Дослідження процесу та вдосконалення обладнання для приготування м’якого морозива, збагаченого молочним білком: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв

Abstract

Дисертацію присвячено питанням дослідження процесу фризерування та вдосконалення обладнання для виробництва м’якого морозива, збагаченого молочним білком. Встановлено, що навантаження на основні вузли зазначеного обладнання суттєво залежить від реологічних властивостей вихідних сумішей. З урахуванням цього обґрунтовано напрямки вдосконалення вузлів: аератора, шнек-мішалки, вихідного пристрою. На базі результатів досліджень розроблено фризер для приготування м'якого морозива, збагаченого молочним білком, з поліпшеними показниками продуктивності, енергоекономічності та екологічної чистоти. Запропоновано алгоритм розрахунку основних параметрів режиму роботи холодильного агрегату фризера з метою встановлення раціональних значень цих параметрів. Доведено високу якість кінцевого продукту, виробленого на вдосконаленому обладнанні при обраному режимі фризерування. Основні результати роботи знайшли промислове впровадження на підприємствах, які виробляють обладнання для харчової та переробної галузей виробництва.

Диссертация посвящена вопросам исследования процесса фризерования и усовершенствования оборудования для приготовления мягкого мороженого, обогащенного молочным белком. Разработан экспериментальный стенд, при помощи которого исследован процесс приготовления мягкого мороженого, обогащенного молочным белком. Для обеспечения точности и достоверности результатов измерений была разработана методика экспериментов, применялась современная измерительная техника. При обработке экспериментальных данных применялись апробированные методы математической обработки экспериментальных данных с применением ПЭВМ. Были обоснованы рецептуры исследуемых смесей. Проведены экспериментальные исследования реологических свойств исходных смесей для производства мягкого мороженого, обогащенного молочным белком. Отмечено, что смеси с различным процентным содержанием молочного белка отличаются по вязкости. Наибольшая вязкость практически неразрушенной структуры возрастает с 2 Пас для смеси, приготовленной по традиционной рецептуре, до 24 Пас для смеси с содержанием молочного белка 7%. При разработке аппарата, реализующего процесс фризерования смесей, обладающих более плотной консистенцией в сравнении с традиционными, было учтено, что нагрузка на основные узлы фризера зависит от реологических характеристик исходных смесей. При измерении крутящего момента установлено возрастание этой величины от 5,5 до 10 Нм в процессе фризерования смеси с содержанием белка 5% и от 10 до 20 Нм в процессе фризерования смеси с содержанием белка 7%. Определен диапазон рациональных оборотов шнека-мешалки (300…550)60-1 с -1, при котором обеспечивается высокая взбитость готового продукта. Рациональная продолжительность фризерования составила при этом 210…240 с. На основе полученных значений технических характеристик фризера для получения мягкого мороженого, обогащенного молочным белком, разработан усовершенствованный аппарат и его основные узлы: выпускное устройство, аэратор, шнек-мешалка. Усовершенствованный шнек-мешалка лишен многих недостатков, присущих традиционной мешалке. Благодаря установке рабочих лопаток на пружинах обеспечивается плотность прилегания к внутренней поверхности рабочего цилиндра, вследствие чего не образуется намораживаемый слой смеси. Шнек-мешалка обеспечивает высокую взбитость готового продукта при различных плотностях исходных смесей. Усовершенствованный шнек-мешалка позволяет получать мороженое более высокой взбитости – до 82%, чем при применении традиционного шнека – 72…75%. Разработана конструкция нового выпускного устройства, предназначенного для двухцилиндрового фризера. При помощи этого выпускного устройства можно осуществлять выдачу мороженого как из каждого цилиндра поочередно, так и из обоих цилиндров одновременно. Установлено, что выпускное устройство не оказывает негативного воздействия на показатели качества готового мороженого. Данное устройство удобно в обращении, простое в обслуживании и может быть использовано для любого двухцилиндрового фризера. Усовершенствованный аэратор благодаря установке отдельной трубы для засоса воздуха гарантирует подачу воздуха в цилиндры в необходимом количестве, что обеспечивается регулируемым отверстием. На основании полученных экспериментальных данных был изготовлен и испытан экспериментальный образец нового аппарата производительностью 8 кг/ч при установленной мощности приводного электродвигателя 600Вт и холодопроизводительности агрегата 1050 Вт, который обладает улучшенными показателями энергоэкономичности и экологической чистоты. На усовершенствованный аппарат разработаны технические условия и инструкция по эксплуатации. Получены положительные отзывы с мест производственной апробации, оценены экономический, социальный и экологический эффекты его практического внедрения. Разработанный аппарат обеспечивает приготовление мягкого мороженого, обладающего высокими показателями качества. Предложен промышленный выпуск фризера для производства и реализации мягкого мороженого, обогащенного молочным белком, а также внедрение его в сеть предприятий питания и торговли Украины. Основные результаты работы нашли промышленное внедрение на предприятии, изготавливающем оборудование для пищевой и перерабатывающей отраслей промышленности.

The dissertation is devoted to the topics of research of freezing process and improvement of equipment that is used for the production of soft ice-cream enriched by milk protein. There is established that the load on basic assemblies of said equipment depends essentially on the rheological properties of initial mixtures, and with regard for it the improcvement of assembies – aerator, worm-mixer, discharge mechanism – is grounded. On the base of research results the freezer for production of soft ice-cream en-riched by milk protein is elaborated with improved indices of productivity, energoeconomy and oecological purity. The algorithm for calculation of basic parameters of freezer cooling machine work conditions is proposed with the purpose of stating the rational values of there parameters. The high quality of ultimate product that is prepared in improved equipment by selected freezing conditions is shown. The basic results of the work have found an industrial utility at the enterprises that product an equipment for food and processing branches of industry.