автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Приготовление соевого молока с помощью СВЧ-энергии

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЯВДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ аНЕТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РГо ин (ВИЭСХ)

2 9

На правах рукописи ВЕРХОТУРОВ Сергей Владимирович

ПРИГОТОВЛЕНИЕ СОЕВОГО МОЛОКА С ПОМОЩЬЮ СВЧ-ЭНЕРГИИ

\ециалыюстъ 05.20.02 - электрификация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

в

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ).

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Г. А. Ш а р к о в.

Официальные оппоненты: - академик РАСХН,

доктор технических наук, профессор Л. Г. Прищеп.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ю. А. Байдукин.

Ведущая организация - Московская государственная академия

прикладной биотехнологии

<• !/':,; - / и

Защита состоится '-• '-¡-к- 1995, г. в I ч., на

заседании диссертационного совета К020.15.01 по присуждению ученой

степени кандидата технических наук во Всероссийском научно-

исследовательском институте электрификации сельского хозяйства по адресу:

109456 Москва, 1-й Вешняковский проезд, дом 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИЭСХа.

Автореферат разослан "_

1995 г.

Отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Н.Ф. Молоснов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Общество, в котором люди питаются неправильно из-за отсутствия необходимых продуктов, нельзя считать цивилизованным. В питании населения развитых стран 70% белка составляет белок растительного происхождения и лишь 30% - животного. В настоящее время в нашей стране обеспеченность населения белком составляет менее 25 % от физиологической потребности при дальнейшем его снижении.

Пример таких развитых стран как Япония, Канада, США и Китай показывает, что проблема белка в этих странах успешно решается через создание соевой индустрии.

Интерес к сое определяется прежде всего ее ценными качествами. Соя содержит 17-20% жира, 40-45% белка. Кроме того, стоимость белка сои ниже в 1,8 раза, чем белка пшеницы, в 6,9 - риса, в 14,6 - молока и 21,4 раза белка мяса. По аминокислотному составу белок сои почти идентичен животным белкам, а масло обеспечивает достаточный- набор жизненно важных жирных кислот. В соевом масле отсутствует холестерин, а содержащийся в нем комплекс жирных кислот способствует выводу его из организма. Важным свойством растений сои является способность минимального накопления нитратов, в результате этого соевые продукты содержат их в 2,5-3 раза меньше,чем коровье молоко. Продукты питания из сои обладают диетическими свойствами и могут быть рекомендованы в качестве лечебного и детского питания.

Согласно прогнозам в США к 2002 году использование очищенных соевых белков в продуктах питания в качестве функциональной добавки и фармакологического компонента возрастет до 430 тыс. тон. Наиболее перспективными продуктами, предполагающими использование растительных белков, признаны соевое молоко, сыры и их заменители, мясные фарши и разбавители для мясной, хлебопекарной и кондитерской промышленности.

В России соя выращивается на Дальнем Востоке, Северном Кавказе, Краснодарском крае, в Молдавии, Грузии. Общая площадь посевов более одного миллиона гектаров.

Но переработка сои на пищевые цели развита крайне слабо. Например, в Амурской области ежегодно производится 450 тысяч тон бобов, а перерабатывается в пищевые продукты всего 20-22 тысячи, остальное столь ценное

пищевое сырье вдет па корм скоту, хота известно, что годовую потребность человека в белке с полным набором аминокислот можно обеспечить за счет ста килограмм соевых бобов. Если это количество сои скормить животным, то получим белка всего на 12-15 дней и уже без этих важных восьми аминокислот.

В связи с этим актуальной является проблема разработки технологий производства основы соевых продуктов - соевого молока с определенным набором функциональных свойств для использования в конкретных категориях (группах) продуктов, с улучшенными вкусовыми и питательными качествами, годного для употребления людьми европейской этнической группы. С полной ликвидацией ингибиторов трипсина и других антипитательных ферментов, привкуса олифы -"бобового привкуса".

Работа выпалена в соответствии с отраслевой инновационной программой "Создание и реализация технологии переработки сои на пищевые цели" (1992-1995гт), утвержденной Комитетом пищевой и перабатывающей промышленности при Минсельхозе России 01.07.92.

