МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКАЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ
ГУМАНИТАРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
АКАДЕМИЯ»
Инженерно-технологический
институт
Кафедра «Технология
и оборудование пищевых производств»
КУРСОВОЙ
ПРОЕКТ
По дисциплине:
«Технологическое
оборудование»
На тему:
«ЭКСТРУДЕР С ОТРЕЗНЫМ
УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ЛИНИИ ПРОИЗВОДСТВА ХЛЕБЦЕВ»
Черкесск 2014 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Первые экструдеры для зерна
и бобовых начали применяться в США в середине
1960-х годов. В СССР экструдеры для зерна
и бобовых выпускал Куйбышевский завод
аэродромного оборудования с 1970-х годов.
Ранее отечественной промышленностью
для производства комбикормов выпускались
две основные модели экструдеров - это
ПЭК-125х8 производительностью до 600 кг/ч
и КМЗ-2М производительностью до 500 кг/ч.
Экструдер ПЭК-125х8 был также оснащен электронагревателем
рабочей части. За время существования
экструзионных технологий появилось большое
разнообразие конструкций машин для их
реализации.
Современные производители
пищевой продукции, получаемой в результате
обработки зерновых продуктов, в наши
дни могут заменить многочисленный комплекс
оборудования одним экструдером. Одна
единственная экструзионная установка
выполняет все функции, необходимые для
приготовления ряда пищевой продукции
традиционными способами. Причем производитель,
установивший одношнековый экструдер,
обеспечивает производственному процессу
непрерывность и универсальность, так
как такая установка применима для обработки
разных видов сырья.
Благодаря использованию экструдеров
в технологической схеме обработки крахмалосодержащего
сырья готовые продукты не теряют высоты
вкусовых качеств. Процесс, позволяющий
получать стерилизованные легкоусвояемые
продукты, экологически чист и безопасен.
Достоинства использования экструдеров
в переработке зерновых культур включают
немаловажный экономический аспект - снижение
потребления энергии. В совокупности преимуществ
положительные стороны есть и для производителя,
и для потребителя.
Методы обработки зерновых
продуктов с помощью экструдера поддержаны
диетологами. По их мнению, основанному
на проведенных исследованиях, благодаря
новаторской технологии возможно нормирование
количества белков, ненарушенных волокон,
витаминосодержащих и минеральных компонентов.
Нормирование качественного состава конечного
продукта позволяет расширить ассортимент
выпуска пищевой продукции, среди которого
потребители смогут найти пищевой товар,
требующийся в профилактических целях
для предотвращения ряда серьезных заболеваний.
Экструдеры дают возможность
получить продукт, обладающий сбалансированным
составом и отличающийся низкой себестоимостью.
Данное оборудование является оптимальным
для производителей, ищущих оснащение
с гибкостью технологических схем, компактными
габаритами и отличной производительностью.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛЕБЦЕВ
1.1. Описание
линии производства хлебцев
Технологическая линия для производства
хлебцев показана на рисунке 1. В линию
входят бункер 1 для основного сырья, бункер
2 для вкусовых добавок, смеситель 3, шнековый
дозатор 4, экструдер 6, гранулятор 7, насос-дозатор
5, а также дополнительное оборудование
в зависимости от вида получаемого продукта
– охладитель 8, промежуточный бункер
9, накопительный бункер 11, (сушильная печь
10, жарочная ванна, ароматизатор и другое
оборудование).
Рис. 1. Линия производства хлебцев:
1 – бункер для основного сырья;
2 – бункер для вкусовых добавок; 3−смеситель;
4 − шнековый дозатор; 5 − насос-дозатор;
6 − экструдер;
7 − гранулятор; 8 − охладитель;
9 – промежуточный бункер; 10 –
сушильная печь; 11 – накопительный
бункер.
Процесс экструзии проводят в экструдерах
с одним или несколькими шнеками, установленными
в одном корпусе. Технологическая часть
экструдера состоит из корпуса, в котором
вращаются один или два шнека, смесительных
дисков, разгрузочных устройств, приспособления
для смены набора фильтров. Корпус и шнеки
могут быть выполнены из отдельных секций.
Каждая секция имеет сверления для установки
термопар и датчиков давления. Корпус,
как правило, обогревается электрическими
нагревателями сопротивления, а шнеки
охлаждаются при необходимости водой
циркулирующей через отверстия в секциях
корпуса и в пустотелых валах шнека.
Корпус экструдера, шнеки, смесительные
элементы, а также загрузочную секцию
изготавливают из высокопрочных износостойких
сталей (азотированные стали, азотированные
стали, содержащие хром и никель). Сборные
шнеки позволяют собирать последовательно
зоны загрузки, смешения, пластификации
и экструзии. Особенности этих зон – технологическое
назначение шнека их различие физико-химических
свойств материала по длине шнека.
