Введение к работе
Актуальность работы.
Для дальнейшего развития кондитерской промышленности необходимо травить научно-технический потенциал России на.совершенствование и ізвктие отечественной сырьевой базы отрасли, разработку и внедрение іерго-, ресурсосберегающих и безотходных технологий, высокозффек-[вной техники, создание пищевых продуктов нового поколения.
В разработку научных основ технологии кондитерского произволе -іа, нового технологического оборудования, и современных систем штроля и управления технологическими процессами значительный вклад [если А.Л. Соколовский, А.Л. Рапопорт, В.А. Реутов, Б. 13. Кафка. Б. Сосновский, О.Г. Лунин, Л.С. Кузнецова; М.М. Истомина, Л.В. бченко, Г.А. Маршалкин, Ю.А. Мачихин и др.
Одним из направлений развития отрасли является разработка и іедрение порошковой технологии пищевых продуктов, которое базирует-[ на переработке плодо-овощного пюре, вторичных молочных продук-)в, сахара, патоки, крахмала, злаковых и др. в порошкообразные пи-!вые полуфабрикаты методом сушки, распыления и экструдирования и юизводства на их основе кондитерских'изделий и пищеконцентратов іданного состава, отвечающих требованиям людей разного возраста, 'нического характера и сезонности.
Разработка интенсивных порошковых технологий пищевых продуктов тировалась на основных научных положениях физико-химической меха-!ки дисперсных систем, дальнейшее развитие которых получили благо-іря новым работам П.А. Ребиндера, Б.В. Дерягина, Л.Д. Ландау, Е.М. ївшица, Е.Д.- Щукина, П.М. Круглякова, Н.Б. Урьева, Е.Д. Яхнина, Д. Зимона и др. Наибольшее распространение получили у нас и за р'у-;жом производство пищевых порошков распылительной сушкой.
Большой вклад в развитие теории и.практики распылительной суш^и [если М.В. Лыков, А.А. Долинский, Б.И. Леончик, Ю.В. Космодемьянс-[й, П.С. Куц, А.Н. Плановский, Н.Н. Липатов, В.Р. Маршалл и др.
Потребность в плодо-овощных порошках только для. пищеконцентрат-)й промышленности составляет более 200 тыс.т в год, в том числе 7 ІС.Т для. поизводства продуктов детского питания. Производство пло-)-овощных порошков и комбинированных полуфабрикатов позволит равно-фно в течение года обеспечить население этой продукцией. Использо-шие плодо-овощных порошков в производстве кондитерских изделий-
даст возможность уменьшить углеводно-жировой комплекс, соответственно калорийность изделий, увеличить количество баластних веществ, обогатить их пектиновыми веществами, фруктозой, глюкозой, отдельными микроэлементами (К, Са, Mg, Fe), витаминами А, С, РР, группы В. Большой интерес для кондитерской промышленности представляет порошкообразные высокодисперсные сахара со всевозможными добавками, известные за рубежом как нулофонд, _ амерфонд, мультисахара и др. На их основе можно создавать кондитерские массы простым смешиванием и формованием их прогрессивным методом выпрессовывания. ;
Актуальность проблемы однозначна - создание сырьевых баз и це
хов по переработке сельскохозяйственного сырья в пищевые порошки и
производство кондитерских изделий и пищеконцентратов на их основе
непосредственно в районах - производителях./ Это способствует значи
тельному расширению- сырьевых ресурсов для пищевой промышленности и
более полному использованию местных нетрадиционных видов.сырья, уст
ранению потерь в период уборки, транспортировки, переработки и заго
товки сырья (до 35-40"%), дефицита ценного продукта,, но и снижению
себестоимости (благодаря сокращению транспортно-ваготовительных 'рас
ходов-и использованию дешевого местного сырья) и значительной эконо
мии средств. '
Основная цель работы - разработка научных основ производства порошкообразных пищевых полуфабрикатов распылительной сушкой и интенсивных технологий кондитерских изделий и пищеконцентратов на их основе.
В соответствии с поставленной целью определены основные задачи
исследований: ;
1. Систематизировать комплекс требований к исходному сырью как объекту сушки методом распыления.
