авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Разработка энергосберегающей технологии производства продуктов быстрого приготовления из крупяного крахмалосодержащего сырья

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

АНДРЕЕВА АЛЕСЯ АДОЛЬФОВНА

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИЗ КРУПЯНОГО КРАХМАЛОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Специальность: 05.18.01 «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2010

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Технология продуктов функционального и специализированного назначения и длительного хранения»

ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Доронин Алексей Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мельников Евгений Михайлович

доктор технических наук, профессор

Иунихина Вера Сергеевна

Ведущая организация: ГНУ НИИ пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии

Защита состоится 27 мая 2010 г. в 11часов 30 мин. на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.03 при ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств», 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, ауд. 302.

Автореферат размещен на сайте www.mgupp.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств».

Автореферат разослан «26» апреля 2010 г

Ученый секретарь

совета Белявская И. Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Для пищеконцентратной промышленности вопрос энерго- и ресурсосбережения при производстве варено-сушеных круп (быстрого приготовления) и крупяных продуктов, не требующих варки, имеет важное значение.

Варено-сушеные крупы - один из главных компонентов в рецептуре крупяных концентратов первых и вторых обеденных блюд. Их традиционная технология производства основана на применении варочных аппаратов, в которых осуществляется процесс гидротермической обработки в большом количестве воды с последующим удалением ее тепловой сушкой. Процесс варки и сушки чрезвычайно энерго- и трудозатратен.

Попытки создать технологии и оборудование нового поколения с использованием существующих конвективного и кондуктивного методов подвода энергии нельзя считать обоснованными и перспективными, поскольку в силу своих теплофизических характеристик, они не в состоянии передать значительные мощности к обрабатываемому материалу.

Одним из перспективных направлений технологии переработки крупяного сырья является метод инфракрасной обработки - экологически безопасный, энергосберегающий, позволяющий получить легкоусвояемые и термостерилизованные продукты. Принципиальное отличие этого метода заключается в волновом переносе энергии, что при определенных условиях дает возможность получить эффект объемного энергопоглощения тепла в обрабатываемом сырье.





В основу данной работы положены научные и практические достижения в области инфракрасных технологий и техники переработки зернового сырья ученых МГУПП А.С. Гинзбурга, В.В. Красникова, Е.М. Мельникова, Ю.М. Плаксина и др.

Разработка технологических приемов, позволяющих целенаправленно менять свойства крупяного сырья и получать высококачественные продукты, а также техническая модернизация пищеконцентратного производства с внедрением высокоэффективного оборудования на основе инфракрасного энергоподвода является актуальной задачей.

Цель и задачи исследования

Целью настоящей работы является разработка и внедрение энергосберегающей технологии производства продуктов быстрого приготовления (круп и хлопьев) из крупяного крахмалосодержащего сырья (гречневая, рисовая и перловые крупы) с повышенной энергетической ценностью и функциональными свойствами.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие конкретные задачи:

  • разработать технологические приемы подготовки крупяного сырья к интенсивной инфракрасной обработке;
  • выбрать оптимальные параметры инфракрасного облучения крахмалосодержащего крупяного сырья;
  • определить режимы дополнительной водно-тепловой обработки крупяного сырья, используя энергию инфракрасного излучения;
  • определить микробиологические показатели, функциональные и биохимические свойства, качество и потребительские достоинства полученных крупяных продуктов;
  • обосновать технологический процесс производства хлопьев, не требующих варки из крахмалосодержащего крупяного сырья, с использованием интенсивной инфракрасной обработки;
  • разработать аппаратурное оформление процесса термообработки;
  • разработать исходные требования к техническому заданию на линию производства продуктов из крупяного крахмалосодержащего сырья;
  • провести опытно-промышленную проверку технологии и линии по производству круп быстрого приготовления и хлопьев, не требующих варки, из крупяного крахмалосодержащего сырья;
  • разработать техническую документацию на крупы быстрого приготовления и хлопья, не требующие варки.

Научная новизна

Обоснована технология производства круп быстрого приготовления и хлопьев, не требующих варки, с повышенной энергетической ценностью и функциональными свойствами из крахмалосодержащего крупяного сырья.

