Повышение эффективности процесса экструдирования зерна озимой ржи путем оптимизации технологических параметров и режимов работы экструдера тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Пепеляева, Евгения Валерьевна

• Пепеляева, Евгения Валерьевна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Пепеляева, Евгения Валерьевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ процесса экструдирования зерновых продуктов

1.2 Обоснование выбора зерна озимой ржи

1.3 Основные компоненты экструдируемого сырья и изменение их свойств в процессе экструзии

1.4 Описание реологических свойств зерновых продуктов

1.5 Методы определения реологических свойств зерновых материалов

1.6 Теоретические и экспериментальные исследования процесса экструдирования

1.7 Выбор и обоснование критерия оценки кормовых качеств экструдата

1.8 Цель и задачи научных исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ЭКСТРУЗИИ ЗЕРНОВЫХ ПРОДУКТОВ

2.1 Моделирование течения материала в одношнековом экструдере

2.2 Расчет времени пребывания материала в канале экструдера

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Методика определения свойств исходного материала (крошки зерна озимой ржи)

3.3 Определение времени пребывания материала в канале экструдера

3.4 Описание экспериментальной установки и её рабочего процесса

3.5 Приборы и аппаратура

3.6 Методика проведения исследований на экспериментальной установке

3.6.1 Измерение и регулирование температуры рабочей камеры

3.6.2 Определение давления в рабочей камере

3.6.3 Определение эффективной скорости сдвига

3.6.4 Определения эффективной вязкости

3.6.5 Определение мощности

3.6.6 Определение количества свободной глюкозы

3.6.7 Определение количества свободного аминоазота

3.7 Методика исследований методом атомно-силовой микроскопии

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Определение свойств исходного материала

4.2 Определение времени пребывания материала в канале экструдера

4.3 Реологические свойства увлажненной дерти зерна озимой ржи

4.4 Результаты проведенных исследований на экспериментальной установке

4.5 Результаты математического моделирования процесса экструзии для опытно-производственной установки

4.6 Проведение исследований на опытно-производственном экструдере

4.7 Результаты исследований методом атомно-силовой микроскопии

5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ЛИТЕРАТУРА

Приложение А. Технические характеристики датчиков экспериментальной

установки

Приложение Б. Исходные данные для проведения эксперимента

Приложение В. Показания датчиков на мониторе ПК в ходе эксперимента

Приложение Г. Двумерные сечения графиков уравнений регрессии

Приложение Д. Патенты на изобретения

Приложение Е. Акты внедрения результатов исследований

Приложение Ж. Дипломы участника конференций

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности процесса экструдирования зерна озимой ржи путем оптимизации технологических параметров и режимов работы экструдера»

ВВЕДЕНИЕ

Среди существующих технологий производства кормов находит все более широкое применение способ экструдирования. При экструзии зерновой материал подвергается комплексному воздействию давления, температуры и сдвиговых деформаций. В результате происходят глубокие биохимические превращения питательных веществ: декстринизация крахмала до глюкозы, изменяется структура клетчатки, нейтрализуются антипитательные вещества, происходит стерилизация корма, улучшаются вкусовые качества. Применение кормов, полученных способом экструдирования, способствует повышению усвояемости, переваримости и более полному использованию питательных веществ организмом животных.

Изменения, происходящие в экструдируемом сырье, зависят от режимов процесса экструзии, которые определяет возникающее в этом случае комплексное физико-механическое воздействие на материал. Однако в литературных источниках практически отсутствует информация о зависимости кормовых качеств зерновых продуктов от воздействий, оказываемых на них в процессе экструзии.

Исследование влияния физико-механических воздействий, присутствующих при экструзии (интенсивность сдвига, температура, давление) на кормовые качества крахмалсодержащего сырья является актуальной задачей, решение которой позволит целенаправленно выбирать конструктивные параметры экструдера и технологические режимы с учетом показателей кормового качества.

Степень разработанности. Весомый вклад в исследование и оптимизацию процесса экструдирования внесли Г. Шенкель, Э. Бернхард, З. Тадмор, Дж. Мейз, Р.В. Торнер. Последующее развитие теория экструзии получила в работах M.L. Booy, Ch.I. Ching, B. Elbirly, J.T. Lindt, H. Potente, J. Martin, В.А. Силина, В.И. Янкова, М.Л. Фридмана, С.Н. Михайлова, Д.М. Мухаметгалеева, В.С. Кима, В.В. Скачкова, А.А. Татарникова,

Е.В. Славнова, О.И. Скульского, Т.А. Дидык, А.Н. Острикова, О.В. Абрамова, А.С. Рудометкина Т.М. Зубковой, В.П. Ханина, К.А. Фисенко, В.А. Сысуева, Л.И. Кедровой, В.Д. Кобылянского и других исследователей. Изучив труды ученых, можно сделать вывод, что метод экструзионной обработки зерновых продуктов позволяет получить хорошо усвояемые, термостерилизованные, с улучшенными вкусовыми свойствами кормовые продукты. Однако в работах не оценивается влияние параметров на кормовые качества обрабатываемого зернового материала, то есть, нет связи технологических параметров процесса экструдирования с критериями требуемого качества экструдата.

Цель исследований. Целью диссертационной работы является повышение эффективности процесса экструзии путем определения зависимости кормового качества продукта от комплексного физико-механического воздействия (скорости сдвига, температуры, давления).

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

1. Предложить математическую модель, позволяющую определять зависимости скорости сдвига, температуры и давления, воздействующих в процессе экструзии на перерабатываемый материал, от режимов экструзии, геометрических параметров экструдера и вязких свойств сырья.

2. Обосновать и разработать конструктивно-технологическую схему и конструкцию установки физико-механического воздействия на обрабатываемый материал, методику и метод ее использования для определения эффективных режимов воздействия на обрабатываемый материал, повышающих питательность продукта.

3. Исследовать влияние и установить зависимости кормовой ценности зернового материала от параметров физико-механического воздействия в процессе экструзии. Определить эффективные параметры физико-механического воздействия, повышающие кормовую ценность экструдата дерти ржи.

4. Проверить работоспособность экструдера при обоснованных режимах

воздействия на дерть ржи.

5. Определить эффективность применения экструдированного зерна

озимой ржи в качестве кормового продукта.

Научная новизна:

- математическая модель процесса экструзии зерновых продуктов в интегральных характеристиках (среднее по сечению давление, средняя массовая по сечению температура, объемный расход - аналог средней по сечению скорости сдвига) на основании решения задачи неизотермического течения материала с вязкостью, зависящей от скорости сдвига и температуры;

- метод и установка определения качественных показателей продукта в результате воздействия на него сдвигом, температурой и давлением. Способ и устройство защищены патентом на изобретение №2408883 РФ

- закономерности изменения показателей качества экструдата (содержание свободных глюкозы и аминоазота) от скорости сдвига, температуры, давления и времени их воздействия;

- результаты сравнительного анализа исходного зерна и экструдированного зерна озимой ржи, полученные методом атомно-силовой микроскопии на нанометрическом уровне.

Теоретическая и практическая значимость работы:

- методика и устройство комплексного физико-механического воздействия на зерновой материал могут использоваться при определении влияния этих воздействий на другие биопродукты, а также при иных способах их обработки. Патент на изобретение №2408883 РФ;

- содержащиеся в диссертации научные положения и выводы позволяют на стадии разработки обосновать конструктивные и технологические параметры работы экструдеров для переработки зернового материала;

- материалы диссертации используются в учебном процессе ФГБОУ ВО Пермская ГСХА;

- рекомендации по производству экструдированного зерна озимой ржи, одобренные Министерством сельского хозяйства Пермского края;

- предложенный способ экструдирования фуражного зерна, позволяющий экономить энергию, затрачиваемую на сушку свежеубранного зерна и исключить операции измельчения и увлажнения зерна перед экструдированием. Патент на изобретение № 2429712 РФ.

Методология и методы исследований. В работе использованы методы инженерной реологии, методы системного исследования, методы математической статистики и моделирования, методы планирования и обработки результатов эксперимента, методы определения качества зерновых кормов, методы биохимических исследований кормов.

Объект исследования: технологический процесс экструдирования зерновых продуктов на одношнековом экструдере с учетом физико-механических воздействий, характеризующих этот процесс. Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса экструзии зерновых продуктов в интегральных характеристиках, полученная на основании решения задачи неизотермического течения материала с вязкостью, зависящей от скорости сдвига и температуры.

