Министерство образования Российской Федерации
ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
Анализвозможности создания универсального оборудования для замеса хлебного теста
(промежуточный)
Научный руководитель
д.т.н., профессор ________________
подпись, дата
Нормоконтролер ________________
подпись, дата
Тула 2008
Содержание
Введение
1. Определения, обозначения исокращения
2. Технологический процесспроизводства хлебобулочных изделий
2.1 Прием и хранение сырья
2.2 Приготовление теста
2.3 Разделка теста
2.4 Выпечка
2.5 Хранение выпеченных изделий
3. Классификация тестомесильных машиннепрерывного действия
4. Разработка универсальногооборудования для замеса хлебного теста
Заключение
Список использованных источников
/>/>Введение
Хлебопекарнаяпромышленность Российской Федерации включает около 1500 хлебозаводов и свыше5000 мелких предприятий, производящих ежегодно более 16 млн. т. продукции.
С хлебом получает свыше40% необходимых углеводов, 30% белков, такое же количество железа, более 30%балластных веществ, витаминов группы В и т.п. Хлеб на 30% обеспечивает человекаэнергией. При этом недостаток хлеба в рационе питания другими продуктами невозмещается.
Современные хлебопекарныепредприятия представляют собой сложные комплексы, оснащенные технологическим,транспортным, энергетическим, санитарно-техническим и вспомогательнымоборудованием, а также средствами контроля, управления и блокировки.
Для замеса хлебного тестаприменяют различные типы машин, которые в зависимости от вида муки,рецептурного состава и особенностей ассортимента оказывают различноемеханическое воздействие на тесто. От работы тестомесильных машин зависит витоге качество готовой продукции.
В зависимости отструктуры рабочего цикла тестомесильные машины делят на машины непрерывного ипериодического действия.
1.Определения, обозначения и сокращения
Дрожжевое молоко — это жидкая суспензия дрожжей вводе, полученная сепарированием культурной среды после размножения в нейдрожжей.
А — работа, расходуемая на один цикл месильной лопасти, Дж/об;
А1 — работа, расходуемая наперемешивание массы, Дж;
А2 — работа, расходуемая на перемещение лопастей, Дж;
А3 — работа, расходуемая на нагрев теста исоприкасающихся с ним металлических частей машины, Дж/об;
А4 — работа, расходуемая на изменение структуры теста,Дж/об;
п — частота вращения, с-1;
mT — масса теста, находящегося в месильной емкости;
mЖ — массаметаллоконструкции машины, прогревающаяся при замесе;
сt, сЖ — средняя теплоемкость теста иметалла;
t2, t1 — температура массы в начале смешивания и концезамеса;
t3 — длительность замеса, с;
h — КПДпривода;
ПП — производительность печи погорячему хлебу, кг/ч;
у — упек, % к горячему хлебу;
р — плотность теста, кг/м3.
2.Технологический процесс производства хлебобулочных изделий
2.1 Прием и хранениесырья
Данный этап охватываетприем, перемещение в складские помещения и емкости и последующее хранение всехвидов основного и дополнительного сырья, поступающего на хлебопекарноепредприятие. К основному сырью относят муку, зерновые продукты, воду, дрожжиили химические разрыхлители и соль, а к дополнительному — сахар, жировыепродукты, яйца и другие виды сырья, предусмотренные рецептурой вырабатываемыххлебопекарных изделий.
Муку на хлебопекарныепредприятия доставляют и хранят бестарным способом либо в мешках. Площадисклада должны быть рассчитаны на 6-7 суточный запас муки. При транспортировкемуки в мешках их подвозят к мукосмесителям или заваленным ямам, в которыезасыпают муку. Далее она норией подается в просеивательную машину,установленную в силостно-просеивательном отделении. Просеянная мука проходиточистку от металлопримесей на магнитах и поступает самотеком в шнек, которыйраспределяет ее по производственным бункерам. Из производственных бункеров мукапитающим шнеком нагнетается в автомукомеры, из которых подается затем вмесильные машины. Главным направлением механизации мучных складов являетсяиспользование бестарного способа транспортирования и хранения муки, чтопозволяет механизировать трудоемкие погрузочно-разгрузочные работы, отказатьсяот применения десятков миллионов мешков и снизить потери от распыла муки.