Установлена необходимость увлажнения поверхностного слоя крупы перед интенсивной инфракрасной обработкой.

Определены параметры основных операций технологии производства круп быстрого приготовления и хлопьев, не требующих варки.

Исследованы сорбционные свойства модифицированного комплексной обработкой (инфракрасной и водно-тепловой) крупяного сырья по отношению к ионам тяжелых металлов и микроорганизмам.

Впервые установлена граница областей, в которых под действием инфракрасного облучения процесс перемещения влаги в крупяном сырье происходит в виде жидкости или пара.

Научная новизна подтверждена патентом на изобретение «Установка для термообработки пищевого материала» № 2372795 от 20.11.08. и положительным решением о выдаче патента на изобретение «Способ производства продуктов быстрого приготовления из крахмалосодержащих круп» от 04 декабря 2009 года по заявке № 2009120326/13 (028062) от 29.05.09 года.

Практическая значимость

На основании экспериментальных исследований предложена энергосберегающая технология производства круп быстрого приготовления и хлопьев, не требующих варки, с улучшенными качественными показателями, которая позволяет в 2,5 раза снизить энергозатраты по сравнению традиционной технологией производства варено-сушеных круп.

Разработана и утверждена техническая документация ТУ 9294-002-18376415-07 «Крупы быстрого приготовления» и ТУ 9294-001-18376415-07 «Хлопья зерновые, не требующие варки».

Для практического использования разработанной технологической схемы была модернизирована выпускаемая ООО «ПК Старт» установка для термообработки зерна УТЗ-4М. В настоящее время серийно выпускается и имеет утвержденную техническую документацию установка для термообработки пищевого материала УТЗ-4Ш.

Технологическая линия по производству круп быстрого приготовления и хлопьев, не требующих варки, внедрена на ОНО ГУП «БЭЗ ГНУ НИИППиСПТ» Россельхозакадемии (Бирюлевский экспериментальный завод), г. Москва; ООО «Элита-Маркетинг», г. Орел; ООО «Солнце Юга», г. Краснодар.



Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на Международной научно-технической конференции «International Congress Engineering and Food – ICEF9», France, Montpellier, 2004; Международной научно-практической конференции «Technological innovation and enhancement of marginal products», Italia, Foggia, 2005; научно-практической конференции «Технология крупяных продуктов вчера, сегодня, завтра», Москва, МГУПП, 2007; Международной научно-практической конференции «Технология и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», Москва, МГУПП, 2008.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 12 печатный работ, в том числе 9 статей, из них 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 2 патента РФ на изобретения и положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков и 33 таблицы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов исследований и их обсуждений, экономической части, выводов, списка литературы и приложений. Список литературы включает 154 наименования. Приложения к диссертации представлены на 48 страницах.

Содержание диссертационной работы

В ведении охарактеризована перспективная задача и условия современного развития пищеконцентратной отрасли пищевой промышленности в России и представлены требования, предъявляемые потребителями к готовому продукту.

  1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы рассмотрена общая характеристика крупяного крахмалосодержащего сырья, используемого при производстве пищевых концентратов, проведен анализ традиционной технологии производства и современных тенденции их развития. Приведены достоинства инфракрасной обработки крупяного сырья по сравнению с другими методами теплового воздействия. Показаны направления модернизации инфракрасной техники и повышения эффективности технологий при внедрении в пищеконцентратную промышленность современного оборудования.

На основании проведенного анализа литературы сформулированы цель и задачи исследования.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследования проводились в лабораториях кафедры «Технология продуктов функционального и специализированного назначения и длительного хранения» Московского государственного университета пищевых производств и на ООО ПК «Старт».

2.1. Характеристика объектов и методов исследования.

Исследование проводили на крахмалосодержащих крупах: перловая крупа № 1 – 2, ГОСТ 5784–60 с внесенными изменениями от 07.01.1997г.; гречневая крупа, ядрица 1 сорта, ГОСТ 5550–74 с внесенными изменениями от 01.01.1996г.; рис круглозерный, 1 сорта, ГОСТ 6292–93 и варено-сушеных крупах, вырабатываемых по ГОСТ 19327-84 с внесенными изменениями от 09.01.2000г.

