Разработка и оптимизация системы процессов производства инстант продукта на основе гречневой муки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.12, кандидат технических наук Сарафанов, Александр Александрович

• Сарафанов, Александр Александрович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сарафанов, Александр Александрович

Содержание

Введение

Глава 1. Обзор научно-технической литературы

1.1 Основы производства инстант продуктов

1.2 Характеристика и свойства используемого сырья

1.3 Методы системного исследования технологического потока. Методы оценки расчета уровня целостности технологического потока

1.4 Теоретические основы процесса гранулирования сыпучих сред

1.5 Теоретические основы процесса гранулирования с активатором

1.6 Задачи исследования

Глава 2. Диагностика существующей технологической системы

производства инстант продукта на основе картофельного крахмала

2.1 Методическое обеспечение диагностики

2.2 Построение операторной модели

2.3Экспериментальное исследование и результаты диагностики линии

производства инстант продукта на основе картофельного крахмала

2.4 Выводы

Глава 3. Сравнительное исследование свойств картофельного и

гречневого крахмала

3.1 Организация и методическое обеспечение исследования

3.2 Микроисследование строения зерен картофельного и гречневого крахмалов

3.3 Исследование реологических свойств картофельного и нативного гречневого крахмалов

3.4 Экструзионная обработка гречневого крахмала. Реологические исследования экструдированного гречневого крахмала

3.5 Краткие выводы

Глава 4. Оптимизация процесса гранулирования

4.1 Теоретические основы процесса гранулирования с активатором компонентов инстант напитка на основе гречневого крахмала

4.2 Экспериментальное исследование и оптимизация процесса гранулирования

4.3 Краткие выводы

Глава 5. Технология инстант продукта на основе гречневой муки как система процессов

5.1 Использование гречневой муки в производстве инстант продукта

5.2 Операторная модель разработанной технологии инстант продукта на основе гречневой муки

5.3 Оценка уровня организации (целостности) технологии напитка на основе гречневой муки как системы процессов

5.4 Краткие выводы

Глава 6 Практические результаты исследования

6.1 Рецептура инстант продукта на основе гречневой муки

6.2 Машинно-аппаратурное оформление индустриального технологического потока производства инстант продукта на основе гречневой муки

6.3 Краткие выводы

Общие выводы

Список использованной литературы

Приложение А Результаты диагностики существующей системы процессов

производства инстант продукта на основе картофельного крахмала

Приложение Б Фотографии суспензий

Приложение В Удостоверение о качетсве и безопасности муки

Приложение Г Содержание витаминов группы В в пробах

Приложение Д Заключение от ГНУ «Научно-исследовательский институт пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии»

Приложение Е Уведомление о поступлении заявки

Приложение Ж Техническая документация

Приложение И Акт внедрения

Приложение К Использование материалов диссертации в учебном процессе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и оптимизация системы процессов производства инстант продукта на основе гречневой муки»

Введение

Ввиду установления причинной связи роста числа хронических заболеваний в последние десятилетия с несбалансированным рационом питания, стали относиться к пищевым продуктам и как к средству поддержания здоровья.

Неблагоприятные геофизические, климатические и экономические условия, в которых пребывает значительная часть населения России, несбалансированность и недостаток питания выдвинули специфические требования к расширению ассортимента пищевых продуктов, среди которых одним из основных является присутствие в их составе биологически активных веществ и витаминов. Так как способность запасать микронутриенты впрок на сколько-нибудь долгий период у организма человека отсутствует, человек должен их получать регулярно с пищей.

Богатейшим источником практически всех необходимых организму микронутриентов является сырье растительного происхождения. При этом такое сырье имеет ряд существенных преимуществ перед синтетическими стимуляторами.

Одним из путей решения проблемы несбалансированности рациона питания является создание напитков на основе растительного сырья.

Анализ современного уровня технологии изготовления сухих продуктов и основных тенденций ее развития показывает, что вместо изготовления сухих продуктов в виде порошков и гомогенных смесей во многих странах разрабатывают и внедряют способы получения инстант продуктов в гранулах.

Быстрое увлажнение и растворение в воде сухих продуктов является целью инстантирования.

Целью настоящей работы является создание системы процессов для производства инстант продукта на основе гречневой муки.

Задачи работы изложены в заключительном разделе первой главы.

Научные положения, выносимые на защиту;

• диагностика и оценка качества системы процессов для производства

инстант продукта;

• реологические свойства нативного и экструдированного гречневого крахмала, нативной и экструдированной гречневой муки как основы для производства инстант продукта;

• оптимизированный ведущий технологический процесс (гранулирование);

• система процессов для производства инстант продукта на основе гречневой муки;

• машинно-аппаратурное оформление технологии производства инстант продукта на основе гречневой муки.