2. Метод и установка, моделирующие физико-механические воздействия на материал в процессе экструзии определения качественных показателей продукта в результате воздействия на него сдвигом, температурой и давлением.

3. Математические модели, описывающие зависимость кормовых качеств увлажненной дерти озимой ржи от комплексного физико-механического воздействия (скорость сдвига, температура, давление).

Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: ЬХУШ, ЬХХШ, ЬХХ1У, ЬХХУ Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодежная наука: технологии, инновации». (г.

Пермь - 2008, 2013, 2014, 2015 гг.). XIII Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей «Знания молодых: наука, практика и инновации». (г. Киров - 2014 г). II Всероссийской конференции «Технологии послеуборочной обработки зерна в зонах рискованного земледелия» (г. Пермь - 2014г.) ЬУ Международной научно-практической конференции «Достижения науки -агропромышленному производству» (г. Челябинск - 2016 г).

По основным положениям диссертации опубликовано 14 статей, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК. Разработаны рекомендации по производству и скармливанию зерна озимой ржи, утвержденные Министерством сельского хозяйства Пермского края. Получено 2 патента РФ на изобретение.

Работа выполнена на кафедре технологического и энергетического оборудования в соответствии с планом научно-исследовательской работы ФГБОУ ВО Пермская ГСХА и является разделом темы №15 «Создание высокоэффективных и безопасных технологий и технических средств для производства пропашных культур, подготовки кормов, семенного материала и продукции животноводства в условиях Западного и среднеуральского региона России» (номер государственной регистрации 01201151685).

Исследования проводились на базе специализированной лаборатории Института механики сплошных сред УрО РАН и Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН.

Производственные исследования по скармливанию полученного на лабораторном экструдере экструдированного зерна озимой ржи проводились в ООО «Семеновское» Агрохолдинга «Ашатли» Очерского района Пермского края при участии сотрудников отдела животноводства Пермского НИИСХ.

Структура и объемы работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит_страниц,_рисунков,_таблиц и_приложений.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ процесса экструдирования зерновых продуктов

Экструзией называется процесс переработки продуктов в экструдере путем размягчения или пластификации и придания им формы при продавливании через отверстия специальной матрицы [13, 20, 23, 58, 60,].

В ходе процесса происходят различные по глубине изменения качественных показателей перерабатываемого сырья (денатурация белков, клейстеризация крахмала и др.). Изменения, происходящие в экструдируемом сырье, зависят от величины температуры, уровня давления, интенсивности сдвига, продолжительности их воздействия на сырье, которые определяются режимом процесса экструзии [32, 115, 116].

Для производства экструдированных продуктов с заданными функциональными свойствами применимы три основных способа экструдирования пищевого сырья [12, 58, 60, 72, 110] (рисунок 1.1):

- холодная экструзия, при которой происходят механические изменения в материале вследствие медленного его перемещения под давлением. Позволяет формовать продукт с образованием заданной формы. При этом экструдируемый материал имеет повышенную пластичность. При холодной экструзии массовая доля влаги в крахмалсодержащем сырье составляет от 30 до 60%. Температура в процессе холодной экструзии влияет на свойства перерабатываемого продукта незначительно и составляет на выходе из экструдера 20...60°С, давление доходит до 6 МПа [23, 13, 47, 110]. Холодная экструзия применяется в основном при производстве макарон и кондитерских изделий;

- теплая экструзия - в материале, наряду со структурно-механическими преобразованиями происходят и химические изменения продукта. При теплой экструзии крахмалосодержащего сырья так же, как и при горячей

экструзии, происходит процесс желатинизации крахмала. Получаемый при теплой экструзии продукт незначительно увеличивается в объеме, имеет небольшую пластичность, а также умеренно ячеистое строение. Как правило, экструдат необходимо дополнительно обработать - подсушить. Исходное сырье имеет влажность 20...30%. Температура продукта на выходе из экструдера в пределах 70...110°С, давление экструдирования выше 6 до 12 МПа [23, 13, 47, 110];

- горячая экструзия - процесс протекает при высоких скоростях и давлениях, сопровождается значительным переходом механической энергии в тепловую, в результате чего происходит изменение структуры и питательных свойств крахмалсодержащего материала. В данном случае, применяется регулируемый подвод тепла как непосредственно в продукт, так и через корпус экструдера. Экструдат на выходе из фильер, за счет резкого перепада давления и температуры, значительно увеличивается в объеме, что провоцирует «взрывное» испарение влаги из выходящего экструдата и способствует образованию пористой структуры. Под действием давления и температуры крахмальные зерна и белковые цепи разрушаются, происходит глубокая декстринизация крахмала. Образовавшаяся пористая структура фиксируется за счет затвердевания крахмала в результате резкого остывания материала. Различными исследованиями показано, что горячая экструзия крахмалсодержащего сырья помимо декстринизации крахмала, денатурации белков и образованиея пористой структуры экструдата, сопровождается инактивацией антипитательных веществ, плюс дает практически полную стерилизацию экструдируемого материала. При горячей экструзии влажность исходного материала в пределах 10.25%, температура продукта на выходе из экструдера 110.. ,200°С, давление в интервале 12.25 МПа [24, 47, 58, 60].

Исследователи процесса экструзии обращают все большее внимание на диапазон параметров тёплого метода экструзионной обработки для приготовления кормов, что позволяет расширить ассортимент и удешевить производство различных продуктов. Также этот метод широко применяется в

производстве продуктов быстрого питания, детского питания, закусок, корма для скота и др.

В процессе экструзионного воздействия перерабатываемый материал проходит целый ряд фазовых превращений. По характеру процессов, протекающих на каждом участке шнека, выделяют три зоны по длине: зона питания или загрузочная зона, зона сжатия или зона плавления и дозирующая зона [110, 60, 58, 24, 47].

В зону питания продукт попадает из бункера-питателя через загрузочное отверстие обычно при комнатной температуре в дисперсном состоянии. Продвигаясь вдоль шнекового канала, продукт уплотняется и под воздействием сил трения, которые препятствуют прохождению материала, происходит диссипативный нагрев, экструдируемый материал начинает пластифицироваться и переходить из дисперсного (сыпучего) в упруго-вязко-пластическое состояние.

холодная W=30...60% t=20... 60°С

Экструзия

1 г

теплая

W=20...30% t=70... 110°С

по раоочему давлению в предматричной зоне

горячая W=10...20% t=120...200°C

низкого давления до 6 МПа

X 1

высокого давления до 25 МПа

изотермические

по термодинамическим воздействиям

_рX Ч V

автогенные

политропные

Рисунок 1.1 - Классификация методов экструзии

При горячем экструдировании за зоной питания следует зона сжатия или «плавления», в которой в результате деформации температура обычно поддерживается в пределах 120...200°С. Материал переходит в пластичное, вязкотекучее состояние, образуя «расплав» биополимеров. Действие высоких температур, значительные механические усилия и содержание влаги в результате сжатия и сдвига приводят к разрушению структуры основных компонентов крахмалосодержащего сырья: денатурации нативных (нежелатинизированных) белков и желатинизации крахмалов. При этом кристаллические области способных к кристаллизации биополимеров, например, амилозы и амилопектина в составе крахмала, плавятся, а аморфные переходят из неупорядоченного высоко-эластичного состояния в вязко-текучее [24, 101].

В зоне дозирования процессы перехода крахмалсодержащего сырья в вязко-пластичное состояние завершаются. В этот момент, в начале дозирования, температура материала такая же, как и в зоне «плавления». Проходя зону дозирования, продукт продолжает разогреваться до температуры экструзии. Разогрев материала происходит за счет тепла, выделяющегося вследствие интенсивной деформации сдвига. Одновременно идет процесс гомогенизации расплава биополимера. Происходит окончательное «расплавление» экструдируемого материала и выравнивание температуры по сечению канала [24, 101].

При горячем методе экструзии после выхода продукта из отверстий матрицы из-за больших перепадов температуры и давления происходит испарение влаги. В результате образовывается пористая структура и увеличивается объем экструдата (вспучивание). При этом происходит преобразование структуры перерабатываемого материала: разрыв клеточных стенок, гидролиз, деструкция [110, 23].

Движение продукта внутри рабочей камеры экструдера происходит по сложной траектории. Величина давления в значительной мере обусловлена двумя основными характеристиками: гидравлическим сопротивлением

матрицы и структурно-механическими свойствами обрабатываемого материала.

