CC BY
59
631:362.7
ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ В УСТАНОВКАХ КОНТАКТНОГО ТИПА
В.И. КУРДЮМОВ, Г.В. КАРПЕНКО, A.A. ПАВЛУШИН, С.А. СУТЯГИН
Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия,
432063, г. Ульяновск, б-р Новый Венец, 1; тел./факс: (842) 255-23-75, электронная почта: [email protected]
Предложена конструкция устройства для тепловой обработки контактного типа различных сыпучих продуктов. Установка позволяет осуществлять как обжаривание, так и сушку продуктов. Представлены оптимальные значения режимных параметров процессов.
Ключевые слова: сыпучие пищевые продукты, контактный способ передачи теплоты, установка для тепловой обработки.
Прогрессивные способы тепловой обработки различного сельскохозяйственного сырья обеспечивают снижение его потерь при хранении, улучшение качества при минимальных затратах энергии, позволяют эффективнее производить готовый продукт питания.
Анализ средств механизации процесса тепловой обработки сыпучих пищевых продуктов свидетельствует, что существующие устройства несовершенны и имеют ряд недостатков [1], к которым можно отнести повышенные удельные затраты энергии, неравномерность нагрева, периодичность работы, низкий коэффициент полезного действия, повышенную металлоемкость, сложность в устройстве и эксплуатации.
Нами предложена новая установка для тепловой обработки сыпучих пищевых продуктов, в которой предусмотрено применение электрической энергии и контактного способа передачи теплоты нагреваемому продукту. Установка (рис. 1) состоит из кожуха 1, теплоизолирующего материала 2, загрузочного бункера 3, выгрузного окна 4, транспортирующего рабочего органа 5, вентилятора 6, воздуховода 7, электродвигателя 8, вариатора 9, ременной передачи 10, отверстий 11, нагревательных элементов 12, разделительных колец 13.
Установка предназначена для сушки зерна, обжарки арахиса, фисташек, фундука, зерен кофе, семян подсолнечника и т. п. и позволяет сушить и обжаривать продукты независимо от их исходной влажности, в том числе обработанные в солевом растворе [2-4]. В отли-
чие от существующего оборудования установка не загрязняет окружающей среды продуктами сгорания топлива, так как работает от электричества.
Равномерность процесса тепловой обработки достигается за счет наличия в установке независимых зон нагрева продукта, а также движения транспортирующего рабочего органа, который постоянно перемешивает перемещающийся тонким слоем продукт, не давая ему пригорать. Установку легко настроить на процессы тепловой обработки различных сыпучих продуктов с автоматическим поддержанием заданного температурного режима каждого из участков греющей поверхности. Новизна предложенных технических решений защищена 8 патентами РФ [2-4].
Установка была исследована в лабораторных и производственных условиях в соответствии с действующими ГОСТ, ОСТ и разработанными частными методиками. Данные опытов, полученные с использованием методики планирования экспериментов, статистически обрабатывали с помощью программ Excel, Statistika-6, Derive-5. Достоверность полученных данных подтверждена сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, проведением сравнительных исследований установки в производственных условиях.
На рис. 2 представлена установка для тепловой обработки пищевых продуктов для проведения лабора-
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
торных исследований (1 - рама, 2 - кожух, 3 - бункер загрузочный, 4 - лоток выгрузной, 5 - заслонка, 6 - шибер, 7 - вентилятор, 8 - выпрямитель тока, 9 - электродвигатель, 10 - редуктор червячный, 11 - воздуховод, 12 - комплект измерительных приборов, 13 - теплообменник).
В результате экспериментов были получены оптимальные значения режимных параметров процессов тепловой обработки пищевых продуктов. В частности, для процесса обжаривания семян подсолнечника при обеспечении требуемого качества готового продукта были получены следующие данные. Средняя температура греющей поверхности 150°С, скорость движения продукта не превышала 0,007 м/с. Температура продукта на выходе из установки не превышала 115°С, что свидетельствует о правильности выбранных режимов, так как нагревание продуктов выше 130°С приводит к подгоранию и ухудшению их вкусовых и питательных свойств. Производительность на выбранных режимах составила 50 кг/ч. Удельные затраты энергии на обжаривание семян подсолнечника в предложенной установке не превышают 0,1 кВт ■ ч/кг, что значительно ниже существующих аналогов (0,2-0,5 кВт ■ ч/кг).
Лабораторный анализ качества семян подсолнечника согласно ГОСТ до и после их обжаривания показал полное соответствие всех регламентируемых параметров: цвета и запаха, вкусовых качеств, конечной влажности, кислотности. Выявлено, что кислотность снижается на 10% от исходной, что увеличивает срок хранения полученной продукции без ухудшения вкусовых качеств [5].
Аналогично были исследованы процессы обжаривания фундука, миндаля, арахиса, фисташек. При этом удельные затраты энергии не превысили 0,15 кВт ■ ч/кг при требуемом качестве полученного продукта. Исходная влажность данных продуктов соответствовала влажности при хранении - 8-8,5%. Разовый влагосъем составил 0,5-1%.
