Процессы экструзии теста и способы производства экструдированных мучных изделий Юков, Валерий Викторович

Введение к работе

Актуальность темы. Прогрессивным способом переработан я хра-ения сырья н продуктов является экструзия. В настоящее время загрузил широко приценяется в макаронной, кондитерской, хлебопека-яой, крахмалопаточной, шщеконцентратной, мясной, рыбной и ком-икормовой отраслях промышле нности. Перспективными области является молочная, пивоваренная отрасли, массовое питание , роизводство безалкогольных напитков. Пищевые компании СНА, ЕС н тонии на экструдерах различных конструкций вырабатывает пасты, /хие зерновые завтраки, хлебную кровку, макаронные изделия, бис-зиты, хрустящие хлебцы, енэяп, детское питаниеі кондитерские пз-элия, жевательнуп резинку, тэкстурированные растительные протеи-j, модифицированные крахмалы, пятанпе для деііалнях животных, су-іе супы, соусы, приправы, сухие смеси для напитков, корма и др.

Несмотря на большие успехи,в теория а практике зкетрузненных
эоцессов остается нерешенным целый
яд проблем . Так, нет удовлетворительного сбъ-

;нения влияния геометрии сечения винтового канала на расходно -шорные характеристики одношнековых экструдеров, недостаточно іучена реодинамика в двухшнековьк машинах. Нет ясного представ-!ния о зависимости производительности и качества экструдата от шетруктивных и технологических параметров экструдера.

Существующие методы инженерного расчета оборудования не учи-тают неньютоновских свойств перерабатываемого материала и при-енного эффекта, влияющих на экструзионный процесс, что прнво-[т к значительным расхождениям между расчетными и экспериыенталь-[ми данными.

В этой связи комплексное теоретико-экспериментальное исследо-дие, направленное на разработку опорного материала для конструк-вного совершенствования одно- и двухшнековьк пищевых экструдеров инженерных методов их технологического расчета, является актуа-ным и имеет важное теоретическое я прикладное значение.

Цель и задачи исследования. В связи с вышеизложенным формули-ется цель диссертационной работы: развитие теоретических основ струзионной переработки теста путем реометрических исследование математического моделирования.

Реализация поставленной цели требует решения следующих за-ч:

1. Изучить реологические свойства макаронного и кондитерско го теста на капиллярном вискозиметре в интервалах скорости сдвиг температуры и концентрации дисперсионной среды, характерных для режимов холодной и тепловой экструзии.

2. Разработать методику расчета действительных констант ре алогической модели течения геста и скорости скольжения на основе вискозиметрических опытов с гладкими и рифлеными капиллярами.

3. Дать количественную и качественную оценку пристенного эф фекта для режимов установившегося изотермического течения теста в гладких и рифленых капиллярах.

4. Разработать полные математические модели и инженерные ме тоды проектного расчета экструзионного оборудования с учетом не ньютоновских свойств теста, изотермического режима и пристенно го эффекта.

5. На основе обобщения результатов исследования разработать оптимальные конструкции шнековых нагнетателей экструдеров, а так же способ производства экструдированных мучных изделий и устройс ва для его реализации, отличающийся стабильностью параметров гот вых изделий.

Научная новизна. На основании фундаментальных, положений инж нерной физико-химической механики получена трехмерная реологичес кая модель течения теста, учитывающая изменение скорости сдвига температуры и концентрации дисперсионной среды, характерных для режимов холодной и тепловой экструзии.

Предложена методика пересчета кривых течения теста и других пищевых дисперсных систем, снятых на гладких капиллярах и искаже ных пристенным эффектом, в действительные кривые течения, опреде ляпцие реологические константы системы в объеме, не прибегая к ы гократным исследованиям графоаналитическим методом на капиллярах различных радиусов.

Получено уравнение для скорости скольжения теста на твердой ограничивающей поверхности в зависимости от напряжения сдвига на стенке капилляра, его радиуса и температуры.

Дана количественная оценка параметров пристенного слоя (вяз кости и толщины), которая подтвердила предположения о механизме образования и развития течения в пристенном слое.

