Введение к работе
Актуальность работы. Масложировая промышленность является важной отраслью пищевой индустрии России. На ее долю в 2010 году приходилось 5,3 % общего объема продукции, реализуемой организациями промышленности, более 4 % основных производственных фондов и около 5 % промышленного персонала. Кроме того, она является поставщиком маргаринов, жиров специального назначения для кондитерской, хлебопекарной и молочной промышленности, производителей мороженого, а также шрота и жмыха для комбикормовой промышленности.
Наибольшим спросом на рынке растительного масла пользуется подсолнечное масло. К середине 2012 года доля этого сегмента составила 86,84 % рынка. В денежном выражении в 2012 г. емкость масложирового рынка оценивается в 71 млрд. рублей, еще в 2006 г. она составляла 2,6 млрд. рублей.
Раскрытие функций полиненасыщенных жирных кислот (ПЖНК) омега-3, необходимость определенного соотношения омега-3/омега-6 ПНЖК изменили представление о безусловной пользе всех ПНЖК и оценке их полезного содержания в растительных маслах, используемых в питании. Разработанный вид продукции может занять на рынке одно из ведущих мест, т. к. он может использоваться не только как продукт питания, но и продукт лечебно-профилактического действия.
Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры процессов и аппаратов химических и пищевых производств (ПАХПП) ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» на 2011-2015 гг. «Разработка новых и совершенствование энергосберегающих технологических процессов и аппаратов в химических и пищевых производствах» (№ гос. регистрации 01.130.2.12440), в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) «Разработка ресурсосберегающей технологии экструдированных продуктов питания функционального назначения с повышенной пищевой и биологической ценностью и оборудования для ее реализации» (№ 08-08-99002); по Аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы» по теме «Выявление закономерностей движения аномально-вязких сред при неизотермическом течении в каналах сложного профиля с учетом эффекта диссипации» (№ 2.1.2/960); по гранту Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых «Разработка энергосберегающей и экобиотехнологии получения биопрепаратов для предотвращения незаразных заболеваний сельскохозяйственных животных» (№ МК-2393.2013.4).
Цель и задачи диссертационной работы: является разработка и научное обоснование способа производства купажей растительных масел полученных методом холодного прессования на одношнековом маслопрессе; создание на основе разработанного способа оригинальных конструкций зеерных камер. В соответствии с целью решались следующие задачи:
– научное обоснование выбора рецептурного состава купажей для производства функциональных растительных масел;
– исследование химического состава, физико-химических свойств и реологических характеристик получаемых масел;
– исследование основных закономерностей процесса прессования масличных культур и выбор оптимальных параметров процесса их переработки на одношнековом маслопрессе;
– разработка математической модели работы одношнекового маслопресса для отжима масла из выбранных масличных культур;
– проведение качественной оценки получаемых купажей растительных масел;
– разработка универсальной конструкции маслопресса для получения купажей растительных масел;
– проведение промышленной апробации и производственных испытаний предлагаемых разработок.
Научная новизна. Изучены основные реологические характеристики исследуемых растительных масел.
Получены кинетические закономерности изменения основных технологических параметров маслопресса в зависимости от величины кольцевого зазора, зазора между пластинами в зеерной камере, геометрических характеристик шнека, частоты вращения шнека и исходных характеристик сырья.
Разработана математическая модель, описывающая движение масличного сырья в рабочей камере маслопресса, а также процесс извлечения масла из масличных культур.
Новизна технических решений подтверждена патентами РФ № 2422274, 2430147, 2450924, 2475167.
Практическая ценность. Разработан способ получения купажей из растительных масел методом холодного прессования. Определены оптимальные параметры процесса отжима растительных масел методом холодного прессования. Получены купажи растительных масел с оптимальным соотношением полиненасыщенных жирных кислот, которые являются незаменимыми для организма человека.
Разработана система автоматизированного проектирования САПР «Маслопресс» предназначенная для расчета конструктивных параметров маслопрессов, составления смесей из растительных масел и проектирования технологических линий получения растительных масел.
Разработана оригинальная конструкция маслопресса, позволяющая получать пищевые растительные масла и текстурированные жмыхи для корма животных; конструкция гранулятора для получения кормовых гранул из отходов после отжима растительного масла.
Разработана линия производства купажей из растительных масел, с оптимальным соотношения полиненасыщенных жирных кислот, необходимых для здорового питания человека.
Проведена энергетическая оценка термодинамической эффективности разработанной технологической линии посредством эксергетического анализа.
Разработан бизнес-план «Создание мобильных установок и технологий для переработки масличных культур», который прошел независимую экспертизу в общероссийской общественной организации «Российское общество оценщиков», рег. № 003828, где получил положительную оценку.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежском государственном университете инженерных технологий (2010–2012 гг.), Екатеринбурге (2012 г.), Новочеркасске (2011 г.), Астане (2012 г.), Ставрополе (2011 г.), Москве (2011-2012 гг.), Белгороде (2011 г.), Краснодаре (2012 г.), Махачкале (2010 г.).
Соискатель является лауреатом следующих конкурсов: «Золотой лев–2010» (диплом победителя II степени в номинации «Наука и техника» за разработку высокоэффективной технологии зерновых продуктов с программируемыми свойствами) (2010 г., г. Воронеж); «Eurasia Green» (диплом победителя за 4 место в номинации «Отходы в доходы») (2012 г., г. Екатеринбург); областной конкурс на лучшую научную работу (диплом победителя – 3 место «За разработку ресурсосберегающего оборудования для получения купажей растительных масел») (2011 г., г. Воронеж); международный конкурс научно-исследовательских работ молодежи «Продовольственная безопасность» (диплом победителя) (2012г., г. Екатеринбург); «УМНИК» (диплом победителя конкурса по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса») (2011 г., г. Воронеж); «Талантливая молодежь Воронежской области 2011-2013» (диплом лауреата премии в номинации «Научно-техническое творчество, учебно-исследовательская деятельность») (2011 г., г. Воронеж).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ, в том числе 6 статей в ведущих научных рецензируемых журналах, 4 патента РФ, 1 информационный обзор, 1 свидетельство РОСПАТЕНТА о госрегистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 79 рисунков и 20 таблиц. Список литературы включает 145 наименований, в том числе 32 на иностранных языках. Приложения к диссертации представлены на 68 страницах.
