автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка и промышленное внедрение высокоэффективных экструзионных процессов и оборудования для производства монгольских национальных мучных изделий на основе теоретических обобщений и исследования структурно-механических характеристик

Научно-исследозательский и проектный институт пищевой промышленности Монголии

Кубанский государственный технологический университет

--, • <

..........На правах рукописи

РАЗРАБОТКА И ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ЭКСТРУЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОНГОЛЬСКИХ НАЦИОНАЛЬНЫХ МУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОБОБЩЕНИЙ И ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНО- МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

05.18.12 - процессы и аппараты пищевых производств

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

г

Краснодар 1995

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор МГЕБРИШВИЛИ Т.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,профессор

КОСОЙ В А

Ведущая организация: Научно-производственная маркетинговая

фирма ТЕХНОМЕЛЬСЕРВИС.

Защита состоится "¿е" декабря 1995г. в гз ч. на заседании диссертационного совета Д063.40.01 Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072,Краснодар, ул.Московская 2, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета (ул. Московская,2)

Диссертация в виде научного доклада разослана "(£3" ноября 1995 г.

доктор технических наук, профессор КОШЕВОЙ Е.П.

доктор технических наук, профессор ПЕНЬКОВ А.И.

л

Ученый секретарь диссертационного совета, / ^ кандидат технических наук, доцент

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ Научно-технический прогресс ( НТП ) в наши дни в условиях рыночно-экономических отношений выдвигает новые сложные проблемы, связанные с необходимостью дальнейшего'ускорения темпов развития страны.

Решающее место в стратегии НТП страны принадлежит широкому и повсеместному пользованию новых.достижений науки и техники как важнейшему катализатору подъема всех отраслей экономики страны.

Монголия с 1990 года переходит к рыночным экономическим отношениям, отказавшись от централизованной зкономики. Совсем недавно среди наших специалистов господствовало мнение, что с экономической точки зрения более эффективно создавать предприятия больших мощностей, в том числе пищевые. Однако, в условиях рынка тенденция создания оборудования малой мощности для пищевых предприятий, по оценке специалистов,имеет большую перспективу. Поданным 1995 года в стране насчитывается более тысячи мелких производителей, которые выпускают или хотят выпускать пищевые изделия. Такие однородные малые предприятия могут конкурировать между собой, и тем самым создаются благоприятные услозия для рационализации производства и улучшения качества выпускаемой продукции. Однако для таких предприятий трудно приобрести необходимое оборудование, удовлетворяющее их условиям и производительности. Поэтому для решения указанной проблемы важно стало установить приоритет создания современного нового оборудования, ориентированного на малоотходное и рентабельное производство мелких производителей.

Основным направлением развития мелких производителей является осуществление мероприятий по увеличению и удовлетворению потребностей населения в основных видах продуктов питания, пользующихся повышенным спросом у жителей как городской, так и сельской местности.

Такими видами продуктов являются многие национальные мучные изделия и другие пищевые продукты определенной конфигурации и формы. В связи с этим задача механизации производства этих изделий является актуальной. Решение ее позволяет ликвидировать трудоемкий и непроизводительный ручной труд и улучшить качество готозой продукции.

Из многих видов процесса формования пищевых вязко-пластических масс, состоящих из дисперсной структуры наиболее прогрессивным, по мнению автора, является метод экструзии. Практически любой продукт, который можно превратить в массу с достаточно высокой влажностью, можно экструдировать. Наиболее подходящим сырьем являются продукты переработки муки, крах-малсодержащие продукты: злаковые культуры, зерновые и многие другие пищевые массы.

В последние годы экструзионная техника и связанная с ней технология успешно внедряются в мировой практике производства пищевых продуктов. Однако общая теория экструзии, практика использования экструзионной техники, используемой в химической и других отраслях не всегда подходит для обработки пищевых масс. Технологические параметры этих масс во время обработки очень лабильны, что требует для каждого из продуктов иного определенного режима. У них иная закономерность протекания процесса. В связи с этим возникает принципиальный новый подход к процессу формования методом экструзии пищевых масс с большим диапазоном изменения вязкости во время их переработки. С точки зрения развития теории экструзии и вязкости предстоит изучить процесс экструзии таких пищевых вязко-пластичных масс.

1.2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ - разработка и промышленное внедрение высокоэффективной и экструзионной технологии и оборудования для производства монгольских национальных мучных изделий на основе теоретических обобщений и исследования структурно-механических характеристик.

1.3. НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На основе анализа современного уровня и существующих тенденций развития экструзионной техники, технологии и исследования пищевых масс, а также технологических аспектов производства монгольских национальных изделий в условиях рыночной экономики в стране сформировано новое направление совершенствования экструзионных технологических процессов производства этих изделий.

Выполнены комплексные исследования, позволяющие научно обосновать направление совершенствования процесса экструзии для тестовых масс монгольских национальных изделий и изучены реологические характеристики их в широком диапазоне.

Выявлены технологические режимы экструдирования тлучкого я крахмального теста и определены аналитические зависимости технологических параметров.

Исследовано течение тестовых вязко-пластических масс для монгольских национальных изделий по формующему каналу, выявлены факторы отрицательно влияющие на течение в нем, установлены основные технологические параметры зкструдирозания мучного и крахмального теста, которые позволили разработать эффективную технологию зкструдирозания этих масс.

Впервые изучен процесс созкструзии для тестовых масс монгольских национальных изделий, при котором показано, что при созкструзии, т.е. течении тестовой массы по формующему каналу одновременно с другой жидкостью низкой вязкости, давление з канале уменьшается до 40% и тем самым увеличивается объемная производительность и устраняются такие явления, как огрубление" и "разбухание" зкструдата. Производство высококачественных национальных мучных изделий с использованием метода экструзии возможно лишь при созкструзии.

На основе исследований разработана методика расчета производительности формующих каналов экструдеров, которая позволяет учитывать как геометрические размеры их, так и реологические свойства вязко-пластических пищевых масс.

1.4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ - На основе результатов исследования разработан и внедрен способ полностью механизированного производства монгольских национальных мучных изделий, отличающийся от применяемых в промышленности тем, что процесс формования проводится методом созкструзии.На данный способ производства получено авторское свидетельство Госу-дасртвенного комитета по науке и технике при Совете Министров МНР, № 174 от 10.12.1979.

Созданы технологии к основное оборудование в т.ч. экструдеры пищевых масс для таких продуктов, как национальные мучные изделия,зерновые продукты кратковременной высокотемпературной обработки, (так называемые "взорванные").

Результаты научно-экспериментальных исследований использованы для разработки нормативно-технической документации на

промышленное производство "Пунтууз", "взорванных" экструдируе-мых изделий.

1.5. Апробация работы - Основные результаты исследований доложены на следующих конференциях, семинарах и совещаниях:

- Научная конференция молодых ученых и специалистов НПО хлебопекарной промышленности; Москва, 1978.

- Научно-техническая конференция научных работников и преподавателей Монгольского Государственного Университета, Улан-Батор, 1976,1981.

-Всесоюзный семинар "Теория и практика измерения электрофизических и реологических свойств пищевых продуктов", Московский технологический институт мясной и молочной промышленности, Москва, 1980.

-Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, научных работников , аспирантов и студе тов; Московский технологический институт пищевой промышленности, Москва, 1978,1980.

-Расширенное заседание кафедры "Теория машин и механизмов", МТИПП, Москва, 1980.

-Научная конференция научных работников и заседание ученого Совета Научно-исследовательского и проектного института пищевой промышленности (НИиПИПП) Монголии, Улан-Батор, 1993,1995.

-Научно-техническая конференция научных работников и преподавателей Монгольского Технического Университета, Улан-Батор,

1994.

-Научный семинар научно-исследовательских работников кафедр: машины и аппараты пищевых производств и технологии хлебопекарной кондитерской промышленности Технологического института пищевой промышленности Хохенхеймского Университета, Штуттгарт,

1995.

1.6. Публикации результатов исследования

По теме диссертации опубликозаны 38 научно-исследовательских работ и статей, в том числе 4 книги и моногра-. фия, получены 3 авторских свидетельства на изобретения и 1 патент.

2.0БЩАЯ ТЕОРИЯ ЭКСТРУЗИИ ПИЩЕВЫХ ГЛАСС.

Большинство пищевых масс представляет собой высококонцен-тирированные микрогетерогенные дисперсные системы. Автором данной работы исседованы с точки зрения переработки методом экструзии такие пищевые массы, как мучное тесто' тесто из крахмальной муки. В результате исследований и технического развития постоянно расширяются возможности создания новых пищевых продуктов методом экструзии. Помимо переработки методом формующей экструзии в последние годы широко применяется так называемая высокотемпературная и кратковременная зкструзионная обработка пищевого сырья для получения разнообразных продуктов питания. Среди исследованных автором данной работы пищевых масс, мучное тесто является очень распространенным материалом, подлежащим переработке методом формующей экструзии.

Мучное тесто является сложной гетерогенной, лабильной коллоидной дисперсной системой, механические свойства которой определяются соотношениями и свойствами основных высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений.

Сложный комплекс реологических свойств, проявляющихся в различных сочетаниях в зависимости от многих технологических факторов позволяет сделать вывод о том, что конкретный вид любой пищевой массы, в том числе мучного теста, имеет свои, присущие ему свойства, отличающиеся от подобных как в количественном, так и в качественном отношении.

Это, как правило, обычно приводит к исследованию каждого вида пищезых масс в отдельности.

Для разработки технологии и создания экструзионной машины, конструирования рабочих органов, формующих различные пищевые массы, подобные мучному тесту, и совершенствования технологических режимов необходимо изучать свойства, которые характеризуют поведение этих масс под воздействием механических нагрузок со стороны рабочих органов.

Процесс формования пищевых масс методом' экструзии не возник в результате принципиального нового открытия в области технологии пищевых масс.

Метод экструзии издавна используется для производства спагетти, макарон, карамели, мучных изделий и других пищевых продуктов.

Разные экструдеры предназначаются для разных целей и продуктов. Типичные экструдеры для спагетти и макарон имеют глубокие профили червяка и гладкие поверхности тубуса. Они имеют низкие скорости вращения червяка и степени разрушения материала. Такие формующие экструдеры используются для переработки тестовых масс и определенных видов печенья и кондитерских изделий. Типичные формующие экструдеры являются изотермическими. Температура при формовании поддерживается нагреванием или охлаждением тубуса в предматричной камере.

Так называемые "Collet" экструдеры используются для производства легкой закусочной продукции /snack/ и имеют мелкие профили червяка, короткие вырезанные тубусы, пригодные для относительно сухих материалов и высокой скорости движения материала.

В автогенных экструдерах тепло выделяется только за счет механической,энергии. В практике, однако, большинство "кулинарных" с-кструдероа являются термодинамично-политропическими. Экструдеры могут быть классифицированы функционально как низко-или высокоскоростные. /Рис.2.1/.

Низкоскоростные экструдеры часто имеют Еысокую степень сжатия и изменения профиля тубуса,' что содействует смешению, однако в них осуществляются невысокие сдвиговые эффекты. Следовательно, они пригодны для относительно влажных материалов, таких как предварительно подготовленное тесто и подобные вязко-пластические массы.

Из анализа работ, посвященных исследованию экструзии различных видов пищевых масс можно определить, что существуют зоны течения, расположенные вблизи входа в канал и выхода из него, режим движения в которых коренным образом отличается от режима и особенностей течения в самом канале. Установлено, также, что явления,, сопутствующие течению жидкости во входной зоне канала, выявляются в противоположной зоне канала в выходной его части. Этот комплекс входовых и еыходных явлений влияет на фи-зико-мехнические свойства формуемой среды, геометрические размеры экструдата и на качество его поверхности.

При исследовании некоторых национальных мучных изделий методом экструзии установлено, что в процессе работы экструдера следует обращать внимание на соответствие требования стабильности геометрической формы зкструдата, качеству его поверхности и однородности отформованной тестовой заготовки.

Это приводит к необходимости детального рассмотрения процесса течения формуемого материала по формующему каналу и выходу из него. Из проведенного анализа можно отметить, что менее подробно исследованы явления, происходящие в выходной зоне канала. По этой причине исследованию данного процесса необходимо уделить больше внимания.

Как уже было сказано, комплекс выходных явлений определяется течением материала в выходной части формующего канала. Согласно общей теории экструзии выходные части формующего канала имеют места с распределением скоростей близким к параболическому закону. Согласно этому распределению материал максимально движется а центре канала и минимально по его периферии. Таким образом, в формующем канале масса поступательно движется, преодолевая давление, создаваемое сопротивлением канала при выпроссовывании сквозь него. Можно заметить, что при некотором значении скорости сдвига поверхность струи зкструди-руемой массы нарушается и на ее поверхности появляются "огрубления" зкструдата. Автор данной работы считает, что в центре при входе в формующий канал имеет место мгновенное изменение скорости потока.

При малой длине формующего канала экструдируемая масса с одной стороны не успевает отрелаксироваться, с другой стороны, максимум изменения скорости выходит за пределы канала и находится на некотором расстоянии от торца, в центре отформованного жгута, что способствует развитию явления "огрубления" зкструдата из-за наличия резкого изменения скорости в выходной зоне формующего канала. Изменение скорости на входе в формующий канал не является единственной причиной "огрубления" зкструдата. Это явление может развиваться, в частности, из-за прилипания экс-трудируемой массы к стенке и торцу формующего канала, которое, в свою очередь связана с явлением "разбухания струи". В условной модели шнекового экструдера давление, которое преодолевается экструдируемой массой, движущейся по каналу шнеко-вой камеры, создается сопротивлением внутреннего трения частиц массы друг о друга, при их взаимном перемещении по каналу между двумя коаксиальными цилиндрами, из которых наружный непо-

движен, а внутренний вращается с постоянной угловой скоростью. Как показали наши эксперименты, при течении тестовой массы через формующий канал экструдера, зависимость объемной скорости от скорости сдвига и вязкости имеет линейный характер. С увеличением скорости экструзии градиент скорости увеличивается, а вязкость падает /Рис.2.2/.

З.РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПИЩЕВЫХ МАСС ДЛЯ МОНГОЛЬСКИХ НАЦИОНАЛЬНЫХ МУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ И ИХ ОСОБЕННОСТИ.