На основании положений механики сплошных сред с единых мето дологических позиций построены одномерные полные математические модели шнекового нагнетателя неньютоновской среды, учитывающие

;илиндрическую и коническую геометрии винтового канала инека, сзотермичность процесса и пристенный эффект. Исследовано влия-іие пристенного эффекта на кинематические и ресходно-напорные сарактеристини однодаековых экструдеров.

Представлена полная математическая модель параллельно вращающихся двухшнековых экструдеров с зацепляющимися именами, со-(ержашая в качестве неизвестных переменных скорость и давление жструзии. Определено влияние пристенного эффекта на производительность двухшнекового экструдера.

Изучено влияние пристенного эффекта на расходно-напорные :арактеристики формующего инструмента экструдеров.

Проведена оптимизация конструкций одно- и двухшековых экструдеров по производительности с учетом пристенного эффекта в >ежшах холодной и тепловой экструзии. Установлено, что осноиш-ш параметрами, определяющими оптимальную конструкцию одношнеко-юго нагнетателя,- являются глубина винтового канала и средний тол подъема винтовой линии. Оптимальная конструкция и характер спряжения сдвоенных шнеков определяются геометрическими степе-[ями сжатия и.замкнутости винтового канала.

Разработан способ производства экструдированных мучных из-;елий и устройства для его реализации.

Практическая ценность.Результаты исследований,вошедших в .иссертацию,использовались при проектировании и изготовлении кструзионной оснастки в Институте механики сплошных сред УрО АН (Пермь,199I г.) и машиностроительном заводе "Молния" (Москва, 994 г.),докладывались на Международной экономической конференции Est - Ouest " (Франция,Тулон,1990 г.), Всероссийском коллоквиуме Процессы и аппараты пищевых производств" при отделении "Хранения переработки сельскохозяйственной продукции" Российской академии ельскохозяйственных наук (Москва,1992 г.).Содержание основной асти работы опубликовано в 9 научных статьях и 2 заявках на изо-ретения.

Объем работы. Реферируемая работа состоит из введения, 7 ав, заключения, литературы, списка принятых обозначений и при-кения. Текстовая часть изложена на 174 страницах, содержит 52 :унка и II таблиц. В списке литературы 191 наименование, в том хле 57 на иностранных языках.

Работа выполнялась на базах кафедры инженерных дисциплин Ура-

льског» гасударсівонмега экономического университета и лабора-*врм мехахЕвн вврывпласмв Института механики сплошных сред УрО РАН.Бодыцую пвывшь в проведении экспериментов оказали сотрудники лаборатории механики мрмвпластев .Дружинин А.В. и Савенкова О.В.Хетолесь бы выразить искреннюю благодарность; коллективам кафедры инженерных дисциплин и лаборатории механики термопластов га помощь .доброжелательную критику работы на научных семинарах,позволившие устранить ее многие недостатки. Автор признателен кандидату технических наук,доценту Решетникову И.Ф. за оказанную помощь и консультации.

Во введении рассматривается историческое развитие экструзи-
онных процессов. *

1. Литературный обзор.

В первой главе проанализированы современное состояние экструзии как технологического процесса, его сущность, аппаратурное оформление, методы инженерного расчета экструзионного оборудования, основные виды экструдированных продуктов, их структурно-механические свойства, явления пластической деформации и методы интенсификации процесса экструзии, сформулированы выводы,цели и задачи диссертационной работы.

2. Реологические свойства макаронного и кондитерского теста

Во второй главе проведено исследование реологических свойсті макаронного и кондитерского теста на экспериментальной установке (рис.2.1), состоящей из капиллярного вискозиметра (рис.2.2) и прі вода.

В качестве объектов исследования были выбраны макаронное те» то по рецептуре домашней лапши влажностью 28-32 % и кондитерское тесто по рецептуре песочной лепешки с содержанием жира 25-30 %.

Поскольку течение теста в каналах экструзионных машин реализуется при напряжениях сдвчга, превышающих предельное, и сопрово^ ждается разрушением его структуры, реометрические исследования осуществляли в диапазоне скоростей сдвига 22-155 с при темпер; туре 326-423 К, характерных для режимов холодной и тепловой экст^ рузии.

Кривые течения теста (зависимости ^ ({" )) снимали на капиллярном вискозиметре постоянного давления с использованием рифленых и гладких капилляров различных радиусов и длин. Устранение входных эффектов осуществляли по методу Е.Бэгли (рис.2.3).

