Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет пищевых производств

Кафедра технологии пищевых производств

Реферат

по дисциплине: Экструдеры

на тему: Общие сведения об экструдерах, и экструдированных продуктах

Руководитель:

________________Волошин Е.В.

«____» _________________2007г.

Исполнитель:

студент гр. 03-ТПОП

__________________Кирзеев О.В.

«____»_________________2007г.

Оренбург 2007

Содержание

Введение 3

1. Оборудование для формования пищевых сред 5

1.1 Научное обеспечение процесса формования пищевых сред 5

1.2 Виды экструзии 6

2. Оборудование для формования пищевых продуктов 7

2.1 Классификация оборудования для формования пищевых продуктов 7

3. Сухие завтраки 14

3.1 Виды сухих завтраков 14

4. Общие сведения об экструдерах 17

4.1 Технологическая линия для производства экструдированных пищевых продуктов 17

Список использованных источников 20

Введение

Одним из наиболее эффективных методов преобразования свойств растительного сырья с целью приготовления его на основе разнообразных пищевых продуктов высокого качества является экструзионная обработка.

При экструзионной обработке перерабатываемый материал подвергается интенсивному термо-влаго-механическому воздействию, которое приводит к различным по глубине изменения его составных частей.

Экструзионная обработка крахмалосодержащего сырья позволяет получать легко усвояемые, с улучшенными вкусовыми свойствами пищевые продукты, которые требуют незначительной кулинарной обработки либо полностью готовы к употреблению.

В зависимости от глубины происходящих изменений экструзионную обработку делят на три вида: холодную, теплую и горячую. Наибольшее распространение получила холодная экструзия, применяемая в основном для производства макаронных изделий.

Вместе с тем, все более интенсивно развиваются технологии приготовления различных пищевых продуктов методами тепловой и горячей экструзии

Методом горячей экструзии изготавливаются вспученные экструдаты (сухие завтраки), которые имеют пенообразную пористую структуру. Малый вес при большом объеме обуславливает два основных недостатка вспученных экструдатов: для их хранения требуются значительные площади, их транспортировка требует значительных расходов. Следует также отметить, что в рецептуру сухих завтраков для улучшения вкусовых свойств и их структуры вносят некоторое количество масла или жира. Это приводит при хранении к появлению горького привкуса из-за прогоркания жиров, что снижает длительность хранения.

Указанные недостатки устраняются при изготовлении полуфабрикатов вспученных экструдатов. Полуфабрикаты изготавливаются как правило методом тепловой экструзии. Они представляют собой изделия, отформованные в виде макаронных изделий разной формы и высушенные до влажности 8-12%. В таком виде изделия имеют способность к длительному хранению, большую плотность и прочность. По мере необходимости полуфабрикаты вспучиваются в горячей среде (растительное масло, нагретое до 180-190 , воздух нагретый до 300 и в течение 5-20 сек с образованием пористой продукции – крекер.

1. Оборудование для формования пищевых сред

1.1 Научное обеспечение процесса формования пищевых сред

Процесс формования пищевых сред – один из самых сложных процессов пищевой. Именно в этом процессе во всем многообразии проявляется весь диапазон физико-химических свойств формуемого материала. Поэтому конструкторские решения формующих машин полностью определяются технологическими свойствами соответствующей среды.

Формованием называется технологический процесс придания перерабатываемому продукту определенной формы.

Экструзией называется технологический процесс выдавливания жгутов перерабатываемой массы через формующие отверстия матрицы.

Процессы формования пищевых сред довольно различны и многообразны вследствие специфичности и многообразия видов перерабатываемого сырья.

Для переработки пластичного полуфабриката в готовые изделия определенной формы и размера используются следующие виды формования: отсадка, штамповка, отливка, резка, прессование, экструдирование и др.

Отсадкой называется процесс получения формованных изделий путем циклического выдавливания пластичной массы через профильные насадки на подвижную или неподвижную поверхность.

Особое внимание заслуживает производство изделий губчатой структуры (пастилы, зефира, сбивных и кремовых конфет и т. п.) формованием. Отличительными особенностями производства этих продуктов являются как невозможность их хранения до формования (из-за разного давления происходит уменьшение пышности пенообразной структуры), так и разрушение пенообразной структуры при формовании.

