автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование процесса получения газонасыщенных конфетных масс

МИНИСТЕРСТВО НАУМ ВЫСШЕЙ ШКОЛВ И ТЕШИЕСКОЭ, ПОЛИТИКИ

. РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Московский ордена Трудового Красного Значани технологический институт падевой промышленности

На правах рукописи - КУЛМНРЗАЕВ АСШГБЕК АТАМЫРЗАЕВИЧ

УДК 664.144-403.001.57(043.3) 663/634.022:621.929.5( 043.3)

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗОМСЩШШХ КОНФЕТНЫХ МАСС

' '/^¿-С^ ¿¿¿-О с /^Исус

¿А, С^ / ^ и------ - -„ - - , ^ - ^ ^

/

А В ТО РЕФЕРАТ диссертации на сояснакив ученой степени кандидата техначеокйх наук

Москва - 1992

Работа выполнена на кафедре "Теория механизмов, машин и роботов" Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института пищевой промышленности.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор С.А.Мачихин

Научный консультант - кандидат технических наук C.B. Юдош

Официальные оппоненты : доктор технических наук

профессор В. Д. Koaoi! кандидат технических и.о. профессора А.И. Драгклав

»

Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский институт кондитерской прошаленности

Запита диссертации состоится " QL/ " ¿¿S.C'/qJ 1992 г. на заседании Специализированного Совета К 063.51.07 псковского ордена Трудового Красного Знамени технологического института пищевой пролшшленности.-ло адресу : 125080. Москва, Волоколамское шоссе, д. II.

С диссертацией можно ознакомиться в информационно-техническом центре МТКПП. - ■

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять в Ученый Совет института.

. Автореферат разослан У " Û-à'ACiia Х992 г. \

Ученый секретарь ^ _

Специализированного Совета,

кандидат технических наук, доцент И.М. Савина

ошм ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

¿ктудт.иоотъ работы . Обеспечение населения страны ян'деьша продуктам высокого качества в требуемом объемэ остаемся главной задачей пищевой отрасли. В частности, не удовлетворяется спрос на продукцию кондитерской пролшлешоста. Кз грушш кондитерских нь-цзлиа больной ясаулярносдд пользуется сбзшшо нояфзти, яолуча-зша на салопа газонаснщзгшш. ггасо. Зга изделия оглпчеотся высока-ш вкусовыми свойствами, биатсгкческоЯ цеяностьп и леукоА уовоя-?!лосуьв. Большинство достсгшстз сбявких конфет обусловлено их яе~ гообразной структурой. Однако, з современных условиях проязгодст-ю сбювннх конфет осуществляется по усгарошзй технолога?. о нряма-тешгем значительной доля ручного труда. В связи о этим объем ви~ 1уока ограничен.'

Ответственной технолохпчесяоП стадией в производства сбязшх юнфет является сбивание конфетной мазш п со струитурообразотза-сае. Указанные стадии к иастоядоцу премэни кьскшигагся перпода-[з едки ог'сСои и требуют зпачптольшк затрат труда. Разработка ¡пособов а устройств, позеолямткх осущвстплятй зтп процесса в ве-[рэривиом рекимз, даст везиояаооть увеличить гциуск зздолиГ внео-:ого н стабильного качества при; гадах удедышх затратах трудовик . материальных ресурсов.

Цель работц : еовярвонсгвоваиЕе процесса полупения ганоиасы-:еннмг конфетных масс, в частности сбизлых, на основе разработки пособа их получения в келрерквяоы реяямз и устройства для его сущэствлеяш.

Методика исследования. В работа применялись теоретические а кспершенталыше методы исследования.

Теоретические исследования заклачаются в рассмотрении $изи-

ческой модели закрученного течения вязкой жидкости.в цилиндрической труйе.

Экспериментальные исследования включают изучение физико-механических свойств массы, определение оптимальных режимов процесса газонаснпьнкя, а такяе изучение килегшш структурообразовашщ. В обработке экспериментальных дашасс .использованы метода математической статистики с применением ЭВМ.

Научная новизна. Разработан и исследован способ перемешивания н насыщения воздухом сбивных масс в закрученном потоке в цилиндрической трубе. Теоретически исследована гидродинамика закрученного течения в рабочем органе и определены основные характеристики потопа. Исследованы реологические свойства сбивной конфетной массы под действием избыточною давления, а также ее объемные свойства. Определены рациональные рекиш насыщения сбивной конфетной массы воздухом в закрученном потоке в цилиндрической трубе. Исследована кинетика структурообразовашя сбивной конфетной массы в условиях одновременного воздействия температуры и избыточного давлешш.

