Разработка инновационной технологии переработки семян подсолнечника кондитерских сортов

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертационной работы

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 05.18.06 - Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов

РАЗРАБОТКА инновационной технологии переработки семян подсолнечника кондитерских сортов

Шаззо Асхад асланович

Краснодар - 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Корнена Елена Павловна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Щербаков Владимир Григорьевич

кандидат технических наук

Багалий Татьяна Михайловна

Ведущая организация: Северо-Кавказский филиал Всероссийского научно-исследовательского института жиров Россельхозакадемии

Защита состоится «29» декабря 2009г. в 10⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета

Автореферат разослан «27» ноября 2009г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент М.В. Жарко

1. Общая характеристика работы

1.1 Актуальность темы. Одним из перспективных направлений развития пищевой промышленности является расширение ассортимента и повышение качества продуктов питания, при этом особое внимание уделяется безопасности и качеству сырья, применяемого для создания таких продуктов. семя подсолнечник ядром кондитерский

Семена подсолнечника являются полноценным сырьем для получения ряда пищевых и кормовых продуктов (подсолнечного масла, жмыхов, шротов и др.).

Следует отметить, что особый интерес представляют семена подсолнечника кондитерских сортов, которые являются сырьем для производства ядра, используемого для получения обжаренного ядра в виде самостоятельного продукта, а также в производстве кондитерских изделий (козенак, халва и др.).

В настоящее время при переработке семян подсолнечника кондитерских сортов возникает ряд трудностей, осложняющих получение ядра для производства кондитерских изделий, соответствующего требованиям технологического регламента, что обусловлено высокой лузжистостью получаемого ядра и наличием в нем значительного количества дробленого ядра.

Учитывая это, актуальным направлением исследований в этой области является разработка инновационной технологии переработки семян подсолнечника кондитерских сортов.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с НТП Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», № Госрегистрации 01200956355 и в соответствии с Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» по теме «Разработка комплексных экологически безопасных ресурсосберегающих технологий переработки растительного сырья с применением физико-химических и биотехнологических методов».

1.2 Цель работы. Целью работы является разработка инновационной технологии переработки семян подсолнечника кондитерских сортов.

1.3 Основные задачи исследования:

- проведение аналитического обзора литературных источников и патентной информации по теме исследования;

- обоснование выбора объектов исследования;

- исследование геометрических размеров семян подсолнечника современных сортов и гибридов с применением компьютерных методов анализа;

- создание эталонной базы амплитудных и фазовых спектров контура изображения семян подсолнечника современных сортов и гибридов;

- разработка экспресс-способов идентификации семян подсолнечника на их принадлежность к конкретному сорту или гибриду с применением метода Фурье-анализа;

- исследование влияния способов обрушивания семян подсолнечника кондитерских сортов на состав получаемой рушанки;

- исследование влияния предварительного фракционирования семян подсолнечника кондитерских сортов на эффективность их обрушивания;

- изучение влияния способов сепарирования рушанки на качество получаемого ядра;

- сравнительная оценка способов контроля качества ядра;

- разработка инновационной технологии и технологической линии переработки семян подсолнечника кондитерских сортов с получением высококачественного ядра, предназначенного для производства кондитерских изделий;

- выработка опытных партий и оценка качества ядра для производства кондитерских изделий;

- разработка технического задания на проектирование и изготовление промышленных образцов оборудования для реализации инновационной технологической линии;

- разработка технологического регламента на производство ядра для производства кондитерских изделий и расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения разработанных технологии и линии переработки семян подсолнечника кондитерских сортов.

1.4 Научная новизна. Впервые выявлена эффективность применения компьютерных методов анализа для разработки экспресс-способа идентификации современных сортов и гибридов семян подсолнечника на их принадлежность к конкретному сорту или гибриду, а также для разработки экспресс-способа количественного определения содержания конкретных сортов или гибридов в смесях семян подсолнечника на основе оценки амплитудных и фазовых спектров контура изображения семян.

Впервые получены амплитудные и фазовые спектры контура изображения семян подсолнечника современных сортов и гибридов с применением метода Фурье-анализа.

Впервые разработаны и апробированы пионерный способ идентификации семян подсолнечника на принадлежность к конкретному сорту или гибриду, а также пионерный способ определения содержания конкретного сорта или гибрида в смесях семян подсолнечника.

Впервые выявлено положительное влияние предварительного фракционирования семян подсолнечника кондитерских сортов по ширине семян на четыре фракции с применением рассевов на эффективность процесса обрушивания.

Выявлена эффективность способа обрушивания семян подсолнечника кондитерских сортов, основанного на сжатии, совмещенном со сдвигом, а также эффективность способа разделения рушанки, получаемой в результате обрушивания, основанного на разности коэффициентов трения отдельных компонентов рушанки об ячеистую поверхность.

Впервые показана эффективность применения на стадии контроля ядра способа фотоэлектронного сепарирования, позволяющего обеспечить получение высококачественного ядра, практически не содержащего лузгу.

