Разработка технологии экструдированных кормов на основе отходов пищевой промышленности с охлажденем двухкратно измельчяемого сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭКСТРУДИРОВАННЫХ КОРМОВ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ С ОХЛАЖДЕНЕМ ДВУХКРАТНО ИЗМЕЛЬЧЯЕМОГО СЫРЬЯ

Кишкилев С.В., Попов В.П., Коротков В.Г., Антимонов С.В.

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург

Актуальность проблемы. Рациональная переработка природного сырья - одни из важнейших факторов, определяющий эффективность экологически безопасного развития экономики и обеспечение охраны окружающей среды. Ориентация предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности на внедрение систем управления качеством продукции на основе принципов международных стандартов ИСО подразумевает управление отходами различного происхождения, применение экологически безопасных и экономически целесообразных способов их утилизации.

При переработке зерна, производстве подсолнечного масла накапливается значительное количество вторичных материальных ресурсов (ВМР) и отходов (прежде всего рисовая, просяная, подсолнечная и гречишная лузга). Наличие протеина, сырого жира, клетчатки, микро- и макроэлементов, целлюлозы, лигнина и других ценных элементов делают этот вид отходов перспективным сырьем для производства кормовых продуктов [1].

Например, в процессе переработки зерна гречихи в крупу до 22 % ее общей массы составляет лузга. На предприятии производительностью 80 - 150 т/сут. зерна скапливается значительное количество лузги, которая пока не нашла применения, в промышленности (за исключением незначительного ее использования для производства фурфурола, а также как заменителя деревянной доски путем дорогостоящего прессования) [2].

В последние годы в Японии, Канаде и других странах лузгу используют с лечебным эффектом в виде наполнителя для подушек. Широкое применение у нас в стране лузга нашла лишь в качестве топлива в котельных крупозаводов с целью производства пара [2].

Как показали исследования, лузга может быть использована не только в качестве топлива, но и как компонент кормовой смеси или добавки при приготовлении кормов для скармливаний сельскохозяйственными животным. Например, лузга маслоэкстракционных заводов до настоящего времени ограничено используется в кормопроизводстве.

Масложировая промышленность могла бы ежегодно передавать животноводству в качестве грубого корма около 500 тыс. т. подсолнечной лузги.

В связи с этим специалисты Оренбургского госуниверситета разработали технологию производства экструдированных кормов, смесей и добавок с использованием в качестве компонента лузги гречихи (подсолнечника).

Технологическая линия предусматривает такие основные операции как измельчение исходного сырья, смешивание, химическая обработка смеси различными реагентами, экструдирование и сушка готового продукта.

Цель исследований состояла в совершенствовании процесса получения экструдированных кормов, осуществляемый за счет более эффективной подготовки компонентов (лузги и отрубей) путем включения дополнительной технологических операций как предварительное охлаждение и измельчение (повторное измельчение).

Из обзора литературы было выявлено, что проводились исследования по заморозке сырья перед измельчением путем ввода в сырье охлажденного воздуха.

По многочисленным публикациям охлаждение материала перед измельчением, а особенно ввод охлажденного воздуха в пылевоздушную смесь, существенно (в несколько раз) увеличивает производительность мельницы при помоле полимерных материалов и пищевых порошков.

Однако необходимо заметить, что ввод воздуха в процесс измельчения имеет несколько отрицательных эффектов:

во-первых, он приводит к увеличению энергозатрат на измельчение вследствие расхода части энергии не на измельчение материала, а на разгон воздуха;

Во-вторых, готовый продукт получается в виде пылевоздушной смеси, от которой его надо отделить, вводя в линию помола пылеулавливающее устройство (фильтр);

В-третьих, проток воздуха через мельницу трудно настроить так, чтобы не происходило выброса из камеры измельчения частиц крупностью выше требуемой.

Необходимо отметить, что Air-cooler (охладитель воздуха) присутствует в любой линии, предлагаемой западными компаниями для помола пищевых продуктов и полимерных материалов. Зависимость производительности мельницы от температуры исходного материала и температуры в камере измельчения не афишируется производителями линий для помола пищевых продуктов и полимеров и является их НОУ-ХАУ.

Для разных продуктов требуется разная температура охлаждения. Для некоторых достаточно протока воздуха комнатной температуры. Другие невозможно эффективно измельчить без охлаждения жидким азотом. Например, для эффективного измельчения резины, сивилена и т.п. необходимо охлаждение воздуха до минус 50-70 градусов. При этом энергия, затрачиваемая на охлаждение, будет сравнима с энергией, идущей на измельчение. Однако экономические показатели мельницы (например, энергозатраты на помол 1 кг продукта) за счет роста производительности будут примерно в 2 раза выше, чем без охлаждения.