Экструдерная техника в пищевой промышленности значительно интенсифицирует технологические процессы путем осуществления нескольких технологических операций одновременно. Она значительно расширяет ассортимент вырабатываемых продуктов, характеризующихся разнообразием вкуса, форм, аромата. При помощи экструзии производятся разнообразные изделия из теста. Мясная или растительная начинка вводится внутрь зкструдированной оболочки из теста.

Однако для экструдирования большинства пищевых масс необходимо изучить реологические характеристики этих масс, чтобы улучшить структуру экструдата и получить необходимые заданные свойства конечных видов продукции. Ниже рассматриваются изменения реологических характеристик теста для национальных монгольских мучных изделий и некоторых пищевых масс в зависимости от технологических факторов с целью определения стабильных и экономических параметров экструдирования.

3.1. Результаты исследования

3.1.1. Влияние влажности

Количество воды, которое содержится в экструдируемых массах, в том числе в тесте, оказывает существенное влияние на реологические свойства теста. Такие свойства, как вязкость, упругость и другие структурно-механические свойства сильно изменяются в зависимости от влажности теста.

Нами исследована зависимость' эффективной вязкости т)Е;}, теста для некоторых монгольских национальных мучных изделий от влажности при различных градиентах скорости. Полученные ре-

зультаты дают возможность сравнить различные виды теста дпп подобных изделий.

При одной и той же скорости сдвига при разнице 1% относительной влажности эффективная вязкость теста для национальных мучных

изделий изменяется до 15%, а предельное напряжение сдвига до 20-30%.

Изменение эффективной вязкости гь^ и предельного напряжения сдвига г0 некоторых пищевых масс от влажности \А/ .

Таблица 3.1

Вид масс Влажность относительная, Предельное напряжение сдвига, Т0 _Па Эффективная ЕЯЗКОСТЬ V эф ,кГ1а.с

1. Тестовая масса для национальных мучных изделий при {= 40 °С 27,4 28,0 29,0 29,6 10 000 6019 4855 3605 21,0 15,0 3,3 5,0

2. Та же масса при 1 = 30 °С 27,4 28,0 29,0 29,6 41,0 30,0 11,5 6,0

{= 33 °С 43,0 4,45

3. Тестовая масса манной крупы * { = 45 °С 3,0 20,0

4./ Эмульсия мясного фарша * 1=15°С 63,0 ! 0,43

* Литературные данные "Extrusion of foods" volume 1, Judson M. Harper, p.45

Во избежание большого колебания 7 Эф теста при экструзии необо-димо поддерживать постоянство влажности, так как режим течения того или иного вида теста определяется его вязкостными характеристиками.

По данным эксперимента была рассчитана эффективная вязкость и

построен график 7 эф=/(у) /Рис.3.1/ при различной влажности. Как видно из рис.3.1 эффективная вязкость теста при всех значениях влажности уменьшается с повышением скорости сдвига, причем более интенсивно у образцов с меньшей влажностью. На рис. 3.2 представлены кривые течения теста для монгольских национальных мучных изделий типа "Боорцог". Проведенные эксперименты показывают, что при постоянной рецептуре теста даже небольшое изменение влажности влияет на величину вязкости и другие реологические характеристики, значения которых необходимы для практических расчетов.

Для определения зависимости напряжения сдвига теста от скорости сдвига у и влажности теста \Л/ была проведена математическая обработка экспериментальных данных.

3.1.2.Влияние скорости сдвига

Известно, что эффективная вязкость т}эф экструдируемых масс при экструзии уменьшается с увеличением скорости сдвига. Экспериментально полученные зависимости т]з£}> = /(г) имеют практическое значение, так как они являются необходимыми данными для проведения кинематических и динамических расчетов формующего канала и экструдеров в целом с помощью которых определяют параметры технологических процессов обработки и экструдирования, устанавливая непосредственно связь между характером течения и степенью разрушения структуры массы. После обработки экспериментальных данных были построены кривые течения в логарифмических координатах, которые линейны /Рис.3.3/.

Полученные данные для теста в диапазоне от 0,5 до 10,0 с"1 скорости сдвига и при некоторой аппроксимации в стороны ее увеличения позволяет описать кривые течения степенным уравнением Ост-вальда-де Виля

п

Т = К у (3.1)

Коэффициенты К и п уравнения могут быть определены следующим образом:

п - хараетеризует угол наклоны прямой к оси абсцисс

к - отрезок, отсекаемый от оси ординат прямой при У = 1 с'1

В таблице 3.2 представлены значения кип п зависимости от влажности.

Значения коэффициентов кип при различных влажностях

Таблица 3.2

Влажность W, % К п

27,0 11 300 0,5

28,0 9800 0,48

29,0 6800 0,5

29,6 5800 0,55

Из таблицы видно, что показатель степени "п" меняется в узком диапазоне значений около средней величины равной 0,5.

3.1.3. Влияние температуры

Температурный режим приготовления всяких пищевых масс, особенно тестовой массы из крахмала для экструзии относится к числу основных факторов, с помощью которых можно регулировать реологические свойства в нужном для технологии направлении. В таблице 3.3 представлены значения реологических характеристик некоторых пищевых масс в зависимости от их температуры.

Таблица 3.3

Вид пищевых масс Температура экструдирования 1 °С Эффективная вязкость т| эф, Па.с

1 Тестовая масса национальных изделий, \Л/ = 30 % 30-40 (3,5 -12) х 103

2 Тестовая масса крахмальной муки, № =40 - 50 % 60 - 70' (3,1 -5,7)х103

3 Тестовая масса для макарон \Л/= 30 % 40-50 (2,0 - 4,3 ) х 103

При исследовании характера изменения эффективной вязкости теста влажностью от 27% до 30% при температуре 25-60 °С установлено, что с повышением температуры от 25 до 60 °С эффективная вязкость уменьшается. /Рис.3.4/.Это можно объяснить тем, что при увеличении температуры теста ослабевают его внутримолекулярные и межмолекулярные связи структуры. При этом увеличивается пептизэция коллоидов и скорость набухания белка, в результате чего меняются реологические свойства.

Изменение отношения Еязкостей теста для монгольских национальных изделий при различных влажностях и температурах

Таблица 3.4

27,0 28,0 29,0 30,0

1=30/60 5,12 8,48 4,26 |_ 2,87

1=30/45 2,84 3,88 1.77 1,69

1=45/60 1,79 2,18 2,40 1,70

На основе проделанного эксперимента установлено, что степень аномальности вязкости уменьшается с увеличением температуры. Как видно из рис. 3.4 при влажностях теста 30% зависимость от температуры приближается к линейной.

При увеличении температуры начинается денатурация белков и клейстеризация крахмала. Тесто национальных мучных изделий, для которых характерны большое количество пластификаторов,

Еедет специфично под температурным воздействием, т.к. с увеличением температуры до 50 °С пластификаторы интенсивно рас-■ плавляются, в результате чего такие явления, как денатурация белков и клейстеризация крахмала влияют несущественно на возрастание вязкости.

