Научное обеспечение и разработка технологии плодоовощных пюреобразных концентратов методом двухстадийного выпаривания и оборудования для ее реализации (31.08.2009)

Автор: Вертяков Федор Николаевич

проданы две лицензии на патенты РФ № 2335910, 2336726. Имеется акт о внедрении способа производства пюреобразного овощного концентрата в технологическую схему производства на предприятии ОАОГУП ВО «Садовое». объем экономического эффекта от внедрения способа в производство составит 5,527 млн р.

Достоверность научных разработок подтверждена результатами производственных испытаний технологии производства карамельной фруктовой начинки и помадно-фруктовых конфет с использованием фруктово-овощных подварок (ОАО «Воронежская кондитерская фабрика»).

Разработаны и утверждены технические условия ТУ 9163-002-02069024-2009 «Консервы. Пюре плодовое концентрированное в ассортименте», ТУ 9163-003-02069024-2009 «Консервы. Пюре яблочное и грушевое концентрированное» и технологические инструкции к ним. На технические условия ТУ 9163-002-02069024-2009 получено санитарно-эпидемиологическое заключение № 56.01.06.000.Т.000179.03.09 от 23.03.2009 г., а на технические условия ТУ 9163-003-02069024-2009 – санитарно-эпидемиологическое заключение № 56.01.06.000.Т.000177.03.09 от 23.03.2009 г.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

– на международных всероссийских, научных, научно-технических и научно-практических конференциях и симпозиумах: (Казань, 2007 г.), (Одесса, 2007 г., 2008 г.), (Воронеж, 2008 г.); (Пенза, 2008 г.); (Москва, 1998 г.); (Тула, 2008 г.); (Тамбов, 2008 г.);

– отчетной научно-технической конференции (Москва, 2008 г.); отчетных научных конференциях ВГТА за 2007-2009 гг.

Результаты работы демонстрировались на 24-й межрегиональной специализированной выставке «Продторг» (Воронеж, 2007 г.), специализированной выставке-ярмарке «Усадьба-2007» (Воронеж, 2007 г.), 25-й межрегиональной специализированной выставке «Продторг» (Воронеж, 2008 г.), выставке «Воронежская промышленная выставка», «Роспромэкспо», по итогам которых работа награждена 5 дипломами.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 69 работ, в том числе 1 учебник с грифом УМО, 1 монография, 19 статей в журналах, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций, 21 патент РФ и 1 свидетельство РОСПАТЕНТА о гос. регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена в двух томах. Первый том состоит из введения, девяти глав, основных выводов и результатов, литературы из 252 наименований, в том числе 41 – на иностранных языках, объем 333 страницы машинописного текста, приведены 22 таблицы и 179 рисунков. Второй том состоит из 11 приложений объемом 202 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении охарактеризовано современное состояние производства плодоовощных консервов, обоснована актуальность темы диссертационной работы, научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе систематизированы данные о современном состоянии и основных направлениях совершенствования техники и технологии плодоовощных пюреобразных концентратов и основных видах плодоовощных концентратов. Приведена классификация выпарных аппаратов и представлены их конструкции, выпускаемые в России и за рубежом. Рассмотрены основные уравнения процесса выпаривания. Дан анализ достоинств и недостатков математических моделей процесса концентрирования пюреобразных продуктов. На основании проведенного анализа обоснован выбор наиболее эффективных режимов получения плодоовощных пюреобразных концентратов, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, определены пути и методы решения поставленных научных проблем и обоснован выбор объектов исследования.

Сформулированы основные принципы, условия и пути решения задач, при которых достигается наибольший эффект производства плодоовощных пюреобразных концентратов с рациональным использованием материальных и энергетических ресурсов.

Во второй главе приведены экспериментальные исследования плодоовощного сырья как объекта изучения.