Конструкция загрузочных устройств экструдеров
зависит от вида материала. Для загрузки
сыпучей смеси с небольшой насыпной массой
(100…400 кг/м
) применяют воронкообразные бункера с
ворошителями. Ворошитель представляет
собой вертикальный вал, к которому приварены
наклонные лопатки, образующие как бы
червяк с прерывистой навивкой для разрыхления
материала. Нижняя часть вала может заканчиваться
червячным питателем. Для загрузки пастообразных,
влажных и порошкообразных материалов,
обладающих повышенной адгезией, применяют
одно - и двухчервячные загрузочные устройства.
Показатель работы экструдера – его
эффективность, которая определяется
отношением часовой производительности
к единице потребляемой мощности. Зная
эффективность экструдера, можно рассчитать
при известной мощности привода максимальную
производительность или при заданной
производительности необходимую мощность.
Эффективность экструдера вычисляют для
каждого нового перерабатываемого материала.
Сопоставление эффективности различных
машин при переработке одного и того же
материала позволяет выбрать оптимальную
конструкцию экструдера.
1.2. Особенности производства
хлебцев
Зерновые хлебцы являются низкокалорийным,
диетическим продуктом. Для людей с разными
вкусовыми пристрастиями существует богатейший
выбор хлебцев. Изготавливаться хлебцы
могут из самых разнообразных злаковых
культур. Есть пшеничные хлебцы, есть гречневые,
ячменные, кукурузные, ржаные.
Хлебцы выпускаются с различными
добавками. В составе может присутствовать
сушёная морковь, морская капуста, пророщенные
семена различных злаков. Содержание этих
добавок в хлебцах гораздо больше, чем
в хлебе.
Хоть и распространено мнение,
что хлебцы совсем не содержат калорий,
но это не так. Калорийность хлебцев только
чуть-чуть отличается от хлеба, и то ненамного.
Уменьшение калорийности достигается
отсутствием в хлебцах сдобных ингредиентов.
При изготовлении хлебцев применяется
метод экструзии. Сначала готовится смесь
из муки, зерен и яиц. Потом эта смесь помещается
в резервуар с очень горячим воздухом.
Там происходит формовка хлебцев и выпечка.
Хлебцы, изготовленные методом экструзии,
получаются пористыми и похожими на маленькие
брикеты с плотной консистенцией. При
помощи этого метода готовятся практически
все виды хлебцев, кроме хлебцев из ржаной
муки.
Такая технология хороша тем,
что полностью исключает из себя добавление
таких ингредиентов, как жир, дрожжи, сахар,
крахмал, красители и консерванты. В хлебцах,
изготовленных по методу экструзии, содержатся
лишь злаки. Процесс приготовления происходит
очень быстро, поэтому все полезные вещества
не успевают разрушиться и полностью
сохранены в хлебцах.
Есть и другой метод приготовления
хлебцев, он менее полезен. Технология
изготовления практически идентична с
приготовлением обычного хлеба. При таком
приготовлении замешивается тесто, туда
входит мука, дрожжи, вода, сухое молоко,
различные специи. Тесто «подходит», потом
его раскатывают пластами и выпекают.
В такое тесто можно положить какие угодно
ингредиенты на усмотрение производителя,
единого стандарта тут нет.
Такие хлебцы, конечно, не вредны
для здоровья, но и пользу не принесут.
В приготовлении таких хлебцев используется
мука высшего сорта, в которой минимальное
содержание витаминов и клетчатки. При
такой технологии изготовления добавляются
антиокислители, консерванты, усилители
вкуса и запаха. Такие хлебцы не подходят
для диетического и оздоровительно питания.
Фактически, это тот же белый хлеб, только
с меньшим содержанием влаги.
Как отличить полезные
хлебцы от вредных
Для того чтобы не ошибиться
и купить действительно здоровый продукт,
который подходит для диетического питания,
надо детально изучить состав хлебцев.
Полезные хлебцы изготовлены из обдирной
муки грубого помола и дрожжи не должны
входить в их состав. Желательно содержание
семян подсолнечника, льна или кунжута.
Красители, модифицированный крахмал,
консерванты и антиокислители не должны
фигурировать в составе хлебцев.
Хлебцы должны быть хрустящими,
сухими и иметь равномерную окраску. Упаковка
должна быть целой и хлебцы в ней не должны
быть раскрошены.
Полезные свойства
хлебцев
В хлебцах содержится большое
количество клетчатки, минералов и витаминов.
Всё это очень полезно для организма в
целом, но особенно хлебцы полезны для
работы желудочно-кишечного тракта.
Рассмотрим более подробно
пользу клетчатки. Клетчатка представляет
собой пищевые волокна, содержащие гемицеллюлозу,
пектины и т.п.
Сама клетчатка не переваривается,
но вещества, составляющие клетчатку,
способны удерживать влагу, тем самым
увеличивая объём пищи, который двигается
по кишечнику. Клетчатка, проходя по кишечнику,
нейтрализует вредные соединения и канцерогены,
так как вбирает их в себя.