2. Исследовать процесс диспергирования растворов и суспензий пневматическим распылением и выбрать конструкцию распылителя с меха; ническими-параметрами, определяющими интенсивность процесса. . .. .
3. Изучить и оптимизировать процесс распылительной сушки сахарных растворов и фруктового пюре для определения технологических критериев получения порошкообразных полуфабрикатов с необходимыми технологическими свойствами.
4.. Определить физико-химические, физико-механические и микробиологические свойства порошкообразных пищевых полуфабрикатов.. ; 5. Установить механизм модифицирования свойств пищевых порошков
для управления структурообразующей способности их при хранении и из готовлений кондитерских изделий,, классифицировать их по целевому назначению,
-
Разработать и освоить экспериментальные и.промышленные стенды для получения и исследования порошкообразных.пищевых полуфабрикатов,.' кондитерских масс и изделий на их основе.
-
Определить и научно обосновать основные принципы и разработать интенсивные технологии кондитерских масс и изделий на основе порошкообразных пищевых полуфабрикатов.
-
Теоретически и экспериментально исследовать структурообразо-вание кондитерских масс.
. 9. Апробировать порошкообразные пищевые полуфабрикаты в новый технологиях кондитерских изделий и масс.
-
Апробировать, в опытно-промышленных условиях результаты исследований, разработать и утвердить нормативно-техническую.документацию на порошкообразные пищевые полуфабрикаты, кондитерские изделия и пищеконцентраты.
-
Разработать- технические задания на проектирование цехов по переработке сельскохозяйственной продукции в пищевые порошки методом сушки распылением и производству кондитерских изделий на'их основе.
-
Определить технико-экономические показатели производства порошкообразных пищевых полуфабрикатов, кондитерских изделий на их основе и промышленных установок для их получения.
Научная новизна.9 Впервые изучена, возможность, и доказана перспективность и целесообразность получения' многокомпонентных пищевых порошков распылительной сушкой;
разработаны параметрические и математические модели свойств исходного сырья, как объекта сушки, процессов диспергирования и сушки его; '....
научно обоснованы способы получения порошкообразных пищевых полуфабрикатов и их модифицирование с целью придания антикшкующнх свойств;
впервые получены методом распылительной сушки и 'исследованы физико-химические, реологические и микробиологические свойства следующих порошков: сахарных, сахаро-паточньк, фруктовых, овощных, а также комбинированных: яблочно-молочных, фруктово-овощных, овоще-молочных, фруктовых и овощных' с крупяными отварами, яблочных с патокой или крахмалом, мучные с фруктово-овощным пюре и соками;
предложена классификация порошков по принципу их целевого назначения;
на основе порошкообразных полуфабрикатов впервые разработаны новые технологии конфет (помадных, фруктовых, молочных, пралиновых, сбивных) карамели, зефира, пастилы, вафель с жировой начинкой, шоколадной и жировой глазури, экструдированных полуфабрикатов;
j выявлены и изучены количественные и качественные закономерности физико-химических процессов, протекающих при производстве порошкообразных полуфабрикатов и кондитерских изделий на их основе и установлены пути их регулирования;
установлен технологический критерий готовности конфетных масс к формованию - удельная работа замеса, зависящая от дозирования рецептурных компонентов и технологических параметров смешивания;
разработаны рациональные режимы получения экструдироваикых мучных полуфабрикатов, обогащенных порошками, фруктово-овощными пюре и сокамл;
сконструированы, изготовлены и пущены в эксплуатацию модельные .и промышленные сбивальные установки периодического действия под давлением, распылительные сушилки и экспериментальная универсальная смесительно-формующая машина. '
Практическое значение работы. Научные 'исследования и опытно-промышленные работы позволили решить ряд первостепенных народнохозяйственных задач, связанных с расширением отечественной сырьевой базы, путем переработки сахара, патоки, вторичных молочных продуктов, фруктов, овощей, круп, крахмала, муки и др. в порошкообразные пищевые полуфабрикаты методом сушки распыления и экструдирования, и производства кондитерских изделий на их основе. При этом разработано технологическое оборудование для производства порошкообразных полуфабрикатов и кондитерских масс и изделий на их основе; - промышленная распылительная сушильная установка марки ПВ2-01РФ-2,5-25ВК-2І производительностью 250 кг/ч по испаренной влаге (совместно с НИИ-ХИШАШ); '- полупромышленная распылительная сушильная установка производительностью 20 кг/ч; - модельные распылительные сушильные установки- (вихревая, противоточная, прямоточная и смешанного типов) производительностью до 1 кг/ч; - опытно-промышленная станция периодического, действия для производства сбивных кондитерских масс под давленьем производительностью до 720 кг/ч и модельная - до 2 кг/ч; -универсальная смесительно-формующая установка с автоматизированным
контролем готовности масс к формованию производительностью до 1 кг/ч конфет; - модернизированная экструзионная установка производительностью до 40 кг/ч экструдата; - виброформующее устройство с крутильными колебаниями для конфетной массы производительностью до 10 кг/ч; - установки и методики для исследования гигроскопичности, термопластичности и растворимости пищевых порошков; диспергирования растворов и суспензий, кристаллизация малых капель сахарного раствора при сушке, кинетики пенообразования и структурообразования кондитерских масс.
