Процессы, происходящие в рабочих камерах тестоделительных машин, имеют свою специфику. Они совершаются циклически в течение сравнительно короткого времени, исчисляемого секундами или их долями. За это время протекает целый комплекс процессов. Однако принимать во внимание следует лишь только те из них, которые за короткое время движения делителя оказывают существенное влияние на тесто или на сам процесс деления.
Брожение в тестоделительной машине протекает очень медленно и поэтому здесь не учитывается. Кратковременное давление и механическое перемешивание, которые имеют место в рабочей камере тестоделительной машины, влияют существенно на структуру, физико-механические свойства теста и характер последующего его брожения. Они являются определяющими факторами при выборе рабочих параметров тестоделительной машины.
До последнего времени при рассмотрении рабочего процесса тестоделительной машины обращали внимание на одну сторону процесса: влияние давления в рабочей камере на точность деления тестовых заготовок.
При воздействии давления на сброженное тесто в нем уменьшается объем газовых пузырьков и происходит поглощение части газа тестом, а при одновременном ведении и интенсивном механическом перемешивании происходит деление газовых пузырьков на более мелкие, что способствует созданию равномерной мелкопористой структуры. Последняя способна лучше удерживать газовую среду на последующих этапах технологического процесса.
Весьма важным при указанных операциях является изменение свойств клейковинного скелета с образованием поперечных связей между смежными белковыми молекулами, что на определенной стадии способствует упрочению структуры, повышению газоудерживающей способности и снижению липкости теста. Совместное воздействие на тесто давления и механического перемешивания имеет строго определенный оптимум, после которого наступает ухудшение свойств теста. Поэтому параметры рабочей камеры тестоделительной машины должны лимитироваться показателями качества теста.
Проведенные исследования теста, созревшего до стадии разделки, показали, что после обжатия под определенным давлением тесто в расстойке достигает большего объема, чем тесто, не подвергшееся воздействию давления. При этом повышение давления способствует укреплению клейковины и снижению расплываемости теста вплоть до давлений, равных 5·105 Па. Однако при давлении выше 2∙105 Па упрочение структуры теста происходит параллельно со снижением бродильной активности дрожжей, поэтому увеличение объема заготовок в расстойке было меньше, хотя они и имеют большую высоту.
Таким образом, различные конструкции тестоделителей в значительной степени влияют на качество тестовых заготовок. Соответственно, для каждого вида теста целесообразно выбирать строго определенное тестоделительное оборудование.
Тестоделители с поршневым нагнетанием являются наиболее распространенными и старыми. Они обеспечивают большую точность деления, так как в этих машинах возможно достичь значительного давления на тесто вконце нагнетательного процесса (при большем давлении имеет место меньший разброс плотности теста). Однако чрезмерно высокое давление приводит к таким нагрузкам, при которых ускоряется изнашивание деталей тестоделителя, увеличиваются вероятность поломки и энергетические затраты. Для обеспечения постоянного давления и для за щиты машины от перегрузок в механизме нагнетания устанавливают стабилизаторы давления, а в камере нагнетания предусматривают возможность возврата избытка теста в приемную воронку.
Для обеспечения деления с погрешностью не более ±2% объем камеры нагнетания должен быть таким, чтобы после окончания рабочего хода нагнетательного поршня от торца поршня до делительной головки оставался так называемый буферный объем, в несколько раз превосходящий объем одновременно заполняемых мерных карманов делительной головки. Ход поршня должен быть таким, чтобы вытесняемый им объем был несколько больше объема мерных карманов, при этом нагнетательный поршень часть своей траектории во время рабочего хода должен совершать при открытой заслонке, что бы избыток теста выталкивался из камеры нагнетания обратно и приемную воронку.
Деление теста в машинах с поршневым нагнетанием состоит из следующих этапов: приема теста и передачи его в камеру нагнетания; уплотнения теста в камере нагнетания, передачи теста в карман делительной головки (в мерный карман) с обеспечением постоянной и равномерно распределенной плотности теста; возвращения избытка теста в приемную воронку; отделения отмеренного объема теста, находящегося в камере нагнетания; выталкивания куска теста из кармана делительной головки; отсекания этого куска от делительной головки; удаления куска из машины.
