Диссертация на соискание ученой степени доктора технических
наук.
Воронеж, Воронежский государственный университет инженерных технологий, 2016. — 368 с.
Специальность: 05.18.12 Процессы и аппараты пищевых производств.
Научный консультант: доктор технических наук, доцент В.Н. Василенко. Цель работы: необходимо решить ряд важнейших задач по сбалансированности тепловых потоков, разработать математические модели и использовать их в решении задач энерго- и ресурсосбережения с учетом специфики каждой масличной культуры. Разработка сушильных установок с комбинированными гидродинамическими режимами и переменным энергоподводом, экструдеров и маслопрессов нового поколения. Создание высокоэффективного оборудования, обеспечивающих полную автоматизацию и механизацию технологических процессов, позволит изготовить поточно-механизированные линии, обеспечивающие значительное повышение производительности труда, безотходное производство переработки масличных культур и улучшение качества готового продукта.
Научная новизна. Разработаны концептуальные принципы создания ресурсосберегающих технологий переработки семян масличных культур, направленные на интенсификацию процесса получения готового продукта, рациональное использование материальных и энергетических ресурсов, что достигается моделированием и оптимизацией перспективных конструкций оборудования, обеспечивающих расширение ассортимента и повышение качества получаемых растительных масел. Установлены основные кинетические и гидродинамические закономерности процессов сушки, экструзии и прессования семян масличных культур. Методом дифференциально-термического анализа определены формы связи влаги с обрабатываемым материалом и условия терморазложения компонентов масличных культур, что позволило выявить допустимый диапазон температур нагрева продукта и обосновать выбор оптимальной температуры. Разработаны математические модели: процесса сушки семян масличных культур в осциллирующих режимах на основе дифференциального уравнения теплового баланса, косинусоидального закона изменения температуры продукта по времени при ограничениях на температуру и скорость сушильного агента, обусловленных качеством высушиваемого продукта и экономической целесообразностью процесса; течения расплава биополимера в матрице экструдера с определением скоростей и давлений экструдата по длине формующей части; процесса прессования масличного сырья на одношнековом маслопрессе, позволяющая рассчитать основные конструктивные параметры маслопресса для извлечения масла из семян масличных культур. Методом эксергетического анализа термодинамичеких процессов показано энергетическое совершенство предлагаемых взаимосвязанных процессов комплексной переработки семян масличных культур. Научная новизна предложенных технических решений подтверждена 16 патентами РФ и свидетельством РОСПАТЕНТА о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Теоретическая и практическая значимость работы. Комплексные теоретические и экспериментальные исследования, результаты математического моделирования, а также анализ работы энергоэффективного оборудования позволили разработать методологические подходы к созданию высокоэффективных способов сушки (пат. РФ № 2416919, 2511293, 2523518, 2544377), ресурсосберегающих технологий и способов получения растительных масел с соответствующим аппаратурным оформлением (пат. РФ № 2560191, 2558448, 2565023), а также технологических линий и способов по производству кормов и биопрепаратов на основе отходов масложировой промышленности (пат. РФ № 2451600, 2544377, 2558446, 2422037, 2447672, 2471361, 2491833, 2494640). Расширены возможности теплонасосных технологий в производстве растительных масел (пат. РФ № 2410884, 2416919, 2425304). Разработана программа для ЭВМ (свид. Роспатента о гос. регистрации № 2010614813). Определены и обоснованы рациональные технологические режимы переработки семян масличных культур и производства растительных масел на основе сформулированных принципов ресурсосбережения, обеспечивающие сокращение продолжительности процесса, снижение удельных энергозатрат и повышение качества готовой продукции. Содержание:
Введение.
Анализ современного состояния теории, техники и технологии получения растительного масла.
Основы теории и обзор техники и технологий производства растительных масел.
Экструзионная обработка при переработке масличных культур.
Процесс прессования при переработке масличных культур.
Анализ литературного обзора, научная концепция, формулировка цели и основных задач исследований.
Анализ исследования семян масличных культур и расти-.
