Введение

1. Оборудование для брожения тестовых полуфабрикатов

1.1 Назначение и классификация тестоприготовительных агрегатов

1.2 Обзор машин аналогов

1.3 Описание разрабатываемой машины

2 Технологический расчет

2.1 Расчет геометрического объёма аппарата

3. Кинематический расчет

3.1 Расчет общего придаточного отношения

3.2 Расчет придаточного отношения каждой передачи привода

4. Безопасность и экологичность машины

4.1 Анализ возможных опасных и вредных производственных факторов (ГОСТ 12.0.003-74)

4.2 Мероприятия по безопасной эксплуатации технологического оборудования

4.2.1 Механизация и автоматизация трудоёмких процессов или частичная ликвидация ручного труда

4.2.2 Электробезопасность

4.3 Производственное освещение

4.3.1 Производственный шум и вибрация

4.4 Взрывопожаробезопасность

4.5 Промышленная экология

брожение тестовый полуфабрикат привод

Введение

Хлебопекарная промышленность Российской Федерации включает около 1500 хлебозаводов и свыше 5000 мелких предприятий, производящих ежегодно более 16 млн. т продукции.

По количеству предприятий, объёму и значимости продукции, стоимости основных производственных фондов хлебопекарная промышленность является одной из ведущих отраслей пищевой промышленности России. Однако в настоящее время по оценкам специалистов только 20…35 % хлебопекарных предприятий соответствуют современному техническому уровню. Свыше 30 % активной части основных производственных фондов имеют возраст от 10 до 20 лет, степень механизации труда не превышает 40 %.

В последние годы условия работы на хлебопекарных и макаронных предприятиях существенно изменились. Более половины всех предприятий находится в частной собственности. Отмеченное снижение потребления хлеба на многих предприятиях приводит к резкому снижению объёмов выработки, консервации технологических линий, сокращению рабочих мест, росту затрат на производство и реализацию продукции, уменьшению инвестиций.

При создании нового технологического оборудования необходимо учитывать, что отечественные предприятия перерабатывают до 50 % сырья с пониженными хлебопекарными качествами, а выработка значительного количества макаронных изделий производится не из крупки, а из муки хлебопекарного помола (порошкообразной). Это может заметно сказаться на качественных показателях и выходе готовой продукции. Поэтому весьма перспективны такие виды оборудования, которые допускают гибкое регулирование основных технологических процессов - замеса, брожения, формования тестовых заготовок, выпечки или сушки изделий.

Необходимо также учитывать специфические особенности работы поточных линий, которые заключаются в следующем: высокая степень непрерывности, тесная взаимосвязь между производственными операциями, большая расчленённость производственного процесса и продолжительность его стадий. Многообразие поточных линий, создание которых обусловлено широким ассортиментом продукции, определенным образом усложняет развитие технической базы.

В современных условиях хлебопекарные и макаронные предприятия не испытывают недостатка в любых видах оборудования отечественного и импортного производства. Возросшая конкуренция среди машиностроителей во многих случаях приводит к повышению технического уровня выпускаемых машин и аппаратов, расширению номенклатуры оборудования и приборов. Экономические сложности замедлили процесс технического перевооружения предприятий, однако он продолжается - различный по интенсивности и зависящий от финансовых возможностей.

Состояние технической базы во многом зависит от качественных и экономических показателей работы предприятия. Совершенствование оборудования неразрывно связано с разработкой и внедрением новых прогрессивных технологий, основанных на интенсификации производственных процессов, повышении качества пищевой ценности вырабатываемой продукции, снижении потерь и затрат сырья.

