автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Термообработка соевых бобов с ИК энергоподводом

V # 1 #

> МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЬШ УПИВЕРСИТЕТ , ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

На правах рукописи

сючжицзюнь

ТЕРМООБРАБОТКА СОЕВЫХ БОБОВ С ИК ЭНЕРГОПОДВОДОМ

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998

Работа выполнена в Московском Государственном Университете пищевых производств

Научные руководители: доктор технических наук,

профессор Тюрев Е. П.

доктор технических наук, профессор Зверев С. В.

Официальные оппоненты: академик РАСХН, доктор технических

наук, профессор Богатырев А. Н.

академик МАИ, доктор технических наук, профессор Рысин А. П.

Ведущая организация: предприятие "Технобур"

Защита диссертации состоится £6, о*, 1998 года на заседании Диссертационного Совета К.063.51.07 Московского Государственного Университета пищевых производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе 11.

Просим Вас принять участие в заседании Диссертационного Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по выше указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП. Автореферат разослан "2-5"", 2,1998 года.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, доц. к.т.н.

Савина И. М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: В настоящее время научно-технический прогресс в Агропромышленном комплексе связан с созданием новых и совершенствованием существующих технологий, с разработкой высокопроизводительного оборудования, способного обеспечить глубокую безотходную переработку сырья с получением безопасной готовой продукции высокого качества. Этим условиям удовлетворяют различные теплотехнологии с использованием инфракрасного (ИК) облучения зернового сырья, реализуемые в специальных аппаратах.

Диссертация посвящена разработке и решению комплексной научно-технической проблемы повышения эффективности технологического процесса обработки бобов сои ИК излучением, имеющей большое народно-хозяйственное значение.

Применение ИК излучения в тегоготехнологических процессах по переработке зернобобовых культур является одним из рентабельных и перспективных методов термической обработки, значительно интенсифицирующих процесс, способствующих улучшению качественных показателей продуктов, позволяющих осуществить комплексный контроль и управление процессами и изготовление новых нетрадиционных продуктов.

Вместе с тем, широкое внедрение ИК облучения в производство продуктов и кормов массового спроса из бобов сои еще не имеет места. Объясняется это недостаточностью сведений и опыта по использованию этого специфического способа переноса энергии излучения в бобах сои и отсутствием данных по их оптическим и терморадиационным свойствам. Ввиду этого слабо разработаны методы инженерного расчета и проектирования терморадиационных установок для получения продуктов из сои и моделирования процессов. Создание новых высокоэффективных энерго- и ресурсосберегающих, экологически чистых технологий, а также моделей ИК термоустановок, выбор рациональных режимов процессов, в них протекающих, возможны на основе знаний по физике взаимодействия ИК излучения с облучаемым материалом.

Цель и задачи исслсдоваянй: Разработка, исследование и апробирование в промышленности принципиально нового высокоэффективного процесса переработки соевых бобов на основе применения целенаправленного воздействия ИК излучения и гидротермической обработки при ИК облучении, позволяющие сохранить питательные вещества, инактивировать вредные компоненты, снизить потери сырья при переработке.

Поставленная цель вызвала необходимость решения следующих основных задач: проведение комплексных исследований и установление закономерностей процессов переноса энергии электромагнитного излучения, тепло- и массопереноса при ИК термообработке бобов сои; обоснование рациональных режимов, эффективности воздействия ИК излучения на сырье; разработка "точечной" модели и методики оценки параметров модели нагрева бобов сои по данным производственного эксперимента; исследование влияния конструктивных параметров устройства по переработке зернопродуктов на их облученность и реализация нового процесса в перерабатывающей промышленности.

Научная новизна: В диссертации дано обобщение методов термообработки зернового сырья, показано преимущество ИК метода энергоподвода для термообработки соевых бобов.

Определены теплофизические, терморадиационные и оптические характеристики исходного сырья — бобов сои.

Установлены закономерности переноса энергии излучения ИК генератора типа КГТ в бобах сои и определена степень облученности продукта в зависимости от конструктивных параметров блока излучателей. Выявлены причины неравномерности облученности продукта в аппаратах с ИК энергоподводом. Разработаны устройство и методика экспериментального измерения степени облученности продукта при ИК энергоподводе. Получено эмпирическое уравнение для определения облученности продукта при использовании излучательных блоков НПФ "ЭНТИС".

