Цель данной работы - изучение закономерностей экструдирования чечевичных палочек. В качестве сырья использовалась смесь чечевицы, риса и подсолнечного шрота в соотношении 43 : 46 : 11, обеспечивающем высокую биологическую ценность продукта.
Процесс экструзии пищевого сырья определяется такими параметрами, как начальная влажность смеси, частота вращения шнека, диаметр отверстия матрицы, отношение длины канала матрицы к его диаметру, температура продукта в предматричной зоне и др.
Опыты проводили на одношнековом экструдере. Параметры процесса экструзии изменялись в следующих диапазонах изменения: частота вращения шнека 0,8...1,7 с-1; начальная влажность перерабатываемой смеси 20...25 %; диаметр проходного сечения матрицы (2...4)×10-3 м; производительность 3,5...6,0 кг/ч.
В зоне гомогенизации за счет возрастания давления происходит превращение размягченных гранул в однородный расплав. Давление расплава продукта в зоне дозирования достигает 6...8 МПа, происходит окончательное расплавление мелких включений и образуется однородный по структуре расплав при температуре 105...115 оС. Затем он попадает в предматричную зону и продавливается через отверстие в матрице. В результате резкого перепада давления происходит мгновенное испарение влаги, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата. Анализ результатов показал, что при снижении частоты вращения шнека происходит спекание части расплава экструдата в предматричной зоне. При повышении частоты вращения шнека происходит диссипация энергии продукта, давление экструдата увеличивается. Установлено, что при частоте вращения свыше 1,33 с-1, выделяется избыточная теплота, приводящая к перегреву продукта. В этом случае для поддержания оптимального температурного режима необходимо принудительное охлаждение корпуса экструдера, это приведет к увеличению энергозатрат.
С уменьшением начальной влажности продукта давление в предматричной зоне экструдера резко возрастает, что приводит к увеличению коэффициента расширения. Это происходит из-за того, что меньшая массовая доля воды увеличивает вязкость продукта. При уменьшении влажности ниже 22,5...23,0 % происходит интенсивное терморазложение экструдата, что снижает качество готового продукта.
Повышение температуры продукта приводит к увеличению его давления и увеличению коэффициента расширения. При обработке экструдата с температурой выше 105...115 оС наблюдается частичное обугливание, а при дальнейшем нагреве - удаление химически связанной влаги и полное разложение продукта.
При увеличении отношения длины канала матрицы к его диаметру возрастает гидравлическое сопротивление канала. С одной стороны, это приводит к увеличению давления в предматричной зоне экструдера и коэффициента расширения продукта, а с другой - к падению давления продукта на выходе из матрицы, поэтому необходимо найти оптимальное отношение длины канала матрицы к его диаметру.
В результате исследований были получены оптимальные интервалы изменения параметров: начальная влажность продукта 22,5...23,0 %, частота вращения шнека 1,35...1,40 с-1, живое сечение матрицы 2,5...3,0 мм, отношение длины канала матрицы к его диаметру 3,0...3,4, температура продукта в предматричной зоне 105...115 оС.
Таким образом, экструдирование смеси чечевицы, риса и подсолнечного шрота позволит расширить ассортимент выпускаемой продукции, получать качественные продукты с хорошими потребительскими свойствами и высокой биологической ценностью.