Научно и экспериментально обоснована технология и технологическая линия переработки семян подсолнечника кондитерских сортов с получением высококачественного ядра для производства кондитерских изделий.

Новизна работы защищена 7 решениями о выдаче патентов РФ на изобретения.

1.5 Практическая значимость. Разработаны пионерные экологически чистые экспресс - способы идентификации и определения содержания конкретного сорта или гибрида в смеси семян подсолнечника, позволяющие оперативно организовать приемку масличных семян на масложировом предприятии, а следовательно, осуществлять расчет с поставщиком с учетом скорректированной цены и формировать однородные партии семян для их последующей переработки, исключить применение токсичных и дорогостоящих реактивов, оперативно регулировать технологические режимы переработки семян с целью получения высококачественных промежуточных и готовых продуктов.

Разработано техническое задание на проектирование, на основание которого изготовлены промышленные образцы оборудования для комплектования технологической линии переработки семян подсолнечника кондитерских сортов.

Разработана инновационная технология и технологическая линия переработки семян подсолнечника кондитерских сортов.

Разработан и утвержден технологический регламент на производство ядра из семян подсолнечника кондитерских сортов для производства кондитерских изделий.

1.6 Реализация результатов исследования. Разработанные экспресс-способы идентификации семян подсолнечника внедрены в условиях: Учебно-научно-производственного комплекса факультета инженерии, экспертизы и компьютерного моделирования высоких технологий КубГТУ, научно-производственной фирмы «Новтэкс» и Испытательного центра масложировой продукции «Аналитик» в IV квартале 2009 года, а также приняты к внедрению в условиях Лабинского МЭЗа.

Разработанные инновационные технология и технологическая линия переработки семян подсолнечника кондитерских сортов приняты к внедрению в условиях научно-производственной фирмы «Новтэкс» в I квартале 2010 года.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологии и линии при переработке семян подсолнечника кондитерского сорта составит более 18 млн. рублей в год.

1.7 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные автором доложены и обсуждены на: Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения», 1-3 декабря 2005г., г.Краснодар; Международной конференции «Масложировой комплекс России: новые аспекты развития», 30 мая -1 июня 2006г., г. Москва; I Межведомственной научно-практической конференции «товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров», МГУПП, 24-25 апреля 2008г.

1.8 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано

15 работ, в том числе 4 научные статьи в журнале, рекомендуемом ВАК, 4 материала конференций и получено 7 решений о выдаче патентов РФ на изобретения.

1.9 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, выводов, списка литературных источников и приложений. Работа изложена на 158 страницах, содержит 47 рисунков и 30 таблиц. Список литературных источников включает 123 наименования.

2 Экспериментальная часть

2.1 Методы исследования. Исследование качества и безопасности семян подсолнечника современных сортов и гибридов проводили по показателям, регламентируемым ГОСТ 22391-89 и СанПиН 2.3.21078-01. Определение регламентируемых показателей семян подсолнечника осуществляли с использованием методов, рекомендуемых ВНИИжиров, а также в соответствии с методами, приведенными в ГОСТах.

Определение качества и состава промежуточных продуктов переработки семян подсолнечника: рушанки, полученной при обрушивании семян, а также ядра и лузги проводили с использованием методов, рекомендованных ВНИИжиров. В рушанке определяли содержание целых и недообрушенных семян (недоруша), сечки и масличной пыли. Определение выноса ядра в лузгу проводили путем выделения из лузги всех ядровых фракций. Анализ ядра, выходящего из сепарирующих машин, осуществляли путем определения в ядре содержания лузги.

Оценку экспериментальных данных и их статистическую достоверность осуществляли с использованием современных методов расчета.

2.2 Характеристика объектов исследования. Учитывая, что одной из задач исследования являлась разработка способа идентификации семян подсолнечника на их принадлежность к конкретному сорту или гибриду, в качестве объектов исследования были выбраны несколько сортов и гибридов семян подсолнечника современной селекции различных типов: олеинового, линолевого и кондитерского, районированные в Краснодарском крае (таблица 1).

Таблица 1 - Характеристика сортов и гибридов семян подсолнечника

Наименование сорта или гибрида	Наименование и значение показателя
	Масса 1000 штук семян, г	Масличность, % на СВ	Лузжистость, %
Семена кондитерского типа: сорт СПК сорт Лакомка	92,0 91,5	47,6 47,9	30,5 31,0
Семена олеинового типа: сорт Круиз гибрид Гермес	60,1 60,3	53,0 47,1	27,0 24,3
Семена линолевого типа: сорт Мастер сорт Фаворит сорт Сур гибрид Триумф гибрид Юпитер	58,4 49,0 93,0 45,8 79,0	54,8 51,8 49,5 50,5 51,7	22,0 22,0 23,0 29,0 22,0

Представленные семена подсолнечника служили образцами для создания эталонной базы для разработки способа идентификации.