Исследован процесс ИК нагрева бобов сои и показана возможность применения "точечной" модели для описания процесса термообработки.

Проведена оценка влияния параметров облучения на основные показатели процесса.

Разработана методика оценки параметров модели нагрева сои в термоустановках с ИК энергоподводом. Предложены экономические критерии для оценки эффективности процесса ИК термообработки.

Изучено влияние ИК нагрева на микроструктуру, физические и технологические свойства бобов сои. Получены новые данные об изменениях в биохимическом и микробиологическом комплексах бобов сои.

Разработан ряд новых технологий переработки соевых бобов, обеспечивающих получение безопасных продуктов быстрого приготовления повышенной питательной ценности и различного функционального назначения.

Практическая ценность: Определены рациональные режимы процесса термообработки бобов сои при инфракрасном облучении, даны практические рекомендации по их реализации и созданию терморадиационной установки. Разработана методика инженерного расчета излучательных блоков термоустановки при использовании ИК генераторов тина КГТ, увязанная с кинетикой нагрева продукта.

Полученные на основании теоретических исследований и экспериментальных данных результаты легли в основу разработки КД устройства для термообработки зернового сырья, принятого к изготовлению предприятием "Технобур".

Апробация работы. Основные материалы диссертации были представлены на Международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности" (Воронеж, 17-20 сентября 1997 года), Международной научно-технической конференции "Переработка пищевых продуктов и их упаковка" (Пекин, октябрь 1997 года), Международной научно-теоретической конференции "Молодые ученые - пищевым и перерабатывающим отраслям АПК" (Москва, декабрь 1997 года).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ.

Структура в объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, списка литературы. Работа содержит 136 страниц, 28 таблиц, 39 рисунков и 6 приложений. В библиографии указано 105 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, определены основные направления реализации цели, показана научная новизна и практическая ценность результатов исследований.

В первой главе проведен анализ существующих способов термообработки зерновых и зернобобовых культур, показано влияние термообработки на белковый и углеводный комплексы обрабатываемого сырья. Выявлены недостатки известных способов термообработки зернового сырья и перспективность применения для этой цели новых современных физических способов термообработки и, в первую очередь, ИК облучения с целью сохранения питательных веществ и подавления вредных компонентов и снижения микробиологической обсемененности продукта.

Дано обоснование выбора бобов сои, как перспективного сырья для получения экологически чистых, высокопитательных, диетических продуктов быстрого приготовления, приближающихся по аминокислотному составу к белкам животного происхождения.

С целью установления закономерностей и совершенствования метода термообработки бобов сои при ИК облучении, обоснования рациональных режимов облучения и выдачи практических рекомендаций по реализации этих режимов в работе решались следующие задачи:

- излучение основных физических характеристик бобов сои (тепло-физических, терморадиационных и оптических).

- выбор и обоснование ИК генераторов и режимов термообработки бобов сои на основе исследований переноса энергии

электромагнитного излучения и тепло- и массопереноса в облучаемом продукте.

- установление закономерностей процесса нагрева бобов сои при ИК облучении, особенностей воздействия ИК излучения на белковый и углеводный комплексы и изменения качественных показателей продукта.

- разработка методик расчета, обоснование и выдача практических рекомендаций по реализации нового процесса высокотемпературной обработки соевых бобов в перерабатывающую промышленность.

Во второй главе исследовано влияние некоторых конструктивных параметров блока линейных ИК генераторов на облученность в зоне термообработки. Рассмотрен расчетный метод оценки облученности, который достаточно прост для одного или нескольких линейных излучателей, расположенных в плоскости. Задача существенно усложняется при компоновке излучателей в блок при наличии отражателей и поверхности продукта, которая также отражает излучение. Экспериментальное определение облученности требует довольно сложных датчиков и методик. Поэтому было предложено и апробировано достаточно простое устройство, удобное и доступное в производственных условиях. Облученность оценивалась по скорости нагрева зачерненной алюминиевой пластины. Из анализа модели нагрева вида

ЛТ = тЕ + п[ДТс(т) - АТ], т = П = (1)

начальные условия т = 0, ДТс(т) = ДТ, ДТ(т) = Т(т) - Т0, ДТ = Т - Т0, где Е — облученность, Вт/м2;

т - время, с;

а - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-К);

С - удельная теплоемкость, Дж/(кг-К);

М - масса, кг;

Т - температура текущая, К;

То - начальная температура, К;

Тс(т) - температура среды в функции времени, К;

Бе - эквивалентная площадь поглощения излучения, м2 в - площадь теплообмена продукта со средой, м2, А - коэффициент поглощения излучения, следует, что при АТ<10°Сит<10сс ошибкой не более 5% можно принять Е~ Т.

