Введение к работе
Актуальность работы. Стабильное снабжение населения Российской Федерации высококачественными, биологически полноценными, экологически безопасными продуктами питания можно обеспечить, развивая производственный потенциал пищевой промышленности.
Влаготепловая обработка пищевого растительного сырья (картофеля, свеклы и моркови) является одной из основных технологических стадий производства пищевых концентратов.
Используемое для влаготепловой обработки оборудование характеризуется значительным износом, оно нуждается в модернизации, необходимо создание варочных аппаратов нового поколения для выпуска продукции с заданными свойствами. Это в свою очередь обусловливает необходимость комплексного изучения всех закономерностей осуществления процесса, влияния многочисленных факторов и интенсификации влаготепловой обработки пищевых продуктов, что связано с исследованием кинетики влагопоглощения продуктом.
Недостаточная изученность процессов обработки пищевых продуктов перегретым паром препятствует разработке общей модели расчета процессов, затрудняет выбор оптимальных режимов обработки и сдерживают внедрение этих процессов.
В связи с возрастающей важностью тепловлажностной обработки, ее интенсификации и повышении тепловой эффективности появилась необходимость разработки научно обоснованных технологических режимов процессов варки и сушки.
Теоретические основы тепломассообмена в процессах тепловой обработки и их аппаратурное оформление отражены в работах О. Кришера, Т. Йошида, З.А. Кац, Гинзбурга, Б.С. Сажина, П.С. Куца, Б.И. Леончика, Ю.А. Михайлова, И.Т. Кретова, и др.
Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры машин и аппаратов пищевых производств (МАПП) ВГТА на 2001-2005 гг. «Тепло- и массообмен при высокоинтенсивной сушке продуктов животного и растительного происхождения» (№ гос. регистрации 01.200.1 16821) и с планом НИР кафедры процессов и аппаратов химических и пищевых производств
С.Петер бу^г ОЭ
?ар*т
(ПАХПП) ВГТА на 2001-2005 гг. «Исследование гидродинамики,
тепло- и массообмена в системах: твердое тело - жидкость, твер- '
дое тело - газ при течении в каналах разной геометрической і
формы» (№ гос. регистрации 01.960.006217).
Цель и задачи диссертационной работы: разработка на
учного обеспечения процесса тепловлажностной обработки пи
щевого растительного сырья (картофеля, свеклы и моркови) в '
импульсном псевдоожиженном слое и повышение эффективно- і
сти процесса за счет определения рациональных технологических
режимов, обеспечивающих экономию теплоэнергетических ре- I
сурсов и улучшение качества готовой продукции.
В соответствии с поставленной целью решались следую- '
щие задачи: t
-
Изучение технологических свойств картофеля, свеклы и L моркови, как объекта исследования; систематизация полученных данных и формулировка на их основе теоретических предпосылок и рабочих гипотез по использованию их в производстве. \
-
Изучение механизма и основных гидродинамических и кинетических закономерностей процесса тепловлажностной обработки картофеля, моркови и свеклы в импульсном псевдоожи- I женном слое. I
-
Исследование процесса тепловлажностной обработки картофеля, моркови и свеклы в импульсном псевдоожиженном I слое с целью определения рациональной области изменения тех- \ нологических параметров. I
-
Изучение информации' о кинетике процесса термолиза овощей, полученной методом дифференциально-термического анализа, выявление температурных зон, соответствующих испа- j рению влаги с различной энергией связи и термическому разло- f жению белково-углеводного комплекса.
-
Изучение качественных и количественных изменений углеводного комплекса овощей при тепловлажностной обработки картофеля, моркови и свеклы в импульсном псевдоожиженном слое методом тонкослойной хроматографии.
-
Разработка математической модели процесса тепловлажностной обработки картофеля, моркови и свеклы в импульсном псевдоожиженном слое. I
7. Разработка конструкции аппарата для тепловлажностной обработки картофеля, моркови и свеклы. Проведение промышленной апробации предлагаемого способа тепловлажностной обработки.
Научная новизна. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана технология тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья (картофеля, свеклы и моркови) в импульсном псевдоожиженном слое.
Изучены основные гидродинамические закономерности процесса тепловлажностной обработки картофеля, моркови и свеклы в импульсном псевдоожиженном слое при использовании в качестве теплоносителя перегретого пара атмосферного давления. Установлено, что коэффициент гидравлического сопротивления слоя частиц продукта X зависит в основном от скорости перегретого пара и практически не зависит от величины удельной нагрузки слоя овощей на решетку.
Изучен механизм и основные кинетические закономерности процесса тепловлажностной обработки картофеля, моркови и свеклы в импульсном псевдоожиженном слое. Получены уравнения для определения температуры и влагосодержания продукта в периоде прогрева процесса тепловлажностной обработки овощей перегретым паром.
Исследована кинетика процесса термолиза овощей для выявления температурных зон, соответствующих испарению влаги с различной энергией связи и термическому разложению белково-углеводного комплекса.
Изучены качественные и количественные изменения углеводного комплекса овощей при тепловлажностной обработки картофеля, моркови и свеклы в импульсном псевдоожиженном слое методом тонкослойной хроматографии.
Новизна технических решений подтверждена патентами РФ №№ 2176458, 2179402, 2186509, 2186510, 2202260.
Практическая ценность Разработана энергосберегающая технология получения сушеных картофеля, моркови и свеклы. Определены рациональные параметры процесса тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья в импульсном
псевдоожиженном слое, позволяющие снизить удельные энергозатраты и повысить качество готовой продукции.
Получены продукты - сушеные овощи, обладающие хорошими потребительскими свойствами и высокой пищевой ценностью.
Разработаны оригинальные конструкции аппаратов для предлагаемой тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья (Пат. РФ №№ 2176458, 2179402, 2186509, 2186510, 2202260).
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (с 2001 по 2003 гг.); на 3-й международной научно-практической конференции «Продовольственный рынок и проблемы здорового питания» (Орел, 2000 г.); на международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2001 г.); на всероссийской научно-технической конференции «Пищевая промышленность - XXI век» (Тольятти, 2001 г.); на 3-й международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, Беларусь, 2002 г.); на 1-й международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии» (Москва, 2002 г.).
Работа отмечена премией для молодых ученых администрации Воронежской области за 2002 г.
Результаты работы демонстрировались на 13-й межрегиональной выставке «Продторг» (27-29 марта 2002 г.), на VII межрегиональной выставке «Агропром» (5-7 июня 2002 г.) и награждены дипломами. Соискатель принял участие в конкурсе инновационных проектов в рамках 13-й межрегиональной выставке «Продторг» (27-29 марта 2002 г.) и отмечен дипломом.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, в том числе получено 5 патентов РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка и 24 таблицы. Список литературы включает 121 наименований, в том числе 54 на иностранных языках.