Научная новизна.

• Установлены закономерности организации системы процессов для производства инстант напитков на основе картофельного крахмала;

• Изучены реологические свойства гречневого крахмала для производства инстант напитка;

• Изучен и оптимизирован процесс гранулирования на основе гречневой муки;

• Исследованы строение зерен гречневого крахмала;

• Разработана и оптимизирована система производства инстант напитка на основе гречневой муки.

Практическая значимость работы и реализация.

• Предложена система процессов производства инстант напитка на основе гречневой муки;

• Составлены и внедрены в производство на ООО НПО «Здоровое питание» рецептуры инстант напитка на основе гречневой муки;

• Предложена компоновка поточной линии производства инстант напитка на основе гречневой муки;

• Подана заявка на способ получения гранулированного пищевого продукта входящий №065986, регистрационный №2012140917.

Заключение диссертации по теме «Процессы и аппараты пищевых производств», Сарафанов, Александр Александрович

Общие выводы.

1. По результатам оценки стабильности технологических подсистем, входящих в систему производства инстант продуктов на основе картофельного крахмала была выявлена подсистема вносящую наибольшую нестабильность в функционирование технологической линии - подсистема гранулообразования.

2. Исследование реологических свойств нативного и экструдированного гречневого крахмала, экструдированной гречневой муки показало целесообразность их использования в качестве структурообразователя в производстве инстант продукта. В ходе микроисследований гречневого крахмала была выявлена неправильная, многогранная форма зерен, в отличие от округлой формы зерен картофельного крахмала. Подобные неправильной формы зерна имеют большее гидравлическое сопротивление и осаждаются медленнее, что благотворно влияет на структурообразование инстант напитка на основе гречневого крахмала и гречневой муки.

3. Теоретические и экспериментальные исследования процесса гранулирования позволили оптимизировать процесс гранулообразования, что привело к увеличению уровня целостности подсистемы гранулообразования в ходе повторной диагностики технологической системы производства инстант продукта на основе гречневой муки.

4. Проведенное системное исследование новой, оптимизированной машинной технологии гранулированного напитка показало, что уровень организации повысился по сравнению с известной технологией за счет оптимизации режимов работы гранулятора. Также можно рекомендовать использование нового вида активатора, который также может ускорить процесс гранулообразования за счет направленного воздействия на образующийся мелкий или излишне крупный гранулят.

5. В целях расширения ассортимента, внедрения безотходных технологий переработки плодово-ягодного и молочного сырья, улучшения пищевой ценности и придания им профилактической направленности были разработаны рецептуры и технология производства инстант продуктов на основе гречневой муки, которые были внедрены в производство на ООО НПО «Здоровое питание», г. Кемерово. Подана заявка на способ получения гранулированного пищевого продукта входящий №065986, регистрационный №2012140917. Предложена компоновка поточной линии производства инстант продукта на основе гречневой муки. Инстант продукт на основе гречневой муки может быть применен при создании продуктов для людей, находящихся в автономных условиях, в том числе для экипажей космических станций.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сарафанов, Александр Александрович, 2013 год

Список использованной литературы:

1. Андреев, Н.Р. Основы производства нативных крахмалов / Н.Р. Андреев. -М.: Пищепромиздат, 2001. - 289 с.

2. Витюгин, В.М. Разработка технологии получения галтовочных тел /т В.М. Витюгин, В.А. Лотов и др. // Изв. Томского политехи, инст. - 1975. - Т. 272. -161-165 с.

3. Витюгин В.М. Исследование процесса гранулирования скатыванием с учетом свойств комкуемых дисперсий: дис. ... докт. техн. наук / Витюгин В.М. -1975.-312 с.

4. Витюгин, В.М. К теории окомкования влажных дисперсных материалов / В.М. Витюгин // Известия ТПИ,- Томск, 1975. - т. 272. - 127 с.

5. Витюгин, В.М. Графоаналитический метод определения наименьшей капиллярной влагоемкости дисперсных материалов / В.М. Витюгин и др. // Известия ТПИ. - Томск, 1973 . - Т. 257. - 130 с.

6. Витюгин, В.М. Исследование процесса гранулирования дисперсных материалов окатыванием в тарельчатых аппаратах / В.М. Витюгин. - Томск, 1979. -312с.

7. Воларович, М.П. Исследование подвижности почвенной влаги /М.П. Воларович // Коллоидный журнал. - 1936. - Вып.2. - № 7. - 557 с.