Недостатком делителей с поршневым нагнетателем является неудобство очистки рабочей камеры и делительной головки при остановках машины на время более 2 часов.
Тестоделительные машины с валковым нагнетанием предназначены для деления пшеничного теста при выработке массовых сортов хлеба и мелкоштучных изделий.
Нагнетание теста производится одной или двумя парами валков, вращающихся навстречу друг другу с постоянной скоростью. В этих машинах стабилизаторы давления, как правило, не используются. Мерные карманы могут быть расположены по окружности делительного барабана или по его образующей.
Основными недостатками валковых нагнетателей является неудобство регулирование изменения подачи теста, а также отсутствие стабилизатора давления в рабочей камере делителя. Однако делители с валковым нагнетанием имеют и существенные достоинства: сравнительная простота конструкции, надежность в работе и щадящее воздействие на структуру теста.
Тестоделительные машины с лопастным нагнетанием – сравнительно новые машины, отличающиеся универсальностью: они могут перерабатывать пшеничное и ржаное тесто любых сортов.
В лопатных делителях деление осуществляется непрерывно вращающейся делительной головкой.
Производительность тестоделительной машины изменяется перестановкой ремня на двухступенчатых шкивах или установленным в приводе вариатором скорости.
Использование трехлопастного нагнетания в сочетании с многокарманной делительной головкой снижает энергоемкость машины и увеличивает точность её работы.
Тестоделительным машинам со шнековым нагнетанием пужно уделять наибольшее внимание, так как шнековые нагнетатели обеспечивают наиболее точную и стабильную работу и отличаются сравнительно простой конструкцией. Тестоделительные машины со шнековым нагнетателем предназначены в основном для деления ржаного и ржано-пшеничного теста на заготовки большой массы. Эти машины наиболее распространены в современном производстве и предназначены в основном для деления ржаного и ржано-пшеничного теста на заготовки большой массы. Они отличаются сравнительной простотой устройства и интенсивным механическим воздействием, которое для ржаного теста оказывает положительное влияние на процесс расстойки. Для теста из пшеничной сортовой муки такое воздействие нежелательно. Другим недостатком этих машин является значительное колебание давления в мерных карманах ввиду непрерывного вращения шнека и периодического отбора отмеренных кусков.
Также недостатком тестоделителей является весьма неудобная очистка шнеков от теста при длительных остановках. У большинства машин после очистки в рабочей камере остается много теста, которое перекисает, портится и очень интенсивно реагирует с чугунным корпусом рабочей камеры. При этом не исключена возможность попадания в изделия продуктов окисления металла и пр. В настоящее время следует ставить вопрос об выполнении рабочих камер тестоделительных машин из кислотостойких нержавеющих материалов.
Тестоделительная машина
Тестоделительная машина ХДФ-М2 Машина ХДФ-М2 выпускается киевским заводом «Хлебмаш» (Рис. 14). Она предназначена для деления ржаного и ржано-пшеничного теста на заготовки массой 0,7—1,25 кг и состоит из приемной воронки 3, примыкающей к рабочей камере 2, в которой размещено два нагнетающих шнека 1. Рабочая камера соединена с горловиной 4, к цилиндрической проточке которой примыкает барабанная делительная головка 5. В диаметральной цилиндрической проточке 15 головки размещено два плавающих поршня 6. Сверху головка закреплена откидным ограждающим щитком 7. Приводной электродвигатель 14 расположен на шарнирно закреплённой площадке 13, находящейся в нижней части станины 17. С помощью клиноременной передачи 16 электродвигатель соединен с промежуточным валом 18. С него движение с помощью шестерен 19 и 20 сообщается шнекам 1, а клиновым ремнем 12 — валу червячного редуктора 9. Последний через мальтийский крест сообщает периодическое движение делительному барабану. Натяжение ремня 12 осуществляется роликом 10 с винтовым фиксатором 11.
|
По специальному заказу делитель может быть доукомплектован транспортером, привод которого осуществляется от звездочки 8.
