CC BY
104
УДК 633.553.52 А.А. Борсук, С.А. Иванов, С.М. Доценко
ОБОСНОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
СОЕВОГО ЗАМЕНИТЕЛЯ МОЛОКА
В статье представлены технологическая и конструктивно-технологическая схемы производства соевого заменителя молока (СЗМ) с использованием полножирной соевой муки повышенной растворимости, проведен анализ, а также физическое и математическое моделирование процесса получения соевой муки для производства СЗМ, разработана технологическая линия и обоснованы ее параметры.
Совокупность полученных данных может быть использована при проектировании технологических линий данного типа.
Ключевые слова: соевое зерно, заменитель молока, технологическая линия, параметры.
A.A. Borsuk, S.A. Ivanov, S.M. Dotsenko SUBSTANTIATION AND OPTIMIZATION OF THE PROCESSING LINE PARAMETERS FOR SOYMILK MAKING
Technological and constructive-technological schemes for soymilk (SM) manufacture by means of full-cream soya flour of the excessive solubility are given in the article; the analysis, and physical and mathematical modeling of the soya flour reception process for SM manufacture is conducted; technological line is developed and its parameters are proved.
Set of the received data can be used for designing the technological lines of the given type.
Key words: soya grain, imitation milk, technological line, parameters.
Исследованиями установлено, что в результате более полного удовлетворения потребности животных в жизненно важных элементах питания их продуктивность повышается на 10-15 % по сравнению с использованием простых зерновых смесей [1, 2].
При этом ресурсы кормового протеина, как одного из элементов корма, не удовлетворяют потребности животноводства в белке.
В этой связи, в настоящее время ведется поиск его источников в виде новых кормовых продуктов, применение которых позволяет повысить биологическую и кормовую ценность рационов заменителей цельного молока для молодняка сельскохозяйственных животных и тем самым сэкономить значительное количество молока для его реализации населению страны.
Одним из таких источников, сбалансированных по химическому и аминокислотному составу, является соевое зерно [2].
Осуществляя определенными рациональными способами технологическую модификацию соевого сырья, можно получить ценный белково-жировой компонент для производства соевого заменителя молока.
В результате проведенного нами анализа установлено, что технологический процесс приготовления заменителей цельного молока с использованием соевого сырья является сложной иерархической системой, включающей множество технологических операций.
Рассмотрение данной системы как совокупности взаимосвязанных операций позволяет выделить из нее две основные операции, такие как измельчение и смешивание.
На рисунке 1 представлена схема классификации основных технологических операций приготовления заменителей молочных кормов с использованием соевого сырья и продуктов его переработки по существующим научно-техническим разработкам.
Рис. 1. Схема классификации основных операций приготовления заменителей молока с использованием
соевого сырья и продуктов его переработки
На рисунках 2 и 3 представлены технологическая и конструктивно-технологическая схемы производства соевого заменителя молока с использованием полножирной соевой муки повышенной растворимости.
Получение полножирной соевой муки повышенной растворимости является отличительной особенностью технологии.
Согласно технологической и конструктивно-технологической схемам, представленным на рисунках 2 и 3, соевое зерно поступает посредством нории 1 в пропариватель термоагрегата 2. Пропаренное, а затем прожаренное в термоагрегате 2 соевое зерно поступает в шелушильную машину 3, где оно обрушивается путем разделения зерна на семядоли и отделения оболочки.
Рис. 2. Технологическая схема производства сухого заменителя молока с использованием соевой муки
Рис. 3. Технологическая схема линии производства СЗМ:
1 - нория; 2 - термоагрегат; 3 - машина шелушильная; 4 - вибросепаратор; 5 - бункер-накопитель; 6 - вибродозатор; 7 - мельница грубого помола; 8 - вихревая мельница; 9 - бункер-накопитель муки;
10 - весы; 11 - смеситель
Посредством сепарации полученной массы на вибросепараторе 4 соевая оболочка отделяется от массы зерна и направляется в бункер-накопитель 5. Из бункера-накопителя 5 с помощью вибродозатора 6 семядоли поступают в мельницу грубого помола 7, а затем в вихревую мельницу 8.
Из вихревой мельницы 8 готовый продукт в виде соевой муки повышенной растворимости поступает в бункер-накопитель муки 9, а затем готовая мука фасуется в мешкотару, упаковывается и складируется.
При необходимости аналогичным способом осуществляется получение муки из зерна пшеницы или же зерна ячменя.
Согласно разработанной рецептуре, необходимые дозы полученных мучных продуктов, молочной сыворотки и премикса с помощью весов 10 отмеряются и засыпаются в смеситель 11. По окончании процесса смешивания готовый СЗМ фасуется в мешкотару, упаковывается, складируется, а затем реализуется потребителю.
Проведенный анализ данных процессов позволяет сделать предположение о том, что получить в процессе измельчения соевую муку повышенной растворимости можно путем управления определенными технологическими факторами. К таким факторам отнесены следующие: влажность термообработанной соевой крупки Wk, поступающей на измельчение, ее температура t и средний размер частиц крупки, характеризующийся эквивалентным диаметром de.