Некоторые исследователи полагают, что в зоне дозирования не один, а два потока движения материалов в отличии от зон загрузки и плавления: прямой и обратный поток. При этом обратный поток характеризуется двумя составляющими: одна направлена вдоль винтового канала шнека, вторая - в зазор между шнеком и цилиндром [37, 102].

Продукт в процессе экструдирования нагревается благодаря наличию диссипативных тепловыделений (деформаций сдвига в самом продукте), а также дополнительного, внешнего источника температуры.

При холодной экструзии, как правило, применяется принудительное охлаждение, а при теплой и горячей - наоборот, принудительный подвод тепла к перерабатываемому материалу из вне.

Влажность сырья в процессе экструдирования имеет двойное технологическое значение. Первое, - влага обеспечивает оптимальные структурно-механические свойства массы для требуемого изменения структуры биополимеров сырья, второе, - чрезмерная влажность ведет к увеличению расхода энергии на сушку экструдата и его измельчение. Одна из причин расширения продукта на выходе из отверстий матрицы обуславливается переходом воды в парообразное состояние [27, 31, 110]. Наличие в обрабатываемой массе определенного количества воды оказывает влияние на ее реологические свойства. Низкое содержание влаги экструдируемого материала может привести к увеличению энергозатрат.

В работах [62, 91, 92] рекомендуется экструдировать зерновые смеси при влажности 22-23%, что является оптимальным для получения значительных изменений физико-химических свойств в экструдируемом материала, стабильного протекания процесса, снижения энергозатрат.

Важный параметр процесса экструдирования - продолжительность обработки материалов в экструдере. В работах [60, 72] рекомендовано время пребывания в экструдере до 30 с. Однако, из-за сложного движения

материала по каналу шнека, зависящего от его конструкции, время пребывания материала в экструдере увеличивается.

Диссипативные тепловыделения, определяемые сдвигом, приводят к взаимному влиянию температурных, кинематических и силовых условий, затрудняя определение их влияния на качество готового продукта напрямую. Изменение оборотов прессующего шнека ведет к изменению эффективного сдвига, температуры нагрева материала и времени пребывания материала в канале шнека. На экструдере невозможно [88, 92] отдельно задавать и контролировать параметры экструдирования, не изменяя другие, поэтому затруднительно анализировать их влияние на качество экструдата.

На основании проведенного анализа процесса экструдирования можно сказать, что данный процесс переработки зерновых продуктов достаточно сложный. В процессе переработки зерновой материал переходит из дисперсного в вязко-пластичное состояние, а на выходе из экструдера «вспучивается». Под действием физико-механических факторов, воздействующих на материал в процессе экструзии, изменяются не только структурные показатели, но и кормовые свойства конечного продукта. Изучение влияния физико-механических факторов воздействующих на материал в процессе экструзии на кормовые качества получаемого экструдата является актуальной задачей и требует дополнительных исследований.

1.2 Обоснование выбора зерна озимой ржи

Озимая рожь - национальная культура России. Наша страна исторически занимала лидирующее место по площади посева и валовому сбору в мировом производстве зерна ржи. Эта культура оптимально отвечает природно-климатическому потенциалу основных земледельческих регионов Нечерноземной зоны: Поволжья, Урала, Западной и Восточной Сибири. В этих регионах 80% пахотных земель относятся к подзолистым и дерново-

подзолистым, характеризующимся низким уровнем естественного плодородия, повышенной кислотностью. На таких почвах только озимая рожь способна наиболее полно мобилизировать труднодоступные элементы питания и формировать относительно стабильные урожаи [97]. Однако посевные площади озимой ржи имеют постоянную тенденцию к сокращению. Так по сравнения с 2001 годом посевные площади озимой ржи в России в 2011 году сократились в 2 раза и составили 1,62 млн. га. Даже в послевоенные 1950-е годы рожь занимала 12-14 млн. га и превышала озимую пшеницу в 2 раза [17]. Сегодня рожь преимущественно европейская зерновая культура. Диетологи ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) рекомендуют употреблять в большом количестве продукты из зерна ржи. Около половины произведенной в мире ржи используется для производства хлебобулочных изделий. Остальная рожь используется на корм животным, для спиртоводочного производства, получения биогаза и на другие цели.

Рожь имеет специфические лечебные свойства - обладает общеукрепляющим, регулирующим обменные процессы, мягчительным, легким слабительным, отхаркивающим действием, полезна для зубов [24].

Озимая рожь в районах рискованного земледелия дает стабильные и высокие урожаи (до 50 ц/га), а в НИИСХ Северо-Востока выведены сорта урожайностью более 90 ц/га [17, 95]. Также рожь является хорошим предшественником для других культур, а сроки ее уборки на 2-3 недели раньше, чем пшеницы. В сравнении с прочими культурами озимая рожь обладает отличными адаптивными свойствами к условиям выращивания и считается культурой низкого экономического риска. По содержанию питательных веществ сравнима с пшеницей. По сравнению с питательностью белков молока, питательность белков зерна ржи составляет 83%, а пшеницы - 41% [25]. По содержанию аминокислот белок озимой ржи обладает большей биологической ценностью, чем другие зерновые культуры. Ценность ржи обусловлена большим количеством в ней лизина и триптофана, что повышает биологическую значимость ее белка по

сравнению с пшеницей. По концентрации энергии (13,3 МДж/кг) рожь превосходит овес и ячмень, располагает большим спектром питательных веществ (витамины, биологически активные вещества и микроэлементы) [41].

Не смотря на то, что по питательности зерно ржи не уступает остальным злаковым культурам, а по некоторым показателям превосходит их, его мало используют в кормлении сельскохозяйственных животных. Нормы ввода зерна ржи в комбикорма для разных групп животных 10 -20 % от массы комбикорма и 5-7% для птицы [32]. Ограничения скармливания ржи животным обусловлены негативным ее действием на процессы пищеварения животных, наличием антипитательных веществ (фитиновая кислота, ингибиторы трипсина и химотрипсина), особенностями строения сложных углеводов (крахмал), которые проявляются в быстром набухании и в повышенном уровне содержания 5-алкилрезорцинов, - вредными для животных веществ. Кроме того, зерно ржи обладает своеобразным вкусом, который животным не нравится. Также опасность для животных представляет рожь даже несильно пораженная спорыньей, токсины которой могут вызвать аборты и расстройства пищеварения у молодняка. [25, 36, 41].

Негативное действие антипитательных факторов проявляется при скармливании зерна без предварительной подготовки, либо на фоне несбалансированного кормления. Для устранения влияния антипитательных факторов на животных зерно ржи целесообразно подвергать экструдированию, или плющению с консервантами (ферментными препаратами). [25, 41, 87]

Президиумом Россельхозакадемии была утверждена межотраслевая научно-техническая программа «Рожь» на 2004-2011 гг.

Опытными данными НИИСХ Северо-Востока совместно с Кировской лугоболотной станцией ВНИИ кормов доказано, что зерно озимой ржи -ценный кормовой продукт. В рацион кормления молодняка крупного рогатого скота оно может быть введено 30% общего объема концентратов в обычном виде и до 70 % - в экструдированном [32, 95].

Так же научно-хозяйственный опыт с использованием комбикормов, содержащих повышенные нормы экструдированного зерна ржи проводился на свиноводческом комплексе СХА «Михайловское» Марксовского района Саратовской области. Анализ исследований показал, что включение в рацион откармливаемых свиней повышенного количества экструдируемого зерна ржи вместо ячменя и пшеницы существенного влияния на продуктивность не оказало. Следовательно, можно увеличивать долю содержания экструдированного зерна ржи в комбикормах, значительно снижая их себестоимость [41], за счет более низкой стоимости зерна ржи.

1.3 Основные компоненты экструдируемого сырья и изменение их свойств в процессе экструзии

Получение экструдатов высокого качества требует изучения характера изменений физико-механических свойств основных компонентов экструдируемого сырья в процессе экструзии с тем, чтобы определить оптимальные режим обработки перерабатываемого сырья.

Экструзия позволяет количественно и качественно изменить структуру, состав и кормовую ценность готовых продуктов, как и все типы тепловой обработки пищевого сырья, повышает перевариваемость его компонентов, при этом закономерно вызывает потери питательных веществ [110, 113, 112, 124, 119, 118, 120].