Д^/шр дачной работы является научное обоснование технологического процесса получения молока из сои и ее водных растворов, основных технологических режимов и конструктивных параметров установки для получения молока из зерна сои с помощью воздействия энергии электромагнитного поля сверх высокой частоты (ЭМП СВЧ), обеспечивающего снижение антипитательных ферментов, "соевого привкуса" и энергозатрат.

Объект исследозавня. Соевое молоко, семена сои, технологический процесс приготовления соевого молока, устройство для инактивации, параметры и режимы его работы.

Методика исследований. Решение поставленных задач осуществлялось на основе теоретических методов электродинамики, теории теплопроводности, математической статистики с использованием измерительной и вычислительной техники.

Научная новизиа работы. Установлены зависимости диэлектрических свойств соевого сырья от влажности и температуры. Предложена технологическая схема получения соевого молока с помощью ЭМП СВЧ, позволяющая устранить "бобовый привкус" и исключить экстракцию, сепарирование, нейтрализацию, обработку химическими растворами, процессы пастеризации

s

и стерилизации, уменьшение энергозатрет. Предложено математическое описание процесса получения соевого молока которое устанавливает зависимость между минимальной экспозицией и параметрами электромагнитного поля с учетом биорезистентной способности исходного сырья. Обоснованы теоретически и экспериментально оптимальные режимы получения соевого молока по предложенной схеме. Экспериментально установлены режимы обработки энергией СВЧ-поля на частотах 2450 и 915 МГц водного раствора сои в зависимости от концентрации сухого вещества, интенсивности излучения, частоты и давления в камере. Обоснованы основные конструктивные и энергетические параметры СВЧ-установки для получения соевого молока и предложена конструкция технологической линии.

Припивдцу ценность заключается в разработке новой технологической схемы получения соевого молока и технических средств для ее реализации.

fft тагопт nwwmgir.

-способ приготовления молока из семян сои с использованием энергии ЭМП СВЧ состоящий из очистки семян, мойки, замачивания, измельчения с водой, фильтрации, гомогенизации, варки в СВЧ-поле, охлаждении, смешивании с добавками.

-результаты экспериментальных исследований по СВЧ обработке сои и ее диэлектрические свойства (методика определения);

-обоснование технических, конструктивных и энергетических параметров СВЧ-установки для приготовления соевого молока улучшенного качества.

-технологическая схема линии по производству соевого молока.

Реализация результатов исследований. По результатам исследований разработана конструкторская документация и изготовлен опытный образец СВЧ-инактиватора производительностью 320 кг/час состоящий из СВЧ-генератора, волновода, рабочей камеры, системы охлаждения, пульта управления, включенный в схему технологического процесса приготовления соевого молока, который прошел производственные испытания. Результаты испытаний показали работоспособность установки в составе технологической линии, улучшение качества продукта за счет ликвидации антипитасгельных

«

веществ и "бобового" привкуса в соевом молоке. Экономический эффект составил за срок службы 10 лет в составе технологической линии 88103,9 тыс.руб. (по ценам 1992 г.)

Апробапид работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на Всесоюзной конференции "Применение СВЧ-излучений в биологии и сельском хозяйстве" (Кишинев, 1991 г.), на Научно -технических семинарах "Применение СВЧ-энергии в технологических процессах и научных исследованиях. Элементарная база технологических установок" (Саратов, 1992 г.), "Энергосберегающие технологии в сельском хозяйстве" ( Москва 1994 г.) технических советах в МОКБ "Горизонтп(Москва 1992-1993 г.).

Руфшкд|рщ результатов исследований. Основное содержание диссертации опубликовано в б работах в том числе в 3 патентах по заявкам N 4898041/13 от 10.07.91, N 5049918/13 от 29.06.92, N 5012955/15 от 17.01.93.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (100 наименований) и приложений. Изложена на 160 страницах машинописного текста, включает 38 рисунков и графиков и 19 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, дана краткая характеристика работы и изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Состояние вопроса получения соевого молока" дан качественный анализ антипитательных веществ сои и способов их инактивации. Описаны существующие способы и проанализированы технологические схемы получения соевого молока. Изложены цели и задачи исследований.

