Разработка и научное обоснование способа производства зерновых продуктов на двухшнековом экструдере

• Автор: Рудометкин, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 189 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

Г л а в а 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. Основные компоненты экструдируемого сырья, ИХ физико

химические изменение при экструзии.

1.3. Реологические уравнения и характеристики пластических материалов

1.4. Анализ существующих математических моделей двухшнековых экструдеров основные уравнения движения и теплообмена неньютоновских жидкостей.

1.5. Анализ литературного обзора и задачи исследования

Г л а в а 2. Экспериментальное исследование процесса экструзии
зерновой смеси гречихи и сои в двухшнековом экструдере 1 2.1. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов.
2.2. Обоснование выбора рецептурных компонентов.
2.3. Исследование реологических характеристик зерновой смеси гречихи и сои.
2.4. Кинетика экструзионного процесса получения зерновых палочек.
Г л а в а 3. Математическая модель процесса экструзии при течении вязкой среды в нредматричной зоне двухшнекового экструдера.
3.1. Постановка задачи.
3.2. Математическая модель движения вязкой жидкости в предматричной зоне двухшнекового экструдера
3.3. Инженерная методика расчета предматричной зоны экструдера
3.3.1. Пример расчета I зон ы матри цы
3.3.2. Пример расчета II зоны матрицы.
Г л а в а 4. Комплексная оценка качества экструдированных зерновых палочек
4.1. Исследование качественных показателей экструдированных
зерновых палочек.
4.1.1. Методы исследования физикохимических свойств образцов
4.1.2. Анализ качественных показателей экструдированных зерновых палочек.
4.2. Определение биологической ценности экструдата.
4.3. Анализ пищевой ценности разработанного экструдированного продукта.
Г л а в а 5. Разработка конструкций экструдера с регулируемой величиной давления в предматричной зоне и способа его автоматического управления.
5.1. Математическое обоснование выбора геометрических пара 5 метров отводящих каналов.
5.2. Разработка конструкции корпуса двухшнекового экструдера
5.3. Разработка конструкции шнекового рабочего органа экструдера.
5.4. Разработка способа автоматического управления экструдером.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


С, что приводит к глубоким физико-химическим изменениям состава исходного сырья. В процессе экструзии пищевое сырье подвергается фазовым превращениям из хрупкого стекловидного состояния в высокоэластичное и затем в вязкотекучее. Известно, что процесс приготовления готовой к употреблению пищи в общем случае включает в себя следующие операции: смешивание различных компонентов, тепловая обработка, варка, формование, транспортировка из аппарата в аппарат. Процесс экструзии позволяет проводить все эти операции в одном аппарате. При перемещении продукта в рабочих зонах экструдера увеличивается степень его сжатия, которая зависит от следующих факторов: состава экструдируемой смеси, скорости вращения шнека, отношения площади рабочего канала экструдера к суммарной площади живого сечения фильер матрицы. При этом масса уплотняется и подвергается воздействию деформационных сдвиговых усилий и сил трения о поверхности рабочих органов. Экструдируемый продукт разогревается за счет трения, возникающего при его движении вдоль камеры, о стенки камеры и поверхность винтового кана/га. В формирующей головке расплав движется поступательно. Здесь образуются волокна, материал обретает заданную форму. После выхода продукта из отверстий матрицы в результате резкого перепада температуры и давления (между зоной высокого давления (~ МПа) и зоной атмосферного давления) происходит мгновенное (1,2-“1 с) испарение влаги. Аккумулированная продуктом энергия высвобождается со скоростью примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (вспучиванию), при этом происходит не только расширение в направлении перпендикулярном направлению экструзии, но незначительное сокращение экструдата в направлении экструзии. При этом в результате “взрыва” продукта происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз [, , 3, 9, 8-9]. Расширение продукта на выходе из отверстий матрицы можно объяснить как упругим восстановлением материала на выходе из матрицы, так и следствием взрывного испарения влаги [, 1]. С) и при очень большим давлением вода существует только в жидком состоянии. Когда пластифицированный материал выходит из фильер и достигает атмосферного давления, вода из состояния перегретой жидкости мгновенно превращается в пар, выделяя значительное количество энергии. 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 [, 8, 9]. Экструдер состоит из нескольких основных узлов - корпуса, оснащенного нагревательными элементами, рабочего органа (шнека, диска, поршня), размещенного в корпусе, узла загрузки перерабатываемого продукта, привода, системы задания и поддержания температурного режима и других контрольноизмерительных и регулирующих устройств. Общая классификация экструдеров приведена на рис. Наибольшее распространение в промышленности получили шнековые экструдеры. В экструдере, захватывая исходный продукт, шнек (шнеки) перемещает его от загрузочного устройства вдоль корпуса экструдера. При этом продукт сжимается, разогревается, пластифицируется и гомогенизируется. Различают следующие технологические зоны по длине экструдера: загрузочная, сжатия, гомогенизации и предматричная зоны. Их размеры и положение определяются геометрическими и кинематическими характеристиками оборудования [, , , 3, 0, 3, 3]. Классификация систем двухшнековых экструдеров приведена на рис. Перемещение материала в одношнековых экструдерах происходит за счет разности коэффициентов трения перерабатываемого сырья по шнеку и внутренней поверхности рабочей камеры. Одношнековые экструдеры проще в изготовлении, относительно дешевы, но имеют и некоторые недостатки: может происходить налипание экструдируемой массы на шнек и стенки камеры; ограничения в выборе перерабатываемого сырья, в связи с трудностью его загрузки; невысокое качество смешивания и гомогенизации [].