Предложены новые способы: - способы получения 'порошкообразных пищевых полуфабрикатов (а.с. N755260, а.с.,N1311694, а.с. Н1340718, а.с. N1611680,' а.с. N1729385, а.с. N1792616, патент РФ 2021724); -способы получения кондитерских масс и изделий на основе поропиюоб-разных пищевых полуфабрикатов (помадных масс и конфет - а.с. N876087, а.С. N1114390; фруктовых конфет - а.с. N1540778, а.с. N1630758; пралиновых конфет - патент РФ 2021733; карамели и начинок для карамели- а.с. N1212401, а.с. N1540779, а.с. N1546052, а.о. N1556624, а.с. N1614783; зефира и зефирной массы - а.с. N1409205, а.с. N1732910, а.с. N1780690; пастилы - а.с. N1616579; кремово-сбив-ной массы - а.с. N1722389; эмульсии - а.с. N1409188; шоколадной массы - а.с. N876086); - способ формования кондитерской массы (а.с. N1294329); - устройство для выпрессовывания жгутов кондитерских масс (а.с. N1400593).
Результаты экспериментальных исследований апробированы в опытно-промышленных условиях и утверждена нормативно-техническая доку-' ментацияна овощное пюре, пищевые порошки и изделия на^их основе (технические условия, технологические инструкции). s
Проведена классификация порошкообразных пищевых полуфабрикатов по целевому назначению в зависимости от состава и заданных свойств.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научных конференциях Воронежской государственной технологической академии, XIII Всесоюзном симпозиуме по реологии (Волгоград, 1984 г.), научно-технической конференции "Электро-физические методы обработки пищевых продуктов" (Москва, 1985, 1989 г.г.), Всесоюзной конференции "Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной, физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств" (Москва, 1986, І990 г.г.), Всесоюзной научной конференции "Разработка и.
совершенствование технологических процессов машин и оборудования для производства и хранения и транспортировки продуктов питания" (Москва, 1987 г.), Всесоюзной научной конференции "Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания" (Москва, 1988 г.),. научно-технической конференции "Безотходная технология и использование вторичных ресурсов" (Киров, 1989 г.), Всесоюзной научной конференции "Механика сыпучих материалов" (Одесса, 1991 г.). Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка комбинированных продуктов питания" (Кемерово, 1991 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование технологических процессов производства новых видов пищевых ресурсов" (Киев, 1991 г.), научной конференции "Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности" (Москва, 1992 г.). IV Международный симпозиум "Экология человека: пищевые технологии и продукты" (МоскЕа, 1995г.), научно-техническом совещании Технического управления Роспищепрома Минсельхоза РоссийскойФедерации (Москва, 1988-1993 г.г.).
.Внедрение" результатов исследований в практику. Для внедрения научных разработок в отрасли разработаны технические задания на проектирование цехов переработки сельскохозяйственного сырья в порошкообразные полуфабрикаты и кондитерские/изделия для'АО "Воронежская кондитерская фабрика", АПК "Аннинский" Воронежской области, АПК "Ра-менское" Московской области, АПК "Липецкое" Липецкой области и ведутся строительно-монтажные работы на Воронежской кондитерской фабрике, плодовинсовхозе "Аннинский" и пищекомбинате "Аннинский".