Тарировка устройства проводилась по результатам расчета облученности от группы линейных излучателей типа КГТ-220-1000 (число ламп 1-9) расположенных в одной плоскости на различном расстоянии от точки измерения.

Результаты тарировки приведены на графике рис. 1. И могут быть аппроксимированны зависимостью

Е = 0,737 + 3,682Тц где Е - облученность, кВт/м2;

То - скорость нагрева алюминиевой пластины, °С/с.

• Е, кВт/м2

Рис. 1. Регрессионная зависимость расчетной облученности и скорости нагрева датчика.

Следует подчеркнуть особенности использования данной методики. В начальный момент времени среда и чувствительный элемент (алюминиевая пластина) должны находиться в тепловом равновесии. Регистрируемая облученность обусловлена только излучением ИК

генераторов (прямым и отраженным). Таким образом, не учтенным остается тепловое излучение отражателей, температура которых может достигать при стабилизированном рабочем режиме блока нескольких сот градусов Цельсия.

Используя подобное устройство, был исследован блок ИК излучателей КГТ фирмы "ЭНТИС" (Киев), схема которого дана на рис. 2. Определялась зависимость облученности в средней точке блока и ее неравномерность вдоль лампы от числа ламп п (шаг Б), расстояния от плоскости ламп до поверхности продукта Ъ, напряжения питания и, наличия боковых и среднего экранов, материала верхнего экрана, типа ламп.

ъ 2 1 2*1

У \ г

В, V 1 X

0 4

1Г

к+1

X

425 мм

565 мм

Рис. 2. Схема блока ИК излучателей: 1 - генератор ИК излучения, 2 - верхний отражатель, 3 - боковой отражатель, 4 — поверхность для размещения продукта.

Обработка результатов экспериментов привела к уравнению (2) для средней точки данного блока (при наличии верхнего и боковых экранов из алюминиевого сплава со спецпокрытием)

Е = Е,

(2)

-тале.

ч^о/

где Е0 - облученность при N = N0, Ъ = Ъй, и = и0;

N — число ламп;

Ъ - растояние от плоскости ламп до поверхности облучения;

и - напряжение питания.

Основная неравномерность облученности, влияющая на качество обработки при транспортировании продукта поперек ламп, имеет место вдоль ИК генераторов. Известно, что на величину этой неравномерности оказывает влияние боковой экран. На рис. 3 даны экспериментальные графики зависимости вдоль средней лампы блока при наличии и отсутствии бокового экрана. Как это видно, влияние бокового экрана существенно. Благоприятно сказывается на равномерность облученности постановка среднего экрана, как это также можно видеть из рис. 3.

Е,

1,05 1,000,950,900,850,800,750,700,65

-20 0

20 40

—I— 60

80

100 ' 120 140 ' 160У/2'ММ

Рис. 3. Облученность вдоль средней лампы относительно ее центра Ес (п = 7, Ъ = 70 мм, Б = 53 мм) для случая: 1 - со снятыми боковыми экранами; 2-е боковыми экранами; 3-е боковыми экранами и средним экраном, размешенным в центре лампы параллельно с боковыми экранами.

Сравнение экспериментальных данных с результатами расчетов по аналитическим зависимостям для определения облученности с учетом прямого и отражательного излучения показали удовлетворительное совпадение в случае полного соответствия расчетной схемы схеме заложенной в алгоритм.

Использование ИК генераторов с нихромовой нитью накала существенно снижает облученность, а применение керамических отражателей повышает ее на 10 - 15%.

В третьей главе экспериментально исследованы процесс ИК нагрева сои при различной облученности и влажности и возможности его оптимизации. На рис. 4 приведены типичные кривые температуры Т(т). Выявлена "характерная точка" в области температур приповерхностного слоя сои 130 — 150 °С, в которой наблюдается отклонение от плавного изменения температуры. Образование "характерной точки" связывается с деструкцией соевого боба под действием избыточного давления внутренней десорбцией влаги и адиабатическим расширением парогазовой смеси, сопровождаемое интенсификацией испарения влаги. Все это приводит к спаду температуры.