Технологические свойства при переработке зерновых в значительной мере определяются структурой, строением и химическим составом (таблица 1.1) характеризующим состав целого зерна злаков [4].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пепеляева, Евгения Валерьевна, 2016 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Авроров, В.А. Основы реологии пищевых продуктов: учебное пособие для бакалавров / В.А. Авроров, Н.Д. Тутов. - Старый Оскол : ТНТ, 2015. -268 с.

2. Агробиржа. - Режим доступа // http://www.farmbook.info/search/ ?categorv 1ё=3.- (дата обращения 10.01.2015)

3. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

4. Аксенов, В.В. Биотехнологические основы глубокой переработки зернового крахмалосодержащего сырья / В.В. Аксенов // Рос. акад. с.-х. наук. Сиб. регион. от-ние. ГНУ Сиб. НИИ перераб. с.-х. продукции. -Новосибирск, 2010. - 168 с.

5. Анализ течения вязко-пластичных сред в коаксиальном зазоре вискозиметра / Березовский Ю.М. [и др.] // Сб. науч. тр. II научно-практ. конф. «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов». -М.: ГОУВПО «МГУПП», 2010. - С. 39-47.

6. Афанасьев, В. Производство протеиновых концентратов на основе зернобобовых культур / В. Афанасьев, А. Остриков // Комбикорма. -2015. - №5. - С. 30-36 : табл.

7. Бернхардт, Э. Переработка термопластичных материалов / Э. Бернхард. -М.: Изд-во Хим. лит., 1962. - 745 с.

8. Бухгалтерский учет. Налогообложение. Аудит. [Электронный ресурс] : //МРОТ в 2014 году по Пермскому краю - точка доступа: http://www.audit-it.ru - Заголовок с экрана.

9. Василевская, С.П. Сопротивление фильеры переменного сечения / С.П. Василевский, В.П. Ханин, В.Ю. Полищук // Вестник ОГУ. - 2004. - №10. - С. 146-148.

10. Вилкова, В.А. Определение количества и радиоактивности глюкозы в тканях. В кн.: Методы биохимических исследований.- Ленинград : ЛГУ, 1982,- С. 234-238

11. Влияние замены сахара-песка олигофруктозой на изменение реологических показателей бисквитного теста / С.Я. Корячкина [и др.]// Сб. науч. тр. II науч.-практ. конф. «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов». - М.: ГОУВПО «МГУПП», 2010. - С. 67-70.

12. Влияние способов экструзионной подготовки отрубей и кормосмеси на содержание в них подвижных форм тяжелых металлов / О.Я. Соколова [и др.] // Вестник ОГУ. - 2005. - №6. - С. 149-153.

13. Гаврилов, Н.В. Обоснование конструктивно-режимных параметров экструдера при переработки кормосмеси / Н.В. Гаврилов : дис. ... канд. техн. наук. - Оренбург :РГБ, 2005. - 121 с.

14. Гиргидов, А.Д. Механика жидкости и газа (гидравлика) : учебник / А. Д. Гиргидов . - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. - 545 с.

15. Глебов, Д.А. Анализ оптимального сырья для получения высококачественных концентрированных кормов с помощью экструдирования / Д.А. Глебов, Е.В. Пепеляева, Н.В. Трутнев // Молодежная наука 2015: технологии и инновации, Всероссийская науч.-практ. конф. «Молодежная наука 2015: технологии, инновации», (10-13 марта 2015):: В 3ч. Ч 3 Ветеринарная медицина и зоотехния, механизации сельского хозяйства и технический сервис в АПК, техносферная безопасность. - Пермь: Изд-во ИПЦ «Прокростъ», 2015. - С. 308 -311.

16. Глебов, Д.А. Шнековые экструдеры и возможные пути их совершенствования / Д.А. Глебов, Е.В. Пепеляева // Молодежная наука 2014: технологии и инновации : в 4 частях. Часть 4. Механизация сельского хозяйства и технический сервис в АПК; техносферная безопасность; управление земельными ресурсами / ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА ; Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых,

аспирантов и студентов (11-14 марта 2014 г.).- Пермь : Пермская ГСХА, - 2014. - С. 42-45.

17. Гончаренко, А.А. Состояние производства и селекция озимой ржи в Российской Федерации / А.А.Гончаренко // Нива Урала. - 2012. - №6. -С. 4-6.

18. Григорьев, Н.Г. Об определении питательности кормов / Н.Г. Григорьева, Н.Н. Скоробогатых, В.М. Косолапов // Кормопроизводство. -2008. - №9. - С. 19

19. Григорьев, Н.Г. Оценка качества кормов по обменной энергии / Н.Г. Григорьев, Н.Н. Скоробогатых, В.М. Косолапов // Кормопроизводство. -2008. - №9. - С. 21-22.

20. Густова, Т.В. Разработка технологии стерилизованных паштетов с использованием растительного и растительно-мясных экструдатов / Т.В. Густова : дис. ... канд. техн. наук. - М.: РГБ, 2005. - 132 с.

21. Гуськов, К.П. Реология пищевых масс / К.П. Гуськов, Ю.А. Мачихин, С.А. Мачихин, Л.Н. Лунин. - М.: Пищевая промышленность, 1970. - 208с

22. Данилкин А.П. Разработка и обоснование шнекового пресс-экструдера с боковым расположением фильер : автореф. дис. канд. техн. наук. -Оренбург : ОГАУ, 2007. - 22 с.

23. Дидык, Т.А. Повышение эффективности технологического процесса и обоснование параметров шнекового пресса для экструдирования зернового материала / Т.А. Дидыкин : дис. ... канд. техн. наук. - Саратов : РГБ, 2006. - 172 с.

24. Доржиева, А.А. Разработка технологии экструдированного продукта функционального назначения на основе ржи / А.А. Доржиева : дисс. канд. техн. наук. - Улан-Удэ, 2002. - 123с.

25. Зверкова, З.Н. Использование зерна озимой ржи в кормлении крупного рогатого скота / З.Н. Зверкова // Кормопроизводство. - 2008. - №9. - С. 24-25.

26. Зубкова, Т.М. Учет характера движения материала в канале шнека при математическом моделировании экструдирования растительного сырья / Т.М. Зубкова, А.Ш. Насыров // Вестник ОГУ. - 2003. - №1. - С. 147-151.

27. Зубкова, Т.М. Исследование и оптимальное проектирование одношнековых прессующих механизмов экструдеров : автореф. ... канд. техн. наук. - Оренбург, 1997. - 22 с.

28. Зубкова, Т.М. Методика оптимизации технологических объектов / Т.М. Зубкова // Вестник ОГУ. - 2002. - №3 - С. 155-158.

29. Зубкова, Т.М. Определение скорости проскальзывания экструдируемого материала по дну шнекового канала / Т.М. Зубкова, Р.Н. Абдрафиков, Д.А. Мусиенко // Вестник ОГУ. - 2002. - №5. - С. 195-197.

30. Зубкова, Т.М. Параметрический синтез технических объектов с использованием программных средств / Т.М. Зубкова // Вестник ОГУ. -2006. - №3. - С.150-157.

31. Зубкова, Т.М. Повышение эффективности работы одношнекового экструдера для производства кормов на основе параметрического синтеза / Т.М. Зубкова : автореф. дис. докт. техн. наук. - Оренбург: ОГАУ, 2006. -39 с.

32. Исмагилов, Р.Р. Кормовые качества зерна озимой ржи / Р.Р. Исмагилов, Л. М. Ахиярова. - Уфа: Гилем, 2012. - 116 с.

33. Истомин, М.А.Биоэнергетическая оценка способов обработки кормов / М.А. Истомин, Е.В. Пепеляева // Пермский аграрный вестник : сборник научных трудов / ПГСХА.ЬХУП Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Энергия и значения молодых - аграрному сектору» (19-20 марта 2008 года; Пермь).-Пермь : Изд-во ПГСХА, 2008. - Часть 2.- С.21-23.

34. Казаков, Е.Д. Биохимия зерна и хлебопродуктов / Е.Д. Казаков, Г.П. Карпиленко .-3-е перераб. и доп. - СПб.: ГИОРД, 2005. - 512 с.

35. Карпов, В.Г. Разработка технологии новых видов крахмалопродуктов экструзионным способом / В.Г. Карпов: автореф. дис. докт. техн. наук. -М.: РГБ, 2000. - 22 с.