Однако, необходимо отметить, что чрезмерное увешчеие температуры приводит к увеличению липкости теста, что иногда отрицательно сказывается при экструзии. Поэтому при выборе температурного режима при экструзии теста необходимо учитывать такие сопутствующие явления, как изменение адгезионного, релаксационного и других реологических свойств теста. Для производства "пунтууз" основным сырьем которых является крахмальная мука, картина иная.

При экструзии крахмал подвергается значительным изменениям, ведущим к молекулярной дезорганизации. В трансформации крахмала экструзией значительными факторами являются: скорость сдвига, температура и влажность теста. Из-за желатинизации крахмала (полная желатинизация достигается при температуре 120 С и более, при \М= 10-20%) и частичного его гидролиза необходимо строго поддерживать технологический режим при экструзии "Пунтууз".

3.1.4. Влияние давления

Давление является одним из важнейших факторов, влияющих на реологические свойства экструдируемых масс, так как на массу при экструзии воздействует избыточное давление, которое оказывает существенное влияние на величину вязкости (рис. 3.5) и другие параметры экструдирования.

Влияние давления на реологические свойства различных пищевых масс зависит от особенности структуры каждой пищевой массы. Изменение вязкости при различных давлениях происходит неравномерно. Наиболее значительно она возрастает при начальном увеличении давления, что объясняется тем, что в начальном периоде экструзии происходит интенсивное уплотнение структуры массы и вытеснение газообразной фазы.

Дальнейшее повышение давления в меньшей степени влияет на изменение г)зф

Значение давления различных пищевых масс

при экструдирооании __Таблица 3.5

Вид экструдируемых масс Давление в предматрмчной камере, Мпа Эфективная ВЯЗКОСТЬ, "Пэф.па с

1. Хлебопекарное тесто,'№=54% 0,5 640

2. Тестовая масса для национальных мучных изделий, \Л/=29% 0,5-10 (20-40)х103

3. Зерновое сырье при высокотемпературной и кратковременной экструзии,№=30-50% 0,5-10,0 (0,5-0,9)х103

4. Тестовая масса крахмальной муки для про-изводства"Пунтууз",\Л/= 40-50% 1,5-12,0 (3,1-5,7)х103

5. Макаронное тесто,№=30% 0,6-20,0 О-б^Ю"'

.Также следует отметить, что чрезмерное повышение давления отрицательно влияет на пористость мякиша готового изделия. Зависимость гьф теста для мучных изделий "Боорцог" от давления при различной скорости сдвига представлена на рис. 3.6. Зависимость т}3ф от давления имеет линейный характер, что позволило выразить данную зависимость уравнением вида:

т) Эф =Ю3(аР + Ь); (3.2)

где: г|зф - вязкость при давлении Р, Па.с

а и Ь - коэффициенты, зависящие от скорости сдвига

Значение а и Ь при различной скорости сдвига У

Таблица 3.6

Г,С'1 а Ь

1,0 25,0 16,25

2,0 13,75 12,81

3,0 12,0 9,90

4,0 11,0 8,45

5,0 11,0 6,95

м

3.1.5. Исследование процесса релаксации напряжений, сжатия и упругого восстановления тестовых масс

При экструдировании вязко-пластических масс под давлением реологическая характеристика не будет полной, если не учитывать процесс релаксации напряжений. Процесс релаксации характеризуется рассасыванием внутренних напряжений, созданных в деформированном образце при постоянной деформации. На рис. 3.7 представлены кривые релаксации тестовых масс, для первого периода которых возможно предложить следующую зависимость:

О- = а0[1 - М - Ba)txn (3.3)

где, а - напряжение за время t, МПа;

о0 - началы.ое напряжение, МПа;

t - текущее время, с А и В - эмпирические коэффициенты

В результате релаксации напряжений снижаются упругие и повышаются пластические свойства тестовых масс, что ведет к уменьшению нагрузок и энергии, затрачиваемой при экструзии. Напряжение, действующее на вязко-пластическую массу, вызывает накопление механической энергии в форме потенциальной энергии, частично рассеиваемой в виде тепловой энергии. Кроме этого при экструзии важную роль играет сжимаемость экструди-руемых масс.

Свойством изменять первоначальный объем под действием всестороннего сжатая обладают различные виды тестовых масс. Течение вязкой сжимаемой и несжимаемой жидкости отличаются друг от друга. Основное отличие движения заключается в неравномерности распределения давления в поперечном сечении потока и непостоянстве скорости потока вдоль оси канала, что может существенно влиять на кинематику и динамику процесса течения. После уплотнения теста при давлении, выше которого прекращается выделение газообразной фазы, практически не происходит сжатия, а после снятия давления тестовая масса стремится к первоначальному объему. Зто также влияет на динамику течения тестовой массы по каналу.

IS

3.2 Исследование реологических свойств тестовой массы из крахмала

Монгольские национальные изделия "Пунтууз" изготовляются из тестовой массы крахмальной муки. Они являются макаронными изделиями, подвергаются экструзии с последующей обработкой сушкой.

Тестовая масса из крахмальной муки отличается от обычного теста из пшеничной муки. Реологические свойства ее в основном определяются особенностями крахмального зерна. Крахмал подвергается значительным изменениям, ведущим к молекулярной дезорганизации во время экструзии.

Исследование реологических характеристик теста для "Пунтууз" проводилось на реометре "BOHLIN''-системы GS, который в данный момент является одним из современных приборов для определения структурно-механических характеристик различных пищевых масс.

Он состоит из следующих основных частей: -реометр

-электронная часть

-компьютер ИБМ AT со специальной программой: Reoloai АВ, ver 4,7

Microsoft Word

Результаты исследования реологических свойств тестовой массы из крахмала для изделий "Пунтууз" показаны на рис. 3.8. Полученные нами экспериментальные данные позволяют установить,что тестовая масса из крахмала обладает аномальной вязкостью, текучестью, отличной от мучного теста, вязкость ее в значительной степени зависит от температуры. Как видно из рис. 3.8 вязкость теста из крахмала падает с увеличением скорости сдвига, причем снижается равномерно по сравнению с мучным тестом. Также легко заметить из рис. 3.8, что эффективная вязкость тестовой массы из крахмала при разнице температуры 10 °С составляет около 10 МПас, что подтверждает важность роли температурного фактора при экструзии крахмального теста.

На основе проделанной экспериментальной работы и из практического опыта производства "пунтуузов" пришли к вводу, что температурный режим экструдирования крахмального теста следует установить в пределах 60...70 °С, а не 40...50 °С как сейчас установлено на практике.

4. СОЭКСТРУЗИЯ МУЧНОГО ТЕСТА для монгольских НАЦИОНАЛЬНЫХ МУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

В настоящее время зкструзионная технология превратилась в важный производственный процесс, поскольку обеспечивает получение не только новых продуктов повышенного качества, но и заменителей традиционных пищевых изделий. Экструзия - идеальный технологический процесс для обогащения продуктов белком, волокнами, витаминами и другими добавками. Кроме этого, достоинством процесса экструзии является" возможность получения изделий сложной конфигурации, которые трудно изготовить другими способами, кроме ручного. В последние годы зкструзионная техника и связанная с ней технология успешно внедряется в мировой практике пищевой индустрии.