Штамповка – это резка исходного продукта в виде жгута на отдельные изделия и придания им различной формы.

Резка – это деление пластов пищевых масс на отдельные части в форме параллелепипеда.

Отливка – это получение изделий определенного объема, формы и рисунка из полужидкой или жидкой кондитерской массы отливкой ее в форму.

1.2 Виды экструзии

Различают следующие виды экструзии:

1. Холодная экструзия – происходят только механические изменения в материале вследствие медленного его перемещения под давлением и формование этого продукта с образованием заданных форм.

2. Тепловая экструзия – наряду с механическим осуществляется тепловое воздействие на обрабатываемый продукт, причем продукт подогревается из вне.

3. Горячая экструзия – процесс проводится пи высоких скоростях и давлениях, значительном переходе механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях продукта.

2. Оборудование для формования пищевых продуктов

2.1 Классификация оборудования для формования пищевых продуктов

1. Экструдеры: дисковые, поршневые, валковые, шнековые, шестеренчатые, комбинированные.

2. Ротационные: монпансейные, штампующие, карамелештампующие.

3. Отливочные машины.

4. Отсадочные машины.

5. Прессы: карусельные, гидравлические, шнековые, валковые, поршневые, шестеренчатые.

6. Машины для нарезания пластов заготовок: струнные, пластинчатые, дисковые, цепные.

Экструдеры делятся по типу рабочего органа на: дисковые, поршневые, валковые, одношнековые, винтовые, многошнековые, шестеренчатые, комбинированные.

По частоте вращения шнека: нормальные, быстроходные.

По конструктивному исполнению: стационарные, с вращающимся корпусом, с горизонтальным расположением шнека, с вертикальным расположением шнека.

По физическим признакам: с коротким шнеком (автогенные), с большим уклоном режущей кромки матрицы, с незначительным уклоном режущей кромки матрицы.

Ротационные формующие машины предназначены для получения из пластичного сырья (теста) заготовок полуфабрикатов определенной формы и размера с рисунком на поверхности.

Заготовки из сдобного и пряничного теста формуются на отсадочных машинах.

Штампующие машины предназначены для резки исходного продукта в виде жгута на отдельные изделия и придания им различной формы.

Режущие машины предназначены для деления пластов конфетных масс на отдельные части в форме параллелепипеда.

Отливочные машины служат для получения изделий определенного объема, формы и рисунка из полужидкой или жидкой кондитерской массы отливкой ее в форму. Они отделяют от жидкой массы порцию определенного объема и отливают ее в форму. Материал формы зависит от физических и химических свойств заливаемой массы.

Поршневые и валковые экструдеры оказывают щадящее воздействие на перерабатываемый продукт, их используют для формования продукта с нежной консистенцией.

Валковые экструдеры применяют в машинах без матриц, шестеренчатые – для формования однородных и гомогенных материалов в машинах с матрицами.

Экструдирование является одним из перспективных технологических процессов, позволяющих производить разнообразные пищевые и кормовые продукты. Процесс экструдирования - это преобразование сыпучего мелкодисперсного или грубоволокнистого кормового продукта в частицы определенных размеров с заданными физическими свойствами, что достигается механическим воздействием на продукт. Одновременное воздействие влаги, тепла и механического давления в камере пресса обеспечивает необходимое увлажнение и прогрев продукта с последующим формованием гранул в канале матрицы.

Процесс экструзии классифицируют на 3 группы: холодное формование (холодная экструзия), теплая обработка и формование при низком давлении (теплая экструзия), тепловая обработка и формование при высоком давлении (горячая экструзия). При холодной экструзии происходит только механические изменения в сырье в результате его медленного перемешивания и формования через матрицу. Теплота трения, возникающая при экструзии, отводится через охладительную систему для того, чтобы предотвратить нагрев продукта. Холодная экструзия применяется главным образом при производстве макарон и различных кондитерских изделий. При тепловом методе экструзии наряду с механическим воздействием, сырье подвергается тепловой обработке. Дополнительно осуществляется нагрев внешним обогревателем.