36. Кобылянский, В.Д. Озимая рожь - резерв кормовой базы животноводства/ В.Д. Кобылянский, О.В. Солодухина // Сельскохозяйственные вести. - 2008. - №2. - С.

37. Ковриков, И.Т. Совершенствование и обоснование параметров пресс-экструдеров для переработки комбинированных / И.Т. Ковриков , С.В. Шабанов // Вестник ОГУ. - 2004. - №7 - С. 148-151.

38. Колб В,.Г. Клиническая биохимия / В.Г. Колб, В.С. Камышников . -Минск : «Беларусь», 1976. - С. 59-62

39. Коновалов, В.В. Механизация технологических процессов животноводства : Часть 1. Механизация приготовления и раздачи кормов : учебное пособие - Пенза: РИО ПГСХА, 2002. - 190 с.

40. Коновалов, В.В. Определение подачи цилиндрического шнекового пресса / В.В. Коновалов, В.В. Новиков // Нива Поволжья. - 2010. - №2 - С. 51-56.

41. Коробов, А., Мишанин А., Эффективность использования экструзионной ржи в рационах свиней на откорме / А. Коробов, А. Мишанин // Свиноводство. - 2005. - №2 - С. 17-18.

42. Коротков, В.Г. Оценка процесса смешивания экструдируемого продукта в канале шнека / В.Г. Коротов, Т.М. Зубкова, Д.А. Мусиенко // Вестник ОГУ. - 2000. - №3. - С. 104-106.

43. Коротков, В.Г. Перемешивание экструдируемого материала в цилиндрическом канале / В.Г. Коротов, Т.М. Зубкова, Д.А. Мусиенко // Вестник ОГУ. - 2001. - №1 - С. 133-135.

44. Кошман, В.С. Словарь терминов и определений по гидравлике , теплотехнике и газовой динамике / В.С. Кошман, А.Т. Манташов ; рец. В.А. Волков [и др.] ; ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА. - Пермь: Изд-во ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2013. - 55 с.

45. Кошурников, А.Ф. Основы научных исследований: учебное пособие / А.Ф. Кошурников ; рец.: А.Г. Левшин, А.Д. Галкин, С.Е. Басалгин ; ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА. -Пермь : Прокростъ, 2014.- 317 с.

46. Курочкин, А.А. Получение экструдатов крахмалсодержащего зернового сырья с заданной пористостью / А.А. Курочкин, Г.В. Шабурова, Д.И. Фролов. - Режим доступа http://www.penzgtu.ru/fileadmin/filemounts/ ррЫаГГ/риЬ^ЫГго1оу/15(дата обращения 15.09.2016).

47. Кушнир, В.Г. Использование экструдеров при переработке продукции растениеводства в Республике Казахстан : Учебно-методическое пособие для обучающихся в профильной магистратуре в рамках ГПИИР-2 / В.Г. Кушнир, Н.В. Гаврилов, С.А. Ким. - Костанай : Костанайский гос. университет имени А. Байтурсынова, 2016. - 128 с.

48. Лазаренко, З.П. Методические указания по расчету технологических карт в животноводстве / З.П. Лазаренко, М.А. Трутнев, 2005. - 29 с.

49. Максимов, А.С Современные подходы к исследованию реологических свойств пищевых продуктов и полуфабрикатов / А.С. Максимов // Сб. науч. тр. II науч.-практ. конф. «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов». - М.: ГОУВПО «МГУПП», 2010. - С. 17-20.

50. Малкин, А.Я. Реология : концепции , методы , приложения / А.Я. Малкин, А.И. Исаев. - СПб.: Профессия, 2007. - 560 с.

51. Матвеева, Т.В. Разработка технологии сахарного печенья с применением нетрадиционного растительного сырья / Т.В. Матвеева, В.П. Корячкина // Сб. науч. тр. II науч.-практ. конф. «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов». - М.: ГОУВПО «МГУПП», 2010. - С. 76-81.

52. Мачихин, С.А. Инженерная реология - научный фундамент при конструировании оборудования пищевых производств / С.А. Мачихин // Сб. науч. тр. II научно-практ. конф. «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов».- М.: ГОУВПО «МГУПП», 2010. - С. 8-9

53. Мельников, С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм / С.В. Мельников . - Ленинград: Колос. Ленингр. отделение, 1978. - 560 с.

54. Мельников, С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. - 2-е изд. перераб. и доп. - Ленинград : Колос, 1980. - 168 с.

55. Методические материалы по моделированию и оптимизации одношнековых экструдеров / Л.П. Карташов, Т.М. Зубкова . - М.: Российская академия с/х наук, 2004. - С. 35.

56. Морозков, Н.А. Эффективность использования зерна озимой ржи экструзионной обработки в кормлении дойных коров / Н.А. Морозков: дис. .канд. сель. наук. - Пермь - РГБ, 2013. - 165 с.

57. Морозков, Н.А. Эффективность использования зерна озимой ржи экструзионной обработки в кормлении дойных коров / Н.А. Морозков : автореф. дис. канд. сель. наук. - Пермь - РГБ, 2013. - 22 с.

58. Мусиенко, Д.А. Определение рациональных параметров работы экструдеров и влияние их на качество экструдированных кормов / Д.А.Мусиенко : дисс. ... канд. техн. наук. - Оренбург : РГБ, 2002. - 212 с.

59. Наноструктурные изменения зерна озимой ржи в процессе экструзии / Славнов Е.В [и др.] // Аграрный вестник Урала. - 2010. - №5. - С. 75-78.

60. Насыров, А.Ш. Моделирование процесса экструдирования как объекта управления при переработке материалов растительного происхождения / А.Ш. Насыров : дис. ... канд. техн. наук. - Оренбург : РГБ, 2004. - 162 с.

61. Новиков, В.В. Экспериментальное обоснование рациональных параметров модернизированного экструдера КМЗ-2,0У / В. В. Новиков и др. // Нива Поволжья. - 2010. - №4 - С. 48-51.

62. Орсик, И.Л. Совершенствование технологического процесса экструдирования рыбных отходов повышением подачи смеси конусным питателем пресс-экструдера /И.Л. Орсик : дис. ... канд. техн. наук : -Пенза, 2016. - 164 с.

63. Основные кинетические закономерности процесса экструзии гороха с белковой добавкой / А.Н.Остриков [и др.] // Вестник ОГУ. - 2002. - №2. - С. 167-169.

64. Патент на изобретение №2408883 РФ, МПК G01N 33/02. Способ определения зависимости пищевой ценности биопродукта от параметров физико-механического воздействия на него и устройство для этого / Е.В. Славнов и др. - №2009102462/13; Заявлено 26.01.2009 // Бюл. №22. -10.08.2010. - 8 с.

65. Патент на изобретение №2429712 РФ, МПК G01N 33/02. Способ экструзионной переработки фуражного зерна / Е.В. Славнов, М.А. Трутнев, Е.В. Пепеляева (РФ). - №2010121103/13; Заявлено 25.05.2010 // Бюл. №27. - 27.09.2011. - 5 с.

66. Пепеляева, Е.В. Установка для определения влияния параметров процесса экструдирования на пищевые качества конечного продукта / Е.В. Пепеляева, М.А. Трутнев, Е.В. Славнов // Молодежная наука : технологии и инновации : сборник научных трудов.- Пермская ГСХА, 2008. - Часть 2. - С. 58-60.

67. Пепеляева, Е.В. Влияние параметров экструзионной переработки на содержание свободной глюкозы в зерне озимой ржи / Е.В. Пепеляева, М.А. Трутнев // Пермский аграрный вестник - 2013.- №4.- С. 28-32.

68. Пепеляева, Е.В. Влияние параметров экструзионной переработки на содержание аминоазота в зерновых продуктах / Е.В. Пепеляева // Молодежная наука 2013: технологии и инновации : в 3 частях. Часть 3 / ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА ; LXXIII Всерос. науч.-практ. конф. Молодых ученых, аспирантов и студентов (11-15 марта 2013 г.).- Пермь : Пермская ГСХА, 2013. - С 342-345.

69. Пепеляева, Е.В. Реологические свойства увлажненной крошки озимой ржи / Е.В. Пепеляева, Е.В. Славнов, Н.В. Трутнев // Пермский аграрный вестник : научно-практический журнал. - 2016. - N 4. - С. 71-76.