8. Горбатов, A.B. Реология мясных и молочных продуктов / A.B. Горбатов. -М.:Пищевая промышленность, 1979. - 384 с.

9. Горбатов, A.B. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов / A.B. Горбатов, Ю.А. Мачихин.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 296 с.

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

11. Дерягин, Б.В. Определение удельной поверхности тел по скорости каппилярной пропитки / Б.В. Дерягин // Коллоидный журнал. - 1946. - Т.8. - № 1-2.-27-30 с.

12. Дерней, И. Производство быстрорастворимых продуктов / И. Дерней.

- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 184 с.

13. Дерягин, Б.В. Прибор для определения коэффициента фильтрации и капиллярной пропитки дисперсных и пористых тел / Б.В. Дерягин, H.H. Захаваева, М.В. Талаев. - М.: АН СССР, 1953. - 11 с.

14. Дерягин, Б.В. Адгезия / Б.В. Дерягин, H.A. Кротова. - М.-Л.: Ан СССР, 1949.-244с.

15. Дерягин Б.В. Адгезия твердых тел / Б.В. Дерягин, H.A. Кротова, В.П. Смилга. - М.: Наука, 1973. - 279 с.

16. Дерягин, Б.В. Особенности капиллярной пропитки железнорудных окатышей / Б.В. Дерягин, М.К. Мельникова, В.И. Крылова // Коллоидный журнал.

- 1952. - Т.14. - № 6. - 423-427с.

17. Дерягин, Б.В. Вода в дисперсных системах / Б.В. Дерягин, Н.В. Чураев, Ф.Д. Овчаренко. - М.: Химия, 1989. - 288с.

18. Думанский, A.B. Лиофильность дисперсных систем / A.B. Думанский.

- Киев: АН УССР, 1960. - 212с.

19. Зимон, А.Д. Адгезия жидкости и смачивание / А.Д. Зимон. - М.: Химия, 1974.-414 с.

20. Зимон, А.Д. Адгезия пыли и порошков / А.Д. Зимон. - М.: Химия, 1967.-372 с.

21. Зимон, А.Д. Аутогезия сыпучих материалов / А.Д. Зимон, Е.И. Андрианов. - М.: Химия, 1978. - 260с.

22. Зимон, А.Д. Коллоидная химия / А.Д. Зимон, Н.Ф. Лещенко. - М.: Агар, 2001.-318 с.

23. Зимон, А. Д. Адгезия пищевых масс / А. Д. Зимон. - М.: Агропромиздат, 1985. - 272 с.

24. Коротич, В.И. Теоретические основы окомкокывания железорудных материалов / В.И. Коротич. - М.: Металлургия, 1966. - 152 с.

25. Киселева, Т.Ф. Формирование технологических и социально значимых потребительских свойств напитков: теоретические и практические аспекты / Т.Ф. Киселева. - Кемерово: КемТИПП, 2006. - 271 с.

26. Классен, П.В. Основные процессы технологии минеральных удобрений / П.В. Классен, И.Г. Гришаев. - М.: Химия. 1990.- 304 с.

27. Классен, П.В. Основы техники гранулирования / П.В. Классен, Гришаев И.Г.- М.: Химия, 1982. 272 с.

28. Классен, П.В. Гранулирование / П.В. Классен, И.Г. Гришаев, И.П Шомин. -М.: Химия, 1991.-240 с.

29. Круглицкий, H.H. Физико-химические основы регулирования свойств дисперсий глинистых материалов / H.H. Круглицкий. - Киев: Наукова Думка, 1968. -320 с.

30. Липатов, H.H. Проблемы производства сухого быстрорастворимого молока /H.H. Липатов // Молочная промышленность. - 1970. - № 11. - 11-13 с.

31. Липатов, H.H. Прибор для определения относительной скорости растворения сухого молока / H.H. Липатов, В.Д. Харитонов // Молочная промышленность. - 1972. - № 11. - 7-10 с.

32. Липатов, H.H. Сухое молоко / H.H. Липатов, В.Д. Харитонов // Легкая и пищевая промышленность. - 1981. - 263 с.

33. Липатов, H.H. Анализ некоторых путей интенсификации работы аппаратов для получения сухого молока / H.H. Липатов, В.Д. Харитонов, В.Я. Грановский // Труды ВНИМИ. - М.: Пищевая промышленность, 1978. - вып. 46. -3-9 с.

34. Лотов, В. А. Анализ процесса формования продавливанием дисперсных масс / В.А. Лотов // Сб.: Минеральное сырье и нефтехимия. - Томск: ТПИ, 1979.-55-59 с.