Экструдеры классифицируются по признакам применения, конструкции и по свойствам экструдируемых масс в основном по их влажностям. Классификация экструдероз проводится также по термодинамическим и функциональным характеристикам. Экструдеры используемые для теста мучных изделий, макарон, пунтууз и других пищевых масс, относятся к экструдерам высокого давления. Для таких экструдероз частота вращения шнека невысокая, т.е. скорость сдвига небольшая, влажность экструдируемых масс высокая, поэтому для них общая теория экструзии и практика ее использования не всегда подходит. Технологические параметры формующих пищевых масс при экструзии высокого давления очень лабильны, что иногда требует определенного режима протекания процесса.

Успешная реализация процесса экструзии во многом зависит от конструкции самого экструдера, особенно формующего канала т.е. фильеры, которые должны обеспечить требования, предъявляемые к исходным изделиям. В практике конструирования формующих головок экструдеров вход и длина каналов играют важную роль, позволяя существенно повысить объемную скорость. Длина формующей головки должна обеспечить полное выравнивание экструдата и устранение полученных огрублений. Однако, как показывают каши эксперименты и практика для многих пищевых масс, таких как например, мучного теста, теста из крахмала, выявляются наиболее характерные недостатки экструдирования. К ним относятся шероховатость и увеличение поперечных размеров сечения экструдата, причиной которых по мнению автора являются своеобразные реологические свойства самих экструдируемых масс. Так

например, для зкструдирования мыльной массы при температуре выше 50 °С такие явления не наблюдаются. Однако, на конечный товарный вид экструдата, как подтверждают наши эксперименты и опыты из практики, влияют не только свойства экструдируемых масс, но^и кинематические параметры экструдера. Коэффициент изменения свойств экструдата от номинального растет с повышением скорости течения, другими словами, чем выше скорость течения, тем больше "огрубление" и "разбухание" экструдата. Оптимальные размеры формующей головки, правильный выбор режима экструзии и реологических свойств экструдируемых масс несколько уменьшают "разбухание" и "огрубление" экструдата.

Однако явление разбухания , которое неизбежно отражалось на окончательных размерах и форме изделия, стало весьма существенным фактором. При экструзии фасонных профилей, когда скорости сдвига различны в различных участках сечения, разбухание этих участков также имеет разную интенсивность, что,приводит к искажению самой формы сечения. Разбухание можно представить как следствие нескольких процессов. При входе в оформляющий канал возникают напряжения, релаксирующие ео время пребывания масс в канале. Остаточные напряжения в момент выхода массы из канала и вызываемое ими поперечное расширение потока будут связаны со скоростью потока экспоненциальной зависимостью. Кроме того, при движении в канале поперечный градиент скорости приводит к ориентации молекул вдоль потока. При выходе из канала происходит дезориентация молекул, что также приводит к деформации экструдата. Наконец, выравнивание профиля скоростей на выходе из канала также приводит к некоторому увеличению сечения, вне зависимости от относительной длины канала.

В результате анализа экструзионных процессоз и экспериментов, проведенных с тестом мучных изделий, для ликвидации указанного недостатка разработан новый метод экструзии для некоторых мучных изделий. Предложено осуществить течение в формующем канале тестовой массы одновременно с другой жидкостью, имеющей меньшую вязкость, равномерно покрывающую поверхность экструдата и движущейся вместе с ним. Присутствие менее вязких жидкостей в канале между самим экструдатом и стенкой канала существенно понизило рабочее давление и повысило скорость экструзии материалов, которые обладают высокой вязкостью.

Уменьшение перепада давления в формующем канале экструдера является следствием стремления менее вязкой жидкости преимущественно мигрировать к стенкам канала. Такую экструзию принято называть соэкструзией, при которой два или более потоков

материалов различной вязкости продавливают через головку совместно/Рис. 4.1/.

На рис. 4.2 показана принципиальная схема экструзии некоторых пищевых масс. Теперь рассмотрим течение неньютоновской жидкости по цилиндрическому каналу.

Решение уравнения движения при ламинарном и изотермическом режиме для тестовой массы, подчиняющейся закону Оствальда де-Виля приводит к выражению объемного расхода:

3« + 1 . (4.1)

2 Т] 1у

где: О - объемный расход тестовой массы, м3/с; П. радиус экструдата.м;

У - скорость сдвига,с"1; п- индекс течения;

АР - перепад давления в формующем канале, Па; тьФ- эффективная вязкость тестовой массы, Пас;

1 - длина канала, гл.

С учетом ранее полученной зависимости для реологических свойств тестовой массы (ур. 3.1), уравнение 4.1 может быть записано в следующем виде:

У [3п + \1{2к1} ■ <4-2>

где: к - коэффициент, зависящий от влажности тестовой массы.

Дифференцируя уравнение 4.2 получаем уравнение распределения скоростей тестовой массы:

т, 1,Д— '

V = —(-у *г "

2 2Ы ■ . <4-3>

где: V - скорость экструдата, м/с;

г - радиус элементарного слоя тестовой массы,м.

Полученные уравнения (4.2 и 4.3) можно использовать для основных расчетов экструзиоиного процесса в формующем канале экс-трудера. Данный метод расчета производительности отражает картину взаимодействия рабочих органов с перерабатываемой массой, характер течения массы и ее структурно-механические свойства, а также влияние геометрических и кинематических параметров.

С точки зрения прикладной науки практические задачи, решаемые в области экструзии пищевых масс ограничиваются математическими уравнениями реологических процессов и рабочим диапазоном кривых течения через формующий канал зкструдера. Однако в действительности даже в процессе простой формующей экструзии помимо некоторых механических деформаций .обусловленных воздействием приложенных сил, происходят так называемые "разбухание струи" и "огрубление зкструдата". Эти явления связаны с возрастанием нормальных напряжений при увеличении перепада давления , возникающего во время течения массы через формующий канал.

Разбухание массы при выходе из формующего канала язляется следствием нескольких процессов. Величина его зависит от геометрии канала,скорости течения и реологических свойств формующей массы. Наблюдая за экструзией некоторых пищевых масс в т.ч. тестовой массы из фильеры разной конфигурации можно заметить, что при некотором значении скорости сдвига, поверхность струи экструдируемой массы нарушается и на ее поверхности появляются огрубления, что иногда препятствует повышению производительности экструдируемой массы. В настоящее время не существует единой хорошо разработанной теории о входовых эффектах, разбухании и огрублении экструдата при экструзии пищевых масс, которая отвечала бы всем вопросам, продиктованным практическими условиями.

При производстве пищевых масс, в частности, некоторых монгольских национальных мучных изделий методом экструзии возникают требования к стабильности геометрической формы экструдата, качеству его поверхности и однородности отформованной заготовки, которые не всегда обеспечиваются в практике. В таком случае сильно затрудняются вопросы упаковки продукции и ухудшается качество и товарный вид. В связи с этим исследованы теоретические и

практические вопросы течения некоторых пищевых масс методой соэкструзии. На рис. 4.3 представлена схема течения пищевых масс совместно с жидкостью малой вязкости, т.е. соэкструзии. Как сказано выше при соэкструзии антифрикционная жидкость течет в зазоре между двумя концентрически расположенными цилиндрами. Поверхностная сила трения в таком случае будет равна:

Ртр = 2Ш*1т (4.4)

где: г - радиус элементарного слоя жидкости

I - длина участка фильеры, на котором происходит совместное течение жидкости и экструдируемой массы

г - касательное напряжение Так как соэкструдируемой жидкостью является масло, имеющее малую вязкость, то в качестве реологического уравнения состояния, характеризующего жидкость можно использовать уравнение Ньютона:

с1 V

г = Т]

а г

где г) - вязкость соэкструдируемой жидкости таким образом:

- ; ¿и

Ър = (4.5)

Производная, взятая от этой силы, равна:

Эта сила, в случае установившегося режима течения, уравновешивается давлением:

йР = Ь.р2 яг йг

(4.7)

где: Ар - перепад давления на участке совместного течения с)г - толщина элементарного слоя жидкости

Для данного случая уравнение равновесия можно записать:

Ар2ягс1г = -2тг1г}с1{г

аг .