70. Пепеляева, Е.В. Экструзионная переработка свежеубранного зерна / Пепеляева Е.В. // Инновации аграрной науки - предприятиям АПК: сборник материалов: в 3 частях /Пермская ГСХА. Межд. науч.-практ. конф. ( Пермь, 24-25 апреля 2012 года). - Пермь : Пермская ГСХА , 2012.- Часть 2 - С. 135-138.

71. Пепеляева, Е.В.Основные сферы применения экструдеров в сельском хозяйстве и пути их совершенствования / Е.В.Пепеляева, И.Н. Колобов // Пермский аграрный вестник : сборник научных трудов / ПГСХА.ЬХУП Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Вклад молодых ученых в развитие АПК» (10-12 апреля 2007 г.) Вып. XVII. Ч.2.- Пермь: Изд-во ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА, 2007. - С.68-70

72. Перов, А.А. Термодинамическая обработка кормов в экспантрудере / А.А. Перов // Кормопроизводство. - 2003. - №9. - С.10-12.

73. Петров, И.А. Моделирование процесса шнек - прессового отжима масла из бинарной смеси с учетом нелинейных характеристик материала : Дисс. канд. технич. наук / И.А. Петров. - Пермь, 2013. -149 с.

74. Плешков, Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений / Б.П. Плешков. - изд. - 3-е, доп. и перераб. .- М.: Колос, 1975. - 496 с.

75. Полищук, В.Ю. К определению обрабатываемого воздействия на прессуемый материал в некоторых полостях рабочего пространства шнекового экструдера / В.Ю. Полищук, Т.М. Зубкова, К.А. Фисенко // Вестник ОГУ. - 1999. - №3. - С.121-123.

76. Полищук, В.Ю. Движение материала в канале шнека при наличии пограничного слоя на дне канала / В.Ю. Полищук, С.П.Василевская // Вестник ОГУ. - 2004. - №9 - С. 140-142.

77. Пономарева, М.Л. Ведущие направления селекции озимой ржи в Республике Татарстан / М.Л.Пономарева, С.Н.Пономарев // Нива Урала. -2012. - №6. - С.19-20.

78. Потапова, Г.Н. Результаты и перспективы селекции озимой ржи в Свердловской области / Г.Н. Потапова, К.А. Галимов, П.Н. Худорожкова // Нива Урала. - 2012. - №6. - С. 17-18.

79. Производство и скармливание экструдированного зерна озимой ржи: рекомендации / В.А. Ситников [и др. ] ; М-во с-х. Пермского края, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, Гос. Науч. Учреждение «Пермский науч.-исслед. ин-т с.х.» Россельхозакадемии. - Пермь: Изд-во ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2012. - 32 с.

80. Производство и скармливание экструдированного зерна озимой ржи: рекомендации / Ситников В.А.[ и др. ]- Пермь. ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2012. - 32 с.

81. Раувендаль, К. Экструзия полимеров / К. Раувендаль. - СПб : Профессия , 2010. - 768 с.

82. Региональная энергетическая комиссия Пермского края. [Электронный ресурс] : // Тарифы и цены на электроэнергию - точка доступа: http://www.rek.permkrai.ru - Заголовок с экрана.

83. Реологические свойства некоторых традиционных молочных продуктов / Хухуу Д. [и др.] // Сб. науч. тр. II науч.-практ. конф. «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов». - М.: ГОУВПО «МГУПП», 2010.- С. 84-86.

84. Реологическое поведение шоколадной массы / В.П. Корячкин [и др.] // Сб. науч. тр. II науч.-практ. конф. «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов». - М.: ГОУВПО «МГУПП», 2010. -С. 20-24.

85. Реология пищевых масс / К.П. Гуськов [и др.]. - М.: Пищевая промышленность, 1970. - 208 с.

86. Роль генофонда в создании высокоадаптивных сортов ржи Башкортостана / Н.И. Лещенко [и др.] // Нива Урала. - 2012. - №6. -С. 23-24.

87. Ситников, В.А. Использование зерна озимой ржи экструзионной обработки в кормлении коров : монография / В. А. Ситников, Н.А. Морозков. - Пермь : ИПЦ «Прокростъ», 2016. - 134 с.

88. Ситников, В.А. Нетрадиционный способ подготовки концентрированных кормов и результаты скармливания их животным / В.А. Ситников, Н.А. Морозков, Е.В. Славнов // Аграрный вестник Урала - 2008. - №3. -С. 52-55.

89. Скульский, О.И. Механика аномально вязких жидкостей / О.И. Скульский, С.Н. Аристов. - Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2003. - 156 с.

90. Славнов, Е.В Экструзионная переработка свежеубранного зерна естественной влажности / Е.В. Славнов, Е.В. Пепеляева, М.А.Трутнев // Аграрный вестник Урала. - 2012. - №8. - С. 49-51.

91. Славнов, Е.В. Исследование реологических свойств увлажненной крошки озимой ржи / Е.В. Славнов, А.М. Судаков, Н.В. Шакиров // Аграрный вестник Урала. - 2007. - №6. - С. 57-60.

92. Славнов, Е.В. Получение концентрированных кормовых добавок экструзионной обработкой зерна озимой ржи с оценкой пищевой ценности / Е.В. Славнов, В.П. Коробов, Л.М. Лемкина // Аграрный вестник Урала. - 2008. - №3 - С. 80-83.

93. Соколова, О.Я Влияние технологических факторов экструзии на сорбционную способность зернопродуктов / О.Я. Соколова, А.В. Стряпков, С.В. Антимонов, С.Ю. Соловых // Вестник ОГУ. - 2005. -№10 - С. 150-155.

94. Стрелюхина, А.Н. Реологические методы контроля процессов в системе функциональной безопасности / А.Н.Стрелюхина // Сб. науч. тр. II науч.-практ. конф. «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов».- М.: ГОУВПО «МГУПП», 2010.- С. 35-37.

95. Сысуев, В.А. Итоги выполнения научных исследований конкурсного проекта МНТП «Рожь» / В.А.Сысуев, Л.И. Кедрова // Нива Урала. - 2012.

- №6. - С. 7-9.

96. Тарг, С.М. Основные задачи теории ламинарных течений / С. М. Тарг. -М., Ленинград : государственное издательство технико-теоретической литературы , 1951. - 420 с.

97. Тенденции производства и переработки зерна озимой ржи / М. Грибков [и др.] // АПК: экономика и управление. - 2008. - №6. - С. 48-50.

98. Товары и услуги. [Электронный ресурс]: // Стоимость сельскохозяйственной продукции в Пермском крае - точка доступа: http: // www.tiu.ru - Заголовок с экрана.

99. Турбоэкструдер ЭКСПР0-02. http: // nppekspro.com/ekspro- 02 . - Режим доступа (дата обращения 10.12.2014)

100. Уилкинсон, У.Л. Неньютоновские жидкости / У.Л. Уилкинсон . - М.: Мир, 1964. - 216 с.

101. Урьев, Н.Б Физико-химическая динамика и реология структурированных дисперсных систем / Н.Б.Урьев // Сб. науч. тр. II науч.-практ. конф. «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов». - М.: ГОУВПО «МГУПП», 2010. - С. 7-8.

102. Фисенко, К.А. Исследование и оптимизация процесса экструдирования кормов с учетом изменения геометрических и режимных параметров рабочего пространства шнекового прессующего механизма / К.А. Фисенко : автореф. ... канд. техн. наук. - Оренбург, 2000. - 22 с.

103. Ханин, В.П. Ресурсосберегающий процесс экструзионной обработки зернового сырья / В.П. Ханин : дис. ... канд. техн. наук. - Оренбург, 1997.

- 130 с.

104. Химия и технология крахмала: промышленные вопросы / пер. с англ.; ред. Р. Л. Уислера, Ф. Эжена. - М.: Пищевая промышленность, 1975. -360 с.

105. Черняев, Н.П. Технология комбикормового производства / Н.П. Черняев. - М.: Агропромиздат , 1985. - 255 с.

106. Чугуевская, О.А. Экономическая эффективность скармливания экструдированного зерна озимой ржи / О.А. Чугуевская, Е.В. Пепеляева // Молодежная наука 2013: технологии и инновации : в 3 частях. Часть 3 / ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА ; LXXIII Всерос. Науч.-практ. конф. Молодых ученых, аспирантов и студентов (Пермь,11-15 марта 2013 г.) .Пермь : Пермская ГСХА, 2013. - С. 351-356.

