Введение к работе
Актуальность проблемы: В настоящее время научно-технический прогресс в Агропромышленном комплексе связан с созданием новых и совершенствованием существующих технологий, с разработкой высокопроизводительного оборудования, способного обеспечить глубокую безотходную переработку сырья с получением безопасной готовой продукции высокого качества. Этим условиям удовлетворяют различные теплотехнологии с использованием инфракрасного (ИК) облучения зернового сырья, реализуемые в специальных аппаратах.
Диссертация посвящена разработке и решению комплексной
научно-технической проблемы повышения эффективности
технологического процесса обработки бобов сои ИК излучением, имеющей большое народно-хозяйственное значение.
Применение ИК излучения в теплотехнологических процессах по переработке зернобобовых культур является одним из рентабельных и перспективных методов термической обработки, значительно интенсифицирующих процесс, способствующих улучшению качественных показателей продуктов, позволяющих осуществить комплексный контроль и управление процессами и изготовление новых нетрадиционных продуктов.
Вместе с тем, широкое внедрение ИК облучения в производство продуктов и кормов массового спроса из бобов сои еще не имеет места. Объясняется это недостаточностью сведений и опыта по использованию этого специфического способа переноса энергии излучения в бобах сои и отсутствием данных по их оптическим и терморадиационным свойствам. Ввиду этого слабо разработаны методы инженерного расчета и проектирования терморадиационных установок для получения продуктов из сои и моделирования процессов. Создание новых высокоэффективных энерго- и ресурсосберегающих, экологически чистых технологий, а также моделей ИК термоустановок, выбор рациональных режимов процессов, в них протекающих, возможны на основе знаний по физике взаимодействия ИК излучения с облучаемым материалом.
Цель и задачи исследований: Разработка, исследование и апробирование в промышленности принципиально нового высокоэффективного процесса переработки соевых бобов на основе применения целенаправленного воздействия ИК излучения и гидротермической обработки при ИК облучении, позволяющие сохранить питательные вещества, инактивировать вредные компоненты, снизить потери сырья при переработке.
Поставленная цель вызвала необходимость решения следующих основных задач: проведение комплексных исследований и установление закономерностей процессов переноса энергии электромагнитного излучения, тепло- и массопереноса при ИК термообработке бобов сои; обоснование рациональных режимов, эффективности воздействия ИК излучения на сырье; разработка "точечной" модели и методики оценки параметров модели нагрева бобов сои по данным производственного эксперимента; исследование влияния конструктивных параметров устройства по переработке зернопродуктов на их облученность и реализация нового процесса в перерабатывающей промышленности.
Научная новизна: В диссертации дано обобщение методов термообработки зернового сырья, показано преимущество ИК метода энергоподвода для термообработки соевых бобов.
Определены теплофизические, терморадиационные и оптические характеристики исходного сырья — бобов сои.
Установлены закономерности переноса энергии излучения ИК генератора типа КГТ в бобах сои и определена степень облученности продукта в зависимости от конструктивных параметров блока излучателей. Выявлены причины неравномерности облученности продукта в аппаратах с ИК энергоподводом. Разработаны устройство и методика экспериментального измерения степени облученности продукта при ИК энергоподводе. Получено эмпирическое уравнение для определения облученности продукта при использовании излучательных блоков НПФ "ЭНТИС".
Исследован процесс ИК нагрева бобов сои и показана возможность применения "точечной" модели для описания процесса термообработки.
Проведена оценка влияния параметров облучения на основные показатели процесса.
Разработана методика оценки параметров модели нагрева сои в термоустановках с ИК энергоподводом. Предложены экономические критерии для оценки эффективности процесса РІК термообработки.
Изучено влияние ИК нагрева на микроструктуру, физические и технологические свойства бобов сои. Получены новые данные об изменениях в биохимическом и микробиологическом комплексах бобов сои.
Разработан ряд новых технологий переработки соевых бобов, обеспечивающих получение безопасных продуктов быстрого приготовления повышенной питательной ценности и различного функционального назначения.
Практическая ценпость: Определены рациональные режимы процесса термообработки бобов сои при инфракрасном облучении, даны практические рекомендации по их реализации и созданию терморадиационной установки. Разработана методика инженерного расчета излучательных блоков термоустановки при использовании ИК генераторов тина КГТ, увязанная с кинетикой нагрева продукта.
Полученные на основании теоретических исследований и экспериментальных данных результаты легли в основу разработки КД устройства для термообработки зернового сырья, принятого к изготовлению предприятием "Технобур".
Апробация работы. Основные материалы диссертации были представлены на Международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности" (Воронеж, 17-20 сентября 1997 года), Международной научно-технической конференции "Переработка пищевых продуктов и их упаковка" (Пекин, октябрь 1997 года), Международной научно-теоретической конференции "Молодые ученые - пищевым и перерабатывающим отраслям АПК" (Москва, декабрь 1997 года).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ.
Структура в объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, списка литературы. Работа содержит 136 страниц, 28 таблиц, 39 рисунков и 6 приложений. В библиографии указано 105 источников.