Внедрена промышленная распылительная сушильная установка типа ПВ2-01РФ2,5-25-ВК21 и технология производства порошкообразных све-кольно-паточного полуфабриката и квасного сусла на научно-производственном предприятии "Маяк" г. Воронежа.
На Воронежской кондитерской фабрике внедрена полупромышленная распылительная сушильная установка, экструзионная установка,' опытно-промышленная, станция сбивания кондитерских масс под давлением периодического действия, технология производства вафель, конфет, печенья, карамели и зефира на основе свекольно-паточного.-молочного порошков, .жировой глазури N15,16. Технология жировой глазури N15,16 внедрена на АО "Тобус" г. Воронежа и других кондитерских предприятиях Российской Федерации.
.Технология производства порошкообразных ' свеколыго-паточно го,-мелочного полуфабрикатов внедрена на молочних заводах АО "ЗЦМ"
г. Воронежа и "Аннинский" пос. Анна.
Технология производства овощного пюре внедрена на АС) "Яблско" пос. Придонской,
Внедрены в учебный и научно-исследовательский процесс экспериментальные стенды и способы получения порошкообразных полуфабрикатов и кондитерских изделий на их основе.
Научные разработки предложены Департаментом.пищевой и перерабатывающей промышленности Министерства сельского хозяйства Российской Федерации и Роспищепромом к внедрению в кондитерской промышленности.
Суммарный фактический экономический эффект от внедрения результатов работы составил 1992 г. - 19,17 млн.руб., в 1993 г. - 62,9П млн. руб., в 1994 г. - 380,85 млн.руб. и в 1995 г. - 572,91 млн.руб. Теоретические исследования и практические результаты использованы, в дипломном и курсовом проектировании, в учебно-исследовательских, научно-исследовательских работах и лекционных курсах.
В работе обобщены результаты исследований, проведенных лично автором или при непосредственном его участии в качестве руководителя или ответственного исполнителя госбюджетных и хоздоговорных НИР.
Работа выполнена на' кафедре технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств и в отраслевой научно-исследовательской лаборатории "Порошковая технология пищевых продуктов" ВГТА в творческом сотрудничестве с учеными и специалистами МГЛГОІ, МГАБ, ОГИПП, ВНИИКП, Росгипропищепрома, ВНПОПП и СПТ, ВИИИХМ, ВНИИПО, ЮШИМ, ВНИИП АМН СССР,*Минздрава СССР и РСФСР, УПРкондитерпрома и Технического управления Роспищепрома, Управления научно-технического прогресса департамента пищевой и перерабатывающей прошшленности Минсельхозпрода Российской Федерации, АО ^Воронежская кондитерская фабрика", АО "Тобус" г.Воронежа, кондитерских фабрик "Рот-Фронт",."Ударница" г.Москвы,"Заря" г.Казани,"Аннинский" пос.Анны, "Борисоглебский" г.Борисоглебска.шюдовинсовхоза и молочного па-вода ."Аннинский",агрокомбинатов АПК "Аннинский","Раменское","Липецкая "."Самара", АО "Яблоко"- пос.Придонской,АО "ЗЦМ" г.Воронежа,Департамента пищевой и перерабатывающей промышленности администрации Воронежской' области,кафедр:физической и 'коллоидной химии,биохимии и микробиологии,процессы -(і аппараты пищевых и химических. производств, машины и аппараты{пищевых производств,автоматизированных, систем управления. ,;'
Работа проводилась ,:В соответствии с Программой работ Государе-
',>
твенного комитета Российской Федерации по высшему образованию по теме: "Совершенствование технологических процессов кондитерского производства", комплексной научно-технической программой ' Минздрава РСФСР "Продовольствие" (1986-1990 г.г.),Российской научно-технической программой "Научное обеспечение отраслей АПК".
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 88 работ,в том числе два учебных пособия,две брошюры,получено 24 авторских свидетельств; два патента и одно положительное решение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложений (отдельный том). Основное содержание работы изложено на 235 с, содержит 61 рисунок и 27 таблиц, 390 литературных источника из которых 39 иностранных. В приложениях приведены характеристика сырья, акты производственных испытаний и внедрений, НТД на'изделия и другие документы, подтверждающие практическое использование результатов работы.