35. Лотов, В.А. Закономерности оптимального формирования структур в технологии материалов на основе силикатных дисперсных систем: автореферерат дис. ... на соиск. уч. степени докт. техн. нау / В.А. Лотов. - Томск, 2002. - 46 с.

36. Лотов, В.А. Использование метода АВГ для изучения продуктов гидратации вяжущих материалов / В.А. Лотов, Я.А. Белихмаер, В.П. Игнатов // Труды 8 Всесоюзного совещания по химии и технологии цемента. - М.: НИИЦемент, 1191.- 189-190 с.

37. Лотов, В.А О взаимосвязи некоторых показателей структурно-механических и водно-физических свойств дисперсных материалов / В.А. Лотов, В.М. Витюгин, A.M. Попов // Известия ТПИ. - 1978. - Т. 257. - 171 с.

38. Лотов, В.А. Исследование структурно-механических свойств масс для формования заготовок калиброванного зерна / В.А. Лотов, В.М. Витюгин // Известия ТПИ. - 1976. - Т. 276. - 119-123 с.

39. Лыков, A.B. Прогноз развития науки о сушке капиллярно-пористых коллоидных тел / A.B. Лыков // ИФЖ. - 1970. - Т. 18. - № 4. - 609-616 с.

40. Лыков A.B. Теория сушки / A.B. Лыков. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.

41. Мартемьянова, Л.Е. Инженерная реология: Учебное пособие / Л.Е. Мартемьянова, Н.Б. Гаврилова, М.П. Щетинин, П.А. Лисин. - Барнаул. - Омск: Изд-во АлтГТУ, 2003. - 389 с.

42. Маюрникова, Л.А. Разработка рациональной технологии порошкообразных смесей для напитков на основе местного растительного сырья: Автореф. дис. ... канд. техн. наук / Маюрникова Л.А. - М., 1993. - 24 с.

43. Маюрникова, Л.А. Совершенствование технологического процесса и оборудования по производству порошкообразных смесей безалкогольных напитков / Л.А. Маюрникова, В.М. Позняковский, В.А. Помозова, В.А. Поляков, Г.Л. Филонова // Веер, научн.-техн. конф. Соверш. технол. процессов пр-ва нов. видов пищ. продуктов и добавок. Использование втор, сырья пищ. ресурсов. Ч. 2 / Центр, правл. всес. НТО пищ. пр-ти. - Киев, 1191. - 191 с.

44. Овчаренко, Ф.Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов / Ф.Д. Овчаренко. - Киев: Наукова Думка, 1961.-291 с.

45. Панфилов, В.А. Теория технологического потока. - 2-е изд., исправл. и доп. / В.А. Панфилов. - М.: КолосС, 2007. - 319 с.

46. Панфилов, В.А. Технологические линии пищевых производств; создание технологического потока / В.А. Панфилов, O.A. Ураков. - М.: Пищевая промышленность, 1996. - 472 с.

47. Панфилов, В.А Технологические линии пищевых производств. Теория технологического потока / В.А. Панфилов. - М.: КолосС, 1993. - 288 с.

48. Полак, А.Ф. Математическая модель структуры полидисперсной системы / А.Ф. Полак, В.В. Бабков, Ю.Ф. Драган, В.Н. Мохов // Гидратация и твердение вяжущих. - Уфа, 1978. - 3-11 с.

49. Полак, А.Ф. Описание геометрической структуры дисперсных систем / А.Ф. Полак, В.В. Бабков, И.Ш. Фазулин, Р.Г. Хабибулин // Труды НИИпромстроя. - М.: Стройиздат, 1976. - Вып. 17. - Ч. II. - 5-20 с.

50. Попов, A.M. Физико-химические основы технологий полидисперсных гранулированных продуктов питания / А. М. Попов. - Новосибирск: Сиб. Унив. Изд-во, 2002. - 324с. ил.56.

51. Попов, A.M. Анализ и синтез технологий гранулированных концентратов напитков / A.M. Попов. - Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2003. - 245с. ил.41.

52. Попов, A.M. Новая технология и аппаратурное оформление производства традиционных русских напитков функционального назначения / A.M. Попов // Материалы международного симпозиума «Федеральный и региональный аспекты политики здорового питания». - Кемерово, 2002. - 192-201 с.

53. Попов, A.M. Методика определения оптимальной формовочной влажности при гранулировании окатыванием растворимых дисперсных смесей / A.M. Попов // сб. научных трудов «Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств. - М.: МГУПБ, 2002. - 335-339 с.

54. Попов, A.M. Математическая модель процесса гранулирования на аппарате тарельчатого типа / A.M. Попов, В.А. Павский // IV Международная

объединенная научная конф. «Математическое моделирование физических, технических, социальных систем и процессов». - Ульяновск, 2001 . - 123-124 с.