тельных масел как объектов для получения смесей растительных масел.
Объекты исследования семян масличных культур льна, рапса, рыжика, сафлора.
Физико-механические и химические свойства семян масличных культур льна, рапса, рыжика, сафлора.
Тепло– и влагообменные свойства семян масличных культур.
Исследование термоустойчивости и форм связи влаги в семенах масличных культур методами термического и термогравиметрического анализов.
Объекты исследования растительных масел из семян льна, рапса, рыжика, сафлора.
Определение реологических параметров мятки масличных культур.
Исследование реологических характеристик растительных масел.
Научное обоснование осциллирующих режимов сушки семян масличных культур.
Экспериментальная установка и методика проведения исследований.
Исследование гидродинамики процесса сушки семян масличных культур в осциллирующих режимах.
Математическое моделирование процесса сушки семян масличных культур в осциллирующих режимах.
Теоретические и экспериментальные исследования процесса экструзии масличного сырья.
Экспериментальная установка и методика проведения исследований.
Кинетика процесса получения экструдированных масличных культур.
Моделирование неизотермического течения гетерофазного расплава в кольцевом и цилиндрическом каналах экструдера.
Теоретические и экспериментальные исследования процесса получения растительных масел.
Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента.
Кинетика процесса получения смесей растительных масел методом прессования.
Математическое моделирование процесса отжима масла.
Комплексная оценка качества сырья при переработке и готовых смесей растительных масел.
Оценка качества экструдированных семян масличных культур и экструдированного масла.
Оптимизация состава смесей растительных масел.
Химический и жирнокислотный состав смесей из растительных масел.
Определение показателей качества смесей из растительных масел.
Изучение антиоксидантной активности в смесях растительных масел.
Исследование показателя преломления смесей растительных масел.
Органолептические показатели качества смесей растительных масел.
Показатели безопасности смесей растительных масел.
Практическая реализация технологических решений по переработке масличных культур.
Разработка конструкции сушилки для семян масличных культур.
Аппарат для гидротермической обработки масличных культур.
Конструкция экструдера-маслоотделителя.
Пресс для получения масла и гранулированного жмыха.
Способ осциллирующей сушки семян масличных культур с циклическим вводом антиоксиданта.
Способ сушки семян масличных культур в осциллирующих режимах и установка для его осуществления.
Линия производства растительного масла с использованием парокомпрессионного теплового насоса.
Линия производства растительного масла с использованием пароэжекторной холодильной машины.
Линия гидротермической обработки семян масличных культур.
Линия производства растительных масел предварительной экструзионной обработкой сырья.
Технология получения смесей растительных масел при двухступенчатой переработки масличных культур.
Автоматическая оптимизация процесса прессования семян масличных культур по технико-экономическому показателю.
Способ получения салатного масла.
Способ получения растительного масла и белкового продукта.
Эксергетический анализ технологии осциллирующей сушки семян масличных культур с циклическим вводом антиоксиданта.
Эксергетический анализ производства растительных масел предварительной экструзионной обработкой сырья.
Эксергетический анализ линии комплексной двухступенчатой переработки масличных культур.
Разработка ресурсосберегающих технологий переработки масличных культур и отходов масложировой промышленности.
Линия производства псевдокапсулированных аквакормов для прудовых рыб на основе отходов маслосодержащего сырья.
Способ производства функциональных экспандированных аквакормов для карповых рыб различных возрастных групп на основе отходов маслосодержащего сырья.
Способ производства функциональных псевдокапсулированных аквакормов на основе отходов маслосодержащего сырья.
Линия производства псевдокапсулированных биопрепаратов на основе отходов масложировой промышленности.
Создание амидо-витаминно минерального концентрата направленного действия для крупного рогатого скота на основе отходов масложировой промышленности.
Способ производства белково-витаминных концентратов на основе отходов масложировой промышленности в кормлении поросят.
Способ производства кормов для страусов на основе отходов масложировой промышленности.
Основные выводы и результаты.