Практическая ценность работы. Разработано устройство для перемешивания и насыщения сбивных масс воздухом в закрученном потоке а цилиндрической трубе.

Разработана методика инженерного расчета рабочего органа устройства для газонаешцэния сбивных масс.

Созданы усовепшенствованная конструкция вискозиметра, а также устройство для исследования свойств сбивных масс при сжатии.

Разработан и испытан в производственных условиях опытный образец установки дая перемешивания и насыщения сбивных масс воздухом. По предварительным расчетам внедрение одной установки обеспечит годовой экономический эффект в 599 тыс. руб.

Предложены устройство для получения конфетных изделий в непре-

рывном режиме, а гакге технологическая линия производства сбивных конфет.

Апробация работа. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуядены на 3 Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХ1Л с целью с( зершэнстЕОвания и интенсификации технологических процессов пищевых производств" /Москва, 1950 г./, 8 конференции молодых учеш.т и специалистов, посвященной 60-летию образования 1.ТГШП /Москва, 1991 г./, Всесоюзной научно-технической конференции "Холод - народному хозяйству" /Санкт-Петербург, 1991 г./ и расширенном заседании кафедры "Теория механизмов, машин я роботов" МТШШ.

Публикации. Но теме диссертации опубликовано II печатных работ, в том числе I обзор отдельный изданием и 6 положительных решений ВНИИГПЭ на выдачу авторских свидетельств л датентов.

Структура а объем работы. Диссертация состоит из. введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы из над-аднованиЙ и 3 приложений. Основная часть работы изложена на /85 границах, иллюстрирована£4 рхсуякат и ? таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННО;! РАБОТЫ

Во введения обоснована актуальность теки п необходимость, усо-1ериенствования техники и технологии производства газснасыщекашс, | частности, обивных конфетных масо. (формулирована цель работы : ее научная новизна.

В первой главе проводится анализ современного состояния тех-кки а технологии производства газаяасыиенннх масс. Рассмотрены ущаотвующие способы и устройства для производства пенообразных исперсяых систем, применяемые в отечественной и зарубежной прак-ике.

Отмечено, что в настоящее вреш специалистами кондитерской промышленности разработан ряд новых прогрессивных технологий производства изделий на ооново газонасшцеяных масс. Однако их практическое применение в значительной мере затруднено отсутствием высокоэффективного оборудования. Основная технологическая стадия получения изделий - газояаоыцешш /обивание/ масс, в современных условиях осуществляется преимущественяо малоэффективным периодическим способом, что является препятствием в организации непрерывного поточного производства. Кроме того, одним из узких мест в технологической линии приготовления сбивных конфет является процесо струк-турообразовандя сбитой массы, которое длится 16-18 часов. В результате даю выработка изделий привлекаются значительные производственные площади.

Икаюхся примеры использования устройств для непрерывного сбивания пищевых liaco за рубежом. Однако данных по их применению в производстве сбивных кояфетншс масс не имеется. В отечественной практике устройства дата непрерывного сбивания маоо имеются в единичных экземплярах п широкого применения не подучили.

В конце главы сформулированы цель и задачи исследований.

Вторая глава поовящена разработке способа и устройства для перемешивания и насыщения воздухом сбивных масо в непрерывном ре' химе.' " 1 .

Согласно предложенному способу газонасыцение рецептурной смеси осуществляется при закрученном ее течении в цилиндрической трубе путем подачи сжатого воздуха в поток. Конструкция устройства для осуществления способа приведена на рис. I.

Устройство оостоит из герметичного цилиндро-кокического корпуса I, на крышке которого смонтирован рабочий орган 2, представ-' ляш'вй собой цилиндрический канал, обраясвзлннй двумя трубами раз-

ного диаметра. Причем верхняя груба больиего диаметра тлеет тангенциальный патрубок 3 для лодачя исходной рецептурной смеси. Концентрпчно рабочему органу 2 установлены ияясектор 4 дая подачи сжатого воздуха, а также стакан 5. Сбитая масса удаляется из уст- . ройства через патрубок 6,

воздух

Рис. I.