Или:

Ыг = ¿{г

77/ Х ¿г} <4-8>

Первый интеграл уравнения 4.8 равен:

ДРг2 _ '(¡и + С1-г

2?]1 аг <4-9>

сократив на г, разделив переменные, получим:

(.АРЛ+^.Л,

21г] г

интегрируя, получим:

2

и = + Мг + С, 41г} 2

(4.10)

(4.11)

постоянные интегрирования определяем из условия при г = х^

и и = V (г-! -радиус зкструдируемой массы)

при г=И , и= О (Я - радиус канала)

Для определения постоянных интегрирования имеются уравнения:

= +С

41г}

> ""1 ' (4.12)

АрЯ2

= С,1пЯ + С2 (4-13)

решая совместно уравнения 4.12, 4.13 находим С-| , С2

с V 1Ар(К2-г12)^ 1п- ЩЫ- '

2 "4/,7 1пЛ 1пЛ ; (4.15)

.

Подставляя значения 4.14 4.15 в уравнение 4.11 получим зависимость скорости движения созкструдируемой жидкости в виде:

ДРг _ V АР(Я1 — /¡2) АР ,7-.-1ПЛ-Я21ПГ. ППЯ

(/ =--+ Г—+-1-+-(J---!-)--

4"> ь* 47/.„* 4"> ъ* <„*

после преобразования получаем:

АР г , Я2 - г2, 1л /? - 1п г, 1п /* — 1л и =--[г'--1пг ----ТА-Г--—

Процесс течения тестовой массы вместе с ньютоновской жидкостью в кольцевом канале при условии равенства скоростей течения тестовой массы и соэкструдируемой жидкости на подвижной границе можно записать в следующем виде :

4/77 2 2М Щ ,(4.17)

Д

где: и - скорость соэкструдируемой жидкости с учетом скорости течения тестовой массы, м/с;

ДЛЯ Г1< г < Я, м.

Теперь объемный расход соэкструдируемой жидкости может быть определен из следующего уравнения:

4/?7 8/77

др 1 Л±1 АР 2 лАР 2

27г(—~Л"*к" л-Л -Л

1^2Ы] Г1 2/7/ , Щ 1 ^

1п — кА 1гА

Д Я Я

Я Я1 г,2_

*[—1п---+ —1

2 г, 4 4

(4.18)

где: Ок- объемный расход соэкструдируемой жидкости в кольцевом зазоре, м3/с.

Полученными зависимостями 4.2,4.16,4.18 задаваясь данными Я, АР и расходами О и Ок можем определить г, и производительность формующего канала в зависимости от расхода соэкструдируемой жидкости.

Сопоставление расчетов по предложенным уравнениям 4.2, 4.16, 4.18 с экспериментальными данными позволяет утверждать, что эти уравнения адекватно описывают процесс соэкструзии тестовой массы с соэкструдируемой в кольцевом канале ньютоновской жидкостью (рис.4.4,4.5).

4.1. Промышленная проверка и внедрение

На основании результатов исследования создано оборудование механизированного производства монгольских национальных мучных изделий , отличающееся от применяемого в промышленности тем. что процесс формования проводится способом соэкструзии. На данный способ производства получено авторское свидетельство Государственного комитета по науке и технике при Совете Министров МНР. Изделия полученные методом соэкструзии, представлены на дегустационной комиссии кондитерской отрасли Минлегпищепрома МНР. Комиссия дала высокую оценку качеству изделий и выдала разрешение на их производство. Экономическая эффективность от внедрения нового способа экструзии состгаляла более чем 200 тыс. тугриков или по нынешнему курсу около 250 миллионов рублей в год. Создана механизированная линия по производству "пунтуузов", т.е. изделия из крахмального теста с последующей обработкой методом экструзии. При разработке технической документации и реконструкции данной линии использованы результаты проведенных исследований.

Кроме того, созданы образцы, экструдеров для получения некоторых пищевых масс и получения "взорванных" изделий.

В 1994 г. в рамках Государственного заказа по данным исследования разработана техническая документация на создание маломощного экструзионного оборудования для некоторых пищевых масс. '

5. ВЫВОДЫ

Выполнены комплексные исследования, позволяющие обосновать направления совершенствования экструзионной технологии для пищевых масс монгольских национальных мучных изделий, в том числе разработать новые виды экструдеров и технологии для них.

1. Изучены реологические характеристики тестовых масс этих изделий и их особенности с целью разработки технологии экструзии:

а) Исследованы реологические свойства тестовых масс для монгольских национальных мучных изделий в широком интервале температур от 25 °С до 60 °С при изменении скорости сдвига от 0 до 20 с"1 и влажности от 27-30%. Установлено, что в интервалах указанных технологических параметров тестовая масса является вязко-пластичным телом. При этом масса имеет эффективную вязкость в пределе от 2 х 103 до 105 Па.с и предельное напряжение сдвига от 3,6 х 103 до 104 Па.

б) Установлено, что технологические параметры экструдируемых масс , такие как температура, влажность, давление , скорость сдвига оказывают существенное влияние на реологические свойства и режим течения их,для которых определены математические модели.

в) Разработан технологический режим экструдирования мучного и крахмального теста и определены аналитические зависимости технологических параметров.

2. Изучены процессы релаксации напряжения, сжатия и упругого восстановления тестовой массы при указанных параметрах.

Экспериментально установлено:

Тестовая масса влажностью от 27 до 30 % имеет первый период процесса релаксации напряжения около 40 с, при котором примерно 75% напряжений отрелаксирует.

При течении тестовых масс по формующему каналу экструдеров появляются "огрубление" и "разбухание" экструдата. Они являются результатом комплексных явлений, сопутствующих течению. Одним из существенных факторов, влияющих на них является возник-

новение внутренних напряжений, накопленных при течении вследствие прилипания экструдата к стенке канала.

В результате теоретических предпосылок, экспериментальных и практических работ по экструзии, позволяющей устранить вышеуказанные недостатки, получены уравнения А. 16, 4.18,-'которые с достаточной точностью определяют скорость и расход соэкструдируе-мсй жидкости с учетом скорости экструдата и размеров канала.

При созкструзии, т.е. движении массы по формующему каналу с жидкостью, давление в нем уменьшается приблизительно на 40%, что в значительной мере устраняет огрубление и разбухание экструдата по сравнению с формующей экструзией /Рис. 5.2/.