Развитие технической базы хлебопекарной и макаронной отрасли должно быть направлено на:

· разработку конкурентоспособного отечественного оборудования для технологических, вспомогательных и транспортных операций наименее механизированных участков производства (приёма, хранения и подготовки сырья; выработки специальных сортов; фасования и упаковывания продукции);

· рациональное сочетание специализированной и универсальной техники для выработки массовых и специальных сортов, новых видов продукции;

· значительное повышение эксплуатационной надёжности и ремонтопригодности машин и аппаратов;

· создание технологического оборудования для небольших пекарен и макаронных цехов;

· оснащение линии, отдельных участков и машин компьютерной и микропроцессорной техникой.

Большую роль в реализации этих направлений должно сыграть создание системы машин и хлебопекарной и макаронной промышленности, под которой понимают технико-экономически обоснованную совокупность средств производства, обеспечивающую комплексную механизацию и автоматизацию основных технологических процессов.

Современные хлебопекарные и макаронные предприятия представляют собой сложные комплексы, оснащенные технологическим, транспортным, энергетическим, санитарно-техническим и вспомогательным оборудованием, а также средствами контроля, управления и блокировки. Технологическая надежность этого оборудования и аппаратуры во многом предопределяет качественные и технико-экономические показатели производства продукции. Поэтому особое внимание необходимо уделять правильной эксплуатации и рациональному техническому обслуживанию современного оборудования и поточных линий.

В соответствии с Федеральной целевой программой стабилизации и развития агропромышленного комплекса научно-техническая политика в области хлебопечения и производства макаронных изделий должна быть направлена прежде всего на снижение затрат материальных, энергетических и других видов ресурсов; создание, производство и использование новых видов сырья, в том числе нетрадиционного; повышение производительности труда. В частности, на хлебопекарных и макаронных предприятиях уже в ближайшие годы должны быть снижены энергозатраты на 15…20 %.

Основные направления научно-исследовательских работ имеют целью обеспечить высокое качество продукции, повысить потребительские свойства хлебобулочных и макаронных изделий, сохранить традиции, удовлетворить вкусы всех слоёв населения.

Исходное сырьё и многие производственные операции - хранение основного и дополнительного сырья, его подготовка, транспортирование и дозирование, замес полуфабрикатов, формование заготовок, тепловая обработка, заключительные операции (охлаждение и упаковывание и др.), складирование - являются общими для двух производств: хлебопекарного и макаронного. Это обстоятельство учтено при изложении материала, представленного в соответствии с ходом технологического процесса.

1. Оборудование для брожения тестовых полуфабрикатов

1.1 Назначение и классификация тестоприготовительных агрегатов

Процесс приготовления теста является наиболее продолжительным производственным этапом, от него в решающей степени зависит качество готовой продукции.

Брожение теста по времени занимает около 70 % продолжительности производственного цикла приготовления хлеба, оно сопровождается рядом физических, коллоидных, биохимических и других процессов, в результате которых тесто созревает, приобретает определенную структуру, происходит накопление ароматических и вкусовых веществ, изменяются состав и состояние отдельных компонентов.

При безопарном способе брожения теста обычно длится от 2 до 4 часов. При опарном способе сначала замешивают опару, расходуя часть компонентов (около 50 % муки, воду и дрожжи), дают им выбродить в течение 3….4,5 ч., а затем на опаре замешивают тесто, которое сбраживают в течение 1….1,5 ч. Безопарный способ применяют при приготовлении теста из пшеничной муки высшего и 1 сортов, изделия из которых характеризуются низкой кислотностью.

Опарный способ тестоведения характеризуется большей продолжительностью брожения, поэтому в тесте накапливается больше ароматических и вкусовых веществ; более глубокой обработке подвергаются составные части муки, что приводит к повышению эластичности мякиша и лучшему сохранению его свежести. Поэтому, хотя опарный способ требует большего технологического оборудования, большинство тестоприготовительных агрегатов основано на двухфазной схеме тестоведения.

Одним из существенных показателей тестоприготовительных агрегатов является объём и консистенция полуфабриката, находящегося в производственном процессе на разных стадиях готовности. От этого зависит вместимость и форма бродильного аппарата, а, следовательно, габаритные размеры и масса всего агрегата. Кроме того, чем больше масса полуфабриката и чем выше его вязкость, тем больше энергии требуется затратить на его перемещение по технологической цепи машин и аппаратов агрегата.

