Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
«Оренбурзька ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
Факультет харчових виробництв
Кафедра технології харчових виробництв
Реферат
з дисципліни: екструдери
на тему: Загальні відомості про екструдерах, і екструдованих продуктах
Керівник:
________________Волошін Є.В.
«____» _________________2007г.
Виконавець:
студент гр. 03-ТПОП
__________________Кірзеев О.В.
«____»_________________ 2007р.
Оренбург 2007
Зміст
Введення. 3
1. Устаткування для формування харчових середовищ. 5
1.1 Наукове забезпечення процесу формування харчових середовищ. 5
1.2 Види екструзії. 6
2. Устаткування для формування харчових продуктів. 7
2.1 Класифікація обладнання для формування харчових продуктів. 7
3. Сухі сніданки. 14
3.1 Види сухих сніданків. 14
4. Загальні відомості про екструдери. 17
4.1 Технологічна лінія для виробництва екструдованих харчових продуктів 17
Список використаних джерел. 20
При екструзійної обробці матеріал, що переробляється піддається інтенсивному термо-волого-механічній дії, що призводить до різних за глибиною зміни його складових частин.
Екструзійна обробка крахмалевмісної сировини дозволяє отримувати легко засвоювані, з поліпшеними смаковими властивостями харчові продукти, які вимагають незначною кулінарної обробки або повністю готові до вживання.
У залежності від глибини змін, що відбуваються екструзійну обробку ділять на три види: холодну, теплу і гарячу. Найбільшого поширення отримала холодна екструзія, застосовувана в основному для виробництва макаронних виробів.
Разом з тим, все більш інтенсивно розвиваються технології приготування різних харчових продуктів методами теплової та гарячої екструзії
Методом гарячої екструзії виготовляються спучені екструдати (сухі сніданки), які мають пенообразной пористу структуру. Мала вага при великому обсязі обумовлює два основні недоліки спучених екструдату: для їх зберігання потрібні значні площі, їх транспортування вимагає значних витрат. Слід також зазначити, що в рецептуру сухих сніданків для поліпшення смакових властивостей і їх структури вносять деяку кількість масла або жиру. Це призводить при зберіганні до появи гіркого присмаку через прогоркания жирів, що знижує тривалість зберігання.
Зазначені недоліки усуваються при виготовленні напівфабрикатів спучених екструдату. Напівфабрикати виготовляються як правило методом теплової екструзії. Вони являють собою вироби, відформовані у вигляді макаронних виробів різної форми і висушені до вологості 8-12%. У такому вигляді вироби мають здатність до тривалого зберігання, велику щільність і міцність. У міру необхідності напівфабрикати спучуються в гарячому середовищі (рослинна олія, нагріте до 180-190
Формуванням називається технологічний процес надання сировиною певної форми.
Екструзією називається технологічний процес видавлювання джгутів перероблюваної маси через формующие отвори матриці.
Процеси формування харчових середовищ досить різні і різноманітні внаслідок специфічності і різноманіття видів сировини, що переробляється.
Для переробки пластичного напівфабрикату в готові вироби певної форми і розміру використовуються наступні види формування: відсадження, штампування, виливок, різка, пресування, екструдування та ін
Відсадків називається процес отримання формованих виробів шляхом циклічного видавлювання пластичної маси через профільні насадки на рухому або нерухому поверхню.
Особливу увагу заслуговує виробництво виробів губчастої структури (пастили, зефіру, збивних і кремових цукерок і т. п.) формуванням. Відмінними особливостями виробництва цих продуктів є як неможливість їх зберігання до формування (через різного тиску відбувається зменшення пишності пенообразной структури), так і руйнування пенообразной структури при формуванні.
Штампування - це різка вихідного продукту у вигляді джгута на окремі вироби і надання їм різної форми.
Різка - це поділ пластів харчових мас на окремі частини у формі паралелепіпеда.
Виливок - це отримання виробів певного обсягу, форми і малюнка з напіврідкої або рідкої кондитерської маси виливком її у форму.
1. Холодна екструзія - відбуваються тільки механічні зміни в матеріалі внаслідок повільного його переміщення під тиском і формування цього продукту з утворенням заданих форм.
2. Теплова екструзія - поряд з механічним здійснюється тепловий вплив на оброблюваний продукт, причому продукт підігрівається із зовні.
3. Гаряча екструзія - процес проводиться пі високих швидкостях і тисках, значному переході механічної енергії в теплову, що приводить до різних за глибиною змін у якісних показниках продукту.
2. Ротаційні: монпансейние, штампують, карамелештампующіе.
3. Відливні машини.
4. Відсадочні машини.
5. Преси: карусельні, гідравлічні, шнекові, валкові, поршневі, шестерні.
6. Машини для нарізування пластів заготовок: струнні, пластинчасті, дискові, ланцюгові.
Екструдери діляться за типом робочого органу на: дискові, поршневі, валкові, одношнековий, гвинтові, многошнековие, шестерні, комбіновані.
За частотою обертання шнека: нормальні, швидкохідні.
За конструктивним виконанням: стаціонарні, з корпусом, що обертається, з горизонтальним розташуванням шнека, з вертикальним розташуванням шнека.
За фізичними ознаками: з коротким шнеком (автогенні), з великим ухилом ріжучої кромки матриці, з незначним ухилом ріжучої кромки матриці.
Ротаційні формующие машини призначені для отримання з пластичної сировини (тесту) заготовок напівфабрикатів певної форми і розміру з малюнком на поверхні.
Заготівлі з здобного і пряникового тесту формуються на відсаджувальних машинах.
Штампують машини призначені для різання вихідного продукту у вигляді джгута на окремі вироби і надання їм різної форми.
Ріжучі машини призначені для поділу пластів цукеркових мас на окремі частини у формі паралелепіпеда.