3. При исследовании процесса экструзии выявлено: установленные закономерности позволили разработать эффективную технологию экструзии при следующих основных технологических параметрах:

при созкструзии тестовых рласс для национальных изделий температура формования поддерживается в интервале 35-45 °С, влажность 30%.

При экструзии тестовой массы из крахмала температура 50-70 °С, влажность 40-50%.

4. Установлено, что давление и скорость экструзии тестовых масс по длине формующего канала распределяются неравномерно. В начальный момент тестовая масса уплотняется и накапливается энергия, которая способна принудить тесто течь во входную часть канала, при этом энергетические затраты резко изменяются.Общие потери давления складываются из нескольких потерь давления:Р1-потери давления в предматричной камере; Р„х - потери входа и РЭ1Х - потери по дшке канала. В наших условиях для тестовых масс отношения потерь составляли 7:30:63% от общего сопротивления канала/Рис. 5.1/.

5. Результаты настоящей работы использованы при конструировании и разработке шнековых экструдероз для тестовых масс монгольских национальных мучных изделий, а также при расчете различных формующих каналов. Разработана методика расчета производительности каналов, которая позволяет учитывать не только геометрические размеры каналов, но и реологические свойства вязко-пластичных масс.

Основное содержание доклада изложено в следующих публикациях:

КНИГИ И НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

1. Гунсендорж М., Лхагваа Л. Кн. "Производство национальных мучных изделий", "Улсын Хэвлэлиин Газар", Улан-Батор, 1985,4,5 п.л.

2. Гунсендорж М., Бааст Л. Кн. "Технология производства хлеба", "Улсын Хэвлэлиин Газар", Улан-Батор, 1988, 5,5 п.л.

3. Гунсендорж М. Исследование процесса формования монгольских мучных изделий типа "Боорцог". Автореферат кандидатской диссертации. Москва,1980,21с.

4. Гунсендорж М., Бадамханд Ч. Некоторые вопросы интенсификации и усовершенствования пищевых производств. Улан-Батор, 1990, 1,5п.л.

5. Гунсендорж М. К вопросам механизации производства монгольских национальных мучных изделий, журн. Легкая и пищевая пром-сть, Улан-Батор, 1978, N 2, с. 30-32.

6. Гунсендорж М. Реологическое исследование теста монгольских национальных мучных изделий, жерн. Легкая и пищевая промышленность,Улан-Батор, 1979, N 4, с. 34-40.

7. Гунсендорж М. Зависимость реологических параметров теста для "Боорцог" от влажности, журн. Вестник техники и технологии, Улан-Батор, 1979, N 4, с. 25-27.

8. Гунсендорж М. К вопросам теории скорости износа некоторых деталей экструзионных машин, журн. Легкая и пищевая промышленность, Улан-Батор, 1977, N4, с. 37-41.

9. Гунсендорж М. Вопросы совершенствования экструзионной технологии пищевых производств, журн. Вестник техники и технологии, Улан-Батор, 1985, N 3,

10. Гунсендорж М. Инженерная реология, журн. Вестник техники и технологии , Улан-Батор, 1985,N 3.

11. Гунсендорж М. Реологическое исследование монгольских мучных национальных изделий, журн. Хлебопекарная и кондитерская промышленность, Москва, 1984, N 2.

12. Гунсендсрж М. Реология - наука, "Залуучуудын Унэн",' Улан-Батор, 1978.

13. Гунсендорж М. К некоторым вопросам теории экструзии теста национальных мучных изделий, журн. Легкая и пищевая промышленность, Улан-Батор, 1981, N 2, с. 35. •

14. Гунсендорж М. Научно-исследовательские работы и их внедрение, журн. Легкая и пищевая промышленность, Улан-Батор, 1981, N 4.

15. Гунсендорж М. Внедрение научных достижений в пищевую промышленность ,журн. Сельское хозяйство,Улан-Батор, 1990, N 6.

16. Гунсендорж М. Научно-технический прогресс в пищевой промышленности МНР, Агропромышленнный журнал", СЭВ, Москва, 1990.

17. Гунсендорж М. Вопросы внедрения достижений научных разработок в условиях рыночной экономики, журн. Национальная экономика, Улан-Батор, 1990.

18. Гунсендорж РЛ., В. Enhtuya. The quality of Mongolian open range beef and mutton, FAO, Rome, 1991.

19. Гунсендорж M. Исследование зкструзионной технологии некоторых пищевых масс, журн. Известия ВУЗов, Пищевая технология, Краснодар, 1S94, N 1-2, с. 51-54.

20. Гунсендорж ГЛ. Традиционная пища монголов и ее особенности, журн. Человек и пищэ, Улан- Батор, 1990, N 3.

21. Gunsendorj М. То study investigation jn extrusion technology of some food mass, Asian scientific journal, New Delhi, ( on publishing office).

22. Gunsc-ndorj M., Fisher A. The report of the study visit to the Food Technological Institute ((University Hohenheim, Stuttgart),1995.

23. Гунсендорж М. Математические методы определения надежности работы экструзионной техники, Тезисы докл. научной конференции преподавателей и научных работников, Монгольский Государственный Университет, Улан-Батор, 1976.

24. Гунсендорж М. Реологическое исследование теста монгольских мучных изделий, Тезисы докладов научной конференции молодых ученых и специалистов НПО хлебопекарной промышленности, Москва, 1978.

25. Гунсендорж М. . Экструзия как прогрессивный метод формования вязко-пластичных пищевых масс, Всесоюзный семинар "Теория и практика измерения реологических свойств пищевых продуктов", Москва, МТИММП, 1980.

26. Гунсендорж М. Исследование процесса формования монгольских национальных мучных изделий, Тезисы докладов научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов, МТИПП, Москва, 1978-1980..

27. Гунсендорж М. Некоторые вопросы теории экструзии. Тезисы докладов к расширенному заседанию кафедры 'Теория машин и механизмов", МТИПП, Москва, 1980.

28.Gunsendorj М. Assesment of nutritional problems, Mongolian paper iCN, Preparatory commitee meeting, Geneva, 1992.

29. Гунсендорж M., Энхтуяа Б. Исследование качества мяса и технологической переработки баранины и говядины пастбищного содержания, Международный семинар по теме: Социально-экономическое развитие и животноводство пастбищного содержания, Улан-Батор - Лондон,, 1990.

30. Гунсендорж М., Гантогоо О. Некоторые проблемы разработки технологии рапсового масла в условиях Монголии, Тезисы докладов научной конференции НИ и ПИПП, Улан-Батор, 1992.

31. Гунсендорж М., М. Хун. Экструзия тестовой массы и некоторых других масс. Тезисы докладов научного семинара для исследовательских работников кафедр: машины и аппараты пищевых произ-

водств и хлебопекарной и кондитерской технологии, ТИПГ1, Университет Хохенхейм, Штуттгарт, 1995.

32. Гунсендорж М., Мачихин С.А. Михайленко В.Г. Линия по производству мучных изделий типа "Боорцог" методом созкструзии. Улан-Батор, 1980.

33. Гунсендорж М., Гантогоо О. Технология производства рапсового масла с применением экструдера.журн. Инженер, Улан-Батор, 1992.

34. Гунсендорж №., Адьяа С. Конструкторская разработка экструде-ра для производства некоторых пищевых "взорванных" изделий, Улан-Батор, НИ и ПИПП, 1990.