Т,°С

10 20 30 40

60 70

—I—I—.—.—.—.—1 г (

90 100 110 120 '

О

Рис. 4. Зависимости температуры в приповерхностной точке соевого боба (Китай) влажностью 13,6% от времени ИК обработки при различных облученностях: 1 - Ео — 1,394, 2 — Ео = 1,063, 3 — Ео = 0,789.

Скорость нагрева сои пропорциональна облученности, как это можно видеть из графиков на рис. 5. В качестве модели процесса нагрева предложено использовать выражение

АТ= —Е(1 - е'"'1), (3)

П1

где шь П1 - параметры,

которое является решением уравнения (1). Разработаны алгоритм и программа статистической обработки экспериментальных данных (АТ, Е, т), позволяющие оценить параметры Ш] и П1. Для лабораторных условий нагрева эти параметры приведены в табл. 1.

Рис. 5. Зависимость скорости напева в приповерхностной точке сои влажностью 13,6% от облученности.

Таблица 1

Значение параметров модели (3)

Страна производитель Влажность Параметры

% ш, П]

Китай 13,6 2,94 9,5110"3

Россия 7,8 2,42 7,86-10"3

15,2 2,61 8,58-10"3

24 2,72 9,99-10"3

Поскольку интенсивность подвода тепла в приповерхностном слое соевого боба велика, а размеры соевого боба больше эффективной глубины проникновения ИК излучения, в объеме образуется градиент температуры, как это видно из рис. 6. Данные о влиянии облученности и влажности на градиент при температуре в приповерхностных слоях около 135 °С (вблизи "характерной точки ") представлены в табл. 2.

верхняя центральная нижняя

точка точка точка

Рис. 6. Распределение температуры в зерновке сои, когда температура в верхней точке достигается до 120°С при Ео = 1,394: 1 - = 24%, 2 - = 15,2%, 3 - = 7,8%.

Таблица 2

Градиент температуры в соевых бобах при температуре в приповерхностной части 140 °С для различной влажности и облученности.

Облученность Градиент, °С/мм

Ео W=7,8% 15,2% V/ = 24%

1,324 18,55 14,14 8,08

1,014 15,16 8,594 4,57

0,634 6,055 3,516 —

0 0 0 0

Как можно видеть градиент возрастает с ростом облученности и снижением влажности, что можно объяснить ростом скорости нагрева приповерхностных слоев при ограниченной и уменьшающейся с уменьшением влажности температуропроводности.

Таким образом для более равномерного прогрева соевого боба или для снижения градиента температуры при достижения предельной температуры на поверхности, желательно обрабатывать сою повышенной влажности при пониженной облученности. Однако снижение облученности сказывается на интенсивности процесса нагрева, снижая производительность оборудования. В этой связи представляет интерес циклический процесс облучения с выдержками времени, достаточными для выравнивания температуры. На рис. 7 представлены кривые изменения температуры в приповерхностной точке и в центре соевого боба при выключении в момент времени Т1 (температура в центре соевого боба 80 °С) источника ИК излучения. Облученность продукта Е0» 1,39, влажность '№ = 7,8%. Градиент для

Т,°С 200

150

100 80

50

0--

0 20т1 40т2 60т3 80 т4Ю0 с

Рис. 7. Зависимости температуры от времени при циклическом нагреве (Е0 = 1,39, = 7,8%): 1 - в приповерхностной точке соевого боба, 2 — в центре соевого боба.

подобных условий нагрева составляет около 15 °С/мм или перепад температуры между поверхностью и центром боба около 45 °С, т.е. на поверхности боба приблизительно 125 °С. Как видно из графика после выключения ШС генератора температура в центре продолжает расти до 89 "С, что обусловлено притоком тепла из приповерхностных слоев. Далее наблюдается кратковременная стабилизация и падение температуры и общее остывание боба. Если в момент начала спада температуры опять включить ИК генераторы, то в результате вторичного нагрева удается достичь температуры внутри соевого боба в 150 °С, когда поверхность боба начинает темнеть и обугливается.