Исходная рецептурная смесь поступает чзрез танг-енциалыгй гатрубок и,, приобретая закрученшЯ характер течения, движется в >асочем органе, насыщаясь воздухом, подаваемым через инжектор. 'лаГ'Одаря закрученности потока пузырьки воздуха в массе подвер-'аются действию -двойного напряжения сдвига,. вследствие чего активно деформируются и распадаются на более медаие чаогида. По ме->е дальнейшего течения газозшдкоствая смесь попадает з кольцевой анал в стакане 5, где происходит окончательное яасицение в менее

интенсивной гидродинамической обстановке. Насыщенная воздухом масо'а собирается в нижней часта устройства, темперируется и удаляется через патрубок 6 под действием дазления сжатого воздуха.

Основным фактором, штенсафицйрувдш ароцесс г аз о насыщения, является наличие роля двойного напряжения сдвига. Вследствие этого теоретическое исследование закрученного течения с целью определения ее основных характеристик,' а танке получения расчетной зависимости, связывающей технологический параметр процесса и кон-отрукишннй размер рабочего органа, является необходимым. В связи с этим рассмотрена задача о закрученном течении сбивной массы как вязкой жидкости в цилиндрической трубе по физической модели, представленной на рио. 2.

При формулировке задачи сделаны следующие допущения : влияние поверхности инжектора исключается вследствие малости его размера в сравнении с размером трубы; течение стационарное и осесимметричное; вязкость жидкости постоянна.

Рас. 2

г

Исключив из рассмотрения радиальную составляющую вектора скорости / Щ /. имеем уравнения движения в виде :

(I)

7Г Й* -

* П

1 дг

Б систему уравнений (1-3) введены безразмерные величины : Л Уу • у г 7 2 г Р ра-Вт£1.

—- , гс=— > — I - > /7=——, > лге-—з- •

где 1/лгаг - максимальная скорость Пуазейлевого течения, М/с; <? - ■ текущий радиус, м; % - радиус'канала, - плотность нщкостп, кг/ъ?;^ - вязкость жидкости, Па»с.

В дальнейшем черточки над безразмерными величинами опустил. Введем граничные условия =5 0 при £ - 0 и 2 = I-

В уравнении (2) примем ^^ к решение ищем в

виде

щ = г) ехр(-^вг), - . (5)

где $ - постоянная, подлеяащая определению.

С учетом (5) и (2) имеем уравнение в полных дифференциалах

В последнем уравнении примем й результате имеем гшергеометрическое уравнение

Решете этого уравнения определяется в виде бесконечнохо ряда и(8е1щ/5,е}= . Определив коэффициента и сохранив два

ЯгО

первых члена ряда, имеем решение уравнения (8) в виде

«Ю- ■ О)

Используя граничное условие ц(£)=0 при 2 = 1, из (9) получим трансцендентное уравнение для определения :

Яе^в - 4/Щ} -8 = 0. (Ю)

Решая (10) методом Ньютона на ЭВМ, получим значения £ как функцию критерия . Результаты численного решения (10) приведены в диссертации. Окончательно в качестве решения уравнения (2) , имеем :

г/у ?г-^ВЛгу^г). (п)

Подставим (II) в уравнение (I) и, умношв обе части на ¿г , 'проинтегрируем в пределах от 0 до I. Результат продифференцировав по 2. , найдем

где

•,--, Допуская, что ¿^/¿^ учетом (12) из уравнения (3)

патучим ветчину осевой скорости в виде :

Как показал численный анализ (13), осевай составляющая скорости имеет переменную величину на небольшом начальном участке трубы. Усреднив иг на участке затухания закрутки потока и используя расходное уравнение, получим :

где о? - безразмерная длааа участка затухания закрутки В (14) член (1-ехр(-2рЯ.)

при больших значениях^ имеет малый порядок. Поэтому монно принять

({-ехр .

С учетом этого можно записать :

. (к)

Зависимости (14) и (15) использованы для расчета внутреннего радиуса рабочего органа устройства для перемешивания и насыщения воздухом сбивных масс.

Третья главам посвящена исследованию физико-механических ' свойств сбивной конфетной массы.

В процессе обработки сбивная масса подвергается действию давления сжатого воздуха кан при насыщении в потоке, так и при удалении из устройства /рис. I/. В связи с этим были исследованы также объемные, свойства массы.