На производство мукадоставляется специализированным транспортом вместимостью 14-15 м3, принимающих до 8 тонн муки. Для разгрузки емкость автомуковоза 1 подключают спомощью гибкого шланга к приемному щитку 2. Далее мука по трубопроводам 3подается в силосы 4, в которых хранится.
Из силосов муказабирается роторным питателем 6 и через переключатель 7 поступает впросеиватель 8. Откуда посредством питателя 9 мука проходит через фильтр 10,попадает в промежуточную емкость 11, затем на автоматические весы АВ-50НК – 12.Под весами установлен бункер 13. После чего мука направляется через фильтр 14 впроизводственные бункера 15 для создания оперативного запаса. Из бункеров онаподается в дозаторы 25, установленные у тестомесильных машин. Транспортированиемуки осуществляется или механических транспортом посредством норий и шнеков,или пневмо- и аэрозольтранспортом. Аэрозольтранспорт имеет преимущество за счетнасыщения муки воздухом, который повышает температуру муки и способствует еесозреванию.
Дополнительное сырьеперед использованием проходит санитарную обработку и очистку.
В хлебопекарнойпромышленности применяют прессованные дрожжи, а также сушеные, жидкие дрожжи,дрожжевое молоко.
Дрожжевое молокопоступает на хлебозавод охлажденным до температуры 3 — 10°С в автоцистернах стермоизоляцией, откуда перекачивается в стальные емкости с водяной рубашкой иэлектромешалкой, которую включают через каждые 15 мин на 30 с для обеспеченияоднородной концентрации дрожжей по всей массе продукта.
Соль поступает нахлебопекарные предприятия малой мощности в мешках и хранится в отдельномпомещении насыпью или в ларях. Соль добавляют в тесто в виде раствораконцентрацией 23 — 26 % по массе. Насыщенный раствор готовят всолерастворителях, который затем фильтруют и подают в производственныесборники.
Сахар-песок, доставленныйв мешках, хранят в чистом сухом помещении с относительной влажностью воздуха 70%. Мешки с сахаром укладывают (на стеллажах) в штабеля по 8 рядов в высоту. Какправило, сахар добавляют в тесто в виде раствора 51 — 62%-ной концентрацииплотностью 1,23 — 1,3. Раствор готовят в бачках, снабженных мешалкой ифильтром.
В хлебопекарнойпромышленности наиболее широко применяется коровье масло, маргарин, специальныехлебопекарные жиры и растительное масло.
Растительные масла хранятв темном прохладном помещении, в закрытой таре (бочках или цистернах) притемпературе 4 — 6°С. Под влиянием кислорода воздуха, света и повышеннойтемпературы растительные масла портятся.
Все дополнительное сырьепоступает сборники 16, 17,18, 19, 20 и перекачивается по трубопроводам врасходные бачки 21, 22, 23, 24, и оттуда поступает через дозировочные устройствана замес теста.
Аппаратурно-технологическаясхема производства хлебобулочных изделий представлена в приложении 1.
2.2 Приготовлениетеста
Приготовление тестаявляется одним из решающих звеньев в технологическом процессе производствахлеба. Состояние и свойства готового к разделке теста в значительней мерепредопределяют дальнейшее ее состояние при формовании и выпечке, а в связи сэтим качество хлеба.
Приготовление теста — наиболее длительная операция в производстве хлеба,занимающая около 70 % времени производственного цикла. При выборе конкретногоспособа тестоприготовления учитывают прежде всего вырабатываемый ассортиментизделий, а также другие производственные данные.
С учетом этих и другихпроизводственных условий лаборатория предприятия составляет конкретныепроизводственные рецептуры. В производственной рецептуре указывается массамуки, воды, раствора соли и масса других компонентов, необходимых для замесакаждого полуфабриката (опары, теста и др.).