Работами Сичкаря В.И., Рида И., Хаса Э., Ирвина К., Линера Э., Раджабова Л.Р., Смирновой М.И., Лавровой М.Н., Туркиной А.М. и др. показано, что в семенах сои наряду с питательными и полезными веществами содержатся антипитательные вещества которые переходят из соевого сырья в продукты и при употреблении в пищу могуг вызывать блокирование окислительных процессов внутри организма и вызывать ряд болезней. Это ингибиторы - трипсина, протеаза; ферменты - уреаза, липоксидаза, перокси-даза; антипитательные вещества - сапонины, соины (лектины) и др. По

работам Серкла СЛ., Смита А.К., Бснкена И. И., Томюшной Т.Б., Левицкого А.Б. Ильсона Л.И. Красильникова В.Н., Гапоновой Л.В., Подобед Л.И., Шуиорова С А., Ярушина А.М., Комолых Р.В., Комолых О.М., дана классификация способов инактивации антипитательных веществ и ингибиторов в сое которые зависят от воздействующего фактора, способа обработки, температуры и времени воздействия:

химический - обработка небольшим количеством разведенной кислоты, которая затем нейтрализуется; обработка спиртом; обработка парами спирта и последующей сушкой;

физический - обработка сухим жаром; обработка перегретым паром в автоклаве при повышенном и нормальном давлении; обработка водяным паром при нормальном и пониженном давлении с последующей сушкой в вакууме; обработка ультразвуком и СВЧ-энергией. биологический - проращивание семян.

Главным продуктом получаемым из сои является соевое молоко, оно обладает высокой питательной ценностью и по содержанию белков и жиров приближается к коровьему. В настоящее время в мире работают над созданием технологий приготовления соевого молока улучшенных вкусовых качеств. Разработанные технологические схемы включают: ВЕСОВОЕ ДОЗИРОВАНИЕ - ЗАМАЧИВАНИЕ - ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ - ИНАКТИВАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ - ЭКСТРАГИРОВАНИЕ - СЕПАРАЦИЯ (с выводом) НЕРАСТВОРИМОГО ОСТАТКА - СТЕРИЛИЗАЦИЯ - ГОМОГЕНИЗАЦИЯ -ПАСТЕРИЗАЦИЯ - УПАКОВКА. В нашей стране технологии приготовления соевого молока реализованы в НПО "Масложирпром" г. С.Петербурга, колхозах Одесской обл. Украины. Основными недостатками в них являются наличие "бобового" привкуса в продукте, многоступенчатость технологических приемов, высокие затраты пара, не полная инактивация антипитательных ферментов в соевом молоке.

По нашему мнению эти недостатки можно исключить введением в технологическую схему приготовления соевого молока новых приемов обработки, а именно инактивации с помощью СВЧ.-энергии. Поэтому необходимо было решить следующие задачи: - исследовать процесс получения молока из сои и обосновать технологические режимы;

- изучить диэлектрические свойства соевого сырья на сверхвысоких частотах;

- разработать и испытать установку для получения соевого молока, провести ее технико-экономическую оценку в составе линии по приготовлению соевого молока.

- исследовать химические, функциональные и медико-биологичесхие свойства соевого молока полученного с помощью ЭМП СВЧ.

Во второй главе "Исследование диэлектрических характеристик семян сои и ее водного раствора" проведен анализ методов измерения диэлектрических констант, выбран комбинированный метод передающей линии, включающий метод холостого хода и метод короткого замыкания как наиболее точный, позволяющий измерять диэлектрическую проницаемость одновременно по прохождению и по отражению электромагнитной волны (ЭМВ) в диапазоне частот до 1200 МГц, влажностью образцов до 70% и экономить исследуемый материал. Расчет диэлектрических констант проведен по формулам:

вЧЮЧп")2, е"=2п'п"; (1)

п"= Х/4л<3 1л(1-11)2/Т (2)

1+К-и/ (1+Я)2" (1-Я) (п"2+1) п'=--(3)

1-Я

Т=10°-1Тп 11=100,11*11 (4)

где 1П и Лп - параметры измерений по прибору в дБ; А, - частота; (1 - размер образца.

Выбор размера образца осуществляли по критерию ^Т + Я < 1.