55. Попов, A.M. Взаимодействие твердой и жидкой фаз при гранулировании плодово-ягодных киселей методом окатывания / A.M. Попов, Е.А. Литвинова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. - № 8. - 19-21 с.

56. Попов, A.M. Изменение баланса объемов пищевых материалов в процессе сушки / A.M. Попов, В.В. Тихонов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. - № 2. - 28-30 с.

57. Попов, A.M. Чувствительность влажных дисперсных материалов к сушке и методы ее оценки / A.M. Попов // Хранение и переработка сельхозсырья. -2002. -№ 2.-32-35 с.

58. Попов, A.M. Технология производства гранулированного арониевого киселя на основе молочной сыворотки / A.M. Попов, Е.А. Литвинова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2001. - № 1. - 39-40 с.

59. Попов, A.M. Применение гранулирования при производстве пищевых продуктов / A.M. Попов, С.А. Урбан // Сб. науч. Работ КемТИПП. - Кемерово, 2002.-Вып. 4.-97-98 с.

60. Ребиндер, П.А. Физико-химическая механика - новая отрасль науки / П.А. Ребиндер. - М.:3нание, 1958. - 64 с.

61. Ребиндер, П.А. Структурно-механические свойства коллоидных и высокомолекулярных систем в технологии пищевых производств / П.А. Ребиндер // Тезисы докладов на дискуссии по структурно-механическим свойствам пищевых систем. - М.: Изд. ВНИТО пищевиков, 1952. - 3-5 с.

62. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия / П.А. Ребиндер. - М.: Наука, 1978. - 368 с.

63. Ребиндер, П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур / П.А. Ребиндер. - М.: Профиздат, 1958. - 20-ЗЗс.

64. Рогов, И.А. Дисперсные системы мясных и молочных продуктов / И.А. Рогов, A.B. Горбатов, В.Я. Свинцов. - М.: Агропромиздат, 1990. - 320 с.

65. Рогов, И.А. Исследования в области совершенствования качества многокомпонентных комбинированных продуктов питания / И.А. Рогов, H.H. Липатов // Разработка продуктов питания: Тезисы докладов научно-технической конференции. - Кемерово, 1991. - Т. 3. -99-107 е.;

66. Сегалова, Е.Е. Упруговязкостные свойства тиксотропных структур в водных суспензиях бентонитовых глин / Е.Е. Сегалова, П.А. Ребиндер, А.Н. Сентюрихина // Коллоидный журнал. - 1951. - Т. 13. - № 6. - 461 с.

67. Талейсник, М.А. Исследование эффективности вибросмешивания сухих дисперсных компонентов / М.А Талейсник, Н.Б. Урьев // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. - 1996. - № 10. - 19-22 с.

68. Технологии пищевых производств / А.П.Нечаев, И.С. Шуб, О.М. Аношина и др.; Под ред. А.П. Нечаева. - М.: КолосС, 2005. - 768 с.

69. Урьев, Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы / Н.Б. Урьев. - М.: Химия, 1980. - 320 с.

70. Урьев, Н.Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов / Н.Б. Урьев. - М.: Химия, 1988. - 256 с.

71. Урьев, Н.Б. Пищевые дисперсные системы / Н.Б. Урьев, М.А. Талейсник. -М.: Агропромиздат, 1985. - 295 с.

72. Урьев, Н.Б. Физико-химическая механика и интенсификация образования пищевых масс / Н.Б. Урьев, М.А. Талейсник. - М.: Пищевая промышленность, 1976. - 240 с.

73. Харитонов, В.Д. Влияние физической структуры на свойства быстрой растворимости сухого молока / В. Д. Харитонов // Молочноконсервная промышленность. - М.: ЦНИИТЭИММП, 1974. - № 4. - 13-16 с.

74. Харитонов, В.Д. Двухстадийная сушка / В.Д. Харитонов. - М.: Агропромиздат, 1986. - 215 с.

75. Харитинов, В.Д. Сухие многокомпонентные смеси - сырье для развития производства комбинированных молочных продуктов / В.Д. Харитонов, В.В. Павлова // Сб. научных трудов ВНИМИ. - М., 1999. 247-251 с.

76. Харитонов, В. Д. Проблемы и перспективы молочной промышленности XXI века / В.Д. Харитонов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2000. - № 11.- 16-18 с.

77. Щукин, Е.Д. Поверхностные силы и граничные слои жидкостей / Е.Д. Щукин, Е.А. Амелина, В.В. Яминский. - М.: Наука, 1983. - 5-29 с.

103