При непрерывном замесетеста производственную рецептуру составляют, исходя из минутной работытестомесильной машины. Сначала рассчитывают общее количество муки для замесатеста, а затем количество муки, необходимое для приготовления другихполуфабрикатов (опары, закваски и др.). После этого составляют рецептуру опарыили закваски, а затем — рецептуру теста.
В настоящее времясуществует два основных способа приготовления пшеничного теста:
— опарный (двухфазный);
— безопарный(однофазный).
Приготовлениетеста этими способами включается в себя следующие операции и процессы:
— дозирование подготовленного сырья;
— замес опары или теста;
— брожение опары или теста;
— обминка теста.
2.3Разделка теста
Припроизводстве пшеничного хлеба и хлебобулочных изделий разделка теста включает:деление теста на куски, округление этих кусков, предварительную, илипромежуточную, расстойку, окончательное формование изделий и окончательнуюрасстойку тестовых заготовок.
Нахлебозаводах деление теста на куски, как правило, производится натестоделительных машинах 30. Масса куска теста устанавливается исходя из заданноймассы штуки хлеба или хлебобулочного изделия. При этом учитывают потери в массекуска теста при его выпечке (упек) и штуки хлеба при остывании и хранении(усыхание).
Округлениекусков теста, т.е. придание им шарообразной формы, обычно осуществляется сразуже после деления теста на куски. Тесто по транспортеру 31 направляется вокруглитель 32. Цель операции округления (при ручном осуществлении носящаяназвание подкатки) — улучшение структуры теста, способствующее получениюизделий с более мелкой и равномерной пористостью мякиша.
Между операциямиокругления и окончательного формования кусков пшеничного теста должна иметьместо предварительная или промежуточная расстойка. Округленные куски тестадолжны находит в состоянии покоя в течение 5-8 мин.Наблюдения,проведенные па ряде хлебозаводов, показали, что применение предварительнойрасстойки кусков теста заметно увеличивает объем батонов. Первая расстойкаосуществляется на ленточном транспортере 33, передающим куски теста отокруглителя к закаточной машине.
После предварительнойрасстойки округленным кускам теста придают форму, характерную для готовыхизделий. Эта операция выполняется на закаточной машине 34.
Во время окончательнойрасстойки в куске теста происходит брожение. Выделившийся при этом диоксидуглерода разрыхляет тесто, в увеличивая его объем. Длительность расстойкисформованных кусков теста колеблется в весьма широких пределах (от 25 до 120мин) в зависимости от массы кусков, условий расстойки, рецептуры теста, свойствмуки и ряда других факторов. Окончательная расстойка производится в расстойномшкафу 36, куда заготовки попадают при помощи транспортера укладчика 35.
2.4 Выпечка
По пересадочномутранспортеру 37 заготовки поступают в печь 38, где под действием тепла и парана их поверхности быстро образуется тонкая эластичная корка, которая выполняетроль изолятора тепла. При дальнейшем повышении температуры изделий в процессепрогревания корки происходит декстринизация крахмала, т.е. образование сахаров.Корка приобретает цвет и блеск. Одновременно в тесте протекают процессы карамелизациисахара, при этом корка изделий темнеет. Температура выпечки – от 220 до 240°С, а продолжительность – зависит отмассы и формы заготовок и составляет 15-60 мин.
/>
2.5 Хранение хлеба
Выпеченные батонытранспортируется в хлебохранилище, где укладываются в лотки и затем навагонетках или в специальные контейнеры. На этих вагонетках или контейнерахбатоны хранятся до отправки в торговую сеть. Завершается пребываниехлебопекарных изделий на хлебозаводе погрузкой лотков или контейнеров с ними всоответствующий автотранспорт, доставляющий их в торговую сеть.
3.Классификация тестомесильных машин непрерывного действия
Тестомесильныемашины непрерывного действия обычно имеют стационарную месильную емкость ирасположенные в ней вращающиеся или совершающие круговое движение месильныелопасти. Интенсивность замеса здесь может быть повышена за счет применениятормозных лопастей или выступов, располагаемых на стенках месильной камеры.Иногда для этих целей применяют спаренные мерильные камеры, в которых лопастивращаются навстречу друг другу. Эти машины разделяют на следующие группы.