Подобные эксперименты также проводились при облученности Ео = 0,93 и Е0 = 0,61. Выявлено, что время на повышение и стабилизацию температуры в центре боба после выключения ИК генераторов t3i с облученностью существенно не связано, и составляет около 40 с.

Следует отметить, что температура характерной точки в таком случае выше чем при однократном нагреве, и составляет около 170 °С, температура обугливания также выше.

Для оптимизации режимов процесса ИК нагрева до заданной температуры предложена целевая функция

где <3 - удельные затраты (затраты на единицу произведенной продук ции);

С>о - условно постоянные затраты;

Ро - производительность при т = т0, Е = Е0, N = N0, и = и<);

- мощность одной лампы; Т\у - тариф на электроэнергию; О. - стоимость одной лампы;

Ro - ресурс лампы при U = U0.

Выражение получено с учетом зависимостей (2), (3) и некоторых литературных данных. Показано, что выражение (4) может иметь минимум. Его положение определяется значениями входящих параметров, в том числе и стоимостных.

Для оценки параметров ть щ, а, (3 предложена методика проведения и статистической обработки данных производственного эксперимента. Разработана программа, использующая минимизацию невязки (дисперсии регрессии) по параметру ni в сочетании с методом наименьших квадратов.

В четвертой главе приведены режимы ИК термообработки соевых бобов при использовании "светлых" излучателей типа КГТ, а также влияние различной степени термообработки на белковый и углеводный комплексы облучаемого продукта.

Показано, что важнейшим показателем, определяющим эффективность ИК обработки является скорость нагрева бобов сои. При медленном нагреве происходит постепенная сушка продукта. Влага, содержащаяся в бобах удаляется из них не нарушая его структуру. При быстром нагреве происходит испарение влаги внутри бобов сои, что приводит к увеличению внутреннего давления и разрыва бобов. Температура нагрева продукта при этом составляет порядка 130 — 150 °С. Структурные изменения внутри соевых бобов влекут за собой изменения водопоглотителыюй способности сои, что связано с появлением микротрещин в эндосперме, растрескиванием оболочки (рис. 8).

Показано, что высокотемпературная термообработка бобов сои приводит к изменениям в липидном, белковом и углеводном комплексах бобов.

%, к исходной массе

0 1 2 3 4 5 время, час

Рис. 8. Изменения водопоглотительной способности зерна сои после

ИК обработки. Время обработки: 1 - исходный образец; 2-20 сек;

3-30 сек; 4-40 сек; 5-50 сек.

Изменения в липидном и белковом комплексах бобов сои показаны на рис. 9, 10. На рис. 10 приведены графики изменения содержания водорастворимого белка сои в зависимости от времени облучения при различной начальной влажности.

Рис. 9. Влияние длительности ИК обработки на степень окисленности липидов сои влажностью 10,2%.

■^750 1,6-.

1,41,21,00,80,6-

0,4-)—■—1—1—|—I—|—■—|—1—|—1—|—.—|—■—|—1

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 время, С

Рис. 10. Влияние длительности ИК обработки на содержание водорастворимого белка сои: 1 - = 10,2%, 15,8%, 3 -

= 20,8%.

Как можно видеть, с ростом длительности ИК термообработки содержание водорастворимого белка снижается, что говорит о его частичной денатурации. Изменение влажности существенного влияния на этот процесс не оказывает.

В процессе ИК термообработки соя интенсивно теряет влагу. Результаты экспериментов для широкого диапазона времени обработки, облученности и влажности представлены на графике рис. 11. Полученные данные хорошо описываются зависимостью

^=6,1х10-7-Н'-'32,

"о

где \Уо - исходная влажность, %, ЛW - изменение влажности, %, Н = Е-т — энергетическая экспозиция, кДж/м2. Потеря влаги при жестких режимах составляет до 90% от исходной, что несколько больше чем у злаковых культур.

-1,0-

-1,5-

-0,5-

0,0-

-2,0

2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 Ь§Н

Рис. 11. Зависимость относительного изменения влажности от энергетической экспозиции в логарифмических координатах.

Податливость сои и влияние на нее облученности, исходной влажности и доувлажнения после ИК термообрабоки определялась при деформировании между двумя плоскостями. Во всех случаях увлажнение повышает податливость соевого боба. Для сои без ИК термообработки результаты эксперимента даны на графике рис. 12 и хорошо аппроксимируются регрессией

Со — 4,54-10"8 \У02 Д48,

где С0 - податливость, м/Н,

- исходная влажность, %.