2.3 Разработка экспресс-способа идентификации семян подсолнечника. При разработке способа идентификации семян подсолнечника использовали методику идентификации по геометрической форме контура изображения семян, основанную на Фурье-анализе и статистической теории распознавания образцов. проведение экспериментальных исследований контура изображения семян подсолнечника осуществляли на установке, разработанной нами совместно с сотрудниками кафедры пищевой инженерии и высоких технологий КубГТУ.

Экспериментальные исследования проводили следующим образом. Осуществляли отбор представительных образцов семян подсолнечника из средней пробы в соответствии с ГОСТ 10852, с помощью счетчика семян (АСС-1М) отбирали пробы по 50 семян каждого сорта или гибрида, укладывали семена на предметный стол, а затем фиксировали их изображения с помощью цифрового фотоаппарата с разрешением не менее 4 мегапикселей. Импортировали полученные контуры изображения в базу данных разработанной программы идентификации контура изображения семян подсолнечника, проводили аппроксимацию контура изображения единичных семян с использованием сплайн-метода, затем инсталлировали контуры изображения семян в виде сплайн интерполяции. На следующем этапе рассчитывали численные значения гармоник ряда Фурье и определяли отклонения от эталона, полученного по результатам аппроксимации контура изображения единичных семян подсолнечника. Затем осуществляли графическое построение спектров контура изображения единичных семян подсолнечника с различными параметрами гармоник. На рисунке 1 приведены в качестве примера амплитудный и фазовый спектры контура изображения семян подсолнечника сорта «СПК».

На основании разработанной методики нами была создана эталонная база амплитудных и фазовых спектров контура изображения исследуемых сортов и гибридов семян подсолнечника, с помощью которой можно не только идентифицировать семена подсолнечника на их принадлежность к конкретному сорту или гибриду, но и определить содержание конкретных сортов или гибридов в смеси семян.

В таблице 2 приведена сравнительная характеристика известных и разработанного способов идентификации семян подсолнечника.

Показано, что разработанный способ идентификации семян подсолнечника по всем характеристикам превосходит известные способы, а именно, позволяет сократить время и затраты для осуществления анализа, а также исключить применение химических реактивов и растворителей, т.е. способ является экологически чистым.

Таблица 2 - Сравнительная характеристика разработанного и известных способов идентификации семян подсолнечника

Наименование характеристики	Способ идентификации
	Разработанный	ГЖХ	ЯМР
Время реализации способа, включая пробоподготовку	10-15 минут	34 часа	1 час
Затраты на хим. реактивы и вспомогательные материалы для реализации способа, рублей	Отсутствуют	4500	100
Цена установки для идентификации, тыс. рублей	50,0	1600	800
Использование химических реактивов и растворителей	Не используются	Используются	Не используются

Разработанный способ идентификации семян обладает высокой чувствительностью при восстановлении базового контура семян за минимальное количество приемов и позволяет выявить не только характерные признаки идентификации, но также экспрессно определить длину, ширину и толщину семян, площадь поверхности, степень повреждения оболочек в результате механического воздействия.

Амплитудные и фазовые спектры исследуемых сортов и гибридов семян подсолнечника, представленные в виде цифровой информации, позволяют хранить и воспроизводить базовые показатели качества в графические файлы и, наоборот, из графических файлов вновь восстановить спектральные функции в виде цифровой информации.

Таким образом, разработанный способ позволяет:

- идентифицировать сорта и гибриды семян подсолнечника, а также определить количественное содержание конкретного сорта или гибрида в смеси семян;

- оперативно организовать приемку масличных семян на масложировом предприятии, а следовательно, осуществлять расчет с поставщиком с учетом скорректированной цены;

- формировать однородные партии семян для их последующей переработки, а, следовательно, оперативно регулировать технологические режимы переработки семян с целью получения высококачественных промежуточных и готовых продуктов.

- исключить применение токсичных и дорогостоящих реактивов, а также сократить энерго- и трудозатраты.

2.4 Исследование влияния способов обрушивания семян подсолнечника кондитерских сортов на состав получаемой рушанки. В ассортименте пищевых продуктов, вырабатываемых из семян подсолнечника, важное место занимают кондитерские изделия: козенак и халва, а также обжаренное ядро. Указанные кондитерские изделия получают из подсолнечного ядра, практически не содержащего лузги (не более 0,3%).

Выполнить задачу - получение практически чистого ядра по технологии переработки семян подсолнечника, существующей в масложировой промышленности, достаточно сложно.

Основными технологическими операциями, обеспечивающими получение ядра с низким содержанием лузги, являются обрушивание семян и отделение ядра от оболочки.

Важнейшей задачей процесса обрушивания семян является получение рушанки, содержащей максимальное количество целого ядра с минимальным содержанием целых и недообрушенных семян (фракция недоруша), сечки (дробленого ядра) и масличной пыли.

Эффективность процесса обрушивания семян в настоящее время оценивается показателем з:

где к_обр. - коэффициент обрушивания семян, %;

к_ц.я. - коэффициент целостности ядра, %.

