Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВЫХ
ПОРОШКОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО ШРЇЯ Ю
1.1. Современное состояние процессов производства
пищевых порошков из растительного сырья 10
1.2. Растительное сырье, как объект переработки на
пищевые порошки 25
1.3. Методы интенсификации процесса сушки растительного
сырья 32
Закономерности переноса теплоты, влаги, энергии излучения и распада биологически активных веществ в процессах гигротермической обработки и сушки растительного сырья 43
Цель и задачи исследования 56
2. ЭКОШРИМЕНТАЛЫЮЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЭДКО-ХИМИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ РАСТИТЕЛШОГО СЫРЫ . 58
Теплофизические характеристики растительного сырья . 58
Гигроскопические, структурные характеристики и термодинамические параметры массопереноса растительного сырья . . 62
Спектральные и интегральные терморадиационные и оптические характеристики растительного сырья .... 83
Поглощение и рассеяние ИК-излучения в растительном
сырье 96
Выводы по главе 2 102
3. ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ В РАСТЖЕЛШОМ СЫРЬЕ И
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОЦЕССА НАГРЕВА МАТЕРИАЛА ПРИ
ИК-ЭНЕРГШОДВОДЕ 104
Перенос энергии спектрального излучения в растительном сырье 104
Перенос энергии интегрального излучения Ж-генератора
в растительном сырье из
3.3. Выбор и оценка эффективности Ж-генератора при
облучении растительного сырья jj3
3.4. Математическое описание процесса ИК-нагрева
растительного сырья ..... 123
Выводы по главе 3 135
4. ЭКО1ЕРИМЖТАЛШ0-АНШТИЧЕСК0Е ИССЛЕДОВАНИЕ КОНВЕКТИВНОЙ
СУШКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСЖГЕЛШОГО ШРШ . 136
Сушка выжимок из плодов . . 136
Сушка фруктов 155
Сушка овощей . . 177
Сушка бахчевых культур . *82
Экспериментально-аналитическое исследование сушки растительного сырья 188
4.6. Охлаждение обезвоженного растительного сырья ..... 203
Выводы по главе 4 208
5. ИНТЕНШИК/ЩИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРШ
ГИГРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ И ИМПУЛЬСНЫМ ИК-ОБЛУЧЕШЕМ . 209
Интенсификация сушки гигротермической обработкой сырья 212
Интенсификация сушки импульсным ИК-облучением .... 225
Оптимизация процессов ИК-обработки и сушки растительного сырья 230
Кинетика сушки растительного сырья с применением предварительной ИК-обработки ............. 239
5.5. Сокращение энергозатрат при сушке растительного сырья 252
Выводы по главе 5 264
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ И СЕПАРАЦИИ
ПОРОШКОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРШ 266
.Диспергирование и сепарация порошков из фруктов . . . 267
Диспергирование и сепарация порошков из выжимок плодов 287
Диспергирование и сепарация порошков из овощей и бахчевых культур 303
Выводы по главе 6 311
7. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА
ПОРОШКОВ ИЗ РАСТИТЕЛШОГО СЫРШ 313
7.1. Закономерности распада биологически активных веществ в процессах гигротермической обработки и сушки
растительного сырья 314
-. 4 -
Экспериментальное исследование изменения содержания биологически активных веществ при сушке растительного сырья 325
Экспериментальное исследование влияния обработки растительного сырья ИК-излучением на качество
сушеной продукции ..... 336
Выводы по главе 7 343
8. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСШДОВАНИЯ .... 344
Практические рекомендации по проведению процесса гигротермической обработки высоковлажным теплоносителем и двухетадийной сушки 344
Практические рекомендации по проведению процесса ИК-обработки растительного сырья перед сушкой и перед досушкой до низкой влажности 352
Методика инженерного расчета энергозатрат,продолжительности ИК-обработки и сушки растительного сырья . . 362
Разработка процессов и создание технологических линий производства пищевых порошков из растительного сырья . 366
Использование пищевых порошков из растительного сырья
в пищевой промышленности и в народном хозяйстве . . . 389
8.6. Эффективность производства и использования пищевых
порошков из растительного сырья . 393
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 398
ЛИТЕРАТУРА 401
ОСНОВНЫЕ ОБОШАЧЕНИЯ 436
ІРИЛОЖЕНИЯ 437
Введение к работе
Ежегодные потери урожая овощей на стадии заготовки и хранения в странах СНГ составляют 20-25$, фруктов - 15-18$, поэтому сушка плодов и овощей, как способ сбережения урожая, находит все большее применение.