С этой точки зрения двухфазное приготовление теста на жидкой опаре влажностью 65….67 % имеет бесспорное преимущество по сравнению со схемой, использующей густую первую фазу влажностью 42….45 %. Так, при равной производительности необходимая рабочая ёмкость для брожения жидкой опары значительно меньше ёмкости. Необходимой для брожения густой опары. Поэтому значительное распространение при выработке массовых сортов хлеба получили схемы тестоведения с использованием жидких полуфабрикатов, которые, кроме известных технологических достоинств, позволяют: механизировать и автоматизировать процесс брожения, транспортирования и дозирования; облегчить терморегулирование бродящего полуфабриката, а при работе с перерывами быстро охладить его до температуры 10….15^оC, при которых происходит замедление микробиологических процессов и опара может сохраняться в течение одной-двух смен без перекисания.

Готовое тесто должно иметь необходимые для данного сорта изделия кислотность и физические свойства: упругость, формо - и газо - удерживающую способность, которые обеспечили при расстойке максимальный объём заготовок. К моменту созревания в тесте должно быть накоплено определенное количество продуктов спиртового и кислотного брожения, определяющих вкус и аромат полученных изделий.

Интенсивность брожения зависит от температуры, состава, свойств, концентрации питательной среды и функционального состояния бродильной микрофлоры. В процессе брожения белковые вещества теста подвергаются действию протеолитических ферментов - протеолизу, гидролитическому расщеплению, окислению и пептизации.

Крахмал под действие амилолитических ферментов частично преобразуется в сахар с накоплением мальтозы, которая расходуется на питание и размножение дрожжей. Указанные изменения состава вызывают и некоторое перераспределение влаги между компонентами. Брожение происходит с повышением температуры теста на 1….2^оC , pH для пшеничного теста возрастает с 2 до 3, плотность теста снижается от 1,5 до 0,35 кг/дм³. Ржаные полуфабрикаты имеют весьма лабильную структуру, более высокую кислотность.

Интенсификация процессов приготовления теста позволяет снизить затраты сухих веществ муки, сократить потребность в ёмкостях для брожения, снизить энергоёмкость оборудования. Это, как правило, достигается за счет увеличения дозировки прессованных дрожжей, применения инстантных дрожжей, повышение эффективности механической обработки теста при замесе, использования различных улучшителей, форсирующих созревание теста. Тестоприготовительный агрегат представляет собой комплекс машин и аппаратов, обеспечивающее согласованное по количественным и качественным параметрам последовательное выполнение операций и стадий приготовления теста, включая подачу и дозирование ингредиентов, замес, брожение и транспортирование тестовых полуфабрикатов. Состав оборудования, входящего в этот комплекс, и его компоновка определяются выбранной схемой тестоприготовления. Агрегаты делятся на периодические, непрерывные и комбинированные. В зависимости от схемы тестоведения их можно разделить на однофазные (безопарные) и многофазные (опарные).

В высокопроизводительных специализированных линиях наиболее эффективны тестоприготовительные агрегаты непрерывного действия. Широко применяемые в промышленности агрегаты порционно-непрерывного действия неудобны в эксплуатации и имеют ограниченные возможности при переходе с сорта на сорт. По сравнению с агрегатами периодического действия тестоприготовительные агрегаты непрерывно-порционного типа предпочтительны при выработке широкого ассортимента изделий, а также высокорецептурных изделий. Процесс непрерывного приготовления теста имеет специфические особенности, влияющие на качественные показатели теста. Прежде всего, это жестко фиксированная последовательность технологических операций, исключающая возможность их повторения с целью исправления дефектов полуфабриката или конечного продукта. Так, если при порционном замесе влажность теста вышла за пределы нормы, то можно повторить замес, добавив необходимое количество требуемого компонента, и довести влажность до нормы. При непрерывном замесе это исключено. Если значение влажности теста вышло за допустимые пределы, то можно произвести подрегулировку дозатора одного из компонентов и установить требуемое значение влажности теста. Тесто, которое уже вышло из месильной машины непрерывного действия с отклонением по влажности, исправить нельзя.

