.1.2. Анализ качественных показателей экструдированных зерновых палочек.
3.1.3. Анализ содержания углеводов в зерновых палочках
3.2. Определение биологической ценности экструдата
3.3. Определение микробиологических показателей экструдата.
3.4. Анализ пищевой ценности разработанного
экструдированного продукта
Г л а в а 4. Разработка конструкций и способов для получения
экструдированных продуктов
4.1. Методика инженерного расчета экструдеров.
4.2. Разработка конструкции экструдера с регулируемым
теплоподводом.
4.3. Разработка конструкции экструдера с матрицей, гасящей пульсации давления
4.4. Разработка конструкции шнекового экструдера для
производства двухслойных продуктов
4.5. Разработка способа получения зерновых палочек.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


За выполнение данной работы автор удостоен звания лауреата премии администрации Воронежской области среди молодых ученых за г, а также стипендии администрации Воронежской области за - гг. Работа выполнялась на кафедре процессов и аппаратов химических и пищевых производств (ПАХПП) Воронежской государственной технологической академии. Хотелось бы выразить благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору Острикову Александру Николаевичу за оказанную помощь и консультации при выполнении диссертационной работы, а также признательность кафедре машин и аппаратов пищевых производств (проф. Антипову С. Т.), кафедре общей и неорганической химии (доц. Кузнецовой И. В.), кафедре органической химии (доц. Рудакову О. Б.), кафедре хранения и переработки зерна (доц. Шенцовой Е. С.) и руководителю Органа по сертификации пищевых продуктов (доц. Черемушкиной И. В.) за плодотворное сотрудничество. Глава 1. Описанию структуры прессующих шнековых механизмов и выявлению назначения отдельных элементов их конструкции уделено много внимания в работах как отечественных ученых: А. И. Жушмана, Е. К. Коптеловой, В. Г. В. И. Басова, В. Г. Бортников, И. Э. Груздева, Ю. А. Мачихина, В. П. Первад-чук, В. В. Скачкова и др. E. Colonna, С. Mercier, G. Shenkel, W. Seibel, K. Seiler, M. Williams, P. Linko, I. P. Melcion и др. В процессе экструзии пищевое сырье подвергается фазовым превращениям из хрупкого стекловидного состояния в высокоэластичное и затем в вязкотекучее. Процесс экструдирования осуществляется следующим образом. Подготовленное исходное сырье в виде гранул или порошка через загрузочное отверстие поступает в рабочую камеру, где шнеком перемещается вдоль нее. Продукт внутри рабочей камеры движется по сложной траектории, при этом увеличивается степень сжатия, которая определяется отношением площади рабочего канала к суммарной площади фильер на выходе продукта из профилирующей матрицы. В ходе экструдирования исходный крахмалсодержащий материал, подвергнувшись термомеханической деструкции, переходит из сыпучего дисперсного состояния в упруго-вязкопластичную массу (гель), характерную для крахмапьных клейстеров высоких концентраций и денатурированных белков. Эти превращения происходят при действии на сырье, с необходимым количеством влаги (до %), высоких температур (до 0 °С) и давления (до МПа). Если продукт, уплотняясь, прогревается за счет сил трения частиц о поверхности вращающихся рабочих органов и деформаций сдвига, то такой режим работы называется автогенным; если же присутствует дополнительный регулируемый нагрев от внешнего источника тепла (электрообогрев), то режим работы - политропный. Образующаяся масса перемещается шнеком к матрице и при определенном давлении выпрессовывается через ее отверстия. После выхода продукта из отверстий матрицы, в результате резкого перепада температуры и давления (между зонами высокого и атмосферного давления (6. МПа)) происходит мгновенное (1,2-1 О*4 с) испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается со скоростью примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (расширению). При этом в результате «взрыва» продукта (или «декомпрессионного шока») происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция и гидролиз. Под действием давления пара в продукте образуются поры, а оставшиеся целыми крахмальные зерна разрываются. Резкое понижение температуры обеспечивает затвердевание крахмала и фиксирует альвеолярную структуру, образовавшуюся под действием водяного пара [1, 6, 7, ,, ]. Наибольшее распространение в промышленности получили шнековые экструдеры. Классификация конструкций одношнековых экструдеров приведена на рис. Фильеры матриц состоят, как правило, из цилиндрических формующих каналов и входных полостей переменного сечения, служащие для облегчения входа в формующий канал прессуемого материала. Через фильеры матрицы осуществляется формование и выход продукции под высоким давлением в виде непрерывного жгута. Конфигурация фильер определяет ширину изделия и весьма разнообразна: шарики, палочки, звездочки, колечки и др. X 3 ? Рис 1.