35. Научный отчет НИР по теме "Разработка технологии производства пищевых продуктов на основе рационального использования сырьевых ресурсов", Улан-Батор, НИ и ПИПП, 1990.

36.Гунсендорж ГЛ., Адьяа С., Циенхорлсо С. Конструкторские разработки оборудования для тестовых масс, Техническая документация, Улан-Батор, НИ и ПИПП, 1994.

37. Государственный стандарт "Чацарганы тос", УСТ 783-88, Улан-Батор, 1989. Разработчик.

38. Научно-технический проект "Разработка и создание маломощного оборудсвания для некоторых пищевых производств", Улан-Батор, НИ и ПИПП, 1993-1995. Руководитель проекта.

J 4'

о/

/о

■f. ~?гстрс/зия wo*

¿■гллглеон j2 Злттриаия £¿/ca¿roro

S. è/fCTp^Stf/? SrpSfASJSSrû/f

- 4. ¿rape/su? , Cc&et "

S.-9/tTCTpyS^ /70^ SÁ'COÁ'OV Скорое CjigsffW-

_ S. /?£ гагг/м^я

7 А/зог/рр/ьгмя&слгля

8. /7os? и грог/rí

\ TepAfC&LfJSC/MíJt/eC-rGAÍl/ f]pt,'3M-7A.'e/

Эгструллт^В"

Рис. 4.1

8Г£с<]

/ « - "' 1

Á 7

А & i /

V /

1 /а ? Л 7

у У ¿\ А у /

^А s J Ж'/ Ж & У

f// к ✓V К

У*'

, Г 1. s —i—

1С

IS

£0

lofÜlcQ

Рис Л 2

/ •г "à* 3

! u

- * e

Ы

к <* ► V

: t*

«

Ю

s V ë 6 7 3 9 JO

eff~.Cc"'J

Рис. S. S

¿S3 4 S 6 7

Рис. 3.5

ríe-']

[Па-сГ го

¿S £0

iя /р

S

m

9'S <*■ <ssñ ¿faj

Рис. 3.6

Рр1Г7с]Л

а 1о го зо ka ео 70 so

7,&

Рис Л?

о -te го за 40 sa бр 7ег,[с-<]

ibieffr'a-c]

Рис. 2.2

пязкоапь, Mfía с

<3 1 и*

II

ist*

il i

С) съ

С)

§

Сз

Ol

о ^

•—41 / \ / " у ,

Г \ ' я

» VN

i 1? \

la "Cl w

«s

о

Q

сч

О О

Ci О

i 1

§

<о

^ К чч о . . i i

Скорость cdÔura,

формующий кднт В-Прелмдтртндя хдмеря. C-3ûh>a сжягмя

РШ^Р^ШгггггиЛ.

7?/7, /ГУ.uf',.,/' / У '¿у1

В

Рис. 4.2.

Рис, 4.3

и.-»-'

гз с; о

СУ

та 1— и о

I-

сг о х о га с.

о.

со

О

V.:"1 2-:о 7 ц-ю 7 П?

О >»

ч: го а.

Рис. 4.4

Объемный расход масла, м:,/с

х га с.

о

а сг О

■ч.

Рис. 4.5

Огношеннс Ри'О

h [Ma]

vû

10 £0 30 VO S9 GJ £^.10*1"¡f]

P*rc.5.f

Pvc. S. 2

2.1 Классификация экструдеров по функциональному к термодинамическому признакам в зависимости от влажности экструдирования

2.2 Зависимость скорости экструзии О от тестовой массы от скорости сдвига и вязкости УУ=30%, Т= 40 °С, Ок = 1Й мм.

3.1 Зависимости эффективной вязкости "Пэф=Кг) тестовой массы для мучных изделий от скорости сдвига при различных влажностях :

1-27,4% 2-28,0%, 3-29,0%, 4-29,6%.

3.2 Кривая течения тестовой массы: 1-27.4%, 2-28.0%, 3-29.0%, 4 - 29.6%.

3.3 Кривая течения тестовой массы в логарифмических координатах.

3.4 Изменение т)эф, тестовой массы в зависимости от температуры при некоторых значениях влажности

3.5 Влияние давления Р ( Мпа) на реологические свойства тестовой массы: 1-0; 2-0,05; 3-0,15; 4-0,25; 5-0,35; 6-0,45; 70,55.

3.6 Зависимость г|3ф тестовой массы от давления при различной влажности, %: 1- 26,6; 2 - 27,4; 3 - 23,6; 4 - 29,6.

3.7 Кривые релаксации тестовых масс

3.8 Некоторые реологические характеристики тестовой массы из крахмала для производства "Пунтууз"

4.1 Принципиальная схема соэкструзии

4.2 Схема формующего экструдера для некоторых пищевых масс

4.3 Схема течения тестовой массы методом соэкструзии

4.4 Зависимость общей производительности от расхода соэкструдируемой жидкости.

4.5 Зависимость п от соотношения расходов Ок и О.

5.1 Изменение давления в зависимости от длины формующего канала пои различной производительности зкструдера (кг/ч): 1 -60; 2-75.

5.2 Изменение давления тестовой массы ( (3=60кг/ч, \Л/=30%) по длине формующего канала в зависимости от способа зкструдирования: 1 - простая экструзия, 2 - соэкструзия

Условные обозначения.

УУ - влажность, %; т0- предельное напряжение сдвига, Па; т)зф -эффективная вязкость, Па-с; I - температура ,°С; у - скорость сдвига, с"1; п - индекс течения жидкости,;Р - давление,Па; т-касательное напряжение, Па; т] - коэффициент вязкости соэкструдируемой жидкости, Пас, а0- начальное напряжение релаксации,МПа; г - радиус элементарного слоя, м; I - длина участка фильеры, м; ДР - перепад давления, Па; ёг - толщина элементарного слоя, м; и - скорость соэкструдируемой жидкости, м/с; V - скорость экструдата, м/с; гг радиус экструдируемой массы, м; Н - радиус канала, м; О - объемный расход тестовой массы, м3/с, гг радиус экструдата, м,Ок- объемный соэкструдируемой жидкости в кольцевом зазоре,м3/с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

1. Общая характеристика работы . 3

1.1 Актуальность проблемы 3

1.2 Цель работы 4

1.3 Научная новизна 4

1.4 Практическая ценность 5

1.5 Апробация работы . 6

1.6 Публикация результатов исследования 6

2. Общая теория экструзии пищевых масс 7

3. Реологические характеристики пищевых масс для монгольских национальных мучных изделий

и их особенности . 10

*

3.1 Результаты исследования

3.1.1 Влияние влажности

3.1.2 Влияние скорости сдвига

3.1.3 Влияние температуры

3.1.4 Влияние давления

3.1.5 Исследование процесса релаксации напряжения, сжатия и упругого

восстановления тестовых масс 17 3.2 Исследование реологических свойств тестовой

массы из крахмала 18

4. Соэкструзия мучного теста для монгольских национальных мучных изделий 19

4.1 Промышленная проверка и внедрение 27

5. Выводы 28

6. Список работ, опубликованных по материалам диссертации 30

7. Рисунки 34

10 10 12 13 15