Исследован характер изменения динамической вязкости плодоовощных пюре на синусоидальном вибровискозиметре SV-10 (Япония) при следующих режимах выпаривания исследуемых пюре: температура Т – 296…313 К, влажность W – 86…68 %. Были получены зависимости изменения динамической вязкости грушевого, сливового (рис. 1), томатного, тыквенного, алычового пюре в исследуемом диапазоне изменения температуры.

Анализ зависимостей изменения динамической вязкости фруктовых и овощных пюре в исследуемом диапазоне изменения температуры показал, что во всех случаях динамическая вязкость фруктовых и овощных пюре имеет тенденцию к снижению при повышении температуры: динамическая вязкость концентрированных пюре (см. кривую 2 на рис. 1) уменьшается по линейному закону, а динамическая вязкость исходных пюре (см. кривую 1 на рис. 1) – по экспоненциальному закону. Подобный характер определяется тем, что вязкостные силы преодолеваются за счет увеличивающейся кинетической энергии молекул. Эффективная вязкость уменьшается и с увеличением скорости сдвига, что обусловлено значительной хаотичностью расположения частиц в неподвижной среде и все большей ориентацией их в направлении течения под действием возрастающих сдвигающих усилий. Полученные зависимости показывают, что фруктовые и овощные пюре можно отнести к аномально вязким дисперсным системам, поведение которых описывается степенным уравнением Оствальда де Виля, а их температурная зависимость вязкости выражается с помощью уравнения Френкеля – Эйринга.

Для правильной организации процесса выпаривания необходимо выявить характер изменения теплофизических характеристик плодовых и овощных пюре. Определение зависимости теплофизических характеристик и плотности исследуемых видов плодоовощных пюре проводилось на измерительной установке Cossfield RT-1394H (National Instruments). Зависимости теплофизических характеристик (коэффициентов теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости) от температуры исследуемых плодоягодных пюре (рис. 2) носят линейный характер.

Влажность оказывает большее влияние на исследуемые теплофизические характеристики (коэффициенты теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости), чем температура.

Из анализа данных (рис. 2) видно, что с повышением температуры удельная теплоемкость, теплопроводность и коэффициент температуропроводности исследуемых видов плодоягодного пюре увеличиваются.

Значения плотности исследуемых видов плодоовощных пюре приведены в табл. 1.

Определение влажности плодоовощного пюре производилось с помощью термогравиметрического инфракрасного влагомера FD-610 компании «Kett» (Япония).

Таблица 1

Значения плотности исследуемых образцов плодоовощных пюре

Виды концентрированных

пюре Плотность, кг/м3, при следующих значениях влажности пюре W, %

Смородина 907,9 1113,7

Яблоко 898,9 1122,4

Груша 875,9 1258,1

Абрикос 878,3 1176,7

Вишня 914,5 1023,9

Определение поверхностного натяжения исследуемых образцов плодоовощных пюре производили кольцевым методом Дю-Нуи (табл. 2).

Таблица 2

значения поверхностного натяжения фруктовых и овощных пюре

Вид фруктового или овощного пюре поверхностное натяжение пюре, мн/м, при влажности, W, %

Яблочное 44,46 54,86

Томатное 59,99 42,34

В третьей главе рассмотрены вопросы аналитического исследования процесса концентрирования плодоовощного сырья методом двухстадийного выпаривания.

теплообмен при испарении пара из диспергированной струи фруктовых и овощных пюре. При истечении пюре через сопловую форсунку струя распадается на большое число мелких капель. При испарении пара из диспергированной струи плодоовощных пюре теплота перегрева пюре расходуется на парообразование. При этом радиус капли пюре снижается за счет испаряемой влаги. Допустим, что форма капли пюре близка к шарообразной, тогда изменение радиуса капли пюре определяется уравнением:

Подставляя уравнение (2) в (1), получаем

Анализ уравнения (3) показывает, что ряд быстро сходится. При Fo > 0,25 обычно удовлетворяются учетом только первого члена. Тогда


загрузка...