Нарисунке 1 представлена схема однокамерной тестомесильной машины сгоризонтальным валом и Т-образными месильными лопастями. Они относятся кмашинам со слабым механическим воздействием на тесто при замесе и ограниченнойчастотой вращения месильного вала, поскольку при повышении последней тесто заливаетна валу и ухудшается перемешивание массы. В качестве примера можно назватьмашину Х-12.
/>
Рисунок 1 — Схема машиныХ-12
Тестомесильная машинаХ-12 относится к тихоходным однокамерным машинам. Предназначена для замесапшеничного и ржаного теста, производительность до 20 т/сут. Получила широкоераспространение в силу простоты конструкции и обслуживания.
Машинасостоит из полуцилиндрической месильной емкости, в центре которой расположенмесильный вал с лопатками. Сверху корпус закрывается откидной крышкой. Мукаподается в машину через прямоугольный патрубок. оборудованный двумя емкостнымидатчиками уровня. Дозируется мука роторным питателем, приводимым в движение отглавного вала кривошипно-шатунным механизмом и клиновым фрикционным храповиком.Над питателем установлен ворошитель, совершающий качательное движение черезсистему рычагов. Для наблюдения за работой дозатора муки служит окно. Выходиттесто из машины через патрубок. Привод машины осуществляется отэлектродвигателя через редуктор и зубчатую передачу. На передней панелирасположены четыре качающихся крановых дозатора жидких компонентов.
Работаетмашина следующим образом. Все компоненты малыми дозами от дозаторов подаютсянепрерывно в переднюю часть корыта, отделенного порогом, перемешиваютсялопатками с наклонной поверхностью и проталкиваются вдоль корыта. По мерепродвижения массы до патрубка она перемешивается и пластифицируется.
Нарисунке 2 представлена схема одновальной тестомесильной машины с горизонтальнымналом, на котором в начале месильной емкости размещены трапецеидальные плоскиелопасти, а в конце — шиповой шпек, заключенный и цилиндрический корпус. Этопозволяет создавать в месильной камере две зоны с различным режимом работы:первая зона — смешивание, вторая — пластификация. К этой группе относятся, вчастности, тестомесильные машины системы Хренова, у которых месильные лопастиимеют небольшую рабочую поверхность и установлены на валу достаточно редко,чтобы при вращении перемешивать отдельные слои смеси, а не всю массу. Ониобеспечивают сравнительно высокую интенсивность замеса при частоте вращениямесильного вала до 260 об/мин.
/>
Рисунок 2 — Схема машиныА.М. Хренова
Тестомесильная машина А.М. Хренова относится к быстроходным одновальным тестомесильным машинам.Предназначена для замеса ржаного и ржано-пшеничного теста. В полуцилиндрическомкорпусе по центру расположен вал с трапецеидальными лопастями, закрепленнымивдоль вала по винтовой образующей. На конце вала установлен шнек, помещенный вцилиндрический патрубок, заканчивающийся шарнирным клапаном. В емкости отподтекания жидкости установлена перегородка. Для подачи муки и жидких компонентовслужат патрубки. Замес теста осуществляется достаточно интенсивно благодарявысокой скорости вращения месильных лопаток. Сравнительно малая площадьмесильных лопаток позволяет производить замес на больших оборотах, не увлекаяза собой всю массу компонентов. При этом быстрее и более совершеннейосуществляется первая стадия замеса — смешение компонентов, а вторая стадия,осуществляемая однотипными лопатками, позволяет осуществить интенсивный замессо сравнительно малым энергопотреблением. Существенными достоинствами являютсякомпактность и высокая производительность машин. Воздействие шнека в концезамеса обеспечивает некоторую пластификацию теста. Недостаток здесь состоит вневозможности осуществить независимое регулирование интенсивности воздействиямесильных лопастей по зонам. В машине не решены вопросы, связанные с зачисткойрабочей камеры и шнека от теста, и др.
