IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В данное время повышение эффективности выхода масла – важнейшая задача масложировой промышленности. Развития техники и технологии этой отрасли, безусловно, способствует расширению ассортимента масложировой продукции и существенному улучшению ее качества. Проблему создания и внедрения высокоэффективных технологии производства сафлора масла следует считать, несомненно, актуальной и обладающей народно- хозяйственной значимостью.

При использовании известных технологии конструкции машин, применяемых при переработке подсолнечника, хлопчатника и других масличных культур, выход сафлорового масла не превышает 15…17% и остается низким его качество, а технологическое оборудование является достаточно громоздким. Это объясняется тем, что по существующей технологии подготовки семян сафлора к извлечению масла предусмотрено измельчение сухих семян перед проведением процесса влаготепловой обработки.

Сухие семена (особенно их оболочка) более хрупки и при измельчении их на вальцевых станках образуются неоднородные частицы различной крупности, в том числе большое количество мелких частиц. Неоднородность продуктов измельчения приводят к нестабильности режима тепловой обработки мятки, т.е. при оптимальных значениях температуры и времени жарения для крупных частиц мелкие превращаются в спекшуюся структуру, из которых отжим масла затруднен. Кроме того, в процессе извлечения методом прессования мелкие частицы спекшейся структуры легко проходят через зеерные щели вместе с маслом и ухудшают качество масла и стойкость его к хранению.

Существующие конструкции машин по своим эксплуатационным показателям: надежности и энергоемкости не удовлетворяет требованиям промышленности. При измельчении сухих семян перед влаготепловой обработки затрачивается большая энергия, так как семена сафлора со всех сторон отграничено клеточными стенками, которые существенно затрудняют технологические воздействия на него.

Целью экспериментального исследование является установление рациональных режимов подготовки мятки, в результате которых обеспечивают высокий выход и качество растительного масла из семян сафлора методом прессования, снижение энергозатраты при измельчении семян сафлора и уменьшение количество мелких частиц в составе мезги. В связи с указанной целью основной задачей эксперимента является определение влияния температуры воды и окружающей среды, времени увлажнения и отволаживания на процессы влаготепловой обработки и измельчается семян сафлора.

Нами предлагается новый способ подготовки мятки к извлечению сафлорового масла, предусматривающий уменьшение мелких частиц в составе мезги и позволяющий повысить выход и качество растительного масла методом прессования. В начале семена сафлора подвергаются влаготепловой обработке и отлежке, в результате которых поверхностная влага в зерновках перераспределяется к центру ядра, и семена становятся более пластичными. Затем пластичные семена подвергают к измельчению на вальцовом станке, в результате которого мятка приобретает более однородную структуру. При этом уменьшается доля мелких частиц. Образованную мятку подвергают тепловой обработке в жаровне, в результате которого происходит денатурация белковых веществ и снижается пластические свойства мятки. Она приобретает более жесткую структуру, обеспечивающую оптимальный отжим масла в шнековых прессах.

Как было указано выше, одним из основных факторов, определяющих энергозатраты при измельчении семян сафлора на вальцевых станках и эффективность извлечении масла методом прессования является требуемая влажность семян сафлора. Эту влажность семян сафлора и пластичную структуру с целью снижения энергозатраты и повышения эффективности извлечения растительного масла можно достичь увлажнением и отлежкой их при определенных значениях температуры воды, окружающей среды и временем отлежкой.

Для установления зависимости влажности семян сафлора от температуры воды, времени увлажнения и отлежки семян и температуры окружающей среды изготовлена экспериментальная установка, состоящее из двух камер - для увлажнения и отволаживания семян сафлора. При проведении опытов приняты семена сафлора сорта Милютинский - 112 с влажностью ядра 5%. В начале были отобраны методом проб семена сафлора и помещены в виде навесок по 5 гр. в бюксы. Масса каждой навески измерялась с помощью аналитических весов АДВ-200 М 2 кл.

После погружения навесок в емкость с водой были приняты следующие значения: температуры воды для увлажнения семян от 30 до 50⁰С и времени увлажнения в течение 1,5 минут. Затем для перераспределения влаги с наружной поверхности оболочки к центру ядра семена сафлора подвергались к отлежке в камере для отволаживания. Были приняты следующие значения: температура воздуха в камере для отволаживания семян от 20 до 50⁰С и времени отволаживания от 5 до 20 минут.

В течение этого периода происходит процесс избирательного смачивания и производится основная работа по уменьшению связанности масла на поверхности частиц мятки.

При проведении эксперимента использован метод математического планирования и анализ результатов эксперимента. Интервалы и уровни варьирования факторов, влияющих на влажность семян сафлора представлена в таблице 1.

Таблица 1. Интервалы и уровни варьирования факторов

Факторы			Уровни варьирования						Интерв. Варьиров
Натуральные	кодир.	-1.681		-1	0	+1	+1.681
Температура воды для увлаж. tв, оС	х1	30		34	40	46	50	6
Температура камеры для отлежки, tк, оС	х2	20		26	35	44	50	9
Время отлежки, τо, мин.	х3	5		8	12.5	17	20	4,5

После обработки экспериментальных данных и выполнения вычислительных работ с помощью ЭВМ, получена математическая модель, описывающая зависимость влажности ядра от температуры воды для увлажнения семян t_у и внутри камеры для отволаживания t_ои времени отлежки t_о.

