Общие сведения об экструдерах и экструдированных продуктах (стр. 2 из 3)

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.

Фильеры матриц состоят, как правило, из цилиндрических формующих каналов и входных полостей переменного сечения, служащих для облегчения входа в формующий канал прессуемого материала. Через фильеры матрицы осуществляется формование и выход продукции под высоким давлением в виде непрерывного «жгута». Конфигурация фильер определяет ширину изделия и весьма разнообразна: шарики, палочки, звездочки, колечки и др.

Существует различная компоновка привода для (одно и двухшнековых) экструзионных машин. В одних используется осевой принцип, т. е. привод и экструзионная камера со шнеками располагаются в линию на общей плоскости опорной рамы, в других двигатель с редуктором или без него располагается в нижней части станины. В этом случае нагрузка от двигателя передается на валы с помощью ременной или цепной передачи. Такое расположение привода обеспечивает более устойчивую конструкцию, но она не всегда возможна.

Несмотря на существенные различия в конструкциях, шнековые экструдеры могут быть классифицированы по общим для этих машин принципиальным признакам - термическим характеристикам со следующими типами: автогенные, политропные и изотермические.

Автогенные экструдеры - это машины, в которых тепло, необходимое для термической обработки растительного сырья, генерируется непосредственно в камере экструдера только за счет диссипации механической энергии. Специальные конструкции узлов рабочих органов (шнеки, камера, фильеры) создают сопротивление движению перемещаемого материала, что обеспечивает повышение температуры процесса до 120 -200 °С. Такой принцип разогрева используется, как правило, в одношнековых экструдерах.

В политропных экструдерах процесс термической обработки материала осуществляется как за счет внутреннего разогрева массы, так и с помощью внешних источников тепла. Большинство экструдеров для варочной экструзии, являются политропными. Внутренний разогрев осуществляется за счет конструкции шнеков. Существует три метода внешнего нагрева экструдера: электрический, жидкостной и паровой.

Изотермические экструдеры ограничиваются спецификой их применения: они предназначены для формования макаронных изделий и хлебного теста. В них тепло контролируется за счет охлаждения внешним теплообменником.

3. Сухие завтраки

3.1 Виды сухих завтраков

Историю сухих завтраков и похожих продуктов можно начинать с известного швейцарского врача Макса Бирчера Беннера, живший во второй половине XIX столетия. Он разработал для пациентов своей клиники рецепт мюслей и кранчей, насыщенных витаминами, минеральными макро- и микроэлементами.

Сухими завтраками принято называть изделия из кукурузы, пшеницы и риса в виде палочек, хлопьев, воздушных зерен, которые можно употреблять без какой-либо дополнительной кулинарной обработки. Также сухие завтраки выпускают в виде колечек и звездочек, подушечек с начинкой. Неглазированные хлопья и воздушные зерна используют вместо гренок к супам, глазированные подают к молоку, чаю, кофе. Для улучшения вкусовых свойств в смеси добавляют орехи, сушеные фрукты, кусочки шоколада. Высушивают фрукты и ягоды по-разному. Самый дорогой способ - сублимационная сушка: продукт замораживается, а затем обезвоживается под вакуумом. Когда смесь заливают жидкостью, сублимированные фрукты и ягоды насыщаются влагой и становятся как свежие (ну или почти как свежие). Правда, не многие производители могут позволить себе такие дорогие технологии. Питательные свойства завтраков повышают, добавляя овсяные хлопья. Частенько смеси обогащают витаминами и минералами. Все компоненты и технологические приемы призваны помочь нам - ленивым, сонным и вечно спешащим по утрам. Для приготовления завтрака не нужно даже воду кипятить - залил молоком или йогуртом и готово.

Крупяные палочки выпускают глазированные и неглазированные. В основе производства лежит метод экструзии, при котором тестообразная масса проходит через матрицы экструдера под высоким давлением и при высокой температуре. При этом продукт на выходе из аппарата раздувается из-за резкого перепада давления. Готовые изделия имеют пористую структуру и увеличиваются в объеме в 3-4 раза. Важным моментом является влажность крупы перед экструдером, этот показатель должен быть 20-25%. Крупа в результате трения превращается в вязкую тестообразную массу, которую прессуют в виде жгутов и нарезают на небольшие кусочки. Готовые кукурузные палочки подают через дозатор в установку для нанесения добавок. Это может быть ванилин, какао, кофе, корица. Соленый вариант может быть с сыром или чесноком. Чтобы нанести сахарную пудру (смешанную с ванилином или корицей) палочки сначала смачивают растительным маслом. Количество деформированных изделий и изделий нестандартного размера не должно превышать 10%.

Хлопья выпускают из большой кукурузной крупы. Продукт представляет очищенную и сваренную в сиропе крупу, которая потом расплющивается и обжаривается. В состав сиропа входит вода, сахар, соль. При быстром обжаривании, всего 2-3 минуты, при температуре 250-3000С из продукта взрывообразно выделяется влага. При этом хлопья увеличиваются в объеме, на их поверхности появляются пузырьки, изделия приобретают золотистый цвет. Мелкие и необжаренные хлопья удаляются при дальнейшей сортировке и направляют на производство панировочных сухарей. Чтобы получить глазированные хлопья их направляют в барабан, который вращается. Там их поливают сиропом и одновременно подсушивают.
Воздушные зерна готовят из зерна или крупы путем термической обработки под высоким давлением. В результате нагревания влага, содержащаяся в крупе, превращается в пар. При резком снижении давления она разрывает крупинки, продукт существенно увеличивается в объеме. Продукт становиться хрустящим, нежного вкуса, легко разжевывается. Последнее время начали использовать зерна сои. Они по вкусу напоминают арахис и характеризуются высокой биологической ценностью.