Ьё(С0)

-4,0-4,5-5,0-5,5-

-6,0-

0,6

0,8

—I—

—I—

1,4

—I— 1,6

—1— 1,8

ВД,)

Рис. 12. Зависимость податливости нетермообработанной сои от влажности в логарифмических координатах.

В процессе ИК термообработки соя теряет влагу, что с одной стороны снижает ее податливость, делает более жесткой. С другой стороны происходит механодеструкция соевого боба, что приводит к росту податливости. Превалирование того или иного процесса зависит от исходной влажности. При малой исходной влажности (\\Го < 7,8%) после термообработки податливость возрастает, при высокой > 11%) - она падает, как это показано на рис. 13. Как уже было сказано доувлажнение после ИК термообработки повышает податливость. Полная модель этого процесса в диапазоне влажности 7,8 - 42,9% и времени обработки до 90 с при облученности 30,2 кВт/м2 имеет вид

С! = О,922Со(-^)1>78'-1Оо-82"0"*°г

"о

где С! — податливость сои после термообработки и доувлажнения до м/Н.

С, (Ю-6 м/Н)

о 20 40 60 80 100 Т)с

С, (Ю-6 м/Н)

Рис. 13. Влияние времени ИК термообработки на податливость сои (Китай). 1 - \У0 = 5,2%, 2 - = 7,8%, 3 - \У0 = 11,1%, 4 - У/0 = 16,3%, 5-\У0 = 24%, 6-"Ма = 42,8%,

В этой главе отражено практическое применение результатов исследований. Материалы исследований по конструктивным особенностям излучательных блоков легли в основу конструкции новых блоков выпускаемых предприятием "ЭНТИС" для оснащения термоустановок с ИК энергоподводом.

В цехе по производству зернопродуктов быстрого приготовления предприятия "Технобур" смонтирована технологическая линия основным элементом которой является термоустановка оснащенная новыми излучательными блоками "ЭНТИС". Производственная

проверка работы линии показала надежность работы излучателей и простоту в их обслуживании.

На технологической линии опробованы режимные параметры ИК термообработки соевых бобов, которые легли в основу разрабатываемого ТУ на новые виды продуктов быстрого приготовления из бобов сои с повышенным содержанием белка - заменителей мяса.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНД АЦИИ

1. В результате воздействия ИК излучения на биохимический комплекс сои:

- происходит значительная денатурация белка;

- практически полностью инактивируется ингибитор трипсина;

- липидный комплекс не претерпевает значительных изменений;

- увеличивается содержание декстринов вследствие шдролиза крахмала.

- Возрастает водопоглотительная способность соевых бобов.

2. Получен новый продукт из микронизированной сои в виде размолотого зерна, стойкий при хранении, обладающий высокими потребительскими достоинствами, который может быть рекомендован в виде добавки как в комбикорма, так и в пищевые продукты: хлебобулочные, кондитерские, мясные и прочие изделия для повышения их пищевой и биологической ценности.

3. Процесс ИК нагрева сои при температурах несколько больших 100 °С сопровождается интенсивной внутренней десорбцией влаги с образованием избыточного давления и его релаксации за счет деструкции. При этом на глобально возрастающей кривой температуры имеет место небольшой интервал времени, где локально наблюдается стабилизация или даже снижение температуры. Максимальная температура на поверхности соевого боба достигаемая при однократном интенсивном ИК нагреве без визуально наблюдаемого потемнения поверхности составляет около 170 иС.

4. Скорость нагрева соевого боба пропорциональна облученности и при облученноти порядка 23 кВт/м2 достигает на поверхности в начальный момент 4 °С/с.

При высоких скоростях ИК энергоподвода имеет место существенный градиент температуры составляющий к моменту

нагрева поверхности на 110 °С около 20 °С/мм. В этой связи представляют интерес режимы циклического нагревания, которые позволяют при ограничении температуры на поверхности, повысить температуру прогрева в центре.

5. Точечная модель процесса нагрева сои, основанная на усредненном балансе тепла при ИК энергоподводе достаточно хорошо согласуется с результатами эксперимента. Разработанная методика, алгоритм и программа расчета на ЭВМ позволяют оценить параметры модели на основе экспериментальных данных о времени, температуре и облученности.