Наиболее существенно специфика непрерывного тестоприготовления сказывается на таких основных показателях качества, как величина и характер отклонений рецептурного состава теста от заданного; стабильность биохимических и реологических свойств теста, подаваемого на разделку; степень и равномерность проработанности теста на выходе из месильной машины. По способу управления рабочими процессами агрегаты классифицируются как агрегаты с ручным или автоматическим управлением.

Тестоприготовительные агрегаты предназначены для приготовления головки (опары) и теста. Последовательно в них осуществляются следующие технологические операции: дозирование составных частей головки (опары) и теста; замес головки (опары) и теста; брожение головки (опары) и теста; передача теста для дальнейшей обработки.



Каждый тестоприготовительный агрегат состоит из тестомесильной машины, аппарата для брожения головки (опары) и теста и дозировочной аппаратуры.

Тестоприготовительные агрегаты полностью механизируют процесс приготовления теста, значительно облегчает труд рабочих и обеспечивают поточность производства.

В зависимости от способа приготовления головки (опары) и теста и процесса их брожения применяемые агрегаты могут быть разделены на две основные группы: 1) агрегаты для непрерывного тестоприготовления; 2) агрегаты для порционного тестоприготовления.

Классификация тестоприготовительных агрегатов приведена на схеме.

1.2 Обзор машин аналогов

Агрегаты для порционного тестоприготовления.

Тестоприготовительные агрегаты полностью механизируют процесс приготовления теста, значительно облетают труд рабочих. В агрегатах периодического действия замес тестовых полуфабрикатов проводится порциями, а их брожение осуществляется в отдельных емкостях, периодически поворачиваемых вокруг своей оси (бункерные агрегаты), перемещаемых на жестком, кольцевом роликовом конвейере (кольцевые агрегаты) или на цепном двухконтурном конвейере (цепные агрегаты). На агрегатах порционного тестоприготовления вырабатывают более широкий ассортимент продукции.

К агрегатам для порционного тестоброжения относятся агрегаты системы н.Ф. Гатилина большой и средней мощности, агрегат шведской фирмы "Джон Хольмстромс", установленный на заводе хрустящих хлебцев в Москве, и агрегат системы Г. П. Марсакова.

1) Тестоприготовительный бункерный агрегат системы Н. Ф. Гатилина

Тестоприготовительный бункерный агрегат большой мощности (рис. 1) предназначен для приготовления теста для массовых сортов ржаного и пшеничного хлеба двухфазным способом.

Рис. 1. Тестоприготовительный агрегат большой мощности Н.Ф. Гатилина.

Агрегат применяется на крупных хлебозаводах вместо месильных машин, подкатных дежей и опрокидывателей.

Принципиальной особенностью агрегата является два 5-секционных бункера для брожения головки (опары) и теста, которые периодически поворачиваются во время работы. Замес головки (опары) и теста осуществляется тестомесильными машинами с вертикальной осью вращения месильного органа в стационарной деже, вращающейся во время замеса.

Верхняя часть секционного бункера - цилиндрическая, нижняя - коническая. Верхняя и нижняя части разделены пятью вертикальными перегородками, доходящими до нижнего отверстия конической части. Отверстие перекрывается неподвижным диском, в котором тоже имеется отверстие, закрываемое заслонкой.

Бункер опирается на три ролика, получающих движение через привод от электродвигателя. Время полного оборота головочного и тестового бункеров соответствует времени брожения головки (опары) и теста.