Коэффициент обрушивания семян рассчитывают по формуле:

где m₁ - масса целых и недообрушенных семян, г;

m₂ - масса рушанки, г.

Коэффициент целостности ядра рассчитывают по формуле:

где m₃ - масса целого ядра в рушанке, г;

m₄ - масса всего ядра, включая целое ядро, сечку и масличную пыль г.

В настоящее время на предприятиях масложировой отрасли для обрушивания семян подсолнечника используют способ удара (однократного и многократного), который реализуется в бичевых рушках (способ многократного удара) и в центробежных рушках (способ однократного удара), причем преимущественно используются бичевые рушки.

Несмотря на многочисленные усовершенствования указанных обрушивающих машин, качество рушанки остается очень низким, особенно по показателю - содержание целых и недообрушенных семян. Коэффициент обрушивания семян в этих рушках колеблется в пределах от 52% до 65%.

Анализ геометрических характеристик семян подсолнечника: длины, ширины, толщины, величины поверхности, размера воздушной полости между ядром и оболочкой - позволил нам при выборе способа обрушивания отдать предпочтение способу сжатия, совмещенному со сдвигом.

Этот способ реализован в шелушителях с обрезиненными валками модели DRH-6S, используемых в крупяной промышленности для шелушения риса-зерна.

Для выявления эффективности обрушивания семян подсолнечника кондитерского сорта СПК на шелушителе модели DRH-6S нами были проведены специальные эксперименты.

Эффективность обрушивания семян оценивали по качеству рушанки: содержанию в ней целых и недообрушенных семян, сечки и масличной пыли, а также по коэффициентам: обрушивания, целостности ядра и эффективности обрушивания.

В качестве контроля использовали рушанку, полученную при обрушивании семян подсолнечника указанного сорта с применением способа многократного удара, реализуемого на бичевой семенорушке (таблица 3).

Показано, что обрушивание семян подсолнечника в шелушителе обеспечивает получение рушанки более высокого качества по сравнению с бичевой рушкой: в рушанке, полученной в шелушителе, существенно снижается содержание целых и недообрушенных семян и менее значительно снижается содержание сечки и масличной пыли.

Таблица 3 - Влияние способов обрушивания семян подсолнечника на состав получаемой рушанки

Наименование показателя	Значение показателя для рушанки, полученной с применением способа
	многократного удара	сжатия, совмещенного со сдвигом
Массовая доля компонента в рушанке, %:
целых и недообрушенных семян (недоруш)	32,2	28,7
сечки	10,1	8,9
масличной пыли	9,2	8,0
Коэффициенты, %:
обрушивания (кобр.)	67,8	71,3
целостности ядра (кц.я.)	59,3	66,2
эффективности обрушивания (з)	40,2	47,2

Однако, несмотря на некоторое улучшение качества рушанки, полученной в шелушителе, оно остается ниже уровня, предъявляемого технологическим регламентом.

2.5 Исследование влияния предварительного фракционирования семян подсолнечника кондитерских сортов на эффективность их обрушивания. С целью повышения эффективности обрушивания семян подсолнечника на шелушителе проводили предварительное фракционирование семян по геометрическим размерам.

Анализ геометрических размеров семян кондитерских сортов: длины, ширины и толщины - позволил нам выбрать в качестве основного параметра, по которому осуществляется фракционирование, ширину семян.

Фракционирование семян по ширине проводили на рассеве А1 БРУ на ситах с различным диаметром отверстий от 6,0 до 7,0 мм, при этом фракционирование осуществляли на две, три и четыре фракции.

Каждую выделенную фракцию семян обрушивали отдельно (таблица 4). Показано, что предварительное фракционирование семян по ширине оказывает значительное влияние на эффективность обрушивания. Так, фракционирование семян даже на две фракции повышает коэффициент обрушивания семян и коэффициент целостности ядра. Указанные коэффициенты возрастают с 71,3% (без фракционирования) до 76,4% (с фракционированием) и с 66,2% до 69,4% соответственно.

Таблица 4 - Влияние фракционирования семян подсолнечника кондитерского сорта СПК на эффективность их обрушивания