Погрешности измерений в исследованном диапазоне скоростей сдвига не превышали 5 %;. в этих же пределах находилась и воспроизводимость кривых течения единообразно приготовленных образцов теста.

На рис.2.4 приведены кривые течения теста в гладких и рифленых капиллярах. Из рисунка видно, что при равных напряжениях сдвига V_v эффективные скорости'сдвига j при течении в гладких капиллярах различных радиусов отличаются на несколько десятичных порядков. Кривые течения, снятые на рифленых капиллярах различных радиусов, совпадают в пределах ошибок измерения.

Особенность этой работы состоит в том, что применение рифленых капилляров позволило получить кривые течения в объеме теста и вычислить величину скорости на границе пристенного слоя при заданном напряжении сдвига непосредственно из формулы

\* = 2i7_s/r і- \ ._; (2.1)

не прибегая к предварительной обработке результатов эксперимента.

На рис.2.5 показано распределение скоростей при установившемся течении теста в гладком и рифленом капиллярах, когда у твердой стенки образуется пристенный слой толщиной $_й со свойствами, отличными от свойств теста в объеме.

Пристенный слой отличается от системы в объеме значительно пониженной концентрацией дисперсной фазы (рис.2.6). Это и обусловливает повышение скорости течения в пристенной области. При наличии рифленых поверхностей дисперсная фаза также отжимается в направлении, перпендикулярном поверхности сдвига, однако доля поверхности сдвига, где имеется область с пониженным содержанием дисперсной фазы, ничтожно мала по сравнению со всей поверхностью сдвига, что и позволяет получать на рифленых поверхностях кривые течения системы со свойствами в объеме.

Поскольку толщина пристенного слоя о₀ в гладком капилляре мала по сравнению с его радиусом Г, в пределах этого слоя принимаем линейное распределение скоростей по касательной к действительными профилю (рис.2.7). Тогда выражение для эффективного коэф -

фициента скольжения составит:

f < .«V> - </]о' . ^: : <2.2)

Поправка к объемному расходу на пристенный эффект составляет:
Q_os = 2 O_s - 2 *>*' ^ '.' J " " (2.3)

или .

О_п~Рг\Р$₀/4»_0::. -(2.4) :

Как видно из формулы." (2.4), для оценки и изучения пристенно
го эффекта необходимо знать вязкостные свойства пристенного слоя
теста ':- --"".

Jo' Чо1^0Л_о/ш> (2.5)

и его толщину ,

Кривые течения, снятые на рифленых капиллярах, обрабатывали по методу Рабиновича-Муни с целью получения действительных значений скорости сдвига на стенке капилляра. По ij_w определяли значение эффективной вязкости теста в объеме

7 - *v / і иг <²-⁷>

при фиксированных напряжениях сдвига 2^, в зависимости от температуры и концентрации дисперсионной среды. Поскольку вязкость определена в отсутствии пристенного эффекта, это значение принимали для характеристики теста в объеме (рис.2.8). По уравнению

\?_s = | (Z_w) - V^ (2.8)

при течении в круглом капилляре видно, что скорость на границе пристенного слоя является функцией напряжения сдвига и не зависит от радиуса капилляра. При этом величина "? может быть определена как тангенс угла наклона прямой Q /їїг Т*. (1 / Г J .

Если исходить из представлений о природе пристенного эффекта как течения двух сред с разными свойствами, то из физических представлений о характере течения следует, что величина l^ зависит от радиуса капилляра, напряжения сдвига и температуры:

Скорость на границе пристенного слоя является линейной функцией от I/Jr⁷ , если вязкость в пристенном слое не зависит от

радиуса капилляра. Это положение подтверждается экспериментально для теста (рис.2.9). Величину \?_s , показанную на этом графике , вычисляли по формуле (2.1) на основании данных измерений в гладких и рифленых капиллярах.