107. Чугуевская. О.А. К выбору датчиков для лабораторной установки /О.А. Чугуевская, Е.В. Пепеляева // Молодежная наука 2012 : технологии и инновации : сборник материалов : в 3 частях / ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА. Всеро. науч.-практ.конф. (с межд. участием) молодых ученых, аспирантов и студентов ( Пермь, 13-14 марта 23012 года). - Пермь : Пермская ГСХА, 2012. - С. 296-299 : табл.

108. Шатунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. - М.: Энергия, 1972.

109. Экструдированный корм.- Режим доступа // http://agroproplus.ru/page15.html (дата обращения 17.03.2015)

110. Экструзия в пищевой технологии / Остриков А.Н. [и др]. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 288 с.

111. Янков, В.И. Переработка волокнообразующих полимеров. Основы реологии полимеров и течение полимеров в каналах / В. И. Янков [и др.]. - Москва - Ижевск : НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» , Институт компьютерных исследований , 2008. - 264 с.

112. Berglung, P.T. Physico-chemical and sensory analysis of extruded high-fiber barley cereals / Berglung, P.T., C.E. Fastnaught, and E. T. Holm // cereal. Chem. - 1994. - No. 1. - P. 91-95.

113. Extract viscosity asan Indirect Assay Far water - soluble pentosan Content in Rye / D. Boros, R.R. Marguardt, B.A. Slominskiy, W. Guenter // Cereal Chem, 1993. - V. 70. - 5. - P. 575-580.

114. Extract viscosity of winter rye: variation with precipitation and temperature / Y.T. Gan, J.G. MeLeod, G.J. Scoles, G.L. Campbell // Can. J. Plant Sci., 1997.

- V. 77. - P. 555-560.

115. Harper, J. M. Extrusion processing of food products/ I. M. Harper // Food Technology. - 1978. - V. 32. - 27 S.

116. Heldman, D.R. Principles of food processing / D.R. Heldman, R.V. Hartel. Springer, 1997. - P. 278-281.

117. Linko, P. High temperature-short time extrusion cooking / P. Linko, P. Colonna, C. Mercier // Advances in cereal science and technology. Ed. Y. Pomeranz. St. Paul, USA. - 1981. - Vol. IZH. - P. 145-235.

118. Mercier, C. Veranderund der structures and Verdaulichkeit background Getreidestarke beim Extrudieren / C. Mercier // Getreide, Mehl und Brot. -1980. - No. 34. - P.52.

119. Physical and sensory characteristics of Extruded products from two lines with different oat P-Glucan concentration / N. Yao, Jean-Luc Jannink , Sajid Alavi , Pamela J. // Cereal chemistry. - 2006. - Vol. 83. - No 6. - S. 692.

120. Singh, S. Nutritional aspects of food extrusion: a review / S. Singh, S. Gamlath, and L. Wakeling Colombia // International journal of food science and technology. - 2007. - 42. - P. 916-929.

121. Smith, O.B. Extrusion cooking. In : new protein foods / ed. A. M. Altschus.

- London : academic press. - 1976. - B. 2. - P. 86-121.

122. Structural properties of protein-stabilized starch-based supercritical fluid extrudates / S. Kh. Alavi, B.K. Khodja, M. Khan, th. b., Bowman, S. S. H. Rizvi, international journal of food studies. - 1999. - № 32. - P. 107-118.

123. Tadmore Z. Engineering principles of plasticating extrusion / Z. Tadmore, I. Klein. - Krieger, 1970. - 500 c.

124. The use of extruded barley, wheat and corn as additives in the mash / D.E. Briggs, A. Wadeson, R., Statham, J. F. Taylor // J. Inst. Moonshine. - 1986. -Vol. - 92. - S. 468-474.

Приложение А. Технические характеристики датчиков экспериментальной установки

Таблица А.1 - Техническая характеристика Термодата - 13К2

Количество входов 4

Полный диапазон измерения по каждому входу от 5мВ до 60мВ, от 200°С до 2500°С определяется типом датчика

Класс точности 0,25

Разрешение 1°С или 0,1°С выбирает пользователь

Таблица А.2 - Техническая характеристика датчика «Меродат К-18М»

Наибольший предел измерения (НПИ), кг 1000

Рабочий коэффициент передачи (РКП), мВ/В 2,0±0,003

Класс точности (по ГОСТ 30129) С3

Число поверочных интервалов 3000

Комбинированная погрешность, % от РКП ±0,05

Ползучесть (30 мин.), % от РКП ±0,1

Нулевой коэффициент передачи (НКП), % от РКП ±1

Изменение НКП/РКП от температуры, % от РКП/10°С ±0,05/±0,05

Входное сопротивление, Ом 400±10

Выходное сопротивление, Ом 352±2

Сопротивление изоляции, МОм >5000

Диапазон рабочих температур, °С -30 - +50

Допустимая перегрузка в темени не более 1 час., % от НПИ 125

Разрушающая перегрузка, % от НПИ 200

Рекомендуемое напряжение питания, В 5-12

Максимальное напряжение питания, В 15

Степень защиты (по ГОСТ 14254) 1Р68

Материал корпуса датчика Легированная сталь

Длина кабеля, м 3

Таблица А.3 - Техническая характеристика датчика перемещения

Диапазон измерений, мм 0-400

Точность отсчета, мм 0,1

Рабочая температура, °С 0-50

Таблица А.4 - Техническая характеристика датчика «Т5/50№т»

Номинальный крутящий момент, №м 50

Класс точности 0,1

Номинальная чувствительность (ном. выходной сигнал при ном. крутящем момента), мВ/В 2

Допуск по чувствительности, % < ±0,02

Температурный коэффициент выходного сигнала (относительно реального значения) на 10К в ном. температурном диапазоне, % < ±0,1

Температурный коэффициент нулевого сигнала (относительно ном. чувствительности) на 10К в ном. температурном диапазоне, % < ±0,1

Нелинейность, включая гистерезис (относительно номинальной чувствительности), % < ±0,1

Относительное отклонение воспроизводимости по DIN 1319 (относительно изменения выходного сигнала), % < ±0,05

Входное сопротивление при нормальной температуре, Ом 350±1,8

Выходное сопротивление при нормальной температуре, Ом 350±1,5

Максимальное допустимое напряжение питания, В 20

Номинальный диапазон напряжения питания, В 0,5 ... 12

Номинальная температура, °С +23

Номинальный температурный диапазон, °С +10...+60

Рабочий температурный диапазон, °С -10...+60

Температурный диапазон хранения, °С -50...+70

Статическая предельная нагрузка, % 150

Статическая разрушающая нагрузка, % 300

Предельный изгибающий момент, Н^м 6

Предельная осевая нагрузка, кН 3,5

Предельная поперечная нагрузка, Н 50

Угол кручения при ном. крутящем моменте, град 0,85

2 3 Массовый момент инерции, кгм •Ю- 0,041

Максимальная допустимая скорость вращения, об/мин 4000

Срок службы щеток, обороты 3-108

Амплитуда вибрации по DIN 50100 (относительно номинального крутящего момента), % 70(двойная амплитуда)

Приложение Б. Исходные данные для проведения эксперимента

Данные параметров Масса образца, гр

10 15 20

Исходные данные

Радиус рабочей камеры, м 0,025 0,025 0,025

Давление, МПа 10 25 40

Расстояние между дисками, при заданном давлении, м 0,0045 0,0055 0,0065

Эффективный сдвиг, с-1 нижний уровень (-1) 5 5 5

средний уровень (0) 12,5 12,5 12,5

верхний уровень (+1) 20 20 20

Расчетные данные показаний датчиков, для обеспечения требуемых воздействий

Усилие, кгс 196,4 491 785,5

Частота вращения нижнего диска, мин-1 нижний уровень (-1) 8,6 10,6 12,4

средний уровень (0) 21,5 26,3 31,1

верхний уровень (+1) 34,4 42,0 49,7

Приложение В. Показания датчиков на мониторе ПК в ходе эксперимента

(СЬ) iH^O");

Главная Вставка

Разиетка страницы Формулы Данные

Таблица-обработка [Режим совместимости] - Microsoft Excel Рецензирование Вид

_ а х

I) _ гл х

Л

J

Буфер обмена G

Вставить

Arial Суг

10

А" А*

ж к ч -||FEr||ô»- А

Шрифт г"