Для измерения Тп и И,, использован измерительный стенд состоящий из измерительной ячейки, согласованных нагрузок, соединительных кабелей, измерителя КСВ панорамного РК.2-47, индикатора КСВ и ослабления Я2Р-67. Измерения проведены на сои сортов Амурская-41 и Киевскэя-7, на частоте 1000 МГц. Пределы измерений по влажности от 10 до 70%, по температуре от 10 до 60° С. Для определения диэлектрических характеристик соевого молока в зависимости от температуры и на разных частотах

воспользовались известной зависимостью для пересчета. Получены зависимости изменения диэлектрической проницаемости^' ) и фактора диэлектрических потерь(в") семян сои от влажности; (W) и температуры (Т) рис. (1, 2) и изменение диэлектрических констант суспензии из семян сои с.Амурская 41 от температуры на частотах 91S и 24S0 МГц (рис. 3).

'И

У t

—А

// s

/ — **

a» а

-+"» -»-4

4% \

<u»<f

г.*

Рис. 1. Зависимость диэлектрических Рис. 2. Зависимость диэлектрических

характеристик зерна сои от сорта и характеристик зерна сои сорта

влажности W на частоте 1000 Мгц при Амурская 41 от температуры. 20 С.

иг* ^

МГЦ

S'Utl^O tfiF^te&S!

40

• 1 —»—»

Т'с

Рис. 3. Изменение диэлектрических констант суспензии из семян сои Амурская 41 от температуры на частотах 915 и 2450 Мгц.

В третьей главе "Теоретические исследования процесса инактивации соевого молока СВЧ-энергией" обосновзн выбор основных технологических операций получения соевого молока, дан анализ факторов влияющих на эффективность процесса инактивации соевого молока, определены условия наилучшего прохождения анергии электромагнитной волны в соевой

суспензии, проведен анализ изменения удельной мощности поглощенной в соевой суспензии. Получена математическая модель процесса инактивации молока ЭМП СВЧ на основе предположения, что разрушение антипитаггельных веществ происходит только за счет теплового эффекта это позволяет определять оптимальное время СВЧ-воздействия на соевую суспензию для инактивации ингибиторов и антипитательных веществ.

Рассмотрим случай обработки соевой суспензии путем облучения ее плоской электромагнитной волной для достижения полной инактивации, считая, что вся энергия поля поглотилась диэлектрическим материалом, коэффициент прохождения ЭМВ при вертикальной поляризации от угла падения (<р) определится по формуле:

4= 1

е Соар - \е-8т2ф

е Соар + ^е-8т2ф

(5)

График зависимости на рис. 4. Для выбора толщины обрабатываемого слоя материала и его объема получена зависимость эффективной глубины Проникновения (Д) от температуры на частотах 915 и 2450 МГц. (рис. 5).

Рис. 4. Зависимость коэффициента прохождения ЭМВ (по мощности) от угла падения линейно-поляризованной волны в соевую суспензию.

Предположив, что инактивация происходит только за счетгеплового эффекта, будем полагать, что СВЧ-воздействие оказало инактивирукиций эффект, если

-л-

./О

А+ВТ(Л) Л > 1

(6)

л

где Т(Л)-изменение температуры соевого молока в процессе инактивации; А и В-константы биорезистентности соевой суспензии. Тогда для получения математической модели инактивации соевого молока необходимо определение температуры нагрева и остывания, времени процесса инактивации. Так, в начале СВЧ-воздействия соевое молоко быстро нагревается (стадия подогрева), затем скорость нагрева уменьшается и становится постоянной (стационарная фаза) и после прекращения СВЧ-воздействия происходит медленное остывание или охлаждение. Для определения температуры использовано решение уравнения теплопроводности, полагая, что мощность внутренних источников равномерно распределена по всему объему, а удельные диэлектрические потери в молоке определяли по законам Ома и Джоуля-Ленца.

40

-

/

30 40 60 — (-2460 Нйх -

ВО ТО " 1-в1В Ий»

Т,°с

Рис. 5. Зависимость эффективной глубины проникновения ЭМВ в соевое молоко от температуры на различных частотах.

Ход тепловых процессов при инактивации соевого молоха и оценка эффекта летальности по выражению (6) представлены на рис.6.

Рис. б. Ход тепловых процессов при инактивации соевого молока

■о

Математическая модель процесса инактивации соевого молока ЭМП СВЧ имеет вид:

е-А+ВТ

е-А+ВТщ

(евьп1« -1) +

(евьн 1тЫ _евьн 1о )+

в ь,

е-А+ВТН1

+

(еВЬИ* - евь° 1

(7)

ВЬо

где То, Т,ч у Т„А ,ТЬ - температура, начальная, подогрева,стационарная и конечная соответственно; - минимальное время СВЧ-воздействия; 1о -время подогрева; ^ -время окончания процесса инактивации; Ьоскоросгь остывания (охлаждения); Ьп, Ь,, - коэффициенты скорости подогрева и нагрева в стационарной фазе СВЧ-воздействия, которые в общем случае определяют из выражения:

где с - удельная теплоемкость, р- плотность, еи- фактор диэлектрических потерь соевого молока, {- частота ЭМП, Е - напряженность электрической составляющей падающего ЭМП, кг- коэффициент затухания волны в соевом молоке, с! - глубина.

В результате анализа математической модели процесса инактивации соевого молока установлено:

- увеличение интенсивности СВЧ-воздействия приводит к экономии электрической энергии в случае адиабатического процесса;

- действие температуры после прекращения СВЧ-воздействия оказывает существенный вклад в общий эффект ингибирования, что позволяет экономить до 60% электрической энергии;

- охлаждение увеличивает расход электрической энергии до 80% и оправдано лишь в случае технологической необходимости.

В четвертой главе . "Обоснование процесса получения соевого молока с помощью СВЧопергии" экспериментально проверена технологическая схема получения соевого молока и изучено действие увлажнения семян сои на изменение их линейных размеров, влияние СВЧ-воздействия на качество, химический состав, органилсптические свойства соевого молока, оценена доза

Ь=(2,75 10"11 ънffв2Ь2eг1W)/cр

(8).

и

и время СВЧ-воздействия.

Рис 7. Изменение линейных размеров семени сои сорта Амурская 41 от времени замачивания. Ь- длина, В -ширина, Н - высота,

011Э«г«га»1аи II -5. -»-В

Для оценки размеров аппарата, в котором будет происходить мойка и набухание семян, и расхода воды определили соотношение семян к воде и времени, в течение которого завершится набухание (рис 7).

Дозу СВЧ-воздействия оценивали по эффективному действию поля на диэлектрический материал, как скорость изменения температуры, т.е. удельной мощности, поглощенной материалом за время обработки.

Г*2

Дуд=1 Рудск = с (дТ/лО I, (9.)

Удельную поглощенную мощность (Вт/кг) СВЧ-энергии будем определять по формуле

Руд = (С1 Р V! + шс2) (Т2-Т,)Л , (10)

где Т2 Т1 начальная и конечная температура обрабатываемого материала, С; р-плотность материала, кг/м ; С1 и с2- удельные теплоемкости материала и стеклянного сосуда ДжДкг К); V]- объем обрабатываемой жидкости; ш-масса сосуда, кг; I - время воздействия, с.

Оценка удельной поглощенной мощности (по воде) в зависимости от массы обрабатываемого продукта на частоте 2450 МГц при мощности СВЧ-источника 0.5 кВт представлена на рис 8, а зависимость удельной поглощенной дозы от времени СВЧ-воздействия - на рис.9.

Проведгна сравнительная оценка эффективности традиционной (влаготепло^ой) обработки с СВЧ-воздействием по ингибиторной активности (ИА) и на содержание соле-водорастворимых фракций белка в зависимости от времени воздействия (табл. I)

м

* »41 ■*■ И1

Рис.8. Зависимость удельной погло- Рис.9. Зависимость удельной поглощаемой мощности от массы облучае- щаемой дозы <*г времени воздействия мой нагрузки

Таблица 1

Действие влаготепловой и СВЧ обработок на остаточную ингибиторную активность (ИА), %

Сорта сои Влаготепловая обработка (мин.) СВЧ-нагрев (мин.)

10 20 30 10 20 30

Амурская 41 32 14 12 32 14 0

Мария 49 39 11 49 33 0

Нина 50 22 11 32 14 0

на содержание сале-водорастворпмых фракций белка, %

Амурская 41 27.3 22.8 18.0 45.3 40.9 36.1

Мария 34.6 30.6 15.3 53.7 46.2 42.1

Нина 32.1 28.1 20.3 54.4 44.2 40.3

Получена сравнительная оценка химического состава и питательности коровьего и сухого соевого молока изготовленного из разных сортов сои по новой технологии с применением СВЧ-воздействия (табл. 2).

■

Таблица 2

Химический состав и питательность сухого коровьего молока и сухого соевого молока из различных сортов сои.