В суточном рационе человека
должно содержаться не менее 25-30 грамм
клетчатки. Чтоб получить такое количество
клетчатки с пищей, надо съесть либо порядка
двух килограмм капусты, либо килограмм
овсянки, либо шесть буханок хлеба. Конечно,
съесть такое количество продуктов невозможно.
Вот тут-то и приходят на помощь хлебцы.
Среднее количество клетчатки, необходимой
организму, содержится всего в 150 граммах
хлебцев.
Как говорилось выше, хлебцы
достаточно калорийный продукт, их калорийность
в среднем составляет 300 ккал, что приравнивается
к калорийности хлеба. Но, съедая в день
всего лишь 3-5 хлебцев, человек получает
легкоусвояемую клетчатку и углеводы,
которые дают чувство насыщения, не дают
полностью усваиваться калориям и делают
хлебцы диетическим продуктом, способствующим
похудению.
Хлебцы хорошо сочетаются с
овощами, ягодами, зеленью, нежирным мясом
и творогом. Хлебцы универсальный продукт,
который подходит и детям, и людям старшего
поколения, и людям сидящим на диете, а
также являются отличным продуктом для
людей, имеющих заболевания желудочно-кишечного
тракта.
2. ОБЗОР И
АНАЛИЗ ЭКСТРУДЕРОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ХЛЕБЦЕВ
2.1. Общие сведения
о понятие экструзии
Экструзия - кратковременный
высокотемпературный процесс, который
с успехом применяется как в пищевой так
и в комбикормовой промышленностях.
Принцип действия экструдеров
определяется самой сутью технологического
процесса экструзии.
Экструзия - сложный физико-химический
процесс, который протекает под действием
механических усилий при условии присутствия
влаги и высокотемпературного воздействия.
Сменными параметрами процесса
экструзионной обработки есть состав
сырья, его природа, влажность. В процессе
экструзии возможны изменения температуры,
давления, продолжительности и интенсивности
воздействия на сырье. Известны три основных
метода экструзии - это холодная формовка,
тепловая обработка и формовка и так называемая
«горячая» экструзия.
Холодная экструзия - используется только механические
изменения в материале при его медленном
перемещении под давлением и формованием
этого продукта с образованием заданной
головкой формы.
Для нее характерны только механические
изменения в материале при медленном его
перемещении и формовании.
Широко используется холодная
экструзия для формования кондитерских
масс в виде жгутов при изготовлении разного
рода конфет, батончиков и других кондитерских
изделий, жевательной резинки, тестовых
заготовок хлебных палочек, а также для
приготовления заготовок сухих завтраков
с последующей их тепловой обработкой.
Однако самое широкое распространение
холодная экструзия получила в пищевой
промышленности для производства традиционных
видов макаронных изделий. Первые шнековые
макаронные прессы стали использовать
для непрерывного процесса прессования
макаронных изделий с 30-х годов прошлого
столетия, и в настоящее время повсеместно,
начиная с мини-цехов и кончая крупными
макаронными фабриками, шнековые макаронные
прессы используют для формования макаронных
изделий.
Теплая экструзия. При этом методе сухие ингредиенты
сырья смешивают с определенным количеством
воды и подают в экструдер, где наряду
с механическими воздействиями они подвергаются
тепловой обработке. Дополнительно осуществляется
нагрев продукта внешними обогревателями.
Получаемый продукт (экструдат) отличается
небольшой плотностью, увеличенным объемом,
пластичностью, ячеистым строением. Зачастую
экструдату необходима дополнительная
обработка, а именно высушивание или охлаждение.
Этим методом получают некоторые виды
закусок.
Для приготовления из них вспученных
сухих завтраков с нежной, хрустящей, пенообразной
структурой, подобной структуре сухого
печенья крекер (поэтому подобные сухие
завтраки также называют крекерами), достаточно
погрузить их на 10-20 с в нагретое до 170...190
°С растительное масло - во фритюр. Механизм
вспучивания полуфабриката во фритюре
заключается в следующем.
Гелеобразная структура, образующаяся
в шнековой камере в результате желатинирования
крахмала, переходит во время высушивания
полуфабриката в "стекловидное" состояние.
При помещении сухого полуфабриката в
горячую среду (фритюр) структура приобретает
упругоэластичные, резинообразные свойства,
а влага, превращающаяся внутри геля в
пар и не находя выхода, образует множество
мельчайших пузырьков в объеме полуфабриката:
происходит его вспучивание, образование
пенообразной структуры с одновременным
ее переходом в обезвоженное состояние.
Наличие же зерен крахмала, сохранивших
свою индивидуальность в структуре полуфабриката
предопределяет наличие в структуре полуфабриката
микропор, через которые образующийся
пар легко выходит наружу. Вспучивание
происходит в меньшей степени и тем более
в меньшей, чем выше содержание нежелатинированного
крахмала. Таким образом, при производстве
полуфабрикатов крекеров путем тепловой
экструзии стремятся создать условия
для возможно полной деструкции крахмальных
зерен. При этом имеет значение вид исходного
крахмала.