Общая схема исследования (основные этапы) представлена на рис. 1.

Рисунок 1. Общая схема проведения исследования (основные этапы)

Влажность крупы при увлажнении и сушке рассчитывали по приросту или убыли массы образца и определяли по ГОСТ 15113.4 – 77, насыпную массу - по ГОСТ 10840 – 64.

Технологические результаты получения хлопьев из полуфабриката оценивали по выходу целых хлопьев, содержанию крошки и мучки. Потребительские достоинства полученных продуктов оценивали по ГОСТ 26312.2 – 84.

Биохимических показатели полуфабрикатов и готовых продуктов определяли следующими методами: степень деструкции крахмала по ГОСТ 29177 – 91, степень клейстеризации по методу Анискина В.И., содержание декстринов спектрофотометрическим методом Попова М.П. и Шаненко Е.Ф. с модификацией, водопоглотительную способность по коэффициенту набухания навески крупы (10 г) при температуре 80°С, количество водорастворимых веществ выпариванием фильтрата на водяной бане, содержание тиамина флуорометрическим методом.

Сорбционную емкость продуктов определяли по ГОСТ 4453 – 74, сорбционную емкость в отношении ионов тяжелых металлов проводили инкубированием навески сорбента в стандартных растворах тяжелых металлов, измеряя остаточную концентрацию элементов в жидкой фазе.

Микробиологические показатели определяли согласно ГОСТам: количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов по ГОСТ 10444.15 – 94, количество бактерий группы кишечных палочек по ГОСТ Р 50475 – 93, количество бактерий рода Salmonella по ГОСТ Р 50480 – 93.

Для исследования процесса инфракрасной обработки единичных зерен и слоя крупы созданы экспериментальные установка и стенд с инфракрасным энергоподводом на базе ООО ПК «Старт» (рис. 2).

Рисунок 2. Экспериментальный стенд для интенсивной инфракрасной обработки слоя крупяного сырья: 1 – бункер – дозатор с подъемным шибером, 2 – терморадиационные блоки, 3 – продукт, 4 – металлическая сетка, 5 – натяжной барабан, 6 – электронный весовой механизм, 7 – термопары, 8 – регистрирующий электронный блок, 9 – персональный компьютер (ПК), 10 – электродвигатель с частотным регулированием оборотов, 11 – приводной барабан.

Измерение температуры в толще обрабатываемого слоя продукта производили термопарами. Контроль температуры поверхности слоя крупы осуществляли с помощью дистанционного неконтактного инфракрасного термометра Raytek MiniTemp FS. Убыль массы обрабатываемого продукта в процессе обработки измеряли электронным весовым механизмом.

Измерение температуры облучаемой поверхности проводили на стенде с помощью батареи термопар. Визуальный контроль неравномерности теплового поля определяли по изменению цвета белых рисовых хлопьев.

Плющение крупы – полуфабриката проводили на плющильном агрегате У1-РСА-4 конструкции ВНИИЗ с гладкими валками, оснащенного амперметром, показывающим рабочий ток двигателя.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Разработка оптимальных параметров подготовки крупяного сырья к интенсивной инфракрасной обработке

Основными параметрами инфракрасной обработки является величина энергетической облученности продукта (мощность лучистого потока), его температура и влажность.

Как правило, с ростом мощности лучистого потока, подаваемого на зерновое сырье, степень модификаций в обрабатываемом сырье возрастает. С повышением мощности облучения появляется риск обгорания поверхности из-за неоднородности распределения температурного поля при интенсивной инфракрасной обработке. Однако применение высокотемпературных процессов дает значительный эффект.

Как установлено многими авторами, неравномерность инфракрасного облучения при обработке зернового сырья потоком инфракрасного излучения с мощностью 26 кВт/м2 и выше на существующем оборудовании вызывает значительный градиент температур на поверхности и в центре зерновки, а также на поверхности слоя и нижней его части, что приводит к неоднородности обработки и ухудшению качества продукта.