Литература.
Приложения.
Воронеж, Воронежский государственный университет инженерных технологий, 2016. — 368 с.
Специальность: 05.18.12 Процессы и аппараты пищевых производств.
Научный консультант: доктор технических наук, доцент В.Н. Василенко. Цель работы: необходимо решить ряд важнейших задач по сбалансированности тепловых потоков, разработать математические модели и использовать их в решении задач энерго- и ресурсосбережения с учетом специфики каждой масличной культуры. Разработка сушильных установок с комбинированными гидродинамическими режимами и переменным энергоподводом, экструдеров и маслопрессов нового поколения. Создание высокоэффективного оборудования, обеспечивающих полную автоматизацию и механизацию технологических процессов, позволит изготовить поточно-механизированные линии, обеспечивающие значительное повышение производительности труда, безотходное производство переработки масличных культур и улучшение качества готового продукта.
Научная новизна. Разработаны концептуальные принципы создания ресурсосберегающих технологий переработки семян масличных культур, направленные на интенсификацию процесса получения готового продукта, рациональное использование материальных и энергетических ресурсов, что достигается моделированием и оптимизацией перспективных конструкций оборудования, обеспечивающих расширение ассортимента и повышение качества получаемых растительных масел. Установлены основные кинетические и гидродинамические закономерности процессов сушки, экструзии и прессования семян масличных культур. Методом дифференциально-термического анализа определены формы связи влаги с обрабатываемым материалом и условия терморазложения компонентов масличных культур, что позволило выявить допустимый диапазон температур нагрева продукта и обосновать выбор оптимальной температуры. Разработаны математические модели: процесса сушки семян масличных культур в осциллирующих режимах на основе дифференциального уравнения теплового баланса, косинусоидального закона изменения температуры продукта по времени при ограничениях на температуру и скорость сушильного агента, обусловленных качеством высушиваемого продукта и экономической целесообразностью процесса; течения расплава биополимера в матрице экструдера с определением скоростей и давлений экструдата по длине формующей части; процесса прессования масличного сырья на одношнековом маслопрессе, позволяющая рассчитать основные конструктивные параметры маслопресса для извлечения масла из семян масличных культур. Методом эксергетического анализа термодинамичеких процессов показано энергетическое совершенство предлагаемых взаимосвязанных процессов комплексной переработки семян масличных культур. Научная новизна предложенных технических решений подтверждена 16 патентами РФ и свидетельством РОСПАТЕНТА о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Теоретическая и практическая значимость работы. Комплексные теоретические и экспериментальные исследования, результаты математического моделирования, а также анализ работы энергоэффективного оборудования позволили разработать методологические подходы к созданию высокоэффективных способов сушки (пат. РФ № 2416919, 2511293, 2523518, 2544377), ресурсосберегающих технологий и способов получения растительных масел с соответствующим аппаратурным оформлением (пат. РФ № 2560191, 2558448, 2565023), а также технологических линий и способов по производству кормов и биопрепаратов на основе отходов масложировой промышленности (пат. РФ № 2451600, 2544377, 2558446, 2422037, 2447672, 2471361, 2491833, 2494640). Расширены возможности теплонасосных технологий в производстве растительных масел (пат. РФ № 2410884, 2416919, 2425304). Разработана программа для ЭВМ (свид. Роспатента о гос. регистрации № 2010614813). Определены и обоснованы рациональные технологические режимы переработки семян масличных культур и производства растительных масел на основе сформулированных принципов ресурсосбережения, обеспечивающие сокращение продолжительности процесса, снижение удельных энергозатрат и повышение качества готовой продукции. Содержание:
Введение.
Анализ современного состояния теории, техники и технологии получения растительного масла.
Основы теории и обзор техники и технологий производства растительных масел.
Экструзионная обработка при переработке масличных культур.
Процесс прессования при переработке масличных культур.
Анализ литературного обзора, научная концепция, формулировка цели и основных задач исследований.
Анализ исследования семян масличных культур и расти-.
