Введение к работе
Актуальность работы. Уровень и качество питания основных групп населения в нашей стране в последние десять лет резко снизились Ежегодный дефицит белка в рационе россиян превышает 2,5 млн т Отечественные мясоперерабатывающие предприятия потребляют ежемесячно 250-350 т текстурированной растительной муки В США производится в год около 450 тыс т продуктов с использованием текстуратов В Европе объем рынка тек-стуратов составляет более 1500 млн долл, предполагается, что в ближайшие годы темпы роста рынка составят 50 52 %
Разработка различных текстурированных продуктов на основе растительного сырья для использования в качестве полуфабрикатов в отраслях пищевой промышленности - перспективное направление в решении проблемы восполнения имеющегося острого дефицита белка Работы отечественных и зарубежных ученых свидетельствуют о перспективности использования в пищу такого универсального источника полноценного белка, как семена бобовых и зерновых культур
Поскольку потенциальные возможности текстуратов в пищевой промышленности реализованы еще далеко не полностью, а в сфере питания четко обозначились новые концепции (стремление к употреблению здоровой пищи, стойкая тенденция роста внимания к новым технологиям и методам приготовления пищи, а также к принципиально новым продуктам), обусловливающие рост интереса к текстурированным продуктам, можно сделать вывод о дальнейшем активном развитии рынков пищевых текстуратов в обозримой перспективе
Сегодня одним из наиболее эффективных способов переработки пищевого сырья является термопластическая экструзия, позволяющая осуществлять комплексную переработку сырья в одном виде оборудования с приданием ему новых свойств в результате комплексного воздействия температурного поля и сдвиговых усилий от рабочих органов экструдера Технологические требования, предъявляемые к текстуратам как к полуфабрикатам, определяют их постэкструзионную обработку, включающую измельчение и сортировку В связи с этим представляет интерес
разработка формующих устройств экструдеров, позволяющих производить экструдированные текстураты с большей эффективностью
Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры процессов и аппаратов химических и пищевых производств (ПАХПП) ВГТА на 2006-2010 гг «Разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов и аппаратов в химической и пищевой технологиях» (№ гос регистрации 0120 0 603139)
Цель и задачи диссертационной работы: разработка и научное обоснование способа производства пищевьгх текстуратов в экструдере с динамической матрицей, создание на основе разработанного способа оригинальных конструкций формующих устройств
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи
научное обоснование выбора рецептурного состава смеси для производства сбалансированных пищевых текстуратов,
определение форм связи влаги и условий терморазложения экструдируемой смеси пшеницы и фасоли,
исследование основных закономерностей процессов экструзии зерновой смеси и динамического формования, выбор гранулометрического состава смеси и рациональных параметров экструзионно-го процесса получения текстуратов динамическим формованием,
определение пищевой, биологической и энергетической ценности экструдированных продуктов,
проведение комплексной оценки качества экструдированных текстуратов и обоснование технологии производства,
математическое моделирование течения реологической жидкости в конической кольцевой щели при динамическом формовании,
разработка новых конструкций формующих устройств, методики расчета динамической матрицы, разработка способа производства экструдированных продуктов,
проведение промышленной апробации, производственных испытаний и внедрение в производство предлагаемых разработок
Научная новизна. На основании проведенных исследований, обобщения и анализа разработан способ производства экс-
трудированных растительных текстуратов динамическим формованием Изучено влияние условий экструдирования пищевой смеси и формования экструдата на закономерности протекания процесса, что позволило разработать и провести промышленную апробацию научно обоснованных режимов процессов экструзии и динамического формования
Проведены исследования влияния гранулометрического состава зерновой смеси на качество получаемого продукта, определена оптимальная область размеров частиц, позволяющая получать продукт с постоянными показателями качества
Методом дифференциально-термического анализа определены формы связи влаги с обрабатываемым материалом и условия терморазложения компонентов зерновой смеси пшеницы и фасоли, что позволило выявить допустимый диапазон температур нагрева продукта и обосновать выбор оптимальной температуры
Выявлены закономерности изменения основные технологических параметров в зависимости от влажности исходной смеси, частоты вращения динамической матрицы, геометрии формующего канала
Введен комплексный показатель интенсивности экструзи-онной обработки, позволивший установить влияние степени экс-трузионной обработки на качественные характеристики тексту-рированных продуктов
Разработана математическая модель, описывающая течение экструдируемого биополимера в канале динамической матрицы В результате проектирования были определены поля скоростей и изменение давления в заданной области
Новизна работы подтверждена патентами РФ № 2299124, 2314918,2313953,2315535
Практическая ценность. Разработан способ получения пищевых экструдированных текстуратов с функциональными технологическими свойствами на примере зерновой смеси пшеницы и фасоли Определены рациональные параметры процесса переработки исследуемой пищевой смеси Получен экструдиро-ванный текстурированный продукт, обладающий хорошими потребительскими свойствами и высокой пищевой ценностью
Разработана и внедрена в производство нормативная и тех-
ническая документация- ТУ 9196-008-12067021-06 «Сухие продукты экструзионной технологии», ТИ «Технологическая инструкция по производству пшенично-фасолевого сухого продукта экструзионной технологии (СПЭТ)»
Разработаны оригинальные конструкции формующих устройств экструдеров для получения текстуратов с программируемыми свойствами Продан патент № 2299124 ЗАО «ЮНАЙТЕД БЕЙКЕРС» Расчетная экономическая эффективность промышленного внедрения предлагаемой конструкции динамической матрицы экструдера составляет 361 998 р /год
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (2006-2007 гг), Тамбове (2006 г), Одессе (2006 г ), Орле (2006 г), Угличе (2006 г), Москве (2007 г)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 4 патента РФ, 5 статей в ведущих научных рецензируемых журналах
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений Работа изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 77 рисунков и 22 таблицы Список литературы включает 140 наименований, в том числе 45 на иностранных языках Приложения к диссертации представлены на 80 страницах