Наименование образца	Наименование и значение показателя
	Массовая доля компонента в рушанке, %	Коэффициент, %
	целых и недообрушенных семян	сечки	масличной пыли	обрушивания семян (Кобр.)	целостности ядра (Кц.я.)	эффективности обрушивания (з)
Шелушение (без фракционирования семян) (контроль)	28,7	8,9	8,0	71,3	66,2	47,2
Шелушение с предварительным фракционированием семян на две фракции:
I>6,5 мм (68%)	23,2	8,4	7,9	76,8	69,6	53,4
II<6,5 мм (32%)	24,4	8,5	8,0	75,6	68,8	52,0
усредненные показатели для 2х фракций	23,6	8,4	7,9	76,4	69,4	53,0
Шелушение с предварительным фракционированием семян на три фракции:
I>7,0 мм (36%)	12,0	3,2	3,0	88,0	89,9	79,1
II 6,0-7,0 мм (52%)	20,1	5,1	4,5	79,9	83,3	67,0
III<6,0 мм (12%)	20,2	5,2	4,8	79,8	82,1	65,5
усредненные показатели для 3х фракций	16,9	4,6	4,2	83,1	84,9	71,2
Шелушение с предварительным фракционированием семян на четыре фракции:
1	2	3	4	5	6	7
I>7,0 мм (36%)	12,0	3,2	3,0	88,0	89,9	79,1
II 6,0-7,0 мм (32%)	15,1	3,4	3,1	84,9	89,0	75,6
III 6,0-6,5 мм (20%)	18,6	4,1	3,5	81,4	86,7	70,6
IV<6,0 мм (12%)	20,2	5,2	4,8	79,8	82,1	65,5
усредненные показатели для 4х фракций	15,3	3,8	3,6	84,7	87,5	74,1

Лучшие результаты получены при обрушивании семян, разделенных по ширине на четыре фракции.

Так, содержание целых и недообрушеных семян в рушанке, полученной при обрушивании всех четырех фракций, снижается до 15,3%, содержание сечки до 3,8%, а масличной пыли до 3,6%.

Усредненный коэффициент обрушивания фракционированных семян с учетом выхода каждой фракции составил 84,7%, коэффициент целостности ядра 87,5% против 71,3 и 66,2% для семян без предварительного фракционирования.

Таким образом, полученные данные подтверждают эффективность применения для обрушивания семян подсолнечника кондитерского сорта шелушителей с обрезиненными валками с обязательным проведением предварительного фракционирования семян по ширине на четыре фракции.

2.6 Исследование влияния способов сепарирования рушанки на качество получаемого ядра. Важное место в выполнении задачи получения ядра с низким содержанием лузги занимают операции сепарирования рушаки с выделением из нее свободной лузги и недоруша (целых и недообрушенных семян).

В настоящее время на предприятиях масложировой отрасли для осуществления этой операции используют два способа:

- сепарирование по геометрическим размерам;

- сепарирование по аэродинамическим свойствам.

Указанные способы реализуются в воздушно-ситовых сепараторах и в аспирационных семеновейках.

К сожалению, осуществление указанных способов на существующем оборудовании не позволяет получить ядро с содержанием лузги менее 0,3 % при обеспечении минимальных потерь масла с лузгой.

Нами была изучена возможность использования для сепарирования рушанки, кроме известных, дополнительно способа, основанного на разности коэффициентов трения отдельных компонентов рушанки об ячеистую поверхность, который в настоящее время в масложировой отрасли не применяется.

В наших исследованиях процесс сепарирования подсолнечной рушанки проводили следующим образом: из рушанки, полученной в шелушителе, выделяли лузгу с применением известных способов: по разности аэродинамических свойств и геометрических размеров в аспираторах модели DCB-5S, а затем оставшуюся рушанку разделяли на ядро и недоруш по разности коэффициентов трения об ячеистую поверхность в падди сепараторах модели DPS.

Полученные в процессе сепарирования рушанки промежуточные продукты: ядро и лузгу - анализировали.

В качестве контроля использовали аналогичные продукты (ядро и лузгу), полученные при работе рушально-веечного цеха по известной схеме: обрушивание семян на бичевых рушках и сепарирование рушанки на аспирационных семеновейках (таблица 5).

Таблица 5 - Сравнительная оценка качества ядра и лузги, полученных при переработке семян подсолнечника сорта СПК

Наименование образца	Наименование и значение показателя
	Массовая доля, %
	лузги в ядре	ядра в лузге
Сепарирование рушанки, полученной обрушиванием семян в бичевых рушках, на аспирационных семеновейках (известная технология):
ядро	10,20	-
лузга	-	0,70
Сепарирование рушанки, полученной обрушиванием семян в шелушителях, в аспираторах и падди сепараторах (без фракционирования) (контроль):
ядро	8,00	-
лузга	-	0,60
Сепарирование отдельных фракций рушанки, полученных обрушиванием фракционированных семян, в аспираторах и падди сепараторах (разработанная технология):
фракция (ширина семян более 7,0 мм):
ядро	3,20	-
лузга	-	0,20
фракция (ширина семян от 6,5 до 7,0 мм):
ядро	4,00	-
лузга	-	0,25
фракция (ширина семян от 6,0 до 6,5 мм):
ядро	4,80	-
лузга	-	0,25
V фракция (ширина семян менее 6,0 мм):
ядро	5,50	-
лузга	-	0,30
Усредненные показатели для 4х фракций:
ядро	4,00	-
лузга	-	0,24

Из полученных данных следует, что сочетание трех способов сепарирования - по аэродинамическим свойствам, линейным размерам и коэффициенту трения - позволяет повысить эффективность процесса сепарирования и получить ядро и лузгу более высокого качества. Так, если при сепарировании рушанки по известной схеме содержание лузги в ядре, выходящем из аспирационных семеновеек, составляет 10,2%, а содержание ядра в лузге 0,7%, то при использовании предлагаемой схемы с предварительным фракционированием семян по ширине на четыре фракции не превышает 4,0%, а ядра в лузге 0,24%.

Результаты исследований позволяют заключить, что сочетание трех способов сепарирования рушанки: по аэродинамическим свойствам, геометрическим размерам и коэффициенту трения - позволяет повысить эффективность ее разделения на компоненты и снизить содержание лузги в ядре и ядра в лузге.

2.7 Сравнительная оценка способов контроля качества ядра, полученного при переработке семян подсолнечника по известной и разработанной технологиям. Для производства кондитерских изделий используется ядро, содержащее не более 0,3% лузги. Получить ядро с такой минимальной лужистостью в производственных условиях достаточно сложно. На маслоэкстракционных и прессовых заводах лужистость ядра, выходящего из сепарирующих машин, колеблется в пределах 9-15%.

На предприятиях по производству кондитерских изделий удаление из ядра лузги, целых и недообрушенных семян проводят путем его промывки в емкостях под проточной водой. В процессе этой операции лузга, целые и недообрушенные семена вследствие их меньшей плотности всплывают вверх и затем выводятся из емкости. Продолжительность промывки ядра в зависимости от содержания в нем лузговых фракций колеблется от 20 до 40 мин. Этот способ обеспечивает достаточно полное удаление из ядра лузги, целых и недообрушенных семян, однако, при этом влажность ядра и удаляемых компонентов: целых и недообрушенных семян, лузги - значительно возрастает, что обусловливает необходимость применения для них дополнительной операции - высокотемпературной сушки.

Нами была изучена возможность применения для контроля ядра нового способа - разделение смеси компонентов: ядра, целых и недообрушенных семян - по разности в их цвете. Этот способ реализуется в фотоэлектронных сепараторах моделей PUBU.

Нами была проведена сравнительная оценка эффективности двух способов контроля ядра, выходящего из сепарирующих машин, с целью удаления из ядра остатков лузги, целых и недообрушенных семян (по известному способу) и с целью удаления из ядра целых и недообрушенных семян (по предлагаемому).

Исследованию подвергали ядро, полученное при сепарировании рушанки из фракционированных семян. Контроль ядра с целью удаления из него целых и недообрушенных семян, а в известном способе и лузги, осуществляли двумя способами: по разности в их цвете (в фотоэлектронном сепараторе) и по разности в их плотности (в проточной воде) (таблица 6).

Анализ полученных данных таблицы 6 позволяет отметить, что использование для выделения из ядра остатков лузги, целых и недообрушенных семян способа, основанного на разности в их цвете, позволяет получить ядро, не уступающее по качеству ядру, полученному по известной технологии - обработкой в проточной воде. Ядро, полученное по разработанной технологии, практически не содержит лузги. Количество лузги во всех исследованных образцах ядра не превышало 0,1%.

Таблица 6 - Сравнительная оценка способов контроля качества ядра при переработке семян подсолнечника по известной и разработанной технологиям

Наименование образцов	Массовая доля, %
	лузги	влаги
Ядро, полученное после сепарирования рушанки в аспираторах и падди сепараторах (до контроля)	4,0	5,8
Ядро, прошедшее контроль с целью выделения из него остатков лузги, целых и недообрушенных семян
по разности в их цвете (в фотоэлектронном сепараторе)	0,1	5,7
по разности в их плотности (в проточной воде)	0,3	25,0

Дополнительным преимуществом данного способа является и то, что полученное ядро имеет невысокую влажность - 5,7%, что исключает необходимость применения высокотемпературной сушки для удаления избытка влаги. Аналогично отпадает необходимость в дополнительной тепловой обработке удаляемых из ядра компонентов: лузги, целых и недообрушенных семян - с целью доведения их до оптимальной влажности. Это снижает затраты на осуществление операций по переработке семян.

Важным является и то, что использование предлагаемого способа для контроля ядра позволяет процесс подготовки ядра к производству кондитерских изделий сделать непрерывным, что осуществить достаточно сложно при применении способа промывки ядра водой.

Резюмируя вышеизложенное, можно заключить, что предлагаемый способ контроля ядра с целью выделения из него лузги, целых и недообрушенных семян по разности в их цвете позволяет получить ядро, по всем показателям соответствующее требованиям кондитерского производства.

2.8 Разработка инновационной технологии и линии переработки семян подсолнечника кондитерских сортов. Учитывая высокую эффективность применения рассева на стадии фракционирования семян по размерам, шелушителя с обрезиненными валками на стадии обрушивания, аспиратора и падди сепаратора на стадии разделения рушанки и фотоэлектронного сепаратора для удаления из ядра остатков лузги, недоруша и целых семян, нами разработана инновационная линия переработки семян подсолнечника кондитерских сортов, которая представлена на рисунке 2.