Для экспериментов била использована сбивная масса "Птичье мо- : лоно", приготовленная в производственных условия* по общепринятой рецептуре.

Вязкостные свойства массы изучали на вискозиметра усовершенствованной конструкции, который позволяя создавать избыточное давление в рабочем цилиндре сжатым воздухом.

Исследования показали, что вязкость сбивной массы возрастает-с увеличением давления при всех значениях температуры, заданных . условиями опытов. Установлено, что независимо от давления и температуры масса обладает свойством аномалия вязкоотя. Однако, при скоростях сдвига более 90-100 течение массы подчиняется линейному закону и вязкость равна 5-10 Па-с при температуре 55-60 °С • и давлении до 0,37 Ша. Так кая указанные условия соответствуют . условиям обработки сбивной массы в рабочем органе устройства /рис. I/, то принятое условие постоянства вязкости при решении задачи о закрученном течении жидкости в трубе является правомерным.

Обработка экспериментальных данных по исследованию вязкостных • свойств позволила описать течение сбивной массы степени»! законом

где Т - напряжение сдвига, Па; К и Л - соответственно коэффициент консистенции, Па-с и индекс течения /приведены в диссертации/; - скорость сдвига, с"1.

Уравнение Ц6) справедливо при температуре 28-60 °С, давлении 0-0,3? Шк а скорости сдвига до 100

Объемные свойства сбивной конфетной массы исследовали на специально созданном устройстве, позволяющем с высокой точностью измерять деформации массы под действием давления сжатого воздуха.

На рис. 3 приведены кривые сгатия сбивной массы "Птичье молоко" с различной начальной плотностью. Во всех случаях зависимость плотности от давления скатия имеет нелинейный характер. Значительное уплотнение массы происходит в диапазоне давления до 0,20 МПа, а вше - интенсивность уплотнения кассы снияается. Эксперименты показали, что яра сжатии сбивной массы воздухом с давлением до 0,3? МПа ее плотность изменяется незначительно и при температуре 50-60 °С, соответствующей тешературе ее газонасшения и транспортировки, находится в пределах нормы /600-800 кг/м^/.

Кривые сжатия массы при теглературе 50-60 °С, построенные в логарифмической системе координат, млеют вид параллельных прямых, что позволило описать их эмпирической зависимостью

р ■ , (17)

гда Jf- текущая плотность, кг/м3; J}ff- начальная плотность, кх/м^.; р - давление сжатия, МГ1а.

Зависимость (17) справедлива при ^ = 600-800 кг-/м3, р =0,01-0,37 МПа.

Сбивная масса подвергается объемному сжатию во время обработки в устройстве для газонасышения, а затем происходит ее разгру-жение при удалении аз. последнего. Исследования объемных свойств

обивной массы при ее нагружении и последующем разгружении показали, что в ней сохраняются остаточные деформации. Величина остаточной деформация увеличивается о повышением температуры. Однако в диапазоне давленая 0-0,37 Ша и при температуре 50-60 °С конечная плотность после снятия нагрузки не превышает требуемую плотность готовой массы.

Результаты исследования объемных свойств сбивной конфетной массу показали, что ее качество при обработке в устройстве для перемешивания и газонасыдения при принятых режимах не ухудшается.

В четвертой главе проведено экспериментальное исследование процесса газонасщения сбивной конфетной массы.

Дня проведения экспериментов била создана установка, схема которой приведена на рис. 4. Установка оостояла из устройства для перемешивания и газонасыщэния I, емкости 2 для исходной массы, лопастного ротационного насоса 3 дам подачи исходной массы в устройство I, приемной емкости 4 для обитой массы. Сжатый воздух в устройство I подавался от компрессорной уотановни 5. Для измерения расхода воздуха в линию его подачи включали ротаметр 6. Давление воздуха в системе измеряли манометром 7 я регулировалось трехходовым краном 8. Расход масон устанавливали путем перепуска ее части из основной линии транспортирования обратно в емкость 2. Температуру массы поддерживали о помощью термостата, подключенного й рубашке емнооги 2 и устройства I.

На рио, 5 приведены результаты экспериментов по насыщению воздухом обивной конфетной массы "Птичье молоко". Из графиков видно, что о увеличением удельного расхода воздуха конечная. плот-яооть массы на выходе из устройства для газонасыдения уменьшается. Однако при удельном расходе воздуха выше 0,6 конечная плотность массы повышается, что объясняется образованием зз рабочем

ß . кг/м3

12

800

л - 50 °С

о - 55 °С

о - 60 °с

^^ а ^ "Д í

700

600

О 0,1 0,2 0,3 0,3? р, Ша

Рис. 3.