Двухкамерныедвухвальные тестомесильные машины, у которых имеется отдельная смесительнаякамера с индивидуальным приводом, а месильная камера с независимым регулируемымприводом включает две зоны замеса: месильную, снабженную шнеками, и зонупластификации, рабочим органом которой являются кулаки, интенсивно проминающиетесто. На выходе из месильной камеры установлена задвижка регулятораконсистенции.
Тестомесильнаямашина ШТ-1М предназначена для смешивания сыпучих и жидких компонентов иполучения пластичных смесей с высокой степенью однородности. Машина имееткамеры предварительного и окончательного смешивания компонентов, расположенныев вертикальной плоскости, станину и привод. В камерах находятся валы слопастными мешалками.
Камера предварительногосмешивания снабжена загрузочным патрубком для сыпучих компонентов и штуцеромдля жидких. Камера соединяется камерой вертикальным соединительным патрубком.Тесто выходит через щель между крышкой и камерой, ширина которой регулируетсярукояткой через систему рычагов. Привод вала в камере осуществляется через зубчатуюпару, а вала в камере – через цепную передачу. Для очистки камеры снабженыкрышками, и в которых имеются окна для контроля месильной машины, выключаетсясоответствующей автоблокировкой.
Корпус месильной камерыснабжен водяной рубашкой, разделенной на две зоны, что позволяет создаватьразличный температурный режим в начале и конце замеса. Температура воды в зонахконтролируется термометрами. Месильная машина установлена на двух стойках,закрепленных на фундаментной плите. Привод валов осуществляется отэлектродвигателя через редуктор муфту, зубчатую пару и цепную передачу,снабженную натяжной звездочкой.
Машина имеет существенныедостоинства: высокую надежность в работе; стабильное качество теста приинтенсивном замесе; возможность регулирования в широких пределахпроизводительности и интенсивности механического воздействия на тесто; удобстворазборки и очистки рабочих органов.
Среди рассмотренныхконструкций машин непрерывного действия можно выделить машину ШТ-1М, какнаиболее перспективную.
На рисунке 3 приведенатестомесильная машина ШТ-1М, которая предназначена для смешивания сыпучих ижидких компонентов и получения пластичных смесей с высокой степеньюоднородности. Машина имеет камеры предварительного и окончательного смешиваниякомпонентов, расположенные в вертикальной плоскости, станину и привод. Вкамерах находятся валы с лопастными мешалками.
Камера предварительногосмешивания снабжена загрузочным патрубком для сыпучих компонентов и штуцеромдля жидких. Камера соединяется камерой вертикальным соединительным патрубком.Тесто выходит через щель между крышкой и камерой, ширина которой регулируетсярукояткой через систему рычагов. Привод вала в камере осуществляется через зубчатуюпару, а вала в камере – через цепную передачу. Для очистки камеры снабженыкрышками, и в которых имеются окна для контроля месильной машины, выключаетсясоответствующей автоблокировкой.
Корпус месильной камеру(24) снабжен водяной рубашкой (15), разделенной на две зоны, что позволяетсоздавать различный температурный режим в начале и конце замеса. Температураводы в зонах контролируется термометрами.
Месильная машинаустановлена на двух стойках (14) и (22), закрепленных на фундаментной плите(16).
Привод валовосуществляется от электродвигателя (21) через редуктор (19), муфту (20),зубчатую пару 1 и цепную передачу (2), снабженную натяжной звездочкой (3).
Технологический процесспроисходит следующим образом. В загрузочный патрубок (9) поступает мука, ачерез штуцер (11), соединенный с трубой (10), снабженной отверстиями,насосом-дозатором закачивается
эмульсия. Эмульсиясостоит их сахара, жира, молока, соли, меланжа и других компонентов. Внутрикамеры вращается вал (5), снабженный лопастями (6). Ленточный шнек (8)продвигает компоненты внутрь секторов из листовой стали, установлены повинтовой линии под углом 35-45º к оси вала 5, каждая лопасть по отношениюк предыдущей развернута на угол 90º.
