Введение к работе
Актуальность темы. В целях реализации приоритетного национального проекта "Развитие АПК" предусматривается развитие индустриальных технологий нового поколения, в основу которых заложены высокое качество получаемой продукции, выпуск принципиально новых высокопроизводительных и ресурсосберегающих машин и оборудования.
В настоящее время возрастает потребительский спрос на изделия с определенным содержанием различных компонентов, поэтому большое внимание уделяется технологиям комбинированных продуктов с заданными характеристиками (обогащенных витаминами, биологически активными добавками и т.д.). Получение комбинированных продуктов путем смешивания сухих ингредиентов является универсальным и перспективным способом. Аппаратурное оформление процессов сухого смешивания конструктивно является более простым и технологичным, ниже по стоимости, чем при получении смесей жидких компонентов и последующей их сушкой.
Существующее смесительное оборудование, используемое для получения многокомпонентных комбинированных смесей, является устаревшим, при этом качество смешивания и эффективность процесса часто не отвечают производственным требованиям.
Научной базой исследований в данной области явились работы Макарова Ю.И., Ахмадиева Ф.Г., Иванца В.Н., Иванец Г.Е., Баранцевой Е.А., Федосенко- ва Б.А., Селиванова Ю.Т., Першина В.Ф., Борщёва В .Я. и ряда других ученых.
Современные технологии производства сельскохозяйственной продукции и пищевых продуктов предъявляют высокие требования к физико- механическим свойствам сыпучих материалов, которые являются важнейшими характеристиками при переработке сырья и полуфабрикатов, а также определении и контроле качества готовой продукции. Для научно обоснованного учета этих свойств в различных областях техники и технологии необходима систематизация данных о физико-механических характеристиках продуктов.
В связи с этим научное обоснование и разработка нового высокоэффективного смесительного оборудования для получения смесей комбинированных продуктов заданного качества, проведение комплексных исследований физико- механических свойств сыпучих материалов, обеспечивающих стабильность качества полуфабрикатов и готовой продукции, является актуальной научной задачей, представляющей практический интерес для пищевой и ряда других отраслей народного хозяйства.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами НИР ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», грантами губернатора Кемеровской области «Разработка научно-практических аспектов создания дозировочно-смесительного оборудования для производства комбинированных кормов и продуктов питания», «Инновационное развитие высокоэффективных технологических процессов производства комбинированных продуктов» (2007 г., 2010 г., грантодержатель - Бакин И. А.).
Цель работы: теоретическое обоснование и разработка смесителя центробежного типа для получения сухих комбинированных продуктов с заданным соотношением компонентов, проведение комплексных исследований физико- механических свойств сыпучих смесей, обеспечивающих стабильность качества полуфабрикатов и готовой продукции.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
теоретическое и экспериментальное обоснование новой конструкции смесителя центробежного типа для получения сухих комбинированных смесей с соотношением компонентов до 1:200, в которой интенсификация процесса смесеобразования достигается путем организации направленного движения материальных потоков в рабочем объеме аппарата;
развить теорию процессов смесеобразования дисперсных комбинированных материалов в центробежных аппаратах с применением кибернетического подхода;
исследовать влияние основных параметров процессов смесеобразования на качество композитных мучных смесей и смесей на основе сухого обезжиренного молока с целью выявления оптимальных режимов работы смесительного оборудования;
провести комплексные исследования физико-механических свойств сыпучих материалов, обеспечивающих стабильность качества полуфабрикатов и готовой продукции;
разработать и апробировать аппаратурное оформление процесса смешивания в технологических схемах получения композитных мучных смесей и многокомпонентных заменителей цельного молока для пищевой, комбикормовой и других отраслей АПК с использованием новой конструкции аппарата.
Объектом исследования являлись технологические параметры процессов получения смесей сухих комбинированных продуктов, конструктивные и режимные параметры работы смесительного оборудования.
Предметом исследования было установление закономерностей, определяющих механизм процесса смесеобразования сыпучих дисперсных материалов в технологии композитных мучных смесей и смесей на основе сухого обезжиренного молока.
Научная концепция. В основу теоретического и экспериментального обоснования процесса получения сухих комбинированных продуктов с заданным соотношением компонентов положен комплексный подход, основанный на исследовании качественных показателей смешивания в зависимости от параметров работы аппарата, изучении структурно-механических свойств полуфабрикатов и готовой продукции, разработке аппарата, обеспечивающего повышение эффективности и качества процесса за счет направленного движения материальных потоков в его рабочем объеме.
Научная новизна.
- Научно обоснована и экспериментально доказана возможность получения смесей сухих комбинированных продуктов с заданным соотношением компонентов в новой конструкции смесителя центробежного типа;
-
Разработана математическая модель, реализованная на ЭВМ, позволяющая оценить сглаживающую способность центробежного смесителя, проанализировать его динамические характеристики и инерционные свойства;
-
Экспериментально исследовано влияние режимных и геометрических параметров работы нового смесительного оборудования на качество смешивания сыпучих дисперсных материалов. Получены новые экспериментальные данные и режимы технологических параметров процессов получения композитных мучных смесей и смесей на основе сухого обезжиренного молока;
- Изучены физико-механические свойства сухих комбинированных смесей. Установлены зависимости, связывающие качество смесей полуфабрикатов и готовой продукции с их структурно-механическими свойствами, а также их стабильность в процессе хранения.
Практическая значимость работы определяется тем, что использование полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований позволяет улучшить характеристики оборудования для получения смесей сухих комбинированных продуктов, интенсифицировать процесс смешивания сыпучих материалов. Конструкция смесителя центробежного типа защищена патентом РФ № 106848.
При непосредственном участии автора разработано аппаратурное оформление стадий смешивания в технологических схемах: получения мучных композитных смесей; сухих многокомпонентных заменителей цельного молока.
Материалы диссертационной работы используются в НИР и учебном процессе на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» ФГБОУ ВПО КемТИПП в лекционных курсах, дипломном и курсовом проектировании при подготовке бакалавров и магистрантов.
Автор защищает результаты теоретического и экспериментального исследования процессов смесеобразования сухих комбинированных продуктов с заданным соотношением компонентов; новую конструкцию смесителя центробежного типа и результаты экспериментальных исследований технологических параметров процессов получения композитных мучных смесей и смесей на основе сухого обезжиренного молока.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научных конференциях: ФГБОУ ВПО КемТИПП (2007 - 2012 г.г.); «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (Барнаул, 2006); «Непрерывное профессиональное образование и карьера XXI в» (Юрга, 2007); «Пищевые технологии» (Казань, 2007); «Конкурентоспособность территорий и предприятий меняющейся России» (Екатеринбург, 2007); «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни» (Воронеж, 2008); «Технология и продукты здорового питания» (Саратов, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен патент РФ на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложе-
ний; включает 58 рисунков, 7 таблиц. Основной текст изложен на 115 страницах, приложения на 19. Список литературы включает 119 наименований.