Рис. .4

органа устройства I /рис. 4/ зон самостоятельного сплошного течения масон и воздуха.

В результате обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов получили эмпирическую зависимость, связывающую конечную плотность массы о удельным расходом воздуха при газонасыщении, в виде полинома 2-ой степени :

л«*,* в, <»>

где - конечная плотность массы, кг/мг; гг - объемный расход воздуха, м^/с; ^ - объемный раоход массы, м3/с; йа> ^ > -эмпирические коэффициенты /приведены в диссертации/»

/ , кг/м3

1000

900

800

700

600

Температура массы, °С О - 60 Д - 55 О - 60

-

1

0,1

0,2

0,3

•Рис. 5

0,4

0,5

0,5

Фн

Для определения величины удельного расхода воздуха, обеспечивающей минимальную конечную плотность массы, осуществляй минимизацию зависимости (16) на ЭВМ для температуры 55-60 °С, что соответствует наиболее приемлемой температуре газояасшцения, В результате получено, что при температуре 55-60 °С маосу необходимо насыщать при удельном расходе воздуха 0,46-0,51.

Для распространения полученных результатов на проетирование подобных аппаратов различного масштаба, основываясь на принципах теории подобия, определен коэффициент подобия, характеризующий геометрические размеры рабочего органа дл^ газонасыщения сбивной массы - 1т¡Вт - ¡-¡П =9,4/ 1.т , /. - соответственно длина модели и натурного рабочего органа; Вт ~ "соответственно внутренний диаметр модели и.натурного рабочего органа/. При этом должно соблюдаться постоянство критерия Рейнольдса для модели и натурного образца, который равен А- 2.0.

В данной главе проведена оптимизация процесса газонаоыщения обивной конфетной массы о целью определения наиболее выгодных условий обработки массы о учетом рекимных параметров процесса и конструктивных характеристик рабочего органа устройства для газонасыщения.

В исследованиях по оптимизации процессов обработки пищевых продуктов параметром оптиыизациг, как правило, являются показатели качества' полуфабрикатов и готовых продуктов. Это в полной мере относится к исследованиям по оптимизации технологических процессов кондитерского производства.

Установлено, что наиболее рациональным параметром оптимизация дач исследуемого процесса является конечная плотность массы после насыщения воздухом.

В качестве факторов выделены удельный расход воздуха на газонасыщение' Уг /Ум , температура массы Тм, °С и геометрические размеры рабочего органа, характеризуемые соотноиением / /В . Первые два фактора являются режимными, а пооледний - конструктивным.

3 исследованиях использована методика рационального планирования эксперимента с помощью матриц по плану греко-латияского квадрата 4x3.

' После обработки экспериментальных данных получены аппроксимирующие уравнения частных функций :

У| = 2974,1 - 9694,8 ^ + 10062,8 Хг2, ' (15)

У2.= 748,7 - 20,2 Х2 + 0,9 Х22, С20)

У3 = 9970,8 - 314,1 Х3 + 2,6 Х32 (21)

3 уравнениях (19-21) Ур У2, У3 - конечная плотность сбивной массы после гаэонасыщения; Х^ - удельный расход воздуха, Х2 - отношение длины рабочего органа к его внутреннему диаметру ¿/й ; Хэ - температура массы, °С.

Диапазон изменения факторов - аргументов составил :

0,45 6 Хх4 0,51; 7,5 йЦ4г 13,1; 55 6X3 6 60.

Проверка показала, что все частные функция значимы.

Частные функции.(19-21) были использованы для получения обобщенного уравнения процесса газонаоыщения, которое имеет вид :

у - (2974.1-9694.8 Хх + 10062.8 Х12)'(748.8 - 20.2 Хд 4- 0.9 Хо2) 413,4- Ю3(9970,8 - 314,1 Х3 + 2,6 Х3^

Для определения оптимальных. условий проведения процесса газс-насыщендя сбивной кон<3е?кой массы г:ря заданных диглазснах измене-

шш значений учитываемых факторов осуществлена оптимизация обобщенного уравнения. Оптимизация проведена .методом опирального координатного спуска на ЭВМ. В результате вычислений установлено, что сбивную конфетную массу следует обрабатывать при удельном расходе воздуха 0,48 в рабочем органе, отношение длины которого к его внутреннему диаметру составляет 10,9, а масса при этом должна иметь температуру рч,5 °С.