В общем виде функциональную связь можно представить как
п = f (t; de; Wk)—* max (100%), (1)
где п - растворимость соевой муки.
Получить аналогичную модель, характеризующую процесс растворимости соевой муки и связывающую данные факторы между собой, довольно сложно.
В этой связи, с целью решения данной задачи, нами выдвинуто предположение, что растворимость
соевой муки в жидкой (водной) фазе есть функция конечного, характерного размера частиц соевой муки dq,
т.е. n = f (йч).
В свою очередь, этот размер частиц соевой муки есть функция степени измельчения соевой крупки А, поступающей в вихревую мельницу, т.е. dч = f (А).
Тогда в общем виде данную функциональную связью можно представить как
П = f [йч = f (А) ]. (2)
Таким образом, целью исследования являлось раскрытие данной функциональной связи.
С этой целью на втором этапе исследований, на основании проведенных поисковых опытов и априорного ранжирования факторов, устанавливались наиболее значимые из них, которые существенно влияют на критерий оптимизации.
На основании проведенного анализа было установлено, что на процесс растворимости соевой муки n существенное влияние оказывают следующие факторы:
- эквивалентный диаметр частиц соевой крупки de;
- влажность соевой крупки Wk;
- температура соевой крупки t.
После реализации эксперимента по стандартной матрице - (23) и обработки экспериментальных данных получены математические модели процесса приготовления соевой муки повышенной растворимости:
П = - 8,3013 + 11J384-da + 15,989W +1,7474t + 0,4250^t + 0,1750^t +
+ 7,59Шэ2 - 1,3899W - 0,0522^2 —► max; (3)
Иуд = 63,893 - 0,5292U - 1,2840W - 0,4142-t - 0,1375UW - 0,0200^t -
- 0,0175-WK-t + 0,6073U2 + 0,1348W - 0,0042^2—> min. (4)
Адекватность полученных моделей подтверждается неравенством Fr > Ft, с вероятностью Р = 0,95, при коэффициентах корреляции ki = 0,954 и k2 = 0,938.
Проведенный анализ и решение полученных уравнений регрессии позволили получить оптимальные значения параметров, которые равны:
- эквивалентный диаметр частиц соевой крупки dэ = 1,8-2,0 мм;
280
- влажность соевой крупки Wк = 8,0—8,5 %;
- температура соевой крупки 1 = 38-40 оС.
Таким образом, в результате проведенного анализа, а также физического и математического моделирования процесса получения соевой муки для производства СЗМ разработана технологическая линия и обоснованы ее параметры.
Совокупность полученных данных может быть использована при проектировании технологических линий данного типа.
Литература
1. Комбикорма, кормовые добавки и ЗЦМ для животных (состав и применение): справ. / В.А. Крохина, А.П. Калашников, В.А. Фисинин [и др.]. - М.: Агропромиздат, 1990. - 340 с.
2. Механизация приготовления кормов: справ. / В.И. Сыроватка, А.В. Демин, А.Х. Джалилов [и др.]. - М.: Агропромиздат, 1985. - 368 с.
---------♦'----------
УДК 630*81.001.5 С.М. Базаров, В.И. Патякин,
А.Н. Соловьев, А.В. Елкин РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА ДРЕВЕСИНЫ СТРУНОЙ, СОВЕРШАЮЩЕЙ ТЕРМОАКУСТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
Построена картина возможности раскроя материала древесины нагретой струной, совершающей акустические колебания, которые становятся источником диссипативной энергии как основного фактора, определяющего образование вязкотекучего состояния древесины в окрестности струны. Рассмотрено линейное и нелинейное колебание струны.
Ключевые слова: растительный полимер, высокие технологии, диссипация, псевдотекучесть, частота, экология.
S.M. Bazarov, V.I.Patyakin, A.N. Solovyov, A.V. Elkin CUTTING THE WOODY MATERIAL BY THE STRING, PERFORMING THERMOACCOUSTIC VIBRATION
The picture of possibility for woody material cutting by means of hot string, performing acoustic vibration, which become a source of dissipation energy as the main factor in formation of viscous-flow wood state in the string region is constructed. Linear and nonlinear string vibration is considered.
Key words: plant polymer, high technologies, dissipation, pseudoflow, frequency, ecology.
Введение
Операция механического резания является одной из основных на деревоперерабатывающих предприятиях производства древесных изделий. Процесс разрушения материала древесины режущим инструментом сопровождается механическими, тепловыми, электрическими и химическими явлениями. Основным недостатком механического разрушения является то обстоятельство, что основная часть работы резания расходуется на образование измельченной древесины, которая становится отходом производства.
Создание высоких технологий производства изделий их древесины путем раскроя как безотходного и экологически чистого процесса связано с раскрытием свойств деформируемости и вязкотекучести материала древесины как растительного полимера в термоакустических полях, создаваемых тонким инструментом. В качестве тонкого инструмента могут служить струна или тонкая узкая пластина, которые можно рассматривать как асимптотическое представление лезвия дереворежущих станков.
