CC BY
58
УДК 633.854.78
Н. Н. Артемьева, Р. Г. Разумовская
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ НЕТРАДИЦИОННЫХ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ С ПОВЫШЕННОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТЬЮ
Производство макаронных изделий в России в последние годы претерпевало как количественные, так и качественные изменения. В 2001 г. было выпущено 745 тыс. т продукции, что на 64,4 % больше уровня 1997 г.
Российский рынок макаронных изделий характеризуется слабой зависимостью от внешнеторговых операций. В 2000-2001 гг. доли импортной продукции составляли соответственно 3,5 и 3,7 % объема рынка, доли экспорта не превышали 1 % объема производства.
В 2000 г. было импортировано 23,3 тыс. т макаронных изделий на сумму 9,65 млн. долл. Более 50 % всего импорта составляли поставки из Чехии (21,3 % всего объема), Германии (17 %) и Италии (13,8 %). В 2001 г. объем импорта увеличился на 11 % в натуральном выражении -до 25,8 тыс. т, а в стоимостном исчислении - на 16,7 % (11,3 млн. долл.). При этом произошло укрепление позиций итальянских поставщиков -объем поставок вырос в 3 раза, и их доля в общем объеме импорта составила 37,6 %, а в стоимостном исчислении - 40,3 %.
В 1998 г. около 50 % общероссийского производства макаронных изделий обеспечивали 20 предприятий. К 2000 г. удельный вес совокупного объема производства 13 крупнейших предприятий составил 51,1 %. В 2001 г. доля данных предприятий в общем объеме производства составила уже 52,1 %. Если учесть, что в группу крупнейших компаний по результатам 2001 г. вошло ООО «Поспелихинская макаронная фабрика» (вытеснив АООТ «Липецхлебмакаронпром») с расчетной долей в общероссийском производстве не менее 3 %, то удельный вес объемов производства 13 крупнейших компаний в настоящее время превышает 53 %.
Группа компаний-лидеров ежегодно наращивает производство, укрепляя свои позиции на рынке. В 2001 г. 13 компаний обеспечили более 70 % прироста продукции отрасли. В целом по группе компаний темпы роста в 2001 г. относительно уровня 2000 г. превысили 7 % при росте общероссийского производства на 5,1 %.
Динамика рынка макаронных изделий проявляется не только в количественных, но и в качественных характеристиках, одной из которых является переформирование ассортиментных групп в общем объеме производства.
В частности, за последние годы резко выросло производство фигурных макаронных изделий. В 2001 г. их доля составила 33 % всего объема выпуска макаронной продукции против 17 % в 1997 за счет самых высоких (в 2,7 раза) темпов роста среди прочих ассортиментных групп.
К качественным преобразованиям рынка макаронной продукции следует отнести и высокие темпы роста фасованных изделий. В 2000 г. было выпущено 138,4 тыс. т расфасованных макаронных изделий, что в 2,6 раза больше по сравнению с аналогичным показателем 1997 г. В результате столь высоких темпов роста доля фасованной продукции составила 21,7 % от общероссийского производства макаронных изделий, в то время как в 1997 г. этот показатель не превышал отметки в 12 %.
Основной объем фасованных макаронных изделий производится на предприятиях, входящих в группу крупнейших производителей. В 2000 г. ими было выпущено 115 тыс. т, или 83 % фасованной продукции от общероссийского объема. В 2001 г. выпуск фасованных макаронных изделий данной группой компаний увеличился почти на 20 %, достигнув отметки в 137,4 тыс. т [1].
В последнее время происходит структурная перестройка макаронной промышленности - небольшие фабрики с кустарным оборудованием, выпускающие продукцию низкого качества, вытесняются крупными производителями. Наряду с крупными предприятиями продолжают существовать и малые предприятия, которые придерживаются старых традиций и благодаря специализированной продукции могут занять свое, особое положение на рынках.
Макаронные изделия являются продуктом первой необходимости и пользуются устойчивым спросом. Стоит отметить тот факт, что одна из важных задач макаронной промышленности - не только повышение производительности, но и расширение ассортимента продукции и повышение ее биологической ценности. Эту проблему мы и попытались решить в данной работе путем обогащения макаронных изделий различными добавками растительного и животного происхождения.
Целью данной работы является получение макаронных изделий с повышенной биологической ценностью, расширение ассортимента продукции и совершенствование процесса сушки.
Поставленная цель обусловила необходимость решения следующих
задач:
- разработка технологии изготовления нетрадиционных макаронных изделий, обогащенных пищевыми добавками;
- выбор перспективного способа сушки изделий;
- получение оптимального режима сушки;
- разработка конструкции сушильной установки.
Объектом исследования являлись макаронные изделия типа короткой вермишели длиной 0,006 м и диаметром 0,002 м, полученные согласно традиционной технологической схеме [2], в которой на этапе приготовления макаронного теста в него добавлялись различные пищевые добавки.
В качестве добавки использовали морковь, свеклу, горох, белковую массу, гидролизаты без отделения непроферментированного белкового остатка, фарш с улучшенными органолептическими показателями, полученный из мелкой маломерной рыбы и прудовых видов рыб [3].
Белковую массу получали центрифужно-промывочным способом на кафедре «Технология и экспертиза товаров» Астраханского государственного технического университета (АГТУ), фарш - на основе биохимического способа удаления кожного покрова. В рецептуру макаронных изделий с целью повышения биологической ценности добавки животного происхождения вводили на основании расчета аминокислотного скора [4].