При условиях, определенных в результате оптимизация обобщенного уравнения, были проведены повторные эксперименты. В результате получена сбивная конфетная масса "Птичье молоко" с плотностью после насыщения воздухом 619 кг/ы^ /расчетное значение по обобщенному уравнению 615 кг/м3/, что соответствует требуемым нормам.

В данной главе тшасе проведено исследование микроструктуры сбивной конфетной массы.

Качество пенообразных масс во многом зависит от характера распределения воздушных пузырьков по размера».! л m количества в единице объема. Эти два показателя существенно влияют на структурно-механические характеристики пенообразных масс, основным из которых является эффективная вязкость системы. В процессе ценообразования средний размер воздушного пузнрька уменьшается, а количество пузырьков в пене . увеличивается, при этом вязкость системы повышается. Уменьшение среднего размера пузырька увеличивает степень дисперсности пены, что улучшает органолептические показатели продукта.

Исследование микроструктуры сбивной массы осуществлено методом микрофотографирования. Проведен сравнительный анализ микро' структуры массы, полученной в предложенном устройстве для газо-насшцешш /рис. I/, с микроструктурой массы, полученной традиционным способом. Условия обработки кассы в предложенном устройстве соответствовали оптимальному режиму, определенному из фактор-

ного эксперимента.

Непосредственные измерения показали, что в массе, выработанной традиционным способом, диаметр воздушных пузырьков изменяется в значительном интервале 3-25 мкм, что видно из кривых распределения пузырьков по размерам /рис. 6/. В массе, полученной в предложенном устройстве, пик кривой распределения пузырьков смещен в область меньших размеров.

80

60

40

20

0.5- ю 15 20 25 ^ £ ш;л -Рис. 6.

По кривой I на рис. 6 видно, что в массе, полученной в новом устройстве преобладают чаотицы воздуха диаметром 5-10 .'мкм, которые составляют 65 %■ от всей совокупности. Это является причиной более высокой однородности пузырьков в ней. Согласно кривой 2 в массе, выработанной традиционным способом,'около 50 % частиц воздуха имеют размер 10-15 мкм. Вместе с тем доля-крупйнх /до 25 шм/

пузырьков также значительна. 3 результате частицы воздуха в массе, полученной традиционным способом, менее однородны, что отражается на ее качестве. Измерения показали, что средний диаметр пузырьков воздуха в кассе, полученной новым способом, составляет около 10 мкм. Для кассы полученной традиционным способом этот показатель равен 12,5 г.км. Из изложенного следует, что насыщение сбивной массы в закрученном потоке в цилиндрической трубе при принудительной подаче воздуха позволяет получать массу, не уступающую по качественный показателям массе, вырабатываемой традиционным способом.

Б пятой главе экспериментально исследован процесс структуро-образовация в сбивной конфеткой массе. На этой стадии формируются необходимые прочностные свойства массы. В современных производственных условии процесс структурообразованпя осуществляется путем вкстойки в течение длительного времени преимущественно при комнатной температуре.

Для выяснения механизма структурообразованпя применен кинетический подход, принятий в физико-химической механике. Возннкнозе-ние трехмерной структуры и. ее развитие характеризовано предельным напряжением сдвига, определенным методом внедрения конического ин-дентора.

Исследовано влияние одновременного воздействия избыточного давления и'охлаждения на механизм структурообразованпя в сбивной конфетной массе. Исследования осуществляли на специальном стенде, в котором производилась выстойка проб массы как при атмосферном, так и при избыточном давлении с одновременным охлаждением. Давление в пространстве выстойки создавалось с помощью сжатого воздуха.

Исследования показали, что избыточное давление вносит существенные изменения в процесс структурообразованпя в с6ибной конфет-

кой массе, а именно ускоряет его. Влияние давления существенно на начальном этапе выотойки, когда масса еще обладает текучей консистенцией. На этой стадии агрегата макромолекул агара белее подвижны и под воздействием давления, вследствие их сближения, вероятность возникновения контактов между ними высока. В результате увел:.чивается число связей кекду макромолекулами в объеме массы, по сравнению с тем, когда вистойка осуществляется при атмосферном давлении. В дальнейшем упрочнение массы происходит, в основном, за счет охлаждения.