Математическая модель влажности ядра семян сафлора описываются уравнением регрессии в следующем виде:

в кодированных значениях

в натуральных значениях

Полученная математическая модель позволяет выбрать рациональные режимы влаготепловой обработки семян сафлора при заданных исходных данных. Таким образом, требуемая влажность ядра семян сафлора 7 - 7,5% можно достичь при температуре воды 40^оС – 45^оС и камеры отлежке 40^оС, времени отлежке 15 - 20 минут, при котором обеспечивает однородность продуктов измельчения и высокий выход и качества растительного масла из семян сафлора.

Конечным эффектом операции измельчения является перевод масла, заключенного в клетках семян в форму, доступную для дальнейших технологических воздействий. При измельчении увлажненных семян сафлора образуется однородные по размерам частицы мятька, которая не содержит целых не разрушенных клеток и в то же время количество мелких частиц в ней отсутствует.

После отлежки увлажненные семена сафлора подвергались к измельчению на валковой. Основными технологическими параметрами, при подготовке мятки является однородность продуктов измельчения и энергозатраты на разрушения ядра семян сафлора. Энергозатраты на измельчение оценивались величиной крутящих моментов на валу валков дробилки.

Семена сафлора из бункера подаются в зазор, образованный между двумя валками и подвергается к измельчению. Тяговое усилие при этом измеряется пружинным динамометром. Были определены тяговое усилие цепи в зависимости от влажности семян и вычислены значения разрушающего крутящего момента Т_кр.м. на валу мелющих валков.

После обработки экспериментальных данных и выполнения вычислительных работ с помощью ЭВМ получена математическая модель, описывающая зависимость разрушающего крутящего момента от влажности семена сафлора.

Разрушающий крутящий момент Т_кр.м. описывается уравнением регрессии в следующем виде:

Т_кр.м. = 3.43 - 0.766 W_я + 0.047 W_я²

Как видно из уравнения регрессии, при измельчении сухих семян с влажностью 5% разрушающий крутящий момент Т_кр.м. составляет 0.82 Н*м.

С увеличением влажности семена сафлора до 6.3% разрушающий крутящий момент Т_кр.м. на валках на первый период резко уменьшается до 0.40 Н*м. А при дальнейшем повышении влажности семена сафлора до 9% разрушающий крутящий момент Т_кр.м. изменяется монотонно до 0.33 Н*м. Для влажности ядра семян сафлора 7–7.5%, предусмотренной технологическим процессом тепловой обработки, разрушающий крутящий момент составляет 0.41 Н*м. При этом образуются однородные продукты измельчения и снижается энергозатраты на измельчение семян сафлора в 2 раза по сравнению энергозатрат при измельчении сухих семян. Однородность продуктов измельчения обеспечивают стабильности режима тепловой обработки мятки, т.е. при оптимальных значениях температуры и времени тепловой обработки однородные частицы превращаются в мезгу, из которых отжим масла улучшается.

Для снижение влажности и уменьшения пластичности структуры ядра, мятка подвергается к тепловой обработке. При проведении эксперимента полученная мятка после измельчителя массой по 5 гр. навеска в бюксах с сетчатыми днами была помещена в сушильный шкаф и подвергалась к тепловой обработке, а затем продувке горячим воздушным потоком снизу. Время тепловой обработки изменялось в пределах 0.5…5 минут при постоянной температуре 110^оС внутри рабочей камеры сушильного шкафа. После тепловой обработке оставшаяся влага в семенах сафлора определялось методом высушивания.

Таким образом, в результате проведенных экспериментов установлены следующие рациональные параметры процесса влаготепловой обработки семян сафлора при подготовке мезги к излечению масла: увлажнения семян сафлора при температуре воды 40 – 45^оС в течении 1 – 1.5 минут, подвергаем отлежке в течении 15 – 16 минут при температуре 40^оС с доведением влажности семян сафлора 13.7 – 13.9 %; измельчения семян сафлора в валковой дробилке, при этом энергозатраты на измельчение семян сафлора снижаются в 2 раза; тепловая обработка увлажненной мятки при температуре 110^оС в течении 3 – 3.5 минут.

Использование рекомендуемого технологического процесса позволит повысить выход и значительно улучшить качество сафлорового масла.

Литература

1. Щербаков В.Г. Технология получения растительных масел. – М.: Пищевая промышленность, 1975, - 124 с.

2. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента (при проведении исследований в легкой и текстильной промышленности ). –М.: Легкая индустрия, 1974. – 262 с.

3. Гаврилиенко И.В. Оборудование для производства растительных масел. Изд. «Пищевая промышленность». Москва, 1972, -311 с.

4. Абдели Д.Ж., Сатыбалдиев К.М., Конысбеков М.А. Повышение эффективности технологических процессов влаготепловой обработки мятки и извлечение растительного масла из сафлора. // Информ. Листок ЖЦНТИ. –Жамбыл, 1996, -6 с.

Код для цитирования: Скопировать