Такая установка лопастейобеспечивает одновременно с замесом продвижение теста вдоль камеры.
Тестообразная масса изкамеры предварительного смешивания (7) по патрубку (4) поступает в месильнуюкамеру (24). Сначала смесь захватывается витком шнека (23) месильного вала(17), а затем интенсивно перемешивается лопастями (18).
Замешанное тесто выходитиз месильной камеры через отверстие, прикрываемое крышкой (13). Крышка снабженарукояткой (12) которой изменяют сечение выходного отверстия и регулируют темсамым интенсивность замеса теста.
Производительность машины800-1200 кг/ч, частота вращения вала камеры смешивания 40,5 мин-1,вала месильной камеры 16,2-1, продолжительность замеса 14-16 мин.
/>
Рисунок 3 — Тестомесильная машина ШТ-1М
3.1 Расчет машинынепрерывного действия ШТ-1М
Определениерасхода энергии необходимо для расчета тестомесильной машины и энергетическогоанализа отдельных стадий замеса, совершенствования механизма процесса иобоснования рациональных параметров отдельных стадий замеса.
У большинства современныхтестомесильных машин замес совершается в результате вращательного движенияодной или нескольких месильных лопастей. Составим баланс энергии для тестомесильноймашины с вращательным движением месильной лопасти. Для упрощения определимбаланс энергозатрат на один цикл месильной лопасти:
/>. (1)
Нарисунке 4 представлена упрощенная модель тестомесильной машины, состоящей иземкости, в которой вращается вал с закрепленной на нем лопастью прямоугольнойформы. Она установлена под углом a к образующей.
/>
Рисунок 4 — Расчетнаясхема тестомесильной машины
Заодин оборот элементарная площадка месильной лопасти шириной dx, находящаяся на расстоянии х от центра вращения,перемещает элементарную массу по кругу:
/>, (2)
и восевом направлении:
/>, (3)
где k — коэффициент подачи теста.
Массаdmперемещается по кругу со скоростью V=2pxn, амасса dm1 — в осевом направлении со средней скоростью V1=Sn, где S — шаг образующей наклона лопатки.
Элементарнаяработа смешения равна кинетической энергии, которую элементарная площадкамесильной лопатки передает массе теста:
/>. (4)
Работасмешения, совершаемая всей поверхностью лопаток:
/>. (5)
Производя подстановку вформулу (5), получим интегральное уравнение смешивания:
/>. (5.1)
/>После интегрирования получаемвыражение для расчета работы, расходуемой на перемещение массы компонентов вмесильной емкости. Мы не учитываем работу, расходуемую на преодоление трениямежду перемещающимися частицами массы. Эта работа будет учтена в расчете приопределении расхода энергии на нагрев теста:
/>. (5.2)
РаботаА1совершаетсяза один оборот вала, то есть за время t = 1/n.
Работа,расходуемая на вращение массы месильных лопаток A2, может быть определена следующим образом. Введемвыражение для элементарной массы одной лопатки:
/>, (6)
илинейной скорости ее вращения:
/>, (7)
вдифференциальное уравнение работы для а месильных лопастей и проинтегрируемего в пределах от r1 до r2:
/>, (8)
/>. (8.1)
Работа,расходуемая на нагрев теста и металлоконструкции тестомесильной машины за одиноборот одной месильной лопатки:
/>. (9)
Снекоторым допущением можно считать, что температуры теста и месильной лопаткиодинаковы, тогда:
/>. (9.1)
Работа,затраченная на структурные изменения в тесте, А4. Еенепосредственное определение представляет значительные трудности. В первомприближении ее можно вычислить из баланса энергии замеса по экспериментальнымданным.
Посколькуструктурные изменения в массе теста зависят от интенсивности замеса ипропорциональны работе перемешивания А1, то работу А4в первом приближении можно вычислить по уравнению:
/>. ( 10)
Послеопределения составляющих баланса энергозатрат за один цикл месильной лопастинайдем суммарные энергозатраты.