Поэтому нами было решено замораживать сырье перед измельчением по двум направлениям: 1) заморозкой в жидком азоте; 2) с помощью сухого льда.

С целью установления температурных пределов охлаждения и влияния температуры на технологические качества растительного сырья был проведен анализ литературы, посвященной этому вопросу, который показал, что, например, сопротивляемость зерна измельчению с понижением температур уменьшается.

Низкие температуры действуют не только на оболочки, но и на весь объем зерна. Если температура зерна отрицательна (-10 0С и ниже), то свободная и связанная влага, всегда находящаяся в порах, капиллярах и межклеточных пространствах зерна, превращаясь в лед и расширяясь, расшатывает структуру зерна и ослабляет связи между его составными частями.

В результате этого сопротивляемость зерна измельчению снижается. Кроме того, снижение температуры приводит к уменьшению кинетической энергии поступательного движения молекул вещества, снижает их скорость и длину свободного пробега - зерно становится менее вязким и пластичным, увеличивается его хрупкость. Сумма этих двух однозначно действующих факторов (расшатывание структуры и повышение хрупкости зерна) обуславливает резкое уменьшение сопротивляемости зерна измельчению [2]. Исследования также показали, что сопротивляемость зерна измельчению с понижением температур уменьшается.

В общем виде оптимизированная схема состоит из следующих операций:

Методика исследований состояла в следующем: в качестве сырья использовали смеси: 20% отрубей+80 лузга гречишная; 20% отруби+80% лузга подсолнечная; 60% отруби+20% лузга гречишная+20% лузга подсолнечная. Как показали проводимые нами ранее исследования это наиболее оптимальный состав смеси, как с инженерно-технической точки зрения так и с точки зрения скармливания с/х животным.

Предварительно исходное сырье охлаждали по двум вариантам: жидким азотом до температуры -1000 и -1300С или охлаждали в промышленных морозильниках до температуры -20єС, при этом длительность охлаждения составила 24 часа.

Предварительно перед заморозкой сырье увлажняли в диапазоне 14-22% в течение 18 часов с последующим отволаживанием. Образцы обрабатывалась 3,4 и 5% раствором NaOH или Na2CO3.

Подготовленные таким образом образцы первично и вторично измельчили на: роторной дробилке; молотковой дробилке; вальцовом станке, а затем экструдировали. Экструдирование проводили на одношнековом пресс-экстрударе ПЭШ-30/4 при следующих частототах вращения шнека: 60, 80, 105 и 120 об/мин.

Во время проведения исследований замеряли потребляемую мощность и производили отбор продукта за определенное время.

Анализ полученных результатов показал, что при экструдировании смесей состоящих из 80% отрубей пшеничных + 20% лузги подсолнечника, обработанные раствором 3, 4 и 5% Na2СО3 с влажностями W=18, 20 и 22% для экструдирования лучше всего использовать исходную смесь вторично измельченную на роторной дробилке, обработанную раствором в 4% Na2СО3 с влажностью W=22% при n=105 об/мин шнека экструдера.

Неплохие результаты показали экструдирование образцов, полученных при частоте вращение шнека n=120 об/мин, измельченных на молотковой дробилке, предварительно обработанные 4% раствором Na2СО3 с влажностью W=22%.

Выводы: 1 Заморозка исходного сырья для линии экструдированных кормов возможна по двум вариантам: жидким азотом до температуры -1000 -1300С или охлаждением в промышленных морозильниках до температуры -20є єС.

2 максимальная производительность и минимальная энергоемкость произведенного корма, разработанной линии может быть получена при экструдировании смеси подвергшейся двухстадийному измельчению в молотковой дробилке.

экструдированный корм отход пищевой

Список литературы

1. Антимонов С.В., Сагитов Р.Ф., Соловых С.Ю. Технология экструдирования гречишной (подсолнечной) лузги в смеси с отрубями//Известия вузов. Пищевая технология, № 2-3, 2008 , с. 61-63 г.

2. Антимонов С.В, Сагитов Р.Ф. и д.р. Получение экструдированных кормосмесей и добавок к ним из зерноотходов, подвергшихся химической обработке // «Вестник ОГУ».- 2006- Вып. № 12.- с.309-312.

Размещено на Allbest.ru