В среднем фрукты и овощи содержат до 90$ воды, 9,5$ различных органических соединений и 0,5$ минеральных веществ. Высокое содержание воды приводит к тому, что фрукты и овощи легко поражаются фитопатогенными микроорганизмами, и хранение их после снятия урожая является сложной задачей.
Усовершенствование технологий подготовки сырья к сушке, применение более совершенных типов сушилок и режимов сушки и разработка улучшенных способов хранения обезвоженных продуктов создали в последнее время условия для развития сушки растительного сырья и пищевых продуктов как метода их консервирования. В частности, внедрение новой технологии производства и новых способов хранения сушеных овощей и фруктов позволило резко повысить кулинарные их свойства и биологическую ценность, а также замедлить процесс старения сушеных овощей и порчу их при хранении.
Новым, перспективным научно-техническим направлением в перерабатывающей промышленности является производство из растительного сырья пищевых порошков.
В связи с необходимостью создания новых и совершенствования существующих технологий, разработки высокоэффективных процессов и аппаратов, способных обеспечить глубокую безотходную экологически чистую переработку растительного сырья для получения готовой продукции высокого качества, не содержащего посторонних химических и вредных примесей, требуется решение проблемы повыше-
ния эффективности производства пищевых порошков из растительного сырья. При этом представляется особо важным научное обоснование и создание новых теплотехнологий, в том числе с использованием специальных методов подготовки сырья к сушке, включая предварительную гигротермическую обработку, влажную, или сухую, с применением инфракрасного облучения.
Производство пищевых порошков из растительного сырья, культивируемого преимущественно в Казахстане, содержащих весь комплекс биологически активных веществ, является актуальным для хлебопекарной, кондитерской, пищеконцентратной, мясо-молочной промышленности и в общественном питании.
Основными преимуществами порошкообразных продуктов являются их быстрая восстанавливаемость при оводнении и длительная сохранность пищевой ценности и качественных показателей, обладающих радиопротекторными свойствами.
Работа выполнялась согласно программе "Продовольствие" Гос-агропрома Республики Казахстан.
Целью работы является разработка и создание научно-практических основ процессов производства пищевых порошков из растительного сырья. Диссертация включает в себя теоретические и экспериментальные исследования закономерностей переноса влаги, теплоты (энергии излучения) в процессах гигротермической обработки-влажной и сухой - инфракрасным облучением, а также сушки до равновесной влажности и сушки до низкой влажности, необходимой для измельчения сухого продукта в порошок, закономерностей процессов диспергирования и сепарации порошков.
Научная концепция работы. Наиболее эффективные варианты обезвоживания растительного сырья перед его механическим измельчением для получения порошкообразных продуктов должны определяться на основе обобщения и развития современных представлений
и новой информации о механизме и кинетике тегоюмассопереноса при различных способах энергоподвода к сырью, об измельчении хрупких материалов; новые теоретические и экспериментальные результаты следует получить и анализировать с учетом переменных свойств сырья и продукта, непосредственно влияющих на его показатели качества, материальные затраты для создания и осуществления экологически совершенной технологии производства высококачественных пищевых порошков, а также соответствующего оборудования.