Измерения температуры массы в процессе выотойки показали, что последняя целесообразно проводить при температуре 11-14 °С. При этом давление додано быть в пределах 0,07-0,10 Ша. Прочность массы "Птичье молоко" после выотойки в этих условиях равна 3,0 -4,3 кПа, которая достигается в течение 4-5 мин. Сбивная масса с указанной прочностью после резки на корпуса обладает хорошей фор-моудернивающей способностью.

В шестой главе рассмотрено практическое применегше результатов работы.

Изложена методика инженерного расчета рабочего органа предложенного устройства для перемешивания и насыщения воздухом сбивных конфетных масс в закрученном потоке.

На основании результатов исследований и по предложенной методике инженерного расчета создан опытный образец устройства для перемешивания и насыщения воздухом сбивных' масс, производственные испытания которого на Московском кондитерском комбинате "Рот Фронт" дали полояительнне результаты. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения разработанного способа и устройства для его осуществления составит 996 тыс. руб.

Разработана конструкция устройства для получения конфетных

изделий, а также технологическая линия производства сбивных-конфет.

' ЗАКЛЮЧЕНИЕ .

1. Анализ литературы показал, что в настоящее время в производстве конфетти изделий сбивных сортов отсутствует оборудование, позволявшее вырабатывать изделия в непрерывной решке с минимальными затратами трудовых и материальных ресурсов. В частности, мало механизированным является процесс приготовления сбивных конфетных масс, которые в настоящее время получают преимущественно периодическим способом.

2. На основе анализа существующих прогрессивных способов получения газожидаосгных систем и устройств для их осуществления разработаны способ а устройство для перемешивания к насыщения сбивной массы в закрученном потоке в цилиндрической трубе с принудительной подачей газовой фазы.

3. Б результате теоретического исследования закрученного те- . чения вязкой жидкости в цилиндрической трубе получека зависимость (15), позволяющая рассчитать внутренний радиус рабочего органа-устройства для перемешивания и насыщения воздухом'сбивной массы.

4. Разработано и создано устройство, позволяющее исследовать вязкостные свойства газонаснщещщзс масс под давлением сжатого газа.

5. Исследованы вязкостные свойства сбивной конфетной массы под давлением; Исс.:едовачия показали, что течение сбивной конфетной кассы подчиняется степенному закону. При скоростях сдвига более 80-100 о"^, температуре "55-60 °С и давлении до 0,37 Ша вяз-гость массы в инженерных расчетах допустило считать постоянной

и разной 5-10 Па»о.

6. Разработано и создано устройство, позволяющее с максимальным приближением воспроизводить процесс действия давления сжатого

газа на сбивную массу при ее удалении из устройства для перемешивания и насыщения маеси, а также при транспортировке по трубопроводам.

Исследования объемных свойств в разработанном устройстве по-назали, что конечная плотность сбивной конфетной массы после насыщения под давлением воздуха до 0,37 Ша увеличивается незначительно и соответствует требуемым нормам. На осдовз обработка экспериментальных данных получено уравнение 117). одисывавдее зависимость текущей плотности сбивной масса от плотности при нормальном давлении и приложенного давления.

7. Создана экспериментальная установка для исследования процесса газонасыгдэния сбивных конфетных масс. Изучено влшшне удельного расхода воздуха на конечную плотность сбивной массы. Получено уравнение (18), описывающее зависимость конечной плотности сбивной массы от удельного расхода воздуха.

8. Получена математическая модель процесса газонасыщения сбивной конфетной массы, выражающая зависимость плотности от удельного расхода скатого воздуха, отношения длины рабочего органа н его внутреннему диаметру и температуры массы. Определены оптимальные условия проведения процесса газонасшдеяия сбивной конфетной массы.

9. Исследована микроструктура сбивной конфетной массы. Результаты исследований показали, что средний диаметр пузырьков воздуха в массе, полученной предложенным способом, равен 10 мкм, а традиционным - 12,5 мкм. Исследования показали улучшение качества сбивной массы в первом случае.

10. Исследована кинетика струкгурообразования в сбивной конфетной массе при одновременном воздействии давления и охлаждения. Экспериментально установлено, что нарастание прочности массы под

действием давления значительно ускоряется.