= Ш ф*

1=1' Перенос текста

Объединить и поместить в центре 1 Выравнивание г

Общий

% ОМ

Число

,00 +,0

ш

01

Условное Форматировать Стили форматирование"* кактаблицут ячеект Стили

j*11 Вставить * ?" Удалить *

Ячейки

я7 lÄ

i

а-

Сортировка Наити и и фильтр т выделить' Редактирование

М4

h

1

К

M

N

W

Время, сек 0.00 0,86 Ш 2,50 3,32 4,16 4,99 5,82 6,79 7,96 8,77 9,65 10', 55 11,36 12,18 13,00 13,82 14,55 15,49

16.51

17.52 18,36 19,18 20,18 21.00 21,82 22,55 23,49 24,32

Температура. 129,4

129.4

129.5 129,5 129,5

129.5

129.6 129,6 129,6 129,6 129,6 129,8

129.8

129.9 129,9 129,8 129,8 130,0 130,0 130,0 130,0 130,0 130,2 130,2 130,2

130.2

130.3

130.3

130.4

гр Обороты/мин 46,9 52,0

52.0 52,6 52,6 52,6

52.6

52.1 51,1 51,1 52,5 52,5 51,8

51.8 52,4 52,4 51,1

51.1

52.4

51.5 51,5

51.7 51,7

51.9 51,9

52.2 52,2 52,2 52,2

Давление,атм 43,92 43,92 44,00 44,00 44,00 44,00 44,00 44,00 45,13 45,13 45,17 45,17 45,17 45,17 45,17 45,17 45,17 45,52 45,52 45,52 45,52 45,52 45,52 46,26 46,26 46,47 46,47 46,47 46,47

Моментам 8,47 8,56 8,56 8,37 8,37 8,10 8,10 8,24 7,98 7,98 7,92 7,92 8,05 8,05 7,82 7,82 7,98 7,98 7,89 7,62 7,62 7,91 7,91 7,67

7.67

7.68 7,68 7,74 7,74

Зависимость параметров от времени

140.0

120.0

100.0

60.0

20.0

0.0

0.00 10:00 20.00 30:00 4000 50:00 60:00 70:00 В0:00 90:00 100,00

Бремя, сек

-Температура, гр -■ Оборотки* — —Двеление.втм --■■.....Мамент, Н*м

м Образец! Образец 3 Образец 4 Образец 5 Образец 6

и 4 ►

Укажите ячейку и кажмите ВВОД или выберите "Вставить"

7 Образец S Образец 9 Образец 10 [i|

¡2

Microsoft PowerPoint... ^ Таблица -обработка.

Моя диссертация 1 ^ 4 раздел [режим огр... RU ti

Приложение Г. Двумерные сечения графиков уравнений регрессии

:

№ -ал

-¡¡л ¡¡л XI

Рисунок Г Л - Графики зависимости содержания глюкозы - У1 и содержания свободного аминоазота - У 2 от давления XI и скорости сдвига - Х2

о,б од

-од -]

а

ч-

■-• V

п

у У

-- - и — +.1

— - +.3

—

- +Л

— 3.1

— -

■0.6

-од од

К]

0.?

Рисунок Г.2 - Графики зависимости содержания глюкозы - У1 и содержания свободного аминоазота - У2 от давления -XI и времени воздействия на материала - ХЗ

]

0,6 од -од -0,6

(Ч

ч

"Г

VI

- :-"

---5,9 — -.] — - -.:

- 4.3

- -."

-]

-0,6

ОД о;

х:

Рисунок Г.3 - Графики зависимости содержания глюкозы - У1 и зависимости содержания глюкозы - У2 от скорости сдвига - Х2 и времени воздействия на материала - ХЗ

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ БИОПРОДУКТА ОТ ПАРАМЕТРОВ ФИЗИКО МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕГО И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭТОГО

Патентообладатель(ли): Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук (1Ш)

Автор(ы): см. на обороте

Заявка №2009102462

Приоритет изобретения 26 января 2009 г.

Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10 января 2011 г. Срок действия патента истекает 26 января 2029 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам

Б.П. Симонов

Приложение Д. Патенты на изобретения

теОТШШ€ЖАШ ФВДЮАШИИШ

я т

тшшш

НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

№ 2408883

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

ли (11) 2 408 883

N

О

СО 00 со со

о *

сч

э к

(13)

(51) МПК

вот 33/02 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

С2) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(21)(22) Заявка: 2009102462/13, 26.01.2009

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 26.01.2009

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 26.01.2009

(43) Дата публикации заявки: 10.08.2010 Бюл. № 22

(45) Опубликовано: 10.01.2011 Бюл. № 1

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1Ш 2244287 С1, 10.04.2003.1Ш 2323430 С1, 27.04.2008. И1142441 Ш, 10.12.2004.

Адрес для переписки:

614013, г.Пермь, ул. Акад. Королева, 1, Институт механики сплошных сред УрО РАН

(72) Автор(ы):

Славнов Евгений Владимирович (1Ш), Судаков Андрей Иванович (ЯЦ), Пепеляева Евгения Валерьевна (ЯЦ), Коробов Владимир Павлович (ГШ), Трутнев Михаил Алексеевич (ИЦ)

(73) Патентообладатель(и): Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук (1Ш)

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ БИОПРОДУКТА ОТ ПАРАМЕТРОВ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕГО И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭТОГО

(57) Формула изобретения

1. Способ определения зависимости пищевой ценности биопродукта от параметров физико-механического воздействия на него, заключающийся в том, что образец биопродукта заданной влажности помещают в рабочую камеру и оказывают на него физико-механическое воздействие, отличающийся тем, что рабочую камеру располагают в термостатируемом цилиндре, а физико-механическое воздействие на образец биопродукта осуществляют температурой через стенки цилиндра и двумя плунжерами, один из которых, а именно верхний, перемещают в осевом, а другой -нижний в окружном направлении, при этом измеряют усилие на верхнем плунжере и его перемещение, момент на нижнем плунжере и его угловую скорость вращения, температуру цилиндра и регистрируют текущее время, по истечении заданного интервала времени воздействие останавливают, по измеренным параметрам вычисляют давление, эффективную скорость сдвига, а на полученном образце биопродукта определяют пищевую ценность, в качестве которой устанавливают количество свободных глюкозы и аминоазота, при этом задание параметров воздействия и определение пищевой ценности повторяют при других значениях давления в диапазоне Он-10 МПа, температуры 25н-200°С, влажности 6-35%, скорость сдвига Ю '-гЮ44 с"1, времени воздействия 0,01- 1 ч, получают табулированную или

Стр.: 1

7} С

го

о 00 00 00 о»

о 10

аппроксимирующую зависимость показателей пищевой ценности биопродукта от исходной влажности, давления, температуры, скорости сдвига, времени воздействия их на биопродукт.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее основание, рабочую камеру, образованную цилиндром и силовыми элементами, отличающееся тем, что силовые элементы выполнены в виде двух плунжеров, расположенных в цилиндре с двух противоположных сторон от рабочей камеры, причем один из плунжеров, а именно нижний, снабжен управляемым электроприводом его вращения вокруг продольной оси, а другой плунжер - верхний снабжен также управляемым электроприводом его перемещения вдоль продольной оси с возможностью создания регулируемого давления в рабочей камере в диапазоне 0н-10 МПа, при этом верхний и нижний плунжеры снабжены сменными дисками, жестко связанными с ними и установленными со стороны рабочей камеры, а цилиндр снабжен электронагревателем, установленным в полости цилиндра вокруг рабочей камеры с возможностью регулирования температуры 25н-200°С, устройство также содержит датчики усилия и перемещения верхнего плунжера, датчики момента силы и угловой скорости вращения нижнего плунжера, датчик температуры цилиндра, кроме того, устройство содержит компьютер и преобразователь аналоговых сигналов в цифровую форму и цифровых сигналов в аналоговую, причем компьютер соединен через преобразователь сигналов с электронагревателем, с управляемыми приводами верхнего и нижнего плунжеров и с датчиками.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что сменные диски со стороны рабочей камеры выполнены с радиальными рифлениями.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что нижний сменный диск со стороны рабочей камеры выполнен с радиальными ребрами.

СМ

О

со со со со о ■ч-см

э ос

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

И11(,,) 2 429 712 С1

(13)