Введение к работе
Актуальность работы. Экструзия - прогрессивный способ
получения качественных продуктов питания, основные преимущества которого заключаются в гибкости его технологических схем, высокой производительности и малых габаритах экструде-ров, непрерывности процесса, низкой себестоимости продукции. В развитых странах Европы (Германия, Великобритания, Швейцария) потребление пищеконцентратной продукции на душу населения составляет от 3 до 7 кг в год, в РФ - в среднем 1,4 кг. По оценочным данным на 2004 г., внутреннее потребление сухих завтраков составляет не менее 100 тыс. т./год, причем около 30 % из них импортируются. Экструзионная технология в России требует целого ряда комплексных мер для успешного освоения потребительского рынка пищевых продуктов. В первую очередь, это связано с тем, что в перерабатывающих отраслях промышленности экструдирование является недостаточно изученным процессом. Причины этого - слабая технологическая база для разработки и создания универсальных экспериментальных установок; а также дефицит квалифицированных научных кадров, которые обеспечат реализацию развитие исследований в области экструзии.
Важным направлением в развитии современной пищевой технологии является разработка новых продуктов питания сбалансированного состава при снижении себестоимости выпускаемой продукции.
Значительный вклад в развитие теории экструзии внесли такие отечественные и зарубежные ученые, как: Н.Э. Груздев, А.Н. Богатырев, А.И. Жушман, А.Н. Остриков, В.П. Первадчук, В.А. Силин, Р.В. Торнер, В.П. Юрьев, В.И. Янков, Е. Colonna, С. Mercier, G. Shenkel, J.M. McKelvey, J.F. Carley идр.
Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры процессов и аппаратов химических и пищевых производств (ПАХПП) ВГТА на 2001-2005 гг. «Исследование гидродинамики, тепло- и массообмена в системах: твердое тело - жидкость, твердое тело - газ при течении в каналах разной геометрической формы» (№ гос. регистрации 01.960.006217), по НИР «Разработка ресурсосберегающей технологии проичиогтства экструдиро-
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ І
БИБЛИОТЕКА |
СПе
09 КЦ^Л I |
ванных продуктов с программируемыми свойствами и оборудования для ее реализации» в рамках научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (per. № 204.04.02.002 01.01.014).
Цель и задачи диссертационной работы: научное обеспечение и разработка способа получения экструдированных зерновых палочек; создание на основе разработанного способа оригинальных конструкций экструдеров.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
обоснование выбора рецептурного состава смеси для производства сбалансированного зернового продукта;
изучение процесса термолиза зерновой смеси, определение форм связи влаги с продуктом дифференциально-термическим анализом;
исследование основных закономерностей процесса экструзии зерновой смеси; выбор рациональных параметров процесса экструзии смеси на одношнековом экструдере;
определение пищевой, биологической и энергетической ценности экструдированных зерновых палочек;
разработка новых конструкций экструдеров и способа производства зерновых палочек;
проведение промышленной апробации и производственных испытаний предлагаемого способа.
Научная новизна. Разработана статистическая модель процесса экструзии многокомпонентной зерновой смеси, в которой в качестве критериев оптимизации использованы комплексный показатель качества, удельная производительность и коэффициент расширения экструдата.
Проведены исследования по влиянию гранулометрического состава зерновой смеси на интенсивность протекания процесса экструзии, в ходе которых по изменению коэффициента расширения был установлен оптимальный размер этих частиц.
Методом дифференциально-термического анализа определены формы связи влаги с продуктом и условия терморазложения зерновой смеси, что позволило обосновать оптимальные температурные условия ее обработки.
Выявлены основные закономерности процесса экструзии
зерновой смеси на одношнековом экструдере. Изучено влияние начальной влажности продукта, частоты вращения шнека, длины канала матрицы и диаметра проходного отверстия матрицы на механизм протекания экструзии, что позволило получить уравнения для определения давления в предматричной зоне экструдера.
Новизна технических решений подтверждена патентами РФ №2182869,2214917,2227782.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработаны новые конструкции экструдеров, а также оригинальный способ производства экструдированных зерновых палочек из смеси чечевицы, рисовой крупы и подсолнечного шрота.
Определены рациональные параметры процесса экструзии зерновых палочек. Получен экструдированный продукт - зерновые палочки, обладающий хорошими потребительскими свойствами и высокой пищевой ценностью.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научных конференциях в Воронеже (с 2001 по 2004 гг.); Могилеве (2002), Казани (2003), Уфе (2003) и Ростове-на-Дону (2004).
Результаты настоящей работы представлены на конкурсах и отмечены девятью дипломами международных и межрегиональных выставок: «Продторг» 2001, 2002, 2003 г.; «Агротехмаш -2001»; «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», 2003 г.; «Центрагромаш - 2003». Автор за выполнение данной работы удостоен звания лауреата премии администрации Воронежской области среди молодых ученых за 2002 г., а также стипендии администрации Воронежской области за 2003-2004 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 4 статьи в ведущих научных журналах, один информационный обзор и 3 патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 139 страницах машинописного текста, содержит 83 рисунка и 19 таблиц. Список литературы включает 113 наименований, в том числе 21 - на иностранных языках. Приложения к диссертации представлены на 30 страницах.