При перенесении исследований из области вискозиметрии (простой сдвиг) на многомерный процесс экструзии использовали извест-нуюиз механики сплошной, среды гипотезу "единой кривой", т.е. принимали, что скорость скольжения $s в одномерном и многомерном потоках описывается уравнением (2.9). Только в последнем случае f считали действительным коэффициентом скольжения, зависящим не от напряжений сдвига на стенке Z_v , а от их интенсивности:

^ ⁺ S* ' (2-Ю)

Скоростная, влажностная и температурная характеристики параметров пристенного слоя макаронного и кондитерского теста даны соответственно на рис.2.10, 2.II.

Для исследованных интервалов скорости сдвига, температуры и влажности среды для геста справедливо уравнение:

У = *' &^Ч**г(*^Е/е^т)ё*рС*;-») > (2.И) где макаронное тесто: ft]¹ = 1,8 10 Па^с ,

л = 0,42 , лЕ/В. = 2500 К К_<=-0,23

кондитерское тесто: гуі' = 0,04 Па-с ,

П = 0,39 ,

-aE/fe = 4500 К K_f= - 0,12

С увеличением температуры степень искажения действительных кривых течения снижается, следовательно, уменьшается влияние пристенного эффекта на реологические свойства теста.

Экспериментальные исследования пристенного эффекта при течении макаронного и кондитерского теста в гладких и рифленых капиллярах позволили оценить размеры этого эффекта для режима устано -вившегося изотермического течения и высказать некоторые соображения о его природе.

3. Методы расчета одношнековых экструдеров.

В третьей главе представлены математические решений, краевых^-задач течения макаронного и кондитерского теста в плоском и кони-

ческой винтовых каналах одношнекового экструдера в граничных условиях пристенного скольжения. При этой рассматривали обращенное движение, т.е. считали, что корпус экструдера вращается.вокруг неподвижного шнека со скоростью У=тТ>М (рис.3.1) (принцип инверсии).

Для малых углов подъема винтовой линии # шнека пренебрегали поперечной составляющей скорости движения частиц теста 1^_у и рассматривали только продольную составляющую 17! . При этом течение теста происходит в условия;: простого сдвига.

При малой глубине винтового канала Н шнека использовали его плосхув модель (рис.3.2) и рассматривали течение теста между двумя бесконечными параллельными пластинами. Верхняя пластина двигалась со скоростью V (окружная скорость шнека), нижняя - была неподвижна. Ось X направлена вдоль винтового канала, ось 2 - в глубину. В направлении оси X действует положительный градиент давления (Эр/Эх).

Кроме того, принимали следующие допущения.

6. Тесто считали несжимаемым (. f - const ).

7. Тесто полностью заполняет рабочую зону межвиткового пространства и двигается в нем сплошным потоком. ^v

8. Режим течения ламинарный, что обусловлено достаточно высокой вязкостью теста, течение которого происходит при сравните -льно малых скоростях сдвига (число Рейнольдса мало).

9. Тесто проскальзывает на стенках винтового канала со скоростью 0*₃ , определяемой выражением (2.9), поэтому явление пристенного скольжения учитывали эффективным коэффициентом скольже -ния "^ С ^4(,) по формуле (2.2).

10. Течение теста в пристенном слое не рассматривали.

11. Тесто в объеме имело свойства степенной среды.

12. В основном потоке течение установившееся изотермическое.

13. Гравитацией, инерционными силами и кривизной канала пренебрегали .

С учетом упрощающих положений дифференциальные уравнения математической модели экструзии теста составили: уравнение неразрывности потока

(Ъ<Г_л/Ъх ) ,0 , (3.1)

уравнение движения ньютоновской среды по методу эффективной вязкости

ft***/***)'Of Р*)/J <³'2>

. 9 . Граничные условия соответствовали уравнениям:

ъ (н) *к - 1i[*0pP*) + ^c]e*f(p)/m\ (3.4)

*tЮ ' ^vx -QrWfyl - ^сі^Н - ^са (3.5)

Объемная производительность, полученная в результате реше-ад уравнения (3.2) и умножения результата на ширину винтового анала \f/ , равна:

Q-Q_tMY -[А- * ejff j , ,3.7,

„ - Tbfxn'eeyQOFf/e і V* (3.8)

Течение теста в коническом канале было проанализировано с эмощью геометрии непараллельных пластин, одна из которых дви-этся со скоростью V , а другая неподвижна и наклонена к про-эльной оси под утлом oZ (рис.3.3).