В агрегате использована реконструированная тестомесильная машина системы Н.И. Ткачева, имеющая месильный орган, лопасть которого постоянно находится в деже. Для освобождения от теста в центре днища дежи сделано отверстие, перекрываемое клапаном, который приводится в движение при помощи специального механизма.

В состав агрегата входят: тестомесильная машина для замеса головки (опары); бункер для брожения головки (опары); дозатор для головки (опары); смеситель для головки; дозировочная аппаратура (для воды, мочки, солевого раствора и т. д.); насос для перекачивания смеси; тестомесильная машина для замеса теста; бункер для замешивания теста и тестоделительная машина.

Агрегат работает следующим образом. В соответствии с рецептурой приготовления хлеба в дежу тестомесильной машины 1 для замеса головки подают разжиженную головку прежнего приготовления, из автомукомера 2 загружают муку, из автоматического водомерного бачка 3 подают воду и производят замес головки.

По окончании замеса при помощи специального механизма открывают откидной клапан 4 в днище дежи, и замешенная головка выгружается в свободную секцию бункера 5. Выгрузка головки из дежи происходит при непрерывном вращении рабочего органа тестомесильной машины, что способствует быстрому опорожнению дежи.

В каждую секцию бункера выгружают замешенную головку из четырёх дежей; после этого включают электродвигатель, бункер поворачивают на 1/5 оборота и устанавливают под загрузку головкой следующую порожнюю секцию. Цикл замеса головки и заполнения секции бункера повторяется.

За время загрузки следующих четырёх секций бункера в первой секции головка успевает выбродить, и в момент, когда пятая секция становится под загрузку, первая, повернувшись на 4/5 оборота, устанавливается под выгрузку; при этом шибер 6 неподвижного диска открывается и головка попадает в приемную воронку шнекового дозатора 7 для головки. Дозатор отмеривает необходимые порции головки. 1/3 часть головки направляется в первое отделение смесителя 8 , а 2/3 - во второе отделение; здесь головка смешивается с водой, солевым раствором и мочкой, поступающими из соответствующих дозировщиков 9, 10 и 11. В смесителе перемешивание продолжается до получения однородной жидкой массы. Из первого отделения смесителя разжиженная только водой головка насосом 12 направляется для воспроизводства головки в дежу тестомесильной машины 1; из второго отделения смесителя головка, разжиженная водой, мочкой и солевым раствором, перекачивается насосом 13 в дежу тестомесильной машины 14 для замеса теста.

В дежу тестомесильной машины 14, кроме разжиженной головки, загружают из автомукомера 15 муку, подают воду из автоматического водомерного бачка 16 и здесь замешивают тесто. По окончании замеса тесто выпускают, через отверстие в днище дежи, в пустую секцию вращающегося бункера 17 (её объём рассчитан на четыре порции теста); после этого бункер поворачивается на одну секцию. При повороте бункера на 4/5 оборота первая секция попадает под выгрузку, тесто выпускается через шибер 18 в воронку тестоделительной машины 19.

При последовательном заполнении секций бункеров и последовательном расходовании головки и теста обеспечивается непрерывный процесс приготовления теста.

Тестоприготовительный агрегат большой мощности системы Н.Ф. Гатилина в основном применятся на хлебозаводах с печами марки АЦХ. При применении таких агрегатов в тестоприготовительных цехах хлебозаводов с печами марки АЦХ улучшается организация производства, значительно облегчается труд рабочих, высвобождается технологическое оборудование, сокращается площадь тестоприготовительного цеха, что дает значительный экономический эффект, повышает производительность труда и снижает себестоимость продукции.

2) Тестоприготовительный бункерный агрегат средней мощности БАГ-20

Этот агрегат имеет производительность 20-30 т хлеба в сутки и предназначен для приготовления головки, опары, ржаного и пшеничного теста. Агрегат применяется на хлебопекарнях предприятиях с производительность их поточных линий 15-20 т хлеба в сутки.