Научная новизна диссертации определяется следующими результатами:
обобщены и развиты теоретические представления об особенностях гигротермической обработки и сушки частиц растительного сырья при конвективном и терморадиационном энергоподводе, основанные на привлечении информации о его строении, свойствах, на комплексном анализе внешнего и внутреннего переноса теплоты и влаги с учетом биохимических и других процессов, определяющих показатели качества продукции;
получены и обобщены новые данные о теплофизических, гигроскопических, структурных, термодинамических, оптических и терморадиационных свойствах растительного сырья;
определены ранее не известные сорбционные характеристики, а также обобщенные данные о кинетике сорбции и десорбции водяного пара сырьем и продуктом - порошками;
теоретически и экспериментально обоснованы способы подготовки растительного сырья к сушке путем обработки высоковлажным теплоносителем или ИК-излучением, а также режимы обработки;
теоретически и экспериментально доказана возможность эффективного применения Ж-излучения для существенной интенсификации сушки, улучшения качества продукта, осуществления стерелиза-ции;
получена экспериментально и обобщена новая обширная информация о конвективной сушке сырья при варьировании в широких пределах параметрами режима, размерами и формой частиц, их расположением в потоке, способами предварительной (перед сушкой) обработки сырья; на основании этой информации определены рациональные для каждого вида сырья режимы сушки, а также разработан новый способ двухступенчатой сушки, позволяющий снизить влагосо-держание продукта до значений, необходимых при измельчении сырья;
установлены закономерности изменения содержания биологически активных веществ при сушке растительного сырья; предложен ряд аналитических и аппроксимирующих опытные данные соотношений, в совокупности составляющих основу методики расчета, моделирования и оптимизации процессов сушки и соответствующего оборудования;
установлены рациональные способы и параметры режимов диспергирования и сепарации порошков из растительного сырья.
На основе выполненных исследований разработаны высокоэффективные способы производства сушеных продуктов и пищевых порошков из растительного сырья - фруктов, овощей, бахчевых культур, ягод, а также вторичных продуктов - выжимок, получающихся в производстве соков и в виноделии (А.с. № II88930, № I76593I; Патенты № 328, № 329).
Обоснованы параметры режима и разработаны методики расчетов процессов гигротермической обработки высоковлажным воздухом и ИК-излучением, сушки, диспергирования и сепарации порошков.
Разработаны и внедрены в Казахстане рекомендации, технологические инструкции и стандарты по производству пищевых порошков из растительного сырья.
По результатам исследований созданы линии производства пищевых порошков и сушеных продуктов из растительного сырья,эффективно внедренные в промышленность в колхозе "Достижение" Алматинской
области, в Кзыл-Ординском облагропроме, в Кзыл-Ординском опытном хозяйстве бахчевых культур, в Кзыл-Ординском облпотребсоюзе, в сельскохозяйственном кооперативе "Керим" Г.Туркестан и монтируемые в производственном объединении "Казспецкоммунстрой" г.Алматы, в сельскохозяйственном кооперативе "Жардем" Республики Казахстан.
Основные положения диссертационной работы и результаты исследований доложены на научных конференциях вузов: ДТЙЛПП (Джамбул,1983), МШЇЇІ (Москва, 1984), КазСХИ (Алматы,1989), на Минском международном форуме по тепломассообмену (Минск,I988),на Всесоюзных научно-технических конференциях (Москва,1984; Алматы,1989; Харьков,1990), на Республиканских научно-технических и практических конференциях (Киев,1987; Кустанай,1988; Алматы,1988,1989; Гурьев,I989),на Ярмарке научно-технических идей (Алматы,1988).
Отдельные разделы диссертационной работы отражены в отчетах по госбюджетным и хоздоговорным НИР, в которых автор принимал участие как руководитель и ответственный исполнитель темы.
Основные научные положения, результаты, выводы и рекомендации диссертации содержатся в 63 опубликованных работах, в том числе в трех брошюрах в виде рекомендаций по производству, четырех технологических инструкциях, одном Республиканском стандарте и ТУ, двух авторских свидетельствах и двух патентах.
Работа выполнена в Московской Государственной Академии пищевых производств на кафедрах "Процессы и аппараты пищевых производств" и "Физика", в Алматынском филиале Жамбылского технологического института легкой и пищевой промышленности на кафедре "Общеинженерные дисциплины".
Автор выражает благодарность Далдабаеву Самиту за практическую помощь, консультацию в размещении и строительстве заводов по производству сушеных продуктов и пищевых порошков из растительного сырья в Республике Казахстан.