Соотношение мелду расходом и падением давления на участке іека с коническим сердечником получали из уравнения (З.б) с уче-эм "поправочных коэффициентов":

Q.g^r-l^+^g-). ₍₃.

10)

4. Методы расчета двухшнековых экструдеров.

В четвертой главе дано математическое решение краевой зада-и течения макаронного и кондитерского теста в винтовом канале s-бразной секции двухшнекового экструдера в граничных условиях .при-

10 стенного скольжения. Эта модель соответствовала случаю, когда остановлен сопрягающий шнек, виток которого входил в винтовой канаи рассматриваемого шнека.

На рис.4.1 представлена плоская модель s -образной секции, Для удобства анализа секция была остановлена, а ее винтовой канш развернут на плоскость. Ось У лежала в поперечном сечении винтового канала шнека и была направлена от фронтальной поверхности ві тка к тыловой. Ось 2 расположена в радиальном сечении винтового канала и направлена от сердечника шнека к внутренней поверхности корпуса екструдера. Ось X направлена вдоль винтового канала от зоны питания к зоне дозирования экструдера.

Применив известный из теории одношнековой экструзии принцип инверсии, полагали, что шнеки неподвижны, а корпус машины вращался в противоположную сторону со скоростью V .

Математическая модель экструзии теста решалась на основе ди<| ференциальных уравнений прямоугольной системы координат (X, У,Z) при следующих упрощающих допущениях.

14. Тесто считали несжимаем (Р= const ).

15. Тесто полностью заполняло винтовой канал секции и двигалось в нем сплошным потоком.

16. Режим течения ламинарный.

17. Тесто проскальзывает на стенках винтового канала со скоростью tf_s , определяемой выражением (2.9), поэтому явление пристенного скольжения учитывали действительным коэффициентом скольжения "f (Т^) по формуле (2.10).

18. Течение теста в пристенном слое не рассматривали.

19. Тесто в объеме имело свойства степенной среды.

20. В основном потоке течение установившееся изотермическое.

21. Гравитацией, инерционными силами и кривизной канала пренебрегали.

При упрощающих положениях дифференциальные уравнения плоской математической модели экструзии теста составили: уравнение неразрывности потока

уравнение движения ньютоновской среды по методу эффективной вязкости

(ЭЧ/Э2^)₊ (-ЭЧ/VJ. (^ЭР/3*) /Ч . (4.2) Задача определения скоростей в продольном направлении винто-

вого канала, а следовательно, и производительности двухшекового экструдера сводится к решению дифференциальных уравнений (4.1) и (4.2) при условии (Эр/Эх) ш conat.

Граничные условия для решения соответствовали уравнениям:

0,(0,2) *- U_x , (4.3)

а„Мо - - к , (4.4)

05с(У, 0) = - с/_к , , (4.5)

(Г, (У, Н) - - V_K + f4#^eY ^Л/С^З^{4 (4}'^б)

Объемный расход был получен интегрированием продольной составляющей скорости 1^ по всему поперечному сечению винтового канала 3-образной секции:

Q*[--r-^F4 ^Uf^Hr 1^^Ь7їФ^](Т^^Гр ) (4.7)

5. Методы расчета Формующего инструмента.

В пятой главе представлено математическое решение краевых задач течения макаронного и кондитерского теста в_і круглом цилиндрическом и прямоугольном каналах формующего инструмента экструдера в граничных условиях пристенного скольжения.

Математическая модель экструзии теста в круглом цилиндрическом канале строилась на основе дифференциальных уравнений цилиндрической системы координат (г¹,Ф, X) (рис.5.1). Математическая модель экструзии теста в прямоугольном канале строилась на основе дифференциальных уравнений прямоугольной системы координат (X, У,2) (рис.5.2).

Для аналитического решения математических моделей вводили следующие допущения.

22. Тесто считали несжимаемым ( р «const ).

23. Тесто полностью заполняло формующий канал и двигалось в нем сплошным потоком.

24. Режим течения ламинарный.

25. Тесто проскальзывает не стенках канала со скоростью ^,

12 определяемой виражением (2.9), поэтому явление пристенного ско. «ония учитыилли пффоктишшм коэффициентом скольжения У ( ^lV ) формуле (2.10).

