Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Технология концентрата квасного сусла и зерновых экстрактов 9
1.2 Способы получения пищевых порошков 19
1.2 Л Особенности распылительной сушки 21
1.2.1 Вакуум-сублимационная сушка с СВЧ-энергоподводом 27
1.3 Использование порошкообразных полуфабрикатов в произ- 32
водстве кондитерских изделий.
1А Вакуум и его использование в технологических процессах 40
1.5 Особенности СВЧ-энергии и её применение в пищевой про- 44
мышленности.
1.6 Цели и задачи исследования 53
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, ОБЪЕКТЫ И МЕ
ТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Сырье и его характеристика 55
Физико-химические методы исследований сырья и полуфабрикатов 56
Экспериментальная вакуумная СВЧ-сушилка 57
Лабораторный стенд и методика изучения теплофизических свойств пищевых продуктов 59
Определение электрофизических свойств ККС 63
Определение реологических свойств ККС 66 2.7.Экспериментальная установка и методика изучения гигроскопических свойств порошков 67 2.8 Экспериментальная установка и методика изучения структурно-механических свойств порошков 69
ГЛАВА З .ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ ККС В АППАРАТЕ С СВЧ-ЭНЕРГОПОДВОДОМ
3.1 Описание лабораторной экспериментальной установки и
методика проведения эксперимента 71
3.2 Кинетика сушки ККС в лабораторной вакуумной
СВЧ-сушилке 72
3.2.1 Влияние СВЧ-мощности и массы продукта на 72
кинетику сушки.
3.3 Описание пилотной экспериментальной установки
и методика проведения эксперимента 74
3.4 Планирование и обработка результатов экспери- 77
мента
3.4 Влияние различных факторов на кинетику сушки
концентрата квасного сусла 80
Исследование зависимости кинетики сушки 80 от начального влагосодержания
Влияние СВЧ-мощности на кинетику сушки 81
Определение зависимости кинетики сушки 83 от разряжения в сушильной камере
Выявление зависимости кинетики сушки 84 от массы исследуемого продукта
ГЛАВА 4 ИСЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОРОШКООБРАЗНОГО ПОЛУФАБРИКАТА ККС
Гигроскопические свойства порошкообразного полуфабриката ККС 87
Структурно-механические свойства порошкообразного полуфабриката ККС ' 92
4.2.1 Сдвиговые свойства порошкообразного полуфаб
риката концентрата квасного сусла 93
4.3 Термопластические свойства ППККС 101
ГЛАВА 5 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СВЧ- 102
СУШКИ ККС
5.1 Экспериментальная проверка адекватности полученной 121 математической модели ГЛАВА 6 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ И ПРОЕКТНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
6.1 Разработка конструкций аппаратов с СВЧ-энергоподводом 122
СВЧ-установка для сушки жидкообразных материалов 123
Технологическая схема для производства ППККС 127
Рекомендации по выбору режимов СВЧ-сушки концентрата 128 квасного сусла
Эффективность применения СВЧ-энергоподвода и вакуу- 130 мирования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 133
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 134
ПРИЛОЖЕНИЕ
Акты производственных испытаний 148
Расчет ожидаемой экономической эффективности
при внедрении в производство 151
ТУ на ППККС 152
Микроскопический анализ дисперсности частиц ППККС 163
Физико-химические, микробиологические, токсилогические показа- 165 тели порошка ККС
Патенты и публикации
Основные условные обозначения
Рт - объемная масса, кг/м ;
с - удельная теплоемкость, Дж/(кгК);
а - коэффициент температуропроводности, м2/с;
А, - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К);
WHa4- начальное влагосодержание, %;
Рвак - величина вакуума, Па;
т- масса;
N-мощность, Вт;
П - производительность, кг/ч
V-объем, мл;
ф-относительная влажность, %;
Wp - влажность продукта, %;
Т - температура, К;С;
В - коэффициент теплопоглощения при вакуумной сушке;
т - время, с;
є" - коэффициент диэлектрических потерь;
є' - диэлектрическая проницаемость;
8 - угол диэлектрических потерь;
v - частота электромагнитных колебаний, Гц;
Е - напряженность электрического поля, В/м;
Руд - удельные энергозатраты, Вт/кг.