Семена, поступающие в цех, проходят очистку от сорных примесей вначале на воздушно-ситовом сепараторе (поз. 1), затем на камнеотборнике (поз. 2). Отделившиеся примеси выводятся из производства, а семена направляются на фракционирование на рассева (поз. 3,4,5), при этом семена проходят вначале предварительное фракционирование по ширине на четыре фракции на рассеве (поз. 3), затем окончательное - на двух рассевах (поз.4,5), причем, на рассев (поз. 5) поступают семена с большей шириной (первая и вторая фракции), а на рассев (поз. 4) - с меньшей шириной (третья и четвертая фракции).

Полученные фракции семян, пройдя магнитную защиту в магнитных сепараторах (поз.6), направляются в буферные емкости (поз.7), расположенные над шелушителями (поз. 8).

Обрушивание каждой фракции семян осуществляется на отдельных шелушителях (поз.8).

Полученная рушанка направляется на сепарирование в аспираторы (поз. 9), где происходит выделение из нее легкой фракции - лузги, которая направляется на переработку.

Тяжелая фракция, состоящая из ядра и недоруша, выходящая из аспираторов (поз. 9), поступает в буферные емкости (поз. 10), а из них в падди сепараторы (поз.11), где происходит ее разделение на компоненты: ядро, недоруш и смесь ядра с недорушем.

Ядро, выходящее из падди сепараторов (поз. 11), поступает в надсепараторные бункера (поз. 14), а из них в фотоэлектронные сепараторы (поз. 16) для окончательного удаления из него недообрушенных и целых семян, после чего направляется на производство кондитерских изделий.

Смесь ядра с недорушем, выходящая из падди сепараторов (поз. 11), подается в надсепараторные бункера (поз. 13), а из них в фотоэлектронные сепараторы (поз. 15), где происходит ее деление на ядро и недоруш (смесь недообрушенных и целых семян).

Ядро, выходящее из фотоэлектронных сепараторов (поз. 15), смешивается с общим потоком ядра, идущим на производство кондитерских изделий.

Недоруш, выходящий из падди сепараторов (поз. 11), объединяется с потоком недоруша, выходящим из фотоэлектронных сепараторов (поз. 15 и 16), и отводится на переработку.

В таблице 7 приведена сравнительная оценка эффективности переработки семян подсолнечника кондитерских сортов на известной и разработанной линиях.

Из приведенных данных видно, что переработка семян подсолнечника кондитерских сортов по разработанной технологии и на разработанной линии является наиболее эффективной по сравнению с переработкой семян подсолнечника по известной технологии и на известной линии.

На основании полученных результатов разработан и утвержден технологический регламент на производство ядра из семян подсолнечника кондитерских сортов для производства кондитерских изделий.



Таблица 7 - Сравнительная оценка эффективности переработки семян подсолнечника кондитерских сортов на известной и разработанной линиях

Наименование показателя	Значение показателя для линии
	известной	разработанной
Показатели рушанки:
Содержание в рушанке, %:
целых и недообрушенных семян	32,2	15,3
сечки	10,1	3,8
масличной пыли	9,2	3,6
Коэффициент обрушивания семян (Кобр.), %	67,8	84,7
Коэффициент целостности семян (Кцел.), %	59,3	87,5
Эффективность обрушивания (з), %	40,2	74,1
Показатели качества ядра после сепарирования:
Массовая доля лузги, %	10,2	4,0
Показатели качества лузги после сепарирования:
Массовая доля ядра, %	0,7	0,24
Показатели качества ядра после контроля:
Массовая доля, %:
лузги	0,3	0,1
влаги	25,0	5,7
Выход целого ядра, %	31,2	51,9

Разработанные технология и технологическая линия приняты к внедрению в квартале 2010 года в условиях научно-производственной фирмы «Новтэкс».

Выводы

Выполненный комплекс исследований позволил разработать высокоэффективный экологически чистый экспресс-способ идентификации семян подсолнечника и инновационную технологию и линию переработки семян подсолнечника кондитерских сортов с получением высококачественного ядра для производства кондитерских изделий.

1. Выявлена эффективность применения компьютерных методов анализа для разработки экспресс-способа идентификации современных сортов и гибридов семян подсолнечника на их принадлежность к конкретному сорту или гибриду, а также для разработки экспресс-способа количественного определения содержания конкретных сортов или гибридов в смесях семян подсолнечника на основе амплитудных и фазовых спектров контура изображения семян.

2. Создана эталонным база амплитудных и фазовых спектров контура изображения семян подсолнечника современных сортов и гибридов с применением метода Фурье-анализа.

3. Разработаны и апробированы экологически чистый пионерный способ идентификации семян подсолнечника на принадлежность к конкретному сорту или гибриду, а также экологически чистый пионерный способ определения содержания конкретного сорта или гибрида в смесях семян подсолнечника.

4. Установлено положительное влияние предварительного фракционирования семян подсолнечника кондитерских сортов по ширине семян на четыре фракции с применением рассевов на эффективность процесса обрушивания.