5. Течение теста в пристенном слое не рассматривали.

6. Тесто в объеме имело свойства степенной среды.

7. В основном потоке течение установившееся изотермическое б. Гравитацией, инерционными силами и кривизной канала пре^

небрегали.

При упрощащих'положениях дифференциальные уравнения матем! тической модели окструзии теста и круглом цилиндрическом канале составили:

уравнение неразрывности потока-

< ?Л/ ?* ) « 0 , (5.1)

уравнение движения

4^r4r'xV^r'^?r' ⁼ С*?/⁷*) ) ⁽⁵.2)

реологическое уравнение ньютоновской среды по методу эффективной вязкости

Граничные условия определялись выражением:

_{<ш - тс^^^о^А}^{4 (5>4>}

Объемный расход через сечение круглого цилиндрического канала был получен в результате совместного решения уравнений (5.2 (5.3) и (5.4):

Q . я- — {_Тх)_г і- Ц(^) (5.5)

или р

Q - 7 А; ^ _; . (5.6)

где '

K_s . К * F^fjexpC^/CM) . '(б.?)

Для прямоугольного канала уравнения математической модели аналогичны уравнениям (4.1) и (4.2).

Граничные условия определялись формулами:

бцД - t"rW*0)/&H)^{r (5}-⁹⁾

Объемный расход через сечение пряыоугольного канала был порчен путец совместного ресения уравнений (4.1) и (4.2):

Q-W-pteJl guy ' 'у] ' ^(БЛ0)

Анализ выражений (5.5) н (5.10) показал, что объемный расход каналах любой геоаетричзской форуы с учетом проскальзывания ныэ-оновской среды на стенках может быть записан в следующем виде:

ДЄ '

/T_s = /С ф Fz^fij^^Tj/^^J. (5.12)

6. Оптимизация конструкций шекодых экструдеров.

В сестой главе рассмотрено резение математической задачи по щткшзации конструкций одно- и двухетековых экструдеров. Под оп-;ииальной конструкцией пнекового экструдера понимали такую, для соторой при заданных конструкционных переменных (ю ,L , е, t ) прр-ізводительность экструдера будет максимальной.

Аналитическое решение задачи оптимизации конструкции одногне-«ового экструдера позволило установить, что основными параметрами, эпределявщими его оптимальную конструкцию, является глубина Н винтового канала и средний угол & подъема винтовой линии пнека.

Уравнение

->

(б.і)

определяет оптимальную глубину винтового канала шнека в граничных условиях пристенного скольжения. Уравнение

2#« <>*^qJKL_

«*V « -_„.,.. ^я^*Г7Г-Хї 7Ї> <⁶'²⁾

определяет оптимальный средний угол подъема винтовой линии пнека в граничных условиях пристенного скольжения. Уравнение

₀* хГ"лГН>*пц 3,%s tfvFj .

определяет максимальную объемную производительность одношнеково-го экструдера в граничных условиях пристенного скольжения.

.; Чем кнтенснвнее пристенное скольжение, тем меньше производа . тельность одноезюковоро экструдера (рис.6.1). .

При увеличений комплекса f <Ч ехр (р Т) оптимальный средний -угол подъема винтовой линии шнека уменьшается, а глубина канала увеличивается. .:' ;. ' Уравнение Ї -'„;" -'_>'. "

_{4» ~}^г

_{гн^-Ш^ЩгШ!-^}

НлША/ (6.4)

определяет максимальную объемную производительность двухшнеково-го экструдера с зацепляющимися шнеками, основанное на гидродинамической теории течения геста и экспериментальных исследованиях.

Основное влияние на величину производительности двухвнеково-го экструдера оказывала конструкция шнеков:

геометрическая степень сжатия

„. 'ft - ь<) - */. * ,6.5,

и геометрическая степень замкнутости винтового канала

Л = , ^Є' . , (6.6)

-се'

Конструкция и гидравлическое сопротивление формующего инструмента, а также пристенный эффект практически не влияют на производительность двухшекового экструдера.

Экономическая эффективность оптимизации конструкции одношне-кового экструдера складывалась из прироста производительности в среднем на 15 % (без учета пристенного эффекта) и снижения в среднем на 10 % себестоимости изготовления шнека.