Высокое давление и температура приводит к частичной или полной клейстеризации крахмального сырья. Полученный продукт (экструдат) отличается небольшой плотностью, увеличеннымобъемом, пластичностью, пористым строением. Эти экструдаты, как правило, подвергаются дополнительной обработке, а именно, обжариванию, фритированию и т.д. Горячее экструдирование осуществляется при высоких нагрузках, давлении и температуре. Здесь имеет место регулируемый подвод тепла извне, как непосредственно в продукт, так и через стенки корпуса экструдера. Такая обработка приводит к различным по глубине изменениям в сырье. Относительно сухой материал (10-20 %) переходит в пластическую, способную течь массу и содержащийся в сырье крахмал почти полностью клейстеризуется. При выходе массы из матрицы, в результате внезапного падения давления и температуры, происходит взрывание продукта и разрыхление его структуры. Процессы, происходящие при экструдировании основные части установки представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема установки и процесса экструзии материалов растительного происхождения

Основными элементами шнекового прессующего механизма являются шнек и шнековый корпус (рисунок 1), а также матрица с формующими каналами и загрузочное устройство. Загрузочное устройство должно обеспечивать равномерную подачу прессуемого материала. Шнековый корпус и шнек образуют устройство, создающее давление, а матрица с формующими полостями служит для образования продукта определенной формы. Созданное давление экструдирует прессуемый материал через формующие полости. Обычно экструдированный продукт срезается с матрицы ножами.

Рисунок 2 - Геометрические параметры шнекового прессующего механизма

Шнек прессующего механизма имеет на своей поверхности винтовые канавки, разделенные лопастями. (рисунок 2). Для повышения технологичности шнек иногда выполняют составным из участков с разным шагом и высотой лопасти. Толщина лопасти шнека должна находиться в определенных пределах. Тонкие лопасти приводят к возрастанию утечек между шнеком и цилиндром, а толстые лопасти увеличивают потребляемую мощность привода. Возможен перегрев материала, попадающего в зазор между цилиндром и лопастью шнека. Уменьшение диаметра шнека позволяет с одной стороны облегчить заполнение прессующего механизма прессуемым материалом, а с другой стороны, как показывает практика, увеличить давление прессования.

Форма шнекового корпуса может быть либо цилиндрической, либо конической, сужающейся к матрице. Форма шнека повторяет форму корпуса. Цилиндрические шнековые корпуса намного технологичнее в изготовлении и эксплуатации и получили преимущественное распространение. Обычно внутренняя поверхность шнекового корпуса покрыта неровностями, препятствующими проворачиванию прессуемого материала. Неровности могут быть различной формы. Причем для каждой формы отмечены свои преимущества. Часто встречаются неровности в виде продольных канавок. Однако при больших давлениях через эти канавки может создаваться большой поток утечек. Канавки могут быть нарезаны по винтовой линии в направлении нарезки витков шнека, либо в противоположном направлении. Если направления винтовой линии шнека и нарезки на шнековом цилиндре совпадают, интенсифицируются процессы смешивания прессуемого материала и, как следствие, его теплообмена с цилиндром. Если направление винтовых линий противоположно, лучше происходит отжим жидкой фазы из прессуемого материала.

Зазор между шнеком и шнековым цилиндром сильно влияет на эффективность работы механизма. Увеличение этого зазора повышает утечки прессуемого материала, а уменьшение зазора увеличивает крутящий момент, создаваемый прессуемым материалом в этом зазоре. Матрица с фильерами - легкосъемная конструкция, располагается в опорной вертикальной плите, которая крепится к корпусу экструзионной камеры болтовыми соединениями, хомутами или накидной гайкой и имеет возможность поворачиваться вокруг вертикальной оси. Однако известны конструкции, например, где матрица закреплена на стержне шнека и вращается вместе с ним. Это позволяет использовать неподвижные ножи для отрезки прессуемого продукта. Однако неподвижные матрицы, закрепленные на шнековом цилиндре, более технологичны и надежны, поэтому используются чаще. Пространство между матрицей пресса и должно быть таким, чтобы в нем не образовывались зоны прилипания и застоя материала. Это требует использования обтекаемых поверхностей рабочих органов в таком пространстве.