Получены адекватные математические модели процесса сушки зерна пшеницы, анализ которых позволил выявить следующие значения режимных параметров: средняя температура греющей поверхности £п. опт 58°С, скорость движения воздуха в установке ув, опт 5,44 м/с,
скорость движения зерна v3. опт 0,033 м/с. Удельные затраты энергии на испарение из зерна влаги допт 3102 кДж/кг. Для сушки зерна ржи v3. опт 0,033 м/с, а средняя температура греющей поверхности ¿п. опт 61 °С при допт 3164 кДж/кг. Исходная влажность зерна при исследованиях составляла 18-20%. Разовый влагосъем - 4%.
Температура зерна на выходе из установки не превышала 38°С, что не отразилось на качестве белка и семенных свойствах, так как снижение всхожести зерна после сушки, определенное по ГОСТ, не превысило 1%. Это позволяет считать полученные режимы сушки оптимальными [6].
Производственные исследования установки для тепловой обработки зерна подтвердили ее высокую эффективность в составе технологической линии для послеуборочной обработки зерна (рис. 3: 1 - устройство для тепловой обработки сыпучих материалов, 2 - контрольно-измерительная аппаратура, 3 - погрузчик зерна со спирально-винтовым рабочим органом, 4 - погрузчик зерна КШП).
Экономический эффект от внедрения установки в процессах сушки зерна составил более 100 р. на 1 т продукции.
Таким образом, на основании лабораторных исследований получены оптимальные режимные параметры процессов тепловой обработки сыпучих пищевых продуктов в предложенной установке контактного типа. Оптимальные режимные параметры позволяют с минимальными затратами энергии получить на выходе продукт необходимого качества, отвечающий всем требованиям экологической безопасности. Применение установки позволяет снизить энергозатраты на процесс обжаривания сыпучих пищевых продуктов (семена подсолнечника, арахис, фисташки, фундук, миндаль) в 1,5-2 раза. При сушке зерна (рожь, пшеница) затраты энергии на процесс испарения влаги меньше существующих аналогов на 1,1-2 МДж/кг [7].
ЛИТЕРАТУРА
1. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. В.А. Панфилова. - М.: Высш. шк., 2001. - 1527 с.
2. Пат. 2323580 РФ. Устройство для сушки зерна / В.И. Курдюмов, Г.В. Карпенко, А.А. Павлушин //БИПМ. -2008. -№ 13.
3. Пат. 2371650 РФ. Устройство для сушки зерна / В.И. Курдюмов, А.А. Павлушин, И.Н. Зозуля // БИПМ. - 2009. - № 30.
4. Пат. 90970 РФ. Устройство для сушки зерна / В.И. Курдюмов, А.А. Павлушин, С.А. Сутягин // БИПМ. - 2010. - № 3.
5. ГОСТ 22391-89. Подсолнечник. Требования при заготовках и поставках. - М., 1989.
6. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. - М., 1984.
7. Азаров Б.М. Технологическое оборудование пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1988. - 462 с.
Поступила 28.03.11 г.
FEATURES OF HEAT TREATMENT OF FOOD IN CONTACTS TYPE PLANTS
V.I. KURDYUMOV, G.V. KARPENKO, A.A. PAVLUSHIN, S.A. SUTYAGIN
Ulyanovsk State Agricultural Academy,
1, Novy Venets blvd., Ulyanovsk, 432063;ph./fax: (842) 255-23-75; e-mail: [email protected]
The design of device for thermal treatment of the contact type of various bulk foods is offered. The device which allows to carry out such manufacturing operations as frying foods, drying. Optimum values of regime parameters of processes are presented. Key words: bulk foods, contact transfer method of heat, device for thermal treatment.
665.37.047.79:66.015.23
КОНИЧЕСКИЙ РОТАЦИОННО-ПЛЕНОЧНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ СУШКИ ФОСФОЛИПИДНЫХ ЭМУЛЬСИЙ РАСТИТЕЛЬНЬХ МАСЕЛ
С. АЛТАЙУЛЫ, С.Т. АНТИПОВ
Воронежская государственная технологическая академия,
394036, г. Воронеж, пр-т Революции, 19; тел./факс:(473) 255-38-96, электронная почта: [email protected]
Разработана новая конструкция конического ротационно-пленочного аппарата для сушки фосфолипидных эмульсий растительных масел, которая позволяет интенсифицировать процесс тепло- и массообмена, снизить энергозатраты и обеспечить высокую надежность разделения парогазожировой смеси.
Ключевые слова: сушка, фосфолипидные эмульсии, конический ротационно-пленочный аппарат.
Ротационно-пленочные аппараты (РПА) характеризуется достаточно малым временем пребывания в них обрабатываемой влажной фосфолипидной эмульсии растительных масел, благодаря чему обеспечивается получение готового фосфолипидного концентрата с сохранением регламентированных качественных показателей. Интенсификация тепломассообменных процессов при сушке фосфолипидных концентратов растительных масел в РПА позволяет повысить эффективность их использования.
В настоящее время РПА с горизонтально расположенным коническим корпусом [1-3], предназначенные для проведения процесса сушки фосфатидных эмульсий растительных масел, имеют следующие недостатки: низкую надежность работы, обусловленную тем, что полый ротор с постоянным сечением и выполненными на его наружной поверхности лопастями приводит к малой скорости перемещения обрабатываемого продукта вдоль корпуса аппарата вместе с выпаренными из продукта парами влаги из-за возрастающего гид-
Рис. 1