Пристенный эффект снижал производительность одноанекового экструдера оптимальной конструкции в среднем на 23 % для режима холодной экструзии и на 15 % для режима тепловой экструзии и увелкзивал себестоимость его изготовления в среднем на 10 %.

Негативное влияние пристенного эффекта на производительность и себзстоиыость одношнекового экструдера можно устранить путем введения эффективной глубины винтового канала шнека Н = 0,9 Н₀ и эффективного среднего угла подъема винтовой линии шнека

в' = 1,1 о₀.

Экономический эффект от оптимизации конструкции одно'шеково-

го экструдера ШША-І2 для производства макаронных иэделий в головых,кафе и малых предприятиях в расчетном году для режима олодной экструзии с учетом пристенного эффекта составил 0.6 мли.

7. Разработка способа производства экструдированиых мучных изделий и устройств для его реализации.

В седьмой главе предложен новый метод борьбы с нарушениями табильности разиероз готового изделия (огрубление, разбухание кструдата, неравномерность выпрессовывания по фронту матрицы ) утем экструдирования теста в режиме тепловой экструзии.

Нагрев теста на стадии замеса до температуры 333-338 К, не риводя к более глубоким изменения!,! свойств белка и крахмала в роцессе экструзии по сравнению с традиционным режшом замеса , аряду с сохранением нормального качества мучных полуфабрикатов, вєличивал производігтельность экструдера в среднем на 15 %, уме-ьпал расход энергии на процесс экструзии не менее, чем на 10 %, окращал продолжительность супки и предотвращал образование во ремя супки слгакихся изделий.

Нагрев формущего инструмента с фторопластовыми вставками о температуры 348-358 К и без фторопластовых вставок для изде-нй из пресного теста до 383-393 К приводил к коагуляции белка фиксированию структуры пристенного слоя экструдируемых полуфа-рикатов, к увеличению пластичности их внутренних слоев и к усталенню адгезии теста к стенке канала. Вследствие этого улучшаясь варочные свойства мучных изделий, устранялось огрубление их оверхности, стабилизировалась форма и размеры, уменьпалось ко-ичество возвратных отходов. Нагрев-формущего инструмента без горопластовых вставок для изделий из кондитерского теста до те-гсературы 393-403 К вызывал обжаривание пристенного слоя и фик-ирование его структуры, что также приводило к устранению адге-ии теста к стенке канала. В результате этого устранялось разбу-ание полуфабрикатов, стабилизировалась их форла и размеры. При гом производительность экструдера возрастала в среднем на 20 %.

Термическая обработка теста в коротких формующих каналах взывала биохимические изменения белков и крахмала в пристенном пое мучных полуфабрикатов.(заявка )Р 93-0Ї8І4І/ІЗ от 07.04.93 г.). ри этом в объеме сохранялись натуральные свойства теста. Нагрева-яе теста в длинных формующих каналах приводило к биохимическим

изменениям белков и крахмала в объеме продукта (заявка 1? 038988, от 14.08.92 г.).

Нагрев тестовой массы из мучнистого бесклейковинного крахме содержащего сырья до температуры 343-348 К в процессе экструзии приводил к частичной терыомеханической деструкции крахмальных зє рен и формированию частично гелеобразной структуры экструдируеь массы, обладающей вязкопластичными свойствами. Это позволяло экс рудировать мучные изделия из бесклейковинного сырья без добавлен каких-либо пластификаторов и связующих веществ. Такой способ требует применения дефицитного набухающего крахмала, увеличивая производительность экструдера в среднем на 15 %.

Режим тепловой экструзии, обеспечивающий полную термсмехаш ческую деструкции крахмальных зерен ь тестовой массе и экструди рование из нее полуфабрикатов с гелеобразной структурой, позволг ет разрабатывать новые технологии приготовления разнообразных ы дов эксгрудированных пищевых продуктов, в том числе из нетрадищ: онных видов сырья.

Экономический оффзкг os првмзкеикя режима,тепловой экструзи на одношнекопом эксгрудере МАКИА-І2 для производства макаронных изделий в столовых,кафе и малых предприятиях в расчетном году ді оптимальной конструкции с учетом пристенного эффекта составил I, млн.руб.