Растительные добавки на основе моркови и свеклы вводили в количествах 3, 5 и 10 % от массы муки, которую в дальнейшем использовали для замеса теста.
Существующие в настоящее время режимы сушки макаронных изделий и способы их интенсификации предполагают конвективный метод подвода энергии для испарения влаги из материала. Как показал анализ существующих способов сушки, для макаронных изделий целесообразнее всего использовать сушилку с инфракрасным подводом тепла, которая позволяет получить конечный продукт с высокими качественными характеристиками, минимизировать энергозатраты и интенсифицировать процесс обезвоживания.
Для обоснования оптимальных параметров режима выбранного способа сушки и получения адекватной математической зависимости были применены современные методы планирования многофакторных экспериментов. Для оптимизации процесса сушки был выбран критерий оптимизации (целевая функция), по которому производится оценка параметров оптимального режима. В качестве целевой функции выбран удельный съем сухого продукта УР с учетом качественных и экономических показателей, который рассчитывается по следующей формуле:
= 3600-^, (1)
р-х
где Gс - масса сухого продукта, кг;
т—т 2
р - площадь пластины, м ;
т - время сушки, ч.
Предварительными исследованиями было установлено, что основными факторами, влияющими на интенсивность процесса сушки исследуемого продукта методом радиационной сушки с инфракрасным энерг-гоподводом, являлись следующие: Е - плотность теплового потока, 1 -длина волны, процентное содержание добавок, й - диаметр изделий. При этом в качестве варьируемых факторов из числа основных в случае использования белковой добавки животного происхождения были приняты плотность теплового потока Е и длина волны X. В случае добавок на основе растительного сырья в качестве варьируемых факторов из числа основных были приняты плотность теплового потока Е, длина волны X и процентное содержание добавок. Границы варьирования факторов были выбраны исходя их технологических ограничений и возможностей технического осуществления процесса сушки.
Все эти факторы совместны и не коррелируют между собой.
Опыты проводились на универсальной экспериментальной установке, разработанной на кафедре «Технологические машины и оборудование» АГТУ, позволяющей исследовать кинетику процесса обезвоживания макаронных изделий при различных режимах до остаточной влажности 12 %.
В результате экспериментов при различных режимах построены
dW
кривые сушки W = fr) и кривые скорости сушки -= f(W) нетрадици-
dt
онных макаронных изделий с различными добавками. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием MathCAD 2000. Компьютерная обработка информации и многомерный статистический анализ данных позволили получить адекватные математические линейностепенные зависимости, имеющие вид
W(t) = t6 • Xi +t5 • X2 +t4 • X3 +t3 • X4 +t2 • X5 +t • x^ + X7, (2)
где W(t) - функция зависимости влажности продукта от времени;
x1-x7 - искомые коэффициенты уравнения;
t - время сушки.
Продифференцировав найденные уравнения, получили уравнения кривых скорости сушки, имеющие вид
—(—) = 6t5 • Xi + 5t4 • X2 + 4t3 • X3 + 3t2 • X4 + 2t • X5 + Хб . (3)
dt
При обработке результатов экспериментов рассчитывалась целевая функция - удельный съем сухого продукта с единицы площади в единицу времени (удельная производительность). На основании сделанных расчетов строились графические зависимости удельной производительности от теплового потока Е и длины волны 1.
Анализируя характер кривых оптимизации, можно судить об оптимальных параметрах проведения процесса сушки нетрадиционных макаронных изделий с различными добавками. Для инфракрасной сушки нетрадиционных макаронных изделий с различными добавками таковыми являются: величина теплового потока - Е = 3,74 кВт/м2; длина волны (напряжение) - 1 = 1,5 мкм, U = 110 В.
Оптимизация процессов сушки позволила разработать конструкторские решения сушильного оборудования для получения высококачественного продукта при минимальных энергозатратах.
Таким образом, на основании проведенных исследований были получены следующие результаты: предложена технология получения нетрадиционных макаронных изделий; предложен перспективный способ сушки (терморадиационный с инфракрасным энергоподводом); определены оптимальные режимы термообработки нетрадиционных макаронных изделий; выбраны основные конструктивные элементы сушильной установки с инфракрасным энергоподводом. В качестве основного рабочего органа предлагается использовать ленточный конвейер. ИК-излучатели предлага-
ется устанавливать не только над поверхностью ленточного конвейера, но и на внутренних боковых поверхностях камеры сушильной установки, т. к данное расположение ИК-излучателей обеспечит объемный подвод тепла к высушиваемому объекту.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Обзор российского рынка макаронных изделий // Russian Food & Drinks. -2002. - № 7.
2. Медведев Г. М. Технология и оборудование макаронного производства. - М.: 1984. - 280 с.
3. Черногорцев А. П., Разумовская Р. Г. Технология получения новых белковых продуктов: Учеб. пособие. - Мурманск, 1990. - 76 с.
4. Химический состав пищевых продуктов: Справ. / Под ред. И. М Скурихина., М. Н. Волгарева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987.
5. Назаров Н. И. Технология макаронных изделий. - М.: Пищ. пром-сть, 1978.
6. Чернов М. Е. Оборудование предприятий макаронной промышленности. - М: 1987. - 232 с.
7. Лыков А. В. Теория сушки. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1968. -
472 с.