Индексы с.в - сухое вещество; н - начальное; к - конечное; пр — продукт; вак - вакуум; уд - удельная;
Введение к работе
Кондитерская отрасль сегодня одна из наиболее динамично развивающихся в России. Она включает более 14 видов производств (карамели, ириса, халвы, драже, зефира, пряников, печенья, тортов и пирожных, вафель, пастилы, мармеладных и шоколадных изделий и др.) и относится к основным отраслям АПК России.
Сырьевая база кондитерской отрасли очень разнообразна и включает в себя более 200 продуктов.
Следует отметить, что в себестоимости кондитерской продукции стоимость сырья и материалов до недавнего времени составляла около 80 — 85 %, в том числе импортного сырья более 30 %. К последнему относятся, в первую очередь, какао продукты (какао бобы, какао масло, какао тёртое), орех, жели-рующее вещество, изюм и др.
Концентрат квасного сусла и ячменно — солодовый экстракт применяется в производстве мучных кондитерских изделий с целью повышения их пищевой и биологической ценности. Но в настоящее время все более перспективным становится использование порошкообразных полуфабрикатов, в частности и на основе концентрата квасного сусла и зерновых экстрактов.
Значительная доля сырья в себестоимости кондитерских изделий делает актуальной проблему поиска новых, дешевых сырьевых источников и способов переработки, снижающих их потери. Одним из таких перспективных направлений является СВЧ-сушка концентрата квасного сусла (ККС) в условиях вакуума.
Для получения порошкообразного продукта чаще всего используют процессы сушки, интенсификация которых осуществляется по трем направлениям: увеличение движущей силы процесса (разности парциальных давлений), создание развитой поверхности испарения, осуществления эффективного энергоподвода.
Для увеличения движущей силы процесса наиболее перспективным является использование вакуума.
Наиболее эффективным способом вакуум сушки ККС является его сушка во вспененном состоянии, что обеспечивает большую развитую поверхность испарения и высокие темпы удаления влаги.
Однако при этом во вспененном состоянии традиционный теплоподвод (кондуктивный, радиационный, конвективный) к молекулам воды затруднен в следствие развитой структуры продукта, обладающей высокими показателями термо-влагопроводности. Поэтому для продуктов с такой структурой целесообразно использовать объемный подвод энергии с помощью электромагнитных полей сверхвысокой частоты (СВЧ), обладающих рядом преимуществ.
Процесс тепловой обработки пищевых продуктов в электромагнитном поле характеризуется высокой скоростью нагрева и небольшой продолжительностью, что сокращает длительность воздействия на продукт повышенных температур и способствует сохранению питательной ценности, повышению качества и увеличению выхода готовой продукции.
Таким образом, разработка способов получения кондитерских полуфабрикатов (в порошкообразном виде), повышающее эффективность использования ККС и изделий на его основе, обладающих повышенной пищевой ценностью, низкой себестоимостью и высокой технологичностью является актуальной задачей и имеет народно-хозяйственное значение.
Большой вклад в развитие порошковых технологий пищевых продуктов внесли работы П.А. Ребиндера, Б.В. Дерягина, Н.Б. Урьева, М.А. Талейсника, Е.Д. Зимона, А.В. Зубченко, Г.О. Магомедова и др.
Тема диссертационной работы соответствует плану НИР кафедры технологии хлебопекарных, макаронных и кондитерских производств Воронежской государственной технологической академии на 2005-2008 г. № ГР 01.9.70008815 «Создание и совершенствование ресурсо и энергосбере-
гающих технологий при переработке сельскохозяйственного растительного сырья».
