Введение к работе
. і
Актуальность темы. Одним из основал видов сельскохозяйствен
ного сыръя^длл пищевой промышленности является зерно. Повышение
качества и питательной; ценности зерна, улучшение его санитарного
состояния, снижение производственных расходов электроэнергии, 80-
ды и потерь зерна при переработке его в продукты высокого качест
ва, а также сохранение питательных достоинств зерна при (Хранении
являются главными задачами мукомольно - крупяной тц комбикормовой
промышленвостев. \ і.
Эффективность переработки зерна во многом определяется его структурно - механическими, реологическими, физико - \ химическими, биохимическими и другими свовствани зерна, которые изменяются в процессе его обработки и влияют на качество получаемого продукта.
Применяемые на зерноперэрэбатывающих предприятиях методы тер-мовлажностнои обработки имеют ряд недостатков. Вместе с тем эффективные достижения науки о зерне не нашли широкого использования в промышленности. Применение инфракрасного облучения при обработке зерна является современным способом, которым занимаются многие исследователи разных стран.
ИК облучение зерна относится к высокотемпературной его обработке , позволящэя вернуть зараженное грибами и бактериями зерно в переработку и способствует снижении энергозатрат на его разрушение при переработке и повышению питательной ценности зерна вследствие изменения биохимического состава.
Необходимы модели процессов ^обработки, реакций и [явлений^ происходящих при этом в зерне, и модели качества получаемого продукта, которые позволили Ьы рассчитать потери питательных .веществ в яерна. что являются основой для создания рациональны/.
процессов, режимов и технология получения новых экологически чистых зерновых и других продуктов высокого качества при потреб лении разумных энергетических и материальных ресурсов.
Разработка, а также выявление области применения новых мето дов комшгексного исследования процесса тврмовланшостной обработки зерна пшеницы Ш облучением является актуальной проблемой для науки и производства.
Настоящая работа, выполненная под научным руководством акад. Красникова В.Б. является первой попыткой комплексного исследования процессов термовлаяшостноа обработки целого зерна пшеницы Ш облучением с глубоким анализом происходящих в зерне физико - химических, биохимических реакций, и явления разупрочнения, используя при этом теории химической кинетики и химической термодинамики, теорию переносов теплоты, влаги, массы инградиентов, реологию тиксотропных продуктов, химию зерна и другие науки. '
Цель и задачи исследования. Целью , диссертациопноа работы
является создание методов комплексного и глубокого исследования процессов- термовлажностноа обработки целого зерна пшеницы ЙК
"ч .
облучением и анализа^гекстуры и качества зерна при обработке.
Дяя достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи: \
-
Создание эксперинентальноичустановки для термовлажностной обработки зерна ИК облучением; \ч
-
Экспериментальное исследование кинетики нагрева, увлажнения и сушки зерна;
-
Экспериментальное исследование кинетики физико - химических и биохимических реакций в обрабатываемом зерне;
-
Создание физико - химического метода анализа и исгользова-
пие его для исследования кинетикиразупрочпепия зерна в процесса обработки с получением кривых релаксации напряжения сжатия зерна;
5. Определение и анализ явных констант скорости разупрочне
нии, явной энергии активации и термодинамических функций зерна
6, Описание моделей процессов обработки и модели качества по
ручаемых продуктов, позволяющих рассчитать потери питательных ве-
коств в лицевых продуктах и сырье при их термовлажностной обра
ботке .
Научная новизна работы. Подученные в процессе выполнения диссертационной работы новые научные результаты сводятся к следующему;
і. Экспериментально доказано, что в процессе териовландаостной обработки зерна пшеницы ИК облучением происходит его разупрочнение согласно псевдопроцессу первого порядка, которое обусловлено образованием текстуры верна,-
-
На основе методов теории химической кинетики определены явные константы скороати разупрочнения, явные энергии активации и термодинамические функции зерна в процессе его обработки. Эти величины позволяют прогнозировать изменение текстуры и использовать их в расчетах при разработке новых технологий, новых конструкций установок при обработке зерна;
-
Установлена формальная связь химизма процесса разупрочнения зерна с его текстурой и доказана возможность формальной замены результатов сложных химических реакций, происходящих в обрабатываемом зеояе. физическими (механическими) измерениями его текстурных СВОЙСТВ;
-s, Б&елуно представление о 'текстуре" зерна, образующейся при
его термообработке и разрушающейся при разупрочнении. Текстура имеет химическую природу, эта направленное расположение молекул вещества, обусловленное электромагнитными свойствами зерна (природным магнетизмом).
практическая .ценность работы заключается в следующем:
1. Предложено предварительное увлажнение зерна (влага покры
вает тонкой пленкой оболочки зерна) перед ИК нагревом, что
существенно сокращает продолжительность операции кондиционирова
ния в общей схема технологии переработки зерна на предприятиях и
обоснованы параметры режима термовлашностной обработки пшеницы ИК
ОбЛУЧеНИеМ;
-
Предложенная комплексная обработка значительно увеличивает питательную ценность зерна, вследствие увеличения дарзвариваемое-ти белков и углеводов зерна за счет образования новых легко усваиваемых продуктов: декстринов, доиатурироваиного белка и других-.
-
Разработан экспериментально - теоретический метод исследования разупрочнения текстуры зерна, основанный на теории химической кинетики и реологии тиксотропных тел (экспериментальный мотод кинетики разупрочнения);
-
Предложены и обоснованы методики расчета показателей, характеризующих текстурные свойства зерна: явной константы скорости разупрочнения, явной энергии активации и. термодинамических функция, зерна на основе кинотики разупрочнения зерна в псевдппро-цессах-,
-
Полученные на основе обобщения уравнения процессов обработки и качестви продуктов об'единены в модели процесса и качества обрабатываемого зерна и предлагается для использования а практических расчетах потерь питательных веществ в продуктах в период
их обработки.
Достоверность полученных результатов. Обосиованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверздается необходимым об'ємом использованных данных, полученных на основе применения современных научных знаній, средств и методов исследовании. Работа выполнена по комплексной методике, включающей экспериментальные исследования и аналитические расчеты. Аналитические выкладки диссертации корректны и строго аргушнтированы. Коїючішо результата сопоставлены с данными, опубликованными в ішострапноа научной и сшциалыша литература, которая приведена в диссертации.
Автор защищает:
Научное обоснованна физико - химических основ кинетики провесов іермоалажностноа обработки зерна пшэшщы при ИК облучении,-
Положение о формальной связи хишзьа процесса разупрочнения аерна с его текстурой;
Научное обоснованно моделей процесса, моделей качества зерна и расчет потерь компонентов зерна при ого комплексной обработке;
Полоииниэ о существенном сокращении операции коидициоиирова-шія в общей схеме переработки зерна за счет приїлоіюния Ш наїрева предварительно увлажненного зерна;
Обоснование нового метода иселодованш? разупрочнении текстури аоріш посредством механического воздействия на зерновку.
Публикации. По теме ( диссертации опубликованы три шчатнш
работы и дво находятся в печати.
Структура и об'еа диссертации, диссертация состоит из введении, пяти 1-лзв, заключения, списка исшльэеуашюя ^rrapa'iypt' з
приложений. Работа изложена-па 205 страницах машинописного текста» содержи- 55 рисупков и 26 таблиц. В сгшске использованной .лигпэратуры 170 наименования, в том числе so на иностранных языках. Приложения к диссертации представлены на її страницах.