Відливні машини служать для отримання виробів певного обсягу, форми і малюнка з напіврідкої або рідкої кондитерської маси виливком її у форму. Вони відокремлюють від рідкої маси порцію певного обсягу і відливають її у форму. Матеріал форми залежить від фізичних і хімічних властивостей заливається маси.
Поршневі і валкові екструдери надають щадне вплив на переробляється продукт, їх використовують для формування продукту з ніжною консистенцією.
Валкові екструдери застосовують у машинах без матриць, шестерні - для формування однорідних і гомогенних матеріалів в машинах з матрицями.
Екструдування є одним з перспективних технологічних процесів, що дозволяють проводити різноманітні харчові та кормові продукти. Процес екструдування - це перетворення сипкого дрібнодисперсного або грубоволокнистой кормового продукту в частинки певних розмірів з заданими фізичними властивостями, що досягається механічним впливом на продукт. Одночасний вплив вологи, тепла і механічного тиску в камері преса забезпечує необхідне зволоження і прогрівання продукту з подальшим формуванням гранул в каналі матриці.
Процес екструзії класифікують на 3 групи: холодне формування (холодна екструзія), тепла обробка і формування при низькому тиску (тепла екструзія), теплова обробка й формування при високому тиску (гаряча екструзія). При холодної екструзії відбувається тільки механічні зміни в сировині в результаті його повільного перемішування і формування через матрицю. Теплота тертя, що виникає при екструзії, відводиться через охолоджувальну систему для того, щоб запобігти нагрівання продукту. Холодна екструзія застосовується головним чином при виробництві макаронів і різних кондитерських виробів. При тепловому методі екструзії поряд з механічним впливом, сировина піддається тепловій обробці. Додатково здійснюється нагрів зовнішнім обігрівачем.
Високий тиск і температура призводить до часткової або повної клейстеризації крохмального сировини. Отриманий продукт (екструдатів) відрізняється невеликою щільністю, увеліченнимоб'емом, пластичністю, пористою будовою. Ці екструдати, як правило, піддаються додатковій обробці, а саме, обсмажування, фрітірованію і т.д. Гарячого пресування здійснюється при високих навантаженнях, тиску і температурі. Тут має місце регульований підведення тепла ззовні, як безпосередньо в продукт, так і через стінки корпусу екструдера. Така обробка приводить до різних за глибиною змін у сировину. Щодо сухий матеріал (10-20%) переходить в пластичну, здатну текти масу і міститься в сировині крохмаль майже повністю клейстерізуется. При виході маси з матриці, в результаті раптового падіння тиску і температури, відбувається підривання продукту та розпушення його структури. Процеси, що відбуваються при екструдуванні основні частини установки представлені на малюнку 1.
Малюнок 1 - Схема установки і процесу екструзії матеріалів рослинного походження
Основними елементами шнекового пресуючого механізму є шнек і шнековий корпус (рисунок 1), а також матриця з сформовані каналами і завантажувальний пристрій. Завантажувальний пристрій повинен забезпечувати рівномірну подачу пресованого матеріалу. Шнековий корпус і шнек утворюють пристрій, що створює тиск, а матриця з сформовані порожнинами служить для утворення продукту певної форми. Створене тиск екструдують пресоване матеріал через формующие порожнини. Зазвичай екструдований продукт зрізається з матриці ножами.
Рисунок 2 - Геометричні параметри шнекового пресуючого механізму
Шнек пресуючого механізму має на своїй поверхні гвинтові канавки, розділені лопатями. (Малюнок 2). Для підвищення технологічності шнек іноді виконують складовим з ділянок з різним кроком і висотою лопаті. Товщина лопаті шнека повинна знаходитися в певних межах. Тонкі лопаті приводять до зростання витоків між шнеком і циліндром, а товсті лопаті збільшують споживану потужність приводу. Можливий перегрів матеріалу, що потрапляє в зазор між циліндром і лопаттю шнека. Зменшення діаметра шнека дозволяє з одного боку полегшити заповнення пресуючого механізму пресовані матеріалом, а з іншого боку, як показує практика, збільшити тиск пресування.
Форма шнекового корпусу може бути або циліндричної, або конічної, звужується до матриці. Форма шнека повторює форму корпусу. Циліндричні шнекові корпусу набагато більш технологічні у виготовленні й експлуатації і одержали переважне поширення. Звичайно внутрішня поверхня шнекового корпусу покрита нерівностями, що перешкоджають проворачиванию пресованого матеріалу. Нерівності можуть бути різної форми. Причому для кожної форми відзначені свої переваги. Часто зустрічаються нерівності у вигляді поздовжніх канавок. Проте при великих тисках через ці канавки може створюватися великий потік витоків. Канавки можуть бути нарізані по гвинтовій лінії у напрямку нарізки витків шнека, або в протилежному напрямку. Якщо напрямку гвинтової лінії шнека і нарізки на шнековом циліндрі збігаються, інтенсифікуються процеси змішування пресованого матеріалу і, як наслідок, його теплообміну з циліндром. Якщо напрямок гвинтових ліній протилежно, краще відбувається віджимання рідкої фази з пресованого матеріалу.
Зазор між шнеком і шнековим циліндром сильно впливає на ефективність роботи механізму. Збільшення цього зазору підвищує витоку пресованого матеріалу, а зменшення зазору збільшує крутний момент, створюваний пресовані матеріалом у цьому зазорі. Матриця з фільєри - легкознімний конструкція, розташовується в опорній вертикальній плиті, яка кріпиться до корпусу екструзійної камери болтовими з'єднаннями, хомутами або накидною гайкою і має можливість повертатися навколо вертикальної осі. Проте відомі конструкції, наприклад, де матриця закріплена на стрижні шнека й обертається разом з ним. Це дозволяє використовувати захисні сітки для відрізки пресованого продукту. Однак нерухомі матриці, закріплені на шнековом циліндрі, більш технологічні і надійні, тому використовуються найчастіше. Простір між матрицею преса і повинно бути таким, щоб у ньому не утворювалися зони прилипання і застою матеріалу. Це вимагає використання обтічних поверхонь робочих органів у такому просторі.
Філ'єри матриць складаються, як правило, з циліндричних формуючих каналів і вхідних порожнин змінного перерізу, службовців для полегшення входу в формующий канал пресованого матеріалу. Через фільєри матриці здійснюється формування і вихід продукції під високим тиском у вигляді безперервного «джгута». Конфігурація фільєр визначає ширину вироби і вельми різноманітна: кульки, палички, зірочки, каблучки і ін
Існує різна компонування приводу для (одне і двухшнекових) екструзійних машин. В одних використовується осьової принцип, тобто привід і екструзійна камера зі шнеками розташовуються в лінію на загальній площині опорної рами, в інших двигун з редуктором або без нього розташовується в нижній частині станини. У цьому випадку навантаження від двигуна передається на вали з допомогою ремінної або ланцюгової передачі. Таке розташування приводу забезпечує більш стійку конструкцію, але вона не завжди можлива.
Незважаючи на істотні відмінності в конструкціях, шнекові екструдери можуть бути класифіковані за загальним для цих машин принциповим ознаками - термічним характеристикам з наступними типами: автогенні, Політропний і ізотермічні.
Автогенні екструдери - це машини, в яких тепло, необхідне для термічної обробки рослинної сировини, генерується безпосередньо в камері екструдера тільки за рахунок дисипації механічної енергії. Спеціальні конструкції вузлів робочих органів (шнеки, камера, фільєри) створюють опір руху переміщуваного матеріалу, що забезпечує підвищення температури процесу до 120 -200 ° С. Такий принцип розігріву використовується, як правило, в одношнековий екструдерах.
У політропний екструдерах процес термічної обробки матеріалу здійснюється як за рахунок внутрішнього розігріву маси, так і за допомогою зовнішніх джерел тепла. Більшість екструдерів для варильної екструзії, є політропними. Внутрішній розігрів здійснюється за рахунок конструкції шнеків. Існує три методи зовнішнього нагріву екструдера: електричний, рідинної і парової.
Ізотермічні екструдери обмежуються специфікою їх застосування: вони призначені для формування макаронних виробів і хлібного тесту. У них тепло контролюється за рахунок охолодження зовнішнім теплообмінником.
Сухими сніданками прийнято називати вироби з кукурудзи, пшениці і рису у вигляді паличок, пластівців, повітряних зерен, які можна вживати без будь-якої додаткової кулінарної обробки. Також сухі сніданки випускають у вигляді кілець і зірочок, подушечок з начинкою. Неглазуровані пластівці і повітряні зерна використовують замість грінок до супів, глазуровані подають до молока, чаю, кави. Для поліпшення смакових властивостей в суміші додають горіхи, сушені фрукти, шматочки шоколаду. Висушують фрукти і ягоди по-різному. Найдорожчий спосіб - сублимационная сушіння: продукт заморожується, а потім зневоднюється під вакуумом. Коли суміш заливають рідиною, сублімовані фрукти і ягоди насичуються вологою і стають як свіжі (ну або майже як свіжі). Щоправда, не багато виробників можуть дозволити собі такі дорогі технології. Живильні властивості сніданків підвищують, додаючи вівсяні пластівці. Частенько суміші збагачують вітамінами і мінералами. Всі компоненти і технологічні прийоми покликані допомогти нам - ледачим, сонним і вічно поспішають вранці. Для приготування сніданку не потрібно навіть воду кип'ятити - залив молоком або йогуртом і готово.
Круп'яні палички випускають глазуровані і неглазуровані. В основі виробництва лежить метод екструзії, при якому тістоподібна маса проходить через матриці екструдера під високим тиском і при високій температурі. При цьому продукт на виході з апарату роздувається через різкого перепаду тиску. Готові вироби мають пористу структуру і збільшуються в об'ємі в 3-4 рази. Важливим моментом є вологість крупи перед екструдером, цей показник повинен бути 20-25%. Крупа в результаті тертя перетворюється на в'язку тістоподібну масу, яку пресують у вигляді джгутів і нарізають на невеликі шматочки. Готові кукурудзяні палички подають через дозатор в установку для нанесення добавок. Це може бути ванілін, какао, кава, кориця. Солоний варіант може бути з сиром або часником. Щоб нанести цукрову пудру (змішану з ваніліном або корицею) палички спочатку змочують рослинним маслом. Кількість деформованих виробів і виробів нестандартного розміру не повинно перевищувати 10%.
Пластівці випускають з великої кукурудзяної крупи. Продукт являє очищену і зварену в сиропі крупу, яка потім розплющується й обсмажується. До складу сиропу входить вода, цукор, сіль. При швидкому обсмажуванні, всього 2-3 хвилини, при температурі 250-3000С з продукту вибухово виділяється волога. При цьому пластівці збільшуються в обсязі, на їх поверхні з'являються бульбашки, вироби набувають золотистий колір. Дрібні і необсмажені пластівці видаляються при подальшій сортування і направляють на виробництво панірувальних сухарів. Щоб отримати глазуровані пластівці їх направляють у барабан, що обертається. Там їх поливають сиропом і одночасно підсушують.
Повітряні зерна готують із зерна або крупи шляхом термічної обробки під високим тиском. У результаті нагрівання волога, що міститься в крупі, перетворюється на пару. При різкому зниженні тиску вона розриває крупинки, продукт істотно збільшується в об'ємі. Продукт ставати хрустким, ніжного смаку, легко розжовується. Останнім часом почали використовувати зерна сої. Вони за смаком нагадують арахіс і характеризуються високою біологічною цінністю.
Вівсяні пластівці отримують з вівсяної крупи вищого сорту шляхом пропарювання, розплющування на гладких вальцях і висушування. Крупи і борошно з вівсяних зерен при правильній кулінарній обробці утворюють слизовий відвар, який в суміші з молоком є незамінним засобом лікування гострих і хронічних захворювань шлунка, кишечника, а також отруєнь важкими металами. Пластівці досягають стану кулінарної готовності в кілька разів швидше, ніж крупа, мають більш високі смакові достоїнства. Також "Геркулес" відрізняється від інших круп низьким вмістом крохмалю - 63-65%, але вони багаті білковими речовинами - 14-15%. Крім того, зміст саме повноцінних білків вище. Але з іншого боку в "геркулесових пластівцях" багато ліпідів.
Рисунок 1 - Технологічна лінія для виробництва екструдованих харчових продуктів
Технологічна лінія для виробництва екструдованих харчових продуктів (панірувальні сухарі, супові добавки, сухі сніданки і т. п.) показано на малюнку 1. В лінію входять бункер 1 для основної сировини, бункер 2 для смакових добавок, змішувач 3, шнековий дозатор 4, екструдер 6, гранулятор 7, насос-дозатор 5, а також додаткове обладнання в залежності від виду одержуваного продукту - охолоджувач 8, проміжний бункер 9 , накопичувальний бункер 11, (сушильна піч 10, смаження ванна, ароматизатор та інше обладнання).
Процес екструзії проводять в екструдерах з одним або декількома шнеками, встановленими в одному корпусі. Технологічна частина екструдера складається з корпусу, в якому обертаються один або два шнека, змішувальних дисків, розвантажувальних пристроїв, пристосування для зміни набору фільтрів. Корпус і шнеки можуть бути виконані з окремих секцій. Кожна секція має свердління для установки термопар і датчиків тиску. Корпус, як правило, обігрівається електричними нагрівачами опору, а шнеки охолоджуються при необхідності водою циркулює через отвори в секціях корпусу і в пустотілих валах шнека.
Корпус екструдера, шнеки, змішувальні елементи, а також завантажувальну секцію виготовляють з високоміцних зносостійких сталей (азотований стали, азотований сталі, що містять хром та нікель). Збірні шнеки дозволяють збирати послідовно зони завантаження, змішання, пластифікації і екструзії. Особливості цих зон - технологічне призначення шнека їх відмінність фізико-хімічних властивостей матеріалу по довжині шнека.
Конструкція завантажувальних пристроїв екструдерів залежить від виду матеріалу. Для завантаження сипучої суміші з невеликою насипною масою (100 ... 400 кг / м
Показник роботи екструдера - його ефективність, яка визначається відношенням годинної продуктивності до одиниці споживаної потужності. Знаючи ефективність екструдера, можна розрахувати при відомій потужності приводу максимальну продуктивність або при заданій продуктивності необхідну потужність. Ефективність екструдера обчислюють для кожного нового матеріалу, що переробляється. Зіставлення ефективності різних машин при переробці одного і того ж матеріалу дозволяє вибрати оптимальну конструкцію екструдера.
Малюнок 2 - Двухшнековий формувальний прес
Двухшнековий формувальний прес використовується у виробництві цукерок, зокрема праліне, методом формування цукеркової маси через фильеру з отворами, що калібруються. У виробництві макаронів, локшини застосовують одношнековий і двухшнековие преси. Прес створює тиск цукеркової масі з джгути цукеркової масі і продавлює її через фильеру. Безпосередньо на виході маси з фільєри джгути цукеркової маси рубаються на гранули ексцентрично встановленими ножами гранулятора. Філ'єри представляє собою плоский металевий диск з отворами, через які продавлюється пресована маса. Форма отвори фільєри визначає вигляд виробу. При продавлюванні через отвори фільєри маса приймає певну форму. Перебіг маси в отворах фільєри подібно течією дуже в'язкою рідини.
Тиск, що створюється шнеком, залежить від гідравлічного опору в отворах фільєри. Опір визначається консистенцією тесту, формою і розміром отворів. Рубаючі ножі закріплені на обертовому валу має власний привід. Ексцентричний розташування ножового крила дозволяє заповнити матеріалом все перетину фільєри. Для регулювання зазору між фильеров і стинають ножами ножовий вал може переміщатися в осьовому напрямку. Для цього кожух гранулятора може бути відведена в сторону разом з приводом. При демонтажі шнека грануляційна головка може бути відведена від нагнітаючого шнека.
2. Кавецький Устаткування підприємств громадського харчування
3. Машини та апарати харчових виробництв. Кн. 1: Навчальний посібник для вузів; Під ред. Акад. РАСГН В.А Панфілова. - М: Вищ. Шк., 2001. - 680 с.
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
«Оренбурзька ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
Факультет харчових виробництв
Кафедра технології харчових виробництв
Реферат
з дисципліни: екструдери
на тему: Загальні відомості про екструдерах, і екструдованих продуктах
Керівник:
________________Волошін Є.В.
«____» _________________2007г.
Виконавець:
студент гр. 03-ТПОП
__________________Кірзеев О.В.
«____»_________________ 2007р.
Оренбург 2007
Зміст
Введення. 3
1. Устаткування для формування харчових середовищ. 5
1.1 Наукове забезпечення процесу формування харчових середовищ. 5
1.2 Види екструзії. 6
2. Устаткування для формування харчових продуктів. 7
2.1 Класифікація обладнання для формування харчових продуктів. 7
3. Сухі сніданки. 14
3.1 Види сухих сніданків. 14
4. Загальні відомості про екструдери. 17
4.1 Технологічна лінія для виробництва екструдованих харчових продуктів 17
Список використаних джерел. 20
Введення
Одним з найбільш ефективних методів перетворення властивостей рослинної сировини з метою приготування його на основі різноманітних харчових продуктів високої якості є екструзійна обробка.При екструзійної обробці матеріал, що переробляється піддається інтенсивному термо-волого-механічній дії, що призводить до різних за глибиною зміни його складових частин.
Екструзійна обробка крахмалевмісної сировини дозволяє отримувати легко засвоювані, з поліпшеними смаковими властивостями харчові продукти, які вимагають незначною кулінарної обробки або повністю готові до вживання.
У залежності від глибини змін, що відбуваються екструзійну обробку ділять на три види: холодну, теплу і гарячу. Найбільшого поширення отримала холодна екструзія, застосовувана в основному для виробництва макаронних виробів.
Разом з тим, все більш інтенсивно розвиваються технології приготування різних харчових продуктів методами теплової та гарячої екструзії
Методом гарячої екструзії виготовляються спучені екструдати (сухі сніданки), які мають пенообразной пористу структуру. Мала вага при великому обсязі обумовлює два основні недоліки спучених екструдату: для їх зберігання потрібні значні площі, їх транспортування вимагає значних витрат. Слід також зазначити, що в рецептуру сухих сніданків для поліпшення смакових властивостей і їх структури вносять деяку кількість масла або жиру. Це призводить при зберіганні до появи гіркого присмаку через прогоркания жирів, що знижує тривалість зберігання.
Зазначені недоліки усуваються при виготовленні напівфабрикатів спучених екструдату. Напівфабрикати виготовляються як правило методом теплової екструзії. Вони являють собою вироби, відформовані у вигляді макаронних виробів різної форми і висушені до вологості 8-12%. У такому вигляді вироби мають здатність до тривалого зберігання, велику щільність і міцність. У міру необхідності напівфабрикати спучуються в гарячому середовищі (рослинна олія, нагріте до 180-190
1. Устаткування для формування харчових середовищ
1.1 Наукове забезпечення процесу формування харчових середовищ
Процес формування харчових середовищ - один з найскладніших процесів харчової. Саме в цьому процесі у всьому різноманітті виявляється весь діапазон фізико-хімічних властивостей формованого матеріалу. Тому конструкторські рішення формуючих машин повністю визначаються технологічними властивостями відповідного середовища.Формуванням називається технологічний процес надання сировиною певної форми.
Екструзією називається технологічний процес видавлювання джгутів перероблюваної маси через формующие отвори матриці.
Процеси формування харчових середовищ досить різні і різноманітні внаслідок специфічності і різноманіття видів сировини, що переробляється.
Для переробки пластичного напівфабрикату в готові вироби певної форми і розміру використовуються наступні види формування: відсадження, штампування, виливок, різка, пресування, екструдування та ін
Відсадків називається процес отримання формованих виробів шляхом циклічного видавлювання пластичної маси через профільні насадки на рухому або нерухому поверхню.
Особливу увагу заслуговує виробництво виробів губчастої структури (пастили, зефіру, збивних і кремових цукерок і т. п.) формуванням. Відмінними особливостями виробництва цих продуктів є як неможливість їх зберігання до формування (через різного тиску відбувається зменшення пишності пенообразной структури), так і руйнування пенообразной структури при формуванні.
Штампування - це різка вихідного продукту у вигляді джгута на окремі вироби і надання їм різної форми.
Різка - це поділ пластів харчових мас на окремі частини у формі паралелепіпеда.
Виливок - це отримання виробів певного обсягу, форми і малюнка з напіврідкої або рідкої кондитерської маси виливком її у форму.
1.2 Види екструзії
Розрізняють такі види екструзії:1. Холодна екструзія - відбуваються тільки механічні зміни в матеріалі внаслідок повільного його переміщення під тиском і формування цього продукту з утворенням заданих форм.
2. Теплова екструзія - поряд з механічним здійснюється тепловий вплив на оброблюваний продукт, причому продукт підігрівається із зовні.
3. Гаряча екструзія - процес проводиться пі високих швидкостях і тисках, значному переході механічної енергії в теплову, що приводить до різних за глибиною змін у якісних показниках продукту.
2. Устаткування для формування харчових продуктів
2.1 Класифікація обладнання для формування харчових продуктів
1. Екструдери: дискові, поршневі, валкові, шнекові, шестерні, комбіновані.2. Ротаційні: монпансейние, штампують, карамелештампующіе.
3. Відливні машини.
4. Відсадочні машини.
5. Преси: карусельні, гідравлічні, шнекові, валкові, поршневі, шестерні.
6. Машини для нарізування пластів заготовок: струнні, пластинчасті, дискові, ланцюгові.
Екструдери діляться за типом робочого органу на: дискові, поршневі, валкові, одношнековий, гвинтові, многошнековие, шестерні, комбіновані.
За частотою обертання шнека: нормальні, швидкохідні.
За конструктивним виконанням: стаціонарні, з корпусом, що обертається, з горизонтальним розташуванням шнека, з вертикальним розташуванням шнека.
За фізичними ознаками: з коротким шнеком (автогенні), з великим ухилом ріжучої кромки матриці, з незначним ухилом ріжучої кромки матриці.
Ротаційні формующие машини призначені для отримання з пластичної сировини (тесту) заготовок напівфабрикатів певної форми і розміру з малюнком на поверхні.
Заготівлі з здобного і пряникового тесту формуються на відсаджувальних машинах.
Штампують машини призначені для різання вихідного продукту у вигляді джгута на окремі вироби і надання їм різної форми.
Ріжучі машини призначені для поділу пластів цукеркових мас на окремі частини у формі паралелепіпеда.
Відливні машини служать для отримання виробів певного обсягу, форми і малюнка з напіврідкої або рідкої кондитерської маси виливком її у форму. Вони відокремлюють від рідкої маси порцію певного обсягу і відливають її у форму. Матеріал форми залежить від фізичних і хімічних властивостей заливається маси.
Поршневі і валкові екструдери надають щадне вплив на переробляється продукт, їх використовують для формування продукту з ніжною консистенцією.
Валкові екструдери застосовують у машинах без матриць, шестерні - для формування однорідних і гомогенних матеріалів в машинах з матрицями.
Екструдування є одним з перспективних технологічних процесів, що дозволяють проводити різноманітні харчові та кормові продукти. Процес екструдування - це перетворення сипкого дрібнодисперсного або грубоволокнистой кормового продукту в частинки певних розмірів з заданими фізичними властивостями, що досягається механічним впливом на продукт. Одночасний вплив вологи, тепла і механічного тиску в камері преса забезпечує необхідне зволоження і прогрівання продукту з подальшим формуванням гранул в каналі матриці.
Процес екструзії класифікують на 3 групи: холодне формування (холодна екструзія), тепла обробка і формування при низькому тиску (тепла екструзія), теплова обробка й формування при високому тиску (гаряча екструзія). При холодної екструзії відбувається тільки механічні зміни в сировині в результаті його повільного перемішування і формування через матрицю. Теплота тертя, що виникає при екструзії, відводиться через охолоджувальну систему для того, щоб запобігти нагрівання продукту. Холодна екструзія застосовується головним чином при виробництві макаронів і різних кондитерських виробів. При тепловому методі екструзії поряд з механічним впливом, сировина піддається тепловій обробці. Додатково здійснюється нагрів зовнішнім обігрівачем.
Високий тиск і температура призводить до часткової або повної клейстеризації крохмального сировини. Отриманий продукт (екструдатів) відрізняється невеликою щільністю, увеліченнимоб'емом, пластичністю, пористою будовою. Ці екструдати, як правило, піддаються додатковій обробці, а саме, обсмажування, фрітірованію і т.д. Гарячого пресування здійснюється при високих навантаженнях, тиску і температурі. Тут має місце регульований підведення тепла ззовні, як безпосередньо в продукт, так і через стінки корпусу екструдера. Така обробка приводить до різних за глибиною змін у сировину. Щодо сухий матеріал (10-20%) переходить в пластичну, здатну текти масу і міститься в сировині крохмаль майже повністю клейстерізуется. При виході маси з матриці, в результаті раптового падіння тиску і температури, відбувається підривання продукту та розпушення його структури. Процеси, що відбуваються при екструдуванні основні частини установки представлені на малюнку 1.
Малюнок 1 - Схема установки і процесу екструзії матеріалів рослинного походження
Основними елементами шнекового пресуючого механізму є шнек і шнековий корпус (рисунок 1), а також матриця з сформовані каналами і завантажувальний пристрій. Завантажувальний пристрій повинен забезпечувати рівномірну подачу пресованого матеріалу. Шнековий корпус і шнек утворюють пристрій, що створює тиск, а матриця з сформовані порожнинами служить для утворення продукту певної форми. Створене тиск екструдують пресоване матеріал через формующие порожнини. Зазвичай екструдований продукт зрізається з матриці ножами.
Рисунок 2 - Геометричні параметри шнекового пресуючого механізму
Шнек пресуючого механізму має на своїй поверхні гвинтові канавки, розділені лопатями. (Малюнок 2). Для підвищення технологічності шнек іноді виконують складовим з ділянок з різним кроком і висотою лопаті. Товщина лопаті шнека повинна знаходитися в певних межах. Тонкі лопаті приводять до зростання витоків між шнеком і циліндром, а товсті лопаті збільшують споживану потужність приводу. Можливий перегрів матеріалу, що потрапляє в зазор між циліндром і лопаттю шнека. Зменшення діаметра шнека дозволяє з одного боку полегшити заповнення пресуючого механізму пресовані матеріалом, а з іншого боку, як показує практика, збільшити тиск пресування.
Форма шнекового корпусу може бути або циліндричної, або конічної, звужується до матриці. Форма шнека повторює форму корпусу. Циліндричні шнекові корпусу набагато більш технологічні у виготовленні й експлуатації і одержали переважне поширення. Звичайно внутрішня поверхня шнекового корпусу покрита нерівностями, що перешкоджають проворачиванию пресованого матеріалу. Нерівності можуть бути різної форми. Причому для кожної форми відзначені свої переваги. Часто зустрічаються нерівності у вигляді поздовжніх канавок. Проте при великих тисках через ці канавки може створюватися великий потік витоків. Канавки можуть бути нарізані по гвинтовій лінії у напрямку нарізки витків шнека, або в протилежному напрямку. Якщо напрямку гвинтової лінії шнека і нарізки на шнековом циліндрі збігаються, інтенсифікуються процеси змішування пресованого матеріалу і, як наслідок, його теплообміну з циліндром. Якщо напрямок гвинтових ліній протилежно, краще відбувається віджимання рідкої фази з пресованого матеріалу.
Зазор між шнеком і шнековим циліндром сильно впливає на ефективність роботи механізму. Збільшення цього зазору підвищує витоку пресованого матеріалу, а зменшення зазору збільшує крутний момент, створюваний пресовані матеріалом у цьому зазорі. Матриця з фільєри - легкознімний конструкція, розташовується в опорній вертикальній плиті, яка кріпиться до корпусу екструзійної камери болтовими з'єднаннями, хомутами або накидною гайкою і має можливість повертатися навколо вертикальної осі. Проте відомі конструкції, наприклад, де матриця закріплена на стрижні шнека й обертається разом з ним. Це дозволяє використовувати захисні сітки для відрізки пресованого продукту. Однак нерухомі матриці, закріплені на шнековом циліндрі, більш технологічні і надійні, тому використовуються найчастіше. Простір між матрицею преса і повинно бути таким, щоб у ньому не утворювалися зони прилипання і застою матеріалу. Це вимагає використання обтічних поверхонь робочих органів у такому просторі.
Філ'єри матриць складаються, як правило, з циліндричних формуючих каналів і вхідних порожнин змінного перерізу, службовців для полегшення входу в формующий канал пресованого матеріалу. Через фільєри матриці здійснюється формування і вихід продукції під високим тиском у вигляді безперервного «джгута». Конфігурація фільєр визначає ширину вироби і вельми різноманітна: кульки, палички, зірочки, каблучки і ін
Існує різна компонування приводу для (одне і двухшнекових) екструзійних машин. В одних використовується осьової принцип, тобто привід і екструзійна камера зі шнеками розташовуються в лінію на загальній площині опорної рами, в інших двигун з редуктором або без нього розташовується в нижній частині станини. У цьому випадку навантаження від двигуна передається на вали з допомогою ремінної або ланцюгової передачі. Таке розташування приводу забезпечує більш стійку конструкцію, але вона не завжди можлива.
Незважаючи на істотні відмінності в конструкціях, шнекові екструдери можуть бути класифіковані за загальним для цих машин принциповим ознаками - термічним характеристикам з наступними типами: автогенні, Політропний і ізотермічні.
Автогенні екструдери - це машини, в яких тепло, необхідне для термічної обробки рослинної сировини, генерується безпосередньо в камері екструдера тільки за рахунок дисипації механічної енергії. Спеціальні конструкції вузлів робочих органів (шнеки, камера, фільєри) створюють опір руху переміщуваного матеріалу, що забезпечує підвищення температури процесу до 120 -200 ° С. Такий принцип розігріву використовується, як правило, в одношнековий екструдерах.
У політропний екструдерах процес термічної обробки матеріалу здійснюється як за рахунок внутрішнього розігріву маси, так і за допомогою зовнішніх джерел тепла. Більшість екструдерів для варильної екструзії, є політропними. Внутрішній розігрів здійснюється за рахунок конструкції шнеків. Існує три методи зовнішнього нагріву екструдера: електричний, рідинної і парової.
Ізотермічні екструдери обмежуються специфікою їх застосування: вони призначені для формування макаронних виробів і хлібного тесту. У них тепло контролюється за рахунок охолодження зовнішнім теплообмінником.
3. Сухі сніданки
3.1 Види сухих сніданків
Історію сухих сніданків і схожих продуктів можна починати з відомого швейцарського лікаря Макса Бірчера Беннера, що жив у другій половині XIX століття. Він розробив для пацієнтів своєї клініки рецепт мюслів і кранчем, насичених вітамінами, мінеральними макро-і мікроелементами.Сухими сніданками прийнято називати вироби з кукурудзи, пшениці і рису у вигляді паличок, пластівців, повітряних зерен, які можна вживати без будь-якої додаткової кулінарної обробки. Також сухі сніданки випускають у вигляді кілець і зірочок, подушечок з начинкою. Неглазуровані пластівці і повітряні зерна використовують замість грінок до супів, глазуровані подають до молока, чаю, кави. Для поліпшення смакових властивостей в суміші додають горіхи, сушені фрукти, шматочки шоколаду. Висушують фрукти і ягоди по-різному. Найдорожчий спосіб - сублимационная сушіння: продукт заморожується, а потім зневоднюється під вакуумом. Коли суміш заливають рідиною, сублімовані фрукти і ягоди насичуються вологою і стають як свіжі (ну або майже як свіжі). Щоправда, не багато виробників можуть дозволити собі такі дорогі технології. Живильні властивості сніданків підвищують, додаючи вівсяні пластівці. Частенько суміші збагачують вітамінами і мінералами. Всі компоненти і технологічні прийоми покликані допомогти нам - ледачим, сонним і вічно поспішають вранці. Для приготування сніданку не потрібно навіть воду кип'ятити - залив молоком або йогуртом і готово.
Круп'яні палички випускають глазуровані і неглазуровані. В основі виробництва лежить метод екструзії, при якому тістоподібна маса проходить через матриці екструдера під високим тиском і при високій температурі. При цьому продукт на виході з апарату роздувається через різкого перепаду тиску. Готові вироби мають пористу структуру і збільшуються в об'ємі в 3-4 рази. Важливим моментом є вологість крупи перед екструдером, цей показник повинен бути 20-25%. Крупа в результаті тертя перетворюється на в'язку тістоподібну масу, яку пресують у вигляді джгутів і нарізають на невеликі шматочки. Готові кукурудзяні палички подають через дозатор в установку для нанесення добавок. Це може бути ванілін, какао, кава, кориця. Солоний варіант може бути з сиром або часником. Щоб нанести цукрову пудру (змішану з ваніліном або корицею) палички спочатку змочують рослинним маслом. Кількість деформованих виробів і виробів нестандартного розміру не повинно перевищувати 10%.
Пластівці випускають з великої кукурудзяної крупи. Продукт являє очищену і зварену в сиропі крупу, яка потім розплющується й обсмажується. До складу сиропу входить вода, цукор, сіль. При швидкому обсмажуванні, всього 2-3 хвилини, при температурі 250-3000С з продукту вибухово виділяється волога. При цьому пластівці збільшуються в обсязі, на їх поверхні з'являються бульбашки, вироби набувають золотистий колір. Дрібні і необсмажені пластівці видаляються при подальшій сортування і направляють на виробництво панірувальних сухарів. Щоб отримати глазуровані пластівці їх направляють у барабан, що обертається. Там їх поливають сиропом і одночасно підсушують.
Повітряні зерна готують із зерна або крупи шляхом термічної обробки під високим тиском. У результаті нагрівання волога, що міститься в крупі, перетворюється на пару. При різкому зниженні тиску вона розриває крупинки, продукт істотно збільшується в об'ємі. Продукт ставати хрустким, ніжного смаку, легко розжовується. Останнім часом почали використовувати зерна сої. Вони за смаком нагадують арахіс і характеризуються високою біологічною цінністю.
Вівсяні пластівці отримують з вівсяної крупи вищого сорту шляхом пропарювання, розплющування на гладких вальцях і висушування. Крупи і борошно з вівсяних зерен при правильній кулінарній обробці утворюють слизовий відвар, який в суміші з молоком є незамінним засобом лікування гострих і хронічних захворювань шлунка, кишечника, а також отруєнь важкими металами. Пластівці досягають стану кулінарної готовності в кілька разів швидше, ніж крупа, мають більш високі смакові достоїнства. Також "Геркулес" відрізняється від інших круп низьким вмістом крохмалю - 63-65%, але вони багаті білковими речовинами - 14-15%. Крім того, зміст саме повноцінних білків вище. Але з іншого боку в "геркулесових пластівцях" багато ліпідів.
4. Загальні відомості про екструдерах
4.1 Технологічна лінія для виробництва екструдованих харчових продуктів
Рисунок 1 - Технологічна лінія для виробництва екструдованих харчових продуктів
Технологічна лінія для виробництва екструдованих харчових продуктів (панірувальні сухарі, супові добавки, сухі сніданки і т. п.) показано на малюнку 1. В лінію входять бункер 1 для основної сировини, бункер 2 для смакових добавок, змішувач 3, шнековий дозатор 4, екструдер 6, гранулятор 7, насос-дозатор 5, а також додаткове обладнання в залежності від виду одержуваного продукту - охолоджувач 8, проміжний бункер 9 , накопичувальний бункер 11, (сушильна піч 10, смаження ванна, ароматизатор та інше обладнання).
Процес екструзії проводять в екструдерах з одним або декількома шнеками, встановленими в одному корпусі. Технологічна частина екструдера складається з корпусу, в якому обертаються один або два шнека, змішувальних дисків, розвантажувальних пристроїв, пристосування для зміни набору фільтрів. Корпус і шнеки можуть бути виконані з окремих секцій. Кожна секція має свердління для установки термопар і датчиків тиску. Корпус, як правило, обігрівається електричними нагрівачами опору, а шнеки охолоджуються при необхідності водою циркулює через отвори в секціях корпусу і в пустотілих валах шнека.
Корпус екструдера, шнеки, змішувальні елементи, а також завантажувальну секцію виготовляють з високоміцних зносостійких сталей (азотований стали, азотований сталі, що містять хром та нікель). Збірні шнеки дозволяють збирати послідовно зони завантаження, змішання, пластифікації і екструзії. Особливості цих зон - технологічне призначення шнека їх відмінність фізико-хімічних властивостей матеріалу по довжині шнека.
Конструкція завантажувальних пристроїв екструдерів залежить від виду матеріалу. Для завантаження сипучої суміші з невеликою насипною масою (100 ... 400 кг / м
Показник роботи екструдера - його ефективність, яка визначається відношенням годинної продуктивності до одиниці споживаної потужності. Знаючи ефективність екструдера, можна розрахувати при відомій потужності приводу максимальну продуктивність або при заданій продуктивності необхідну потужність. Ефективність екструдера обчислюють для кожного нового матеріалу, що переробляється. Зіставлення ефективності різних машин при переробці одного і того ж матеріалу дозволяє вибрати оптимальну конструкцію екструдера.
Малюнок 2 - Двухшнековий формувальний прес
Двухшнековий формувальний прес використовується у виробництві цукерок, зокрема праліне, методом формування цукеркової маси через фильеру з отворами, що калібруються. У виробництві макаронів, локшини застосовують одношнековий і двухшнековие преси. Прес створює тиск цукеркової масі з джгути цукеркової масі і продавлює її через фильеру. Безпосередньо на виході маси з фільєри джгути цукеркової маси рубаються на гранули ексцентрично встановленими ножами гранулятора. Філ'єри представляє собою плоский металевий диск з отворами, через які продавлюється пресована маса. Форма отвори фільєри визначає вигляд виробу. При продавлюванні через отвори фільєри маса приймає певну форму. Перебіг маси в отворах фільєри подібно течією дуже в'язкою рідини.
Тиск, що створюється шнеком, залежить від гідравлічного опору в отворах фільєри. Опір визначається консистенцією тесту, формою і розміром отворів. Рубаючі ножі закріплені на обертовому валу має власний привід. Ексцентричний розташування ножового крила дозволяє заповнити матеріалом все перетину фільєри. Для регулювання зазору між фильеров і стинають ножами ножовий вал може переміщатися в осьовому напрямку. Для цього кожух гранулятора може бути відведена в сторону разом з приводом. При демонтажі шнека грануляційна головка може бути відведена від нагнітаючого шнека.
Список використаних джерел
1. Зінюхін Г.Б. Розробка технології виробництва хлібно-крупя'но крекерів із застосуванням одношнековий екструдера. - ОДУ 1996р.2. Кавецький Устаткування підприємств громадського харчування
3. Машини та апарати харчових виробництв. Кн. 1: Навчальний посібник для вузів; Під ред. Акад. РАСГН В.А Панфілова. - М: Вищ. Шк., 2001. - 680 с.