Химич.состав, % Сод. в 1 кг

Наименование продукта прсгте ин жир БЭВ перев протеин 1р. Нитраты мг. О.Э. крм.е Д кг.

Сухое коровье молоко 27.3 32.0 41.1 180.8 206 14.42 1.460

Ам.-41 Сух.соевое молоко 38.3 19.8 37.1 333.8 73 14.09 1.421

Мивак. Сух.соевое молоко 39.9 17.9 37.6 347.7 70 14.08 1.423

Мария. Сух.соевое молоко 42.0 20.2 33.0 367.1 68 14.10 1.410

Нина. Сух. соевое молоко 47.7 16.1 31.7 417.2 68 13.91 1.408

Установлено:

-использование СВЧ-энергии для получения соевого молока по новой технологии более эффективно по сравнению с традиционной;

- качество полученного соевого молока после СВЧ-обработки улучшилось по сравнению с традиционной обработкой;

- питательность, биохимический и аминокислотный состав сухого соевого молока полученного по новой технологии выше сухого коровьего.

В пятой главе . "Разработка линии получения соевого молока" обоснованы параметры и разработана конструкция СВЧ-устройства для инактивации соевого молока и проведены его испытания, обоснована циклограмма технологического процесса и рассчитаны параметры аппаратов технологической линии, исследовано качество соевого молока полученного на СВЧ-инактиваторе, дана оценка технико-экономической эффективности СВЧ-инактиватора в составе технологической линии. Получены параметры и разработана конструкция антенно-фидсрного тракта рабочей камеры, согласующих устройств и блок-схема СВЧ-инактиватора при мощности СВЧ-источника 20... 22 кВт на частоте 915 МГц.

Конструктивно СВЧ-инактиватор выполнен в виде цилиндрической емкости на сварной рамочной опоре с источником СВЧ-энергии, с которым он соединен волновым переходником (для преобразования волны Н щ в Бо) ),

к

я излучателем, установленным в основании емкости внутри которого расположен отражатель с возможностью смещения для достижения условий наилучшего прохождения ЭМВ в продукт, с последующей фиксацией. Рабочая камера выполнена с теплоизоляционной в радиогерметичной обшивкой, люком для профилактики и снабжена системой автоматического слива и заполнения продуктом его рабочей полости (рис. 10)

По технологическому режиму работы СВЧ-установки получена циклограмма процесса приготовления соевого молока по которой осуществлен расчет и подбор технологического оборудования линии производства соевого молока. В состав линии вошли: две емкости для замачивания соевых бобов, комплект загрузочных средств, смеситель, измельчитель, филыр В9-ВФС-423-56 (или фильтр отстойник), аппарат теплообменный А9-КБД, два инактиватора соевого молока, два охладителя В01-2.5, два резервуара В2-ОКВЮ, система трубопроводов соевого молока с регулирующе-залорной арматурой и тремя насосами ВЗ-ОРА-Ю, шкаф управления и комплект вспомогательного электрооборудования.

I

молока.

СВЧ-инактиватор изготовлен и испытан в МОКБ "Горизонт", испытания проведены по программе и методике разработанной ВИЭСХ и НПО "Масложирпром". В результате испытаний установлено:

- высокая эффективность инактивации при СВЧ-воздействии в течении • 35 минут и дозе 180 кДж/кг;

- производительность СВЧ-инактиватора 320 кг/ч;

- отсутствие "бобового" привкуса и соответствие полученного соевого молока ТУ 10-04-02-37-88 по органолептичссзсим и биохимическим показателям,так например массовая доля сухих веществ 7,8%, протеина на с.в. 46,0 %, липидов 18,0 %\

Так как соевое молоко производят в основном в сухом виде, тсхнико-экономическая оценка проводилась в составе технологической линии по производству сухого соевого молока в которой используется СВЧ-ннактиватор. Экономический эффект составил 88103,9 тыс. руб. при себестоимости I кг сухого молока (без упаковки) 99,05 руб. и сроке окупаемости 1,29 года. (По ценам 1992 года).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ отечественной и зарубежной литературы показал,что соя и соевое молоко активно используются в питании человеком, однако существующие технологические приемы производства энергоемки, сложны, продукция низкого вкусового качества, зачастую не указаны технологические режимы, а использование СВЧ-энерпш находится на начальном этапе, так как не обосновано ее место в технологическом процессе, не установлены режимы обработки и связь с биохимическими особенностями семян сон, химическим составом.