Рис. 14 Тестоделительная машина ХДФ-М2
Устройство делительной головки. В чугунный барабан 13 (Рис. 15) головки запрессовано две цапфы 12,которые входят в подвижные подшипники 3,установленные с помощью болтов 4 в кронштейнах 2,крепящихся в горловине 1 болтами 5. В диаметральной проточке барабана размещены спаренные алюминиевые поршни 10,соединенные винтом,имеющим правую и левую резьбу на концах. На болте 8 закреплено фиксирующее пружинное устройство 7, предохраняющее винт от произвольного проворачивания во время работы. Чтобы поршни не проворачивались, в цилиндрической проточке барабана закреплена лыска 6. Конечные положения поршней фиксируются с помощью винтов 11.
|
Рис. 15 Делительная головка тестоделительной машины ХДФ-М2
Расчёт нагнетательного органа. Расчёт включает следующие разделы:
1. Определение производительности тестоделительной машины на основном ассортименте.
2. Расчёт рабочего процесса и определение мощности электродвигателя, необходимого для привода машины.
При расчёте следует учитывать ряд особенностей шнекового нагнетателя, который обычно работает непрерывно, а отбор отмеренных тестовых масс осуществляется периодически. В этом случае в рабочей и мерной камерах делителя давление изменяется по синусоиде от максимума в момент отсутствия отбора до минимума в момент наполнения мерной камеры.
Рис. 16 Схема шнекового нагнетателя и эпюра давления:
D и d – диаметры шнека и его вала; L – длина рабочей части нагнетателя;
p0 и pр – начальное и конечное давление; t – шаг шнека; δ – толщина шнека.
Давление на винтовую лопасть шнека перед каждой лопастью 
меньше, а за ней 
больше среднего значения, которое в камере прессования изменяется по закону, близкому к линейному (рис. 16).
Рассчитаем шнековый нагнетатель для ржаного теста по следующим данным:
диаметр шнека 
м; его шаг 
м; число рабочих шагов 
;
толщина лопасти шнека 
м; диаметр вала шнека 
м; давление в рабочей камере 
Па; частота вращения 
об/мин; средняя плотность теста 
кг/м3; коэффициент подачи теста 
; угол трения ржаного теста 
; 
.
Для упрощения расчётов предположим, что нагнетающий шнек имеет плоскую винтовую поверхность со средним углом подъёма винтовой линии 
. Поскольку осевое перемещение частиц материала по высоте перашнека будет неодинаковым, то это следует учесть коэффициентом отставания 
.
Определим средний угол подъёма винта шнека:
, (3.1)
, тогда
(3.2)
Производительность одношнекового нагнетателя можно рассчитать по формуле:
(3.3)
кг/с
кг/мин
определяется из конструктивных соображений по условию 
; 
- средняя плотность теста при давлении 
, кг/м3 (определяется по диаграмме состояния теста); для нагнетателей с цилиндрической гладкой поверхностью 
; 
-угловая скорость шнека, рад/сек.
Крутящий момент на валу шнека:
(3.4)
Н∙м
Приводная мощность с учётом КПД подшипников и привода 
, 
:
(3.5)
Вт
По полученной мощности для данного нагнетателя подбираем двигатель:
MTF011-6 с мощностью на валу 1,7 кВт, частотой вращения 13,33 с-1 и КПД=0,76.
Наиболее сложным является определение максимального давления в камере сжатия и характера его изменения при работе тестоделительной машины. В этом направлении следует проводить как теоретические, так и экспериментальные исследования с натурными образцами нагнетателей. К нерешённым вопросам следует также отнести определение оптимальных параметров шнекового нагнетателя: диаметр шнековой камеры, её длину, частоту вращения шнека и величину зазора между шнеком и стенкой шнековой камеры.
Данные делители много раз подвергались реконструкции, однако они и сейчас нуждаются в творческой переработке с использованием новых конструктивных решений и новых материалов. Прежде всего следует обратить внимание на облегчение разборки и очистки нагнетательных шнеков, облегчение тестового барабана, совершенствования системы регулирования массы заготовки и создание механизма, позволяющего регулировать подачу теста при изменении массы заготовки.
Вывод. В данном разделе были рассмотрены разновидности и особенности тестоделительных машин. Подробно рассчитаны основные элементы расчета основных узлов выбранной мной машины.
Список используемой литературы:
1. Хромеенков В. М. Оборудование хлебопекарного производства \ Хромеенков В. М.– М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000.- 320 с.
2. Лисовенко А. Т. Технологическое оборудование хлебозаводов и пути его совершенствования \ Лисовенко А. Т.. – М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. – 208 с.