Бункерный агрегат средней мощности (рис.2) в основном устроен так же, как и бункерный агрегат большой мощности.

Особенностями конструкции этого агрегата являются применение реконструированной тестомесильной машины 7 типа "Стандарт" с откидным затвором в днище дежи и использование шнекового питателя 3 для подачи опары по трубе (диаметром 200 мм) в бункер дозировщика 4 для опары.

Рис. 2. Тестоприготовительный агрегат средней мощности системы Н.Ф. Гатилина: 1 - бункер для брожения опары; 2 - бункер для брожения теста; 3 - шнековый питатель дл я опары; 5 - автомукомер; 6 - дозировочная станция для жидких компонентов; 7 - месильная машина; 8 - дежа; 9 - пульт управления; 10 - несущий каркас; 11 - тестоделительная машина; 12 - шнеки для муки; 13 - привод поворота бункера; 14 - шибер бункера с приводов.

Дозировщик для опары установлен на платформе циферблатных часов, с помощью которых отвешивается необходимая доза опары для замеса одной порции теста; взвешенная опара подается шнеком дозировщика в дежу тестомесильной машины. Мука для замеса опары и теста дозируется автомукомерами 5, а жидкие компоненты при помощи двух дозировочных станций марки ВНИИХП-0-4-61.

Из дежи тестомесильной машины тесто выгружается при открытом затворе через отверстие в днище дежи при вращении месильного органа. Бункера для брожения опары и теста имеют не по 5, а по 6 секций; бункер для опары, имея аналогичную конструкцию с тестовым, отличается от тестового бункера только несколько большей емкостью за счет увеличения высоты цилиндрической части.

В дальнейшем автором предусматривается возможность последовательного взвешивания порций опары и муки в спаренном опарно-мучном дозировщике, также установленном на платформе циферблатных весов, с подачей опары и муки в дежу тестомесильной машины собственными шнеками из отсеков бункера, разделенного вертикальной перегородкой.

3) Тестоприготовительный агрегат системы Г.П. Марсакова.

Этими агрегатами оборудованы хлебозаводы той же системы.

Агрегат представляет собой кольцевой конвейер (рис. 3), возле которого установлены машины, выполняющие технологические операции по приготовлению теста. Дежевой кольцевой конвейер 1 состоит из двух концентрических колец, выполненных из железнодорожных рельсов, обращенных головками вниз. Для обеспечения между кольцами конвейера постоянного расстояния они соединены между собой связями. Над конвейерными кольцами через равные расстояния укреплены круглые гнезда из угловой стали. В эти гнезда поставлены дежи 2. Рельсовые кольца лежат на роликах, установленных на определенном расстоянии один от другого на полу помещения. Конвейер получает движение от трех пар роликов, приводимых во вращение отдельными электродвигателями. Остальные ролики служат опорами конвейера. Рельсовые кольца вращаются вокруг своего центра. Около каждого кольцевого конвейера установлены последовательно, на определенном расстоянии одна от другой месильные машины (3 для опары, 4 для теста и 5 для обминки) и дежеопрокидыватель 6. За время одного оборота конвейера осуществляется полный процесс приготовления опары и теста. Значительная часть конвейера заключена в камере 7, в которой создаются необходимые условия для брожения. Как показала практика, в этой камере не требуется кондиционировать воздух, потому что объем камеры таков, что в ней оптимальные условия для брожения создаются за счет тепла и влаги, выделяющихся из теста. Конфигурация камеры в плане соответствует форме конвейера; поперечное сечение камеры прямоугольное, обеспечивающее свободное прохождение дежей внутри неё.

Рис. 3. Тестоприготовительный дежевой кольцевой конвейер системы Г.П. Марсакова.

При работе кольцевой конвейер периодически передвигается на один шаг между дежами и останавливается. Во время остановки конвейера одновременно производится в одной деже замес опары