2. Установлена зависимость диэлектрических констант семян сои сортов "Киевская-7" и "Амурекая-41 от влажности и температуры которая лежит в пределах от£ 1.2 до 7.54 и£от 0.08 до 3.48, зависимость диэлектрических констант соевого молока из сои с."Амурская-41" при соотношении

о о

зерна к воде 1:10 на частотах 915 МГц и 2450 МГц и температуры от 10 до 9и С которая лежит в пределах&т 76.12 до 43.86 и£от 34.46 до 1.14.

3. Обоснована технология получения соевого молока, которая включает замачивание семян сои не менее 7 часов, при соотношении соя+вода 1:3, измельчен»;-, смешивание с водой, при соотношении соя+вода 1:10, для приготовление соевой суспензии, СВЧ-инактивацию при дозе от 100 до 182 кДж/кг, при времени воздействия 30-35 минут, на частотах 915 и 2450 МГц, гомогенизацию, остывание (охлаждение), что позволяет получить соевое молоко улучшенного качества.

4. Получена зависимость между минимальным временем СВЧ-воздействия и напряженностью электрического поля для достижения технологического эффекта с учетом электрофизических свойств материала и коэффициентом биорезистентности, анализ которой позволяет выбрать оптимальные режимы процесса инактивации соевого молока и показано, что стадия остывания позволяет экономить до 50 % энергии необходимой для инактивации соевого молока.

5. Разработана конструкция СВЧ-инактиватора, которая состоит из: цилиндрической камеры, в торце которой установлен излучатель с волной Е и с помощью конусной вставки со сферическим углом 18 достигается наилучшее согласование антенно-фидерного тракта с рабочей камерой СВЧ-генератора на частоте 915 МГц с регулируемой мощностью до 25 кВт и выбраны конструктивные параметры аппаратов технологической линии производительностью 320 л/час. Производственные испытания СВЧинакгиватора при дозе 180 кДж/кг в течении времени СВЧ-воздействия 35 минут подтвердили его расчетную производительность при отсутствии бобового привкуса и установлено соответствие соевого молока ТУ по органолептическим и биохимическим показателям.

6. Проведена расчетная оценка технико-экономических показателей линии получения сухого соевого молока, в составе которой используется СВЧ-инактиватор. Получен экономический эффект 88103,9 тыс. руб. при себестоимости 1 кг сухого молока (без упаковки) 99,05 руб. и сроке окупаемости 1,29 года. (По ценам 1992 года).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ярушин А.М. Комолых Р.В. Комолых О.М. Верхотуров C.B. Поле токов СВЧ как инактивирующий фактор антипитательньи веществ сои. Тезисы всесоюзной конференции. Применение СВЧ-излучений в биологии и сельском хозяйстве. Кишинев. 1991, с. 62-63.

2. Шарков ГА. Верхотуров C.B. Технологические особенности приготовления соевого молока с помощью СВЧ-энергии. Тезисы докладов научно-технического семинара. Применение СВЧ энергии в научных исследованиях. Элементарная база технологических установок. Саратов. 1992, с 10.

3. Шарков Г.А. Верхотуров C.B. Использование СВЧ-энергии в процессе производства соевого молока. Энергосберегающие технологии в сельском

»

хозяйстве. M.: ВИЭСХ, 1994, с. 109-116.

4. Ярушин А.М. Комолых Р.В. Комолых О.М. Верхотуров С.В.Способ приготовления соевого молока. Решение о выдачи патента по заявке N 4898041/13 (109739) от 11.11.90

5. Шарков Г.А. Верхотуров C.B. Лоенко В.И. Способ обработки необезжиренных бобов сои. Решение о выдачи патента по заявке N 5012955/15 (078175) от 9.12.91.

6. Верхотуров C.B. Глазырин Б.Н. Карпов А.В. и др. Линия для изготовления соевого молока. Решение о выдачи патента по заявке N 5049918/13 от 26.06.92.

Подписано к печати 5.05.95 г. Форма® 60x84/16 Объем 1,0 п.я. Тираж 100 Зак. 2624

Отпечатано в РИЦ ГОСНИТИ