11. Разработана методика инженерного расчета рабочего органа устройства для перемешивания и насыщения воздухом сбивных масс в закрученном потоке в цилиндрической трубе.

12. Изготовлен опытный образец устройства для перемешивания и насыщения воздухом сбивных масс и испытан на Московском кондитерском комбинате "Рот Фронт". Ожидаемая годовая прибыль, получаемая от внедрения установки, составит 999 тыс. руб.

13. Разработано устройство для получения конфетных изделий, позволяющее формовать сбивные конфетные' массы с выст'ойкой и ох-ла-вдением под давлением в непрерывном режиме.

14. Предложена схема технологической линии для выработки конфет обившее сортов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Юдин C.B., Глонин Н.Е., Кулмырзаев A.A. Новое технологическое оборудование для производства кондитерских масо : Обзор, информ.// ЦНИИ "Румб". - M., 1990 г. - вып. 2. - 52 о.

2. Мачихин С.А., Ццин C.B., Кулмырзаев A.A. Воздействие избыточного давления на реологические свойства сбивных конфетных масс. // Тез. докл. 3 Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процоооов лицевых производств", 1-4 ноября 1990 г. - Москва.- 1990.- С.41.

3. Кулмырзаев A.A., Юддн C.B. К технологии производства сбивных конфетных изделий. // Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конференции "Холод - народному хозяйству", ЛТИХП. - Ленинград. -I9SI. - С. 320-321.

'4. Кул.ырзаев A.A., Юдин C.B. Исследование процесса структуро-еЗрозовсшая в сбивных конфетных мчесах. // Тез. докл. 8 конферен-

ции молодых ученых н специалистов, посвященной 60-летию образования Г/Ш'ШП, II—14 мня 1991 г.- Москва. - 1991. - С. II4-II5.

5. Кулмырзаев A.A., Юдин C.B., Еартеньева Т.М. Исследование влияния избыточного давления на структурно-механические свойства -сбивных конфетных масс о целью совершенствования технологии производства. /"Интенсификация процессов, оборудования и управления пищзвых производств" Межвуз. сб. научных трудов, ЛЖИ, ЛГИ им. Ленсовета. - Санкт-Петербург. - 1991. - С. 9-12.

6. Заявка JS 4717415/30-13. Способ производства сбивных кондитерских изделий типа суфле./ авт. изобрет. C.B. Юдин, С.А. Мачихин» Д..А. Кулмырзаев, М.Е. Ткеиелашвпли, Заявл. 10.07.1989 г. Решение о ввдаче авторского свидетельства ог 30.05.1990 г./

7. Заявка J> 4757153/13. Способ производства кремовых сортов конфет /авт. изобрет. C.B. Юдин, С.А. Мачихин, A.A. Кулмырзаев, A.A. Карпунин, М.Е. Ткешелаивили, В.Е. Головин. Заявл. 09.11.1989г. Решение о задаче авторского свидетельства от 22.10.1990 г./.

8. Заявка й 4816097. Установка для приготовления глазированных конфет /авт. изобрет. C.B. Кд;ш, С.А. Мачихин, A.A. Кулмырзаев, A.A. Карпунин. Заявл, 28,05.1990 г. Решение,о выдаче авторского свидетельства от 0I.03.IS9I г./.

9. Заявка^ 4953446/25. Устройство для определения реологи-' ческих характеристик газонасыщеякых пищевых касс /авт. изобрет. A.A. Кулмырзаев, С.А. Мачихин, С.З. Юдин, A.A. Карпунин, М.Е. Тке-шелаявили. Заявл. 14.06.1991 г. Решение о ввдаче патента от 20.0S.I99I г./.

10. Заявка К 4921100/13. Устройство для сбивания кондитерских масс /авт. изобрет. A.A. Кулшрзаев, С.А. Мачихин, С.З. йдин, A.A. Карпунин, М.Б.Дадашез. Заявл. 2I.03.IS9I г. Решение о выдаче

патента от 03.01.1992 г./.

II. Заявка tf 4915754/28. Усгройотво для исследования реологических свойств вязко-пластичных материалов / авт. изобрет. С.А. Иачихил, C.D. Юдин, A.A.' Кулшрзаев, Т. Дербипев. Заявл. 28.12.1990 г. Решение о выдаче патента от 08.10.1991 г./.

Ротапринт ЦЮ №1 _ ___

Заказ й 68, тирак ТОО зкэ.