тельных масел как объектов для получения смесей растительных масел.
Объекты исследования семян масличных культур льна, рапса, рыжика, сафлора.
Физико-механические и химические свойства семян масличных культур льна, рапса, рыжика, сафлора.
Тепло– и влагообменные свойства семян масличных культур.
Исследование термоустойчивости и форм связи влаги в семенах масличных культур методами термического и термогравиметрического анализов.
Объекты исследования растительных масел из семян льна, рапса, рыжика, сафлора.
Определение реологических параметров мятки масличных культур.
Исследование реологических характеристик растительных масел.
Научное обоснование осциллирующих режимов сушки семян масличных культур.
Экспериментальная установка и методика проведения исследований.
Исследование гидродинамики процесса сушки семян масличных культур в осциллирующих режимах.
Математическое моделирование процесса сушки семян масличных культур в осциллирующих режимах.
Теоретические и экспериментальные исследования процесса экструзии масличного сырья.
Экспериментальная установка и методика проведения исследований.
Кинетика процесса получения экструдированных масличных культур.
Моделирование неизотермического течения гетерофазного расплава в кольцевом и цилиндрическом каналах экструдера.
Теоретические и экспериментальные исследования процесса получения растительных масел.
Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента.
Кинетика процесса получения смесей растительных масел методом прессования.
Математическое моделирование процесса отжима масла.
Комплексная оценка качества сырья при переработке и готовых смесей растительных масел.
Оценка качества экструдированных семян масличных культур и экструдированного масла.
Оптимизация состава смесей растительных масел.
Химический и жирнокислотный состав смесей из растительных масел.
Определение показателей качества смесей из растительных масел.
Изучение антиоксидантной активности в смесях растительных масел.
Исследование показателя преломления смесей растительных масел.
Органолептические показатели качества смесей растительных масел.
Показатели безопасности смесей растительных масел.
Практическая реализация технологических решений по переработке масличных культур.
Разработка конструкции сушилки для семян масличных культур.
Аппарат для гидротермической обработки масличных культур.
Конструкция экструдера-маслоотделителя.
Пресс для получения масла и гранулированного жмыха.
Способ осциллирующей сушки семян масличных культур с циклическим вводом антиоксиданта.
Способ сушки семян масличных культур в осциллирующих режимах и установка для его осуществления.
Линия производства растительного масла с использованием парокомпрессионного теплового насоса.
Линия производства растительного масла с использованием пароэжекторной холодильной машины.
Линия гидротермической обработки семян масличных культур.
Линия производства растительных масел предварительной экструзионной обработкой сырья.
Технология получения смесей растительных масел при двухступенчатой переработки масличных культур.
Автоматическая оптимизация процесса прессования семян масличных культур по технико-экономическому показателю.
Способ получения салатного масла.
Способ получения растительного масла и белкового продукта.
Эксергетический анализ технологии осциллирующей сушки семян масличных культур с циклическим вводом антиоксиданта.
Эксергетический анализ производства растительных масел предварительной экструзионной обработкой сырья.
Эксергетический анализ линии комплексной двухступенчатой переработки масличных культур.
Разработка ресурсосберегающих технологий переработки масличных культур и отходов масложировой промышленности.
Линия производства псевдокапсулированных аквакормов для прудовых рыб на основе отходов маслосодержащего сырья.
Способ производства функциональных экспандированных аквакормов для карповых рыб различных возрастных групп на основе отходов маслосодержащего сырья.
Способ производства функциональных псевдокапсулированных аквакормов на основе отходов маслосодержащего сырья.
Линия производства псевдокапсулированных биопрепаратов на основе отходов масложировой промышленности.
Создание амидо-витаминно минерального концентрата направленного действия для крупного рогатого скота на основе отходов масложировой промышленности.
Способ производства белково-витаминных концентратов на основе отходов масложировой промышленности в кормлении поросят.
Способ производства кормов для страусов на основе отходов масложировой промышленности.
Основные выводы и результаты.
Литература.
Приложения.