6. В процессе ИК термообработки наблюдается снижение плотности соевого боба, потеря влаги (до 90% от исходной). Влияние энергетической экспозиции на относительное снижение влагосодержания носит характер степенной зависимости с показателем 1,9. Оболочка обезвоживается, охрупчивается, растрескивается и легко отделяется.

Потеря влаги и деструкция в результате образования внутреннего избыточного давления приводит к изменению физико-механических характеристик сои, в частности, податливости при квазистатическом деформировании. При исходной влажности Wo > 11% податливость снижается, что обусловлено превалирующим влиянием процесса дегидратации. При ■№<> < 7,8% податливость возрастает в 1,5 - 2,0 раза, что связано с деструкцией при слабом влиянии процесса потери влаги.

7. Исследования полупромышленного блока ИК генераторов показали эффективность использования керамических отражателей для повышения облучеиносш. Постановка экрана в средней части блока позволяет улучшить равномерность облученности вдоль ламп.

8. Влияние расстояния от облучаемой поверхности до плоскости ламп, числа (шага) ламп в блоке и напряжения на облученность носит нелинейный характер, хорошо описывается степенной зависимостью. Характер зависимости позволяет ставить задачу оптимизации ИК термообработки по экономическим критериям, на основе результатов производственных испытаний.

9. Предложена конструкция датчика и методика оценки облученности по скорости нагрева чувствительного элемента.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Зверев С. В., Тюрев Е. П., Кузьмина Т. Д., Сю Чжи Цзюнь. Ж термообработка сои: Информационный сборник/Научно-технические достижения н передовой опыг в отрасли хлебопродуктов. - М.: Хлебпродинформ, 1997. - Вып.4. - С.3-8.

2. Зверев С. В., Тюрев Е. П., Сю Чжи Цзюнь. Оптимизация параметров блока излучателей при инфракрасном (ИК) нагреве сои: Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности", - Воронеж, 1997. - С. 180-181.

3. Зверев С. В., Тюрев Е. П., Сю Чжи Цзюнь. Высокотемпературная микронизация зерна: Сборник статей Международной научно-технической конференции "Переработка пищевых продуктов и их упаковка" (^ШЙМЗШЙШ "97 Ш^пЗДХД&Зё^Ш^Ф

- Пекин: Издат. "Машиностроительная промышленность", 1997.-С. 391-394.

4. Зверев С. В., Тюрев Е. П., Сю Чжи Цзюнь. Высокотемпературная микронизация сои: Сборник статей Международной научно-технической конференции "Переработка пищевых продуктов и их упаковка" (ШШШВХФШ&Я-ШИХЙйЙШ: "97 ЙЙ^ЙИХ ЖаШ^^Н'&гг^ЗСЙ!), - Пекин: Издат. "Машиностроительная промышленность", 1997. - С. 389-390.

5. Сю Чжи Цзюнь, Зверев С. В., Тюрев Е. П., Вэй Пихен. Процесс нагрева сои высокотемпературной микронгоацией//Вестник сельскохозяйственных машин

ШЩ1). - Пекин, 1998. — N° 1. -С.15-18.

6. Сю Чжи Цзюнь. Влияние влажности и времени ИК термообработки на жесткость сои: Тезисы докладов Международной научно-теоретической конференции "Молодые ученые - пищевым и перерабатывающим отраслям АПК", - М., 1997. - С. 9.

ABCTRACT

of the dissertation by Xu Zhijun "Thermo-processing of soja by infra-red energizing" represented for the degree of candidate of Technical Sciences in speciality 05.08.12 - Processes and apparatus of food industry.

In this present paper researched complex problems, applied with infrared thermo-processing of soja. Researched heating processing of soja and influence of regime of thermo-processing upon his elements.

Proposed simplified method of valuation of emanation's density. Examined influence of construction elements of bloc of infra-red emanating source upon emanating density.

Examined biochemistry changes with soja after thermo-processing.

Proposed method of optimization regime of work with micronizator.

Key words: soja; infra-red thermo-processing; physical properties.

Издательство АО "Диалог-МГУ". ЛР № 063999 от 04.04.95 г. Подписано к печати 20.02.98 г. Усл.печ.л. 1,5. Тираж 90 экз. Заказ 187. Тел. 939-3890,928-1042. Факс 939-3891. 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ.