Параметры и режимы работы центробежной мельницы для получения соевой муки

Актуальность работы. За последние годы в нашей стране, так и за рубежом произошли большие изменения в технике и технологии производства соевых продуктов, расширился ассортимент продуктов, внедрены новые способы обработки сырья. Тем не менее, одной из важнейших социально-экономических задач по-прежнему остается задача обеспечения населения полноценными продуктами питания.

В настоящее время наметилась новая тенденция в производстве соевой муки для дальнейшего ее использования в пищевой промышленности с использованием так же различных нетрадиционных добавок.

Широкое распространение использования соевых белков в производстве новых продуктов связано не только с их сравнительно низкой стоимостью и высокой пищевой ценностью, близкой к белкам животного происхождения, но также с их высокими функциональными свойствами [23].

Ежегодно в мире доля людей, преимущественно потребляющих пищевые продукты на основе растительного сырья, увеличивается. Согласно данным Министерства здравоохранения США, число людей, потребляющих регулярно соевые продукты, составляет там более 26 миллионов человек.

Питательная ценность бобов сои общеизвестна. Соя используется как сырье для промышленного получения не только белка, клетчатки, но и витаминов. В семенах сои содержатся витамины A, Bl, В2, ВЗ, В6, РР, Р, К, D, С.

Рынок сои и соевых продуктов нужно развивать. Их потребителей с каждым годом становится все больше. Сейчас на рынке появляется множество соевых продуктов для любой категории, для любого образа жизни, которые хорошо сочетаются с другими ингредиентами, абсорбируя их вкус. Постоянно присутствуют на рынке соевая мука (содержащая 50% белка по сухому весу), соевые концентраты (70%), соевый белок-изолят (90−92%), соевое масло. Соевые ингредиенты давно проникли на другие продовольственные рынки: ни один мясокомбинат не обходится без соевых добавок и ингредиентовактивно используют их в своих продуктах молочные, кондитерские, хлебопекарные производства, а также предприятия, выпускающие прохладительные напитки, детское питание. Во всем мире используют все новые качества сои, и все новые продукты появляются на рынке. Особенно бурно этот процесс идет на родине сои — в Китае, Японии. На российском рынке у сои также большое будущее [18, 20].

Одним из основных продуктов, получаемых при переработке соевых зерен, является соевая мука.

По данным компании Каргилл (ведущей фирмы по производству соевых продуктов) соевая мука сыпучая порошкообразная масса отличного качества с превосходной грануляцией (около 0,075 мм). В связи с этим она обладает высокими функциональными свойствами [2, 13, 14, 17].

Cargill В.V., Амстердам в своей производственной программе содержит палитру различных обезжиренных соевых продуктов типа муки и крупки. Мука содержит большое количество витаминов (А, группы В, РР и Е), минеральные вещества (Mg, Са, I, Си, F, Fe).

Производство соевой муки обычно осуществляется с помощью мельниц, работающих по принципу перетирания. Эффективность применяемых в настоящее время мельниц очень низкая. Кроме того, трудно обеспечить их герметичность.

Наиболее перспективными, с точки зрения эффективности измельчения, являются высокооборотистые центробежные мельницы вертикального или горизонтального исполнения.

С учетом вышеизложенного, разработка конструкции герметичной горизонтальной центробежной мельницы компактных размеров и условий ее эффективного использования является актуальной задачей.

Цель работы — разработка технологии и средств измельчения зерен сои, путем установления рациональных технологических, конструктивных и энергетических параметров горизонтальной центробежной мельницы для получения продуктов измельчения сои в широком диапазоне грануляции.

Методы исследований. Критическое обобщение опыта на основе анализа литературных и патентных источников, аналитические исследования на основе основных законов механики, экспериментальные исследования с использованием метода планирования экспериментов и ЭВМ и современного программного обеспечения.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Разработана и испытана конструкция горизонтальной центробежной мельницы, основанная на том, что процесс измельчения происходит в две стадии, за счет комбинации нагрузок режущих и истирающих рабочих органов (Патент РФ. 2 295 389 от 20 марта 2007 г.).

2. Экспериментально исследовано влияние предварительной термической обработки соевых зерен, установлено, что температура в диапазоне 90−150°С достаточна! для достижения их влажности 2−4% рациональной с точки зрения инактивации антипитательных веществ, при максимальной производительности измельчения и минимальном энергопотреблении.

3. Доказано влияние частоты вращения диска, величины зазора между дисками и влажности зерен соевых зерен на гранулометрический состав муки, производительность мельницы. Установлено, что производительность мельницы прямо пропорциональна частоте вращения диска и величине зазора между дисками и обратно пропорциональна влажности соевых зерен.

4. Экспериментально установлено, что энергопотребление прямо пропорционально частоте вращения диска и влажности соевых зерен и обратно пропорционально величине зазора между дисками.

5. Установлено влияние величины зазора между дисками (при остальных постоянных параметрах) на пропускную способность мельницы и диапазон грануляции. Выявлено, что производительность мельницы по классам крупнее 0,2 мм прямо пропорциональна величине зазора при снижении выхода кл. -0,074 мм на 5 — 7%.

Научная новизна заключается в определении режимов термической обработки соевых зерен для достижения их минимальной влажности, рациональной с точки зрения достижения максимальной производительности измельчения, минимального энергопотребления с учетом инактивации антипитательных веществ, попадаемых в соевую мукув определении степени влияния частоты вращения диска, величины зазора между дисками, влажности измельчаемых зерен на производительность в широком диапазоне грануляции и потребляемой мощности центробежной мельницыв определении степени влияния величины зазора между дисками (при остальных постоянных параметрах) на повышение пропускной способности мельницы и производительности по классам крупнее 0,2 мм и величину снижения выхода кл. -0,074 мм.

Практическое значение.

— обеспечение требуемой влажности соевых зерен за счет их термической обработки позволяет минимизировать затраты энергии на их измельчение и инактивацию антипитательных веществ.

— полученные зависимости пропускной способности мельницы и ее производительности по расчетным классам крупности, от основных определяющих факторов, позволяют регулировать процесс измельчения, с учетом требований потребителя.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: использованием современных методик и измерительной аппаратуры, ЭВМ и программным обеспечением, хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, не превышающей 7%.

Реализация выводов и рекомендаций. Методика и программа для расчета удельной производительности мельницы и производительности по кл. -0,074 мм, а также рекомендации по использованию мельницы принятые к реализации в ООО фирма «Да» (Дюбуа) РСО-Алания.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили одобрение на заседаниях секции технологии производства общественного питания, секции начертательной геометрии и черчения, ежегодных научно-технических конференций СКГМИ (ГТУ) 20 052 007 гг.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 10 статьях и 1 патенте РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста и содержит 23 таблиц, 35 рисунков, список использованной литературы, включающий 109 наименований, 4 приложения.