Нами разработаны технологические приемы, позволяющие избежать неравномерности распределения температуры при односторонней инфракрасной обработке. Это увлажнение поверхности крупы и формирование геометрии слоя крупяного сырья на ленте транспортера (рис.3, 4).

Установлено, что за счет испарения воды с поверхности крупы при мощности лучистого потока 32 – 34 кВт/м2 разность температур поверхности и центра крупы составляет 6 – 8°С, что позволяет избежать обгорания. В то же время градиент температур у круп без увлажнения поверхности составляет 25 – 35С.

Исследовано влияние толщины слоя крупы на неравномерность распределения температур по его высоте (рис. 4). В качестве критерия оценки толщины слоя взяли подовое наполнение, так как из-за специфической укладки крупяного сырья на горизонтальной поверхности трудно точно определить толщину слоя в линейных единицах.

Рисунок 3. Кинетика нагрева внешней поверхности и центральной части круп при мощности лучистого потока инфракрасного излучения 32 – 34 кВт/м2:

а – перловой, б – гречневой, в – рисовой

Исследования показали, что оптимальное количество крупы на ленте транспортера составляет 2,0 – 2,4 кг/м2. При увеличении подового наполнения растет неоднородность обработки. Снижение этой величины приводит к потере производительности технического средства инфракрасной обработки. При изменении геометрии поверхности слоя крупы, формируемого загрузочным устройством установки, с плоской на гребенчатую средневзвешенная температура продукта после инфракрасной обработки увеличивается на 10 – 20С. Градиент температуры в гребенчатом слое составляет 5 – 6С вместо 15С при плоской поверхности крупяного сырья (рис.5).

Рисунок 4. Температура крупы в зависимости от величин подового наполнения и геометрии слоя

 Диаграмма величин-5

Рисунок 5. Диаграмма величин средневзвешенной температуры слоя обработанного крупяного сырья, имеющего плоскую и гребенчатую форму

Таким образом, оптимальными параметрами подготовки крупяного сырья к интенсивной инфракрасной обработке являются: увлажнение поверхности крупяного сырья распылением 1,5 – 2% воды к его массе, перемешивание его в течение 4 – 5 минут, отлежка в течение 8 – 10 минут для достижения влажности поверхности зерновки 28 – 30% и размещение сырья на ленте транспортера с гребенчатой геометрией слоя и подовым наполнением – 2,0 – 2,4 кг/м2.

3.2. Выбор оптимальных параметров инфракрасного облучения крахмалосодержащего крупяного сырья

В зависимости от мощности излучения, влажности и вида объекта обработки перемещение воды внутри зерновки возможно в виде жидкости с испарением ее с поверхности или в виде пара, создающего условия для разрушения ее структуры. Исследовано влияние мощности лучистого потока подаваемой энергии на характер изменения структуры крупяного крахмалосодержащего сырья (гречневая, перловая и рисовая крупы) в процессе термической обработки (рис. 6).

 Характеристика процесса-8

Рисунок 6. Характеристика процесса обезвоживания круп при нагреве:

а – перловой, б – гречневой, в – рисовой

Установлено, что при инфракрасной обработке существуют две области: область традиционной сушки (II), когда вода перемещается внутри крупы в виде жидкости и испаряется с поверхности, не нарушая целостность ее структуры, и область выпаривания влаги из крупы в основном в виде пара (I), о чем свидетельствует значительное повышение давления и разрыв структуры.

Так минимальная величина мощности лучистого потока переходного периода составляет для гречневой крупы 17 кВт/м2, для перловой - 19 кВт/м2, для рисовой - 23 кВт/м2. Значение влажности при этом смещается в сторону ее увеличения с 14% до 16% и 18% для гречневой, перловой и рисовой круп соответственно.

При указанных значениях влажности и минимальной мощности лучистого потока, вызывающего термодеструкцию, температура нагрева составляет 135°С для перловой, 130°С для гречневой и 125°С для рисовой крупы (рис.7).

 Зависимость температуры-9

Рисунок 7. Зависимость температуры перловой, гречневой и рисовой крупы от исходной влажности при минимальной мощности лучистого потока, вызывающей разрушение их структуры



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.