5. Установлена эффективность способа обрушивания семян подсолнечника кондитерских сортов, основанного на сжатии, совмещенном со сдвигом, а также эффективность способа разделения рушанки, получаемой в результате обрушивания, основанного на разности коэффициентов трения отдельных компонентов рушанки об ячеистую поверхность.

6. Показана эффективность применения на стадии контроля ядра способа фотоэлектронного сепарирования, позволяющего обеспечить получение высококачественного ядра, практически не содержащего лузгу.

7. Разработано техническое задание на проектирование, на основании которого изготовлены промышленные образцы оборудования для комплектования технологической линии переработки семян подсолнечника кондитерских сортов.

Разработана инновационная технология и технологическая линия переработки семян подсолнечника кондитерских сортов.

8. Разработанные экспресс-способы идентификации семян подсолнечника внедрены в условиях: Учебно-научно-производственного комплекса факультета инженерии, экспертизы и компьютерного моделирования высоких технологий КубГТУ, научно-производственной фирмы «Новтэкс» и Испытательного центра масложировой продукции «Аналитик» в IV квартале 2009 года, а также приняты к внедрению в условиях Лабинского МЭЗа.

9. Разработанные инновационные технология и технологическая линия переработки семян подсолнечника кондитерских сортов приняты к внедрению в условиях научно-производственной фирмы «Новтэкс» в I квартале 2010 года.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологии и линии при переработке семян подсолнечника кондитерского сорта составит более 18 млн. рублей в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Шаззо А.А. Способ идентификации масличных семян и продуктов их переработки/Шаззо А.А.., Прудников С.М., Блягоз А.И., Украинцева И.И.// Известия Вузов. Пищевая технология. 2006. № 2-3. С.95-96.

3. Шаззо А.А. Экспресс-способ идентификации современных сортов и гибридов семян подсолнечника на основе спектрального анализа контура изображения / Шаззо А.А., Корнена Е.П., Кабалина Е.В. // Известия вузов. Пищевая технология. 2009. №1. С.111-113.

4. Шаззо А.А. Инновационная технология переработки семян подсолнечника / Шаззо А.А., Мхитарьянц Л.А., Корнена Е.П., Березовская О.М. // Известия вузов. Пищевая технология. 2009. №2-3. С.118-120.

5. Шаззо А.А. Способ идентификации семян подсолнечника /Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2004134491 от 8.12.2005 // Шаззо А.А., Корнена Е.П., Мхитарьяц Л.А. и др.

6. Шаззо А.А. Способ определения содержания сорта семян подсолнечника в сортосмеси / Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2004134493 от 8.12.2005 // Шаззо А.А., Корнена Е.П., Мхитарьяц Л.А. и др.

7. Шаззо А.А. Способ идентификации семян подсолнечника кондитерского типа / Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2009141415 от 11.11.2009 // Шаззо А.А., Корнена Е.П., Мхитарьяц Л.А. и др.

8. Шаззо А.А. Способ идентификации семян подсолнечника линолевого типа / Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2009141414 от 11.11.2009 // Шаззо А.А., Корнена Е.П., Мхитарьяц Л.А. и др.

9. Шаззо А.А. Способ идентификации семян подсолнечника олеинового типа / Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2009141414 от 11.11.2009 // Шаззо А.А., Корнена Е.П., Мхитарьяц Л.А. и др.

10. Шаззо А.А. Линия переработки семян подсолнечника / Решение о выдаче патента РФ по заявке № 2009141413 от 11.11.2009 // Шаззо А.А., Корнена Е.П., Мхитарьяц Л.А. и др.

11. Шаззо А.А. Линия получения ядра из семян подсолнечника / Решение о выдаче патента РФ по заявке № 2009141412 от 11.11.2009 // Шаззо А.А., Корнена Е.П., Мхитарьяц Л.А. и др.

12. Шаззо А.А. Исследование физико-механических показателей семян / Шаззо А.А., Ульянова О.В., Мартовщук Е.В., Мартовщук В.И., Березовская О.М. // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения», 1-3 декабря 2005г., г.Краснодар. С. 212-215.

13. Шаззо А.А. Идентификация семян подсолнечника на основе метода Фурье - анализа / Шаззо А.А., Корнена Е.П., Мхитарьянц Л.А. // Материалы всероссийской научно- практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения» 1-3 декабря 2005г., г.Краснодар. С.198-200.

14. Шаззо А.А. Экспериментальная оценка геометрических размеров семян современных сортов подсолнечника с применением оригинальной установки и компьютерных методов / Шаззо А.А., Корнена Е.П. // Материалы Международной конференции «Масложировой комплекс России: новые аспекты развития», 30 мая-1 июня 2006г., г. Москва. С.159-163.

15. Шаззо А.А. Оценка эффективности способа идентификации современных сортов и гибридов семян подсолнечника на основе Фурье анализа // Материалы I Межведомственной научно-практической конференции «товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров», МГУПП, 24-25.04.2008г. С. 77-79.

Размещено на Allbest.ru