Повеличине расхода энергии на замес можно рассчитать мощность приводногоэлектродвигателя тестомесильной машины:
/>. (11)
Расчеттестомесильной машины. Расчет тестомесильной машины выполняется при созданииновой конструкции либо при проверке технических данных существующей машины,подвергшейся реконструкции с целью совершенствования ее рабочего процесса. Присоздании новой машины расчет начинают с обоснования выбора единичной мощности(производительности). Затем определяют вместимость месильной камеры ипроизводят расчет баланса энергозатрат, расчет мощности, потребной для приводатестомесильной машины, подбор электродвигателя и редуктора. На основании данныхпо расчету энергозатрат производится оценка мероприятий по совершенствованиюрабочего процесса тестомесильной машины.
Выборпроизводительности тестомесильной машины осуществляют из расчета обеспечениятестом разделочных линий и печей в соответствии с параметрическими рядамитехнологического оборудования хлебозаводов. Производительность тестомесильноймашины определяется по уравнению:
/>, (12)
где k0 — коэффициент, учитывающий возможные остановки машинына регулировку и очистку; для машин непрерывного действия k0= 1,6 ÷ 1,1, для машин периодического действияk0 = 1,2 ÷ 1,3.
Затемопределяется вместимость месильной камеры (в м3). Для тестомесильныхмашин непрерывного действия:
/>, (13)
гдеk1 — коэффициент заполнения месильной камеры; принепрерывном замесе k1 = 0,6 ÷0,7.
Затемсоставляют баланс энергозатрат на рабочий процесс, производят расчет мощностидля привода тестомесильной машины и подбирают электродвигатель.
Произведемрасчет тестомесильной машины непрерывного действия «ШТ-1М», производительностькоторой должна обеспечить тестовыми заготовками печи площадью пода 16 м2, т. е. ПП = 350 кг/ч. В таблице 1 представлены необходимые данные.
Таблица1 — Исходные данные для расчета
Упек по горячему хлебу у, % 7
Длительность замеса t3, с 150
Длительность вспомогательных операций tВ, с 250
Коэффициенты:
k0
k2
1,3
0,5
Частота вращения вала месильной лопасти n, с-1 16,2
Параметрымесильной лопасти:
r1 = 0,14 м,r12 = 0,196 м r13 = 0,0027 м
r2 = 0,03 мr22 = 0,009 м r23 = 0,00003 м
КПДмашины h = 0,85.
Коэффициентподачи теста k= 0,3.
Температуратеста: t1 = 35 °С, t2= 28 °С.
Определимпроизводительность тестомесильной машины по формуле (12):
/> кг/ч;
Вместимость месильнойкамеры тестомесильной машины найдем по формуле (13):
/> м3,
Принимаем вместимостьмесильной камеры VП = 280 дм3.
Длярасчета и анализа рабочего процесса составим баланс энергозатрат и оценим долюкаждой из статей затрат в общем расходе энергии. Используя формулу (5) найдемработу, расходуемую на перемешивание компонентов:
/>
Работу,расходуемую на привод месильных лопастей найдем по формуле (8.1):
/> Дж.
Работу,расходуемую на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машинынайдем по формуле (9.1):
А3 = (35 — 28)/16,2 — 150 (50 — 2300 + 16 — 500) = 354Дж/об.
Работу,расходуемую на изменение структуры теста найдем по формуле (10):
А4 = 9 Дж/об.
Наосновании полученных данных, по формуле (1) составим баланс энергозатрат:
А = 90 + 10,8 + 354 + 9 = 463 Дж/об.
Выразимсоставляющие баланса в процентах: A1= 19,4%; А2 = 2,3 %; А3 = 76,4 %; А4= 1,9 %. Анализ затрат энергии по отдельным статьям позволяет судить о степенисовершенства конструкции машины. В рассматриваемом случае 76,4 % всегоэнергопотребления составляют потери энергии на нагрев теста. Расчет мощности,необходимой для привода тестомесильной машины найдем по формуле (11):
N= 463,8 × 16,2/0,85 = 8839 Вт.
Как показывает анализэнергозатрат в тестомесильных машинах, потери на нагрев теста повышаются приувеличении частоты вращения и геометрических размеров месильной лопасти. Отсюдаследует, что в этом отношении лучший эффект может быть получен при уменьшениидо предела сечения лопасти, определяемого из условия прочности. Что же касаетсявыбора оптимальной частоты вращения, то здесь следует учитывать эффективностьперемешивания и необходимую интенсивность механического воздействия наотдельных стадиях замеса.
4. Разработкауниверсального оборудования для замеса теста
Разработанноеуниверсальное оборудование для замеса хлебного теста позволяет получитькачественное гомогенизированное интенсивно обработанное теста.
Технический результатдостигается тем, что машина снабжена механизмом в виде вращающегося ролика длярегулирования зазора щели и поддержания постоянного давления нагнетания теста взоне проработки.
На рисунке 5 представленатестомесильная машина, разрез А-А.
Устройство содержитгоризонтальную камеру (1), приемную воронку (2), выпускной патрубок (3),разделенный крестовиной (4), зоны предварительного перемещения (5) и проработки(6) теста, рабочий орган (7), состоящий из транспортирующего шнека (8) и прессующегошнека (9), и фигурных месильных лопастей (10). Корпус (11) со вставленнымседлом (12), в который входит щелевой клапан (13), вал (14) на которомустановлен вращающий ролик (15), отжимная пружина (16).
Описанное устройствоработает следующим образом.
Исходные компонентысогласно рецептуре через приемную воронку (2) шнеком (8) подаются в зонуперемешивания (5) камеры (1), предварительно перемешиваются лопастями (10)рабочего органа (7). Затем образовавшаяся тестовая масса поступает в зону шнека(9), перемешивается и нагнетается им через отверстие крестовины (4), создаваянеобходимое давление, пройдя через кольцевой зазор тестовая масса, подвергаетсяинтенсивному механическому воздействию путем многократного послойногоперетирания. Готовая масса выходит через патрубок (3). Регулирование зазоращели между седлом (12) и клапаном (13) осуществляется с помощью вращающегосяролика (15) и отжимной пружины (16).
Изобретение позволяетполучить качественное гомогенизированное тесто.
/>.
/>
Рисунок 5 -Тестомесильнаямашина непрерывного действия для интенсивного замеса теста
/>Заключение
В данной работе проведенанализ тестомесильных машин с целью выявления степени универсализации оборудования. Приведена аппаратурно-технологическаясхема производства хлебобулочных изделий, поэтапно рассмотрен технологический процесспроизводства, начиная от приема сырья на предприятие и заканчивая выпуском готовойпродукции и отправкой ее в торговую сеть.
Анализируя тестомесильныемашины, выбрана наиболее перспективная машина.
На примере тестомесильноймашины показана возможность универсализации качественного гомогенизированного теста.
Список использованных источников
1. Ауэрман Л.Я. Технологияхлебопекарного производства. – М.: Пищевая промышленность, 1984. – 483 с.
2. Головань Ю.П., Ильинский Н.А.;Ильинская Т.Н. Технологическое оборудование хлебопекарных предприятий. – М.:Агропромиздат, 1988. – 382 с.
3. Драгилев А.И., Дроздов В.С.Технологические машины и аппараты пищевых производств. – М.: Колос, 1999. – 376с.
4. Лисовенко А.Т. Технологическое оборудованиехлебозаводов и пути его совершенствования. – М.: Легкая и пищевая промышленность,1982. – 208 с.
5. Машины и аппараты пищевыхпроизводств. / Под. ред. В.А. Панфилова. – М.: Высшая школа, 2001. – 1527 с.
6. Хромеенков В.М. Оборудование хлебопекарногопроизводства. – М.: Академия, 2000. – 320 с.
7. Хромеенков В.М. Технологическоеоборудование хлебозаводов и макаронных фабрик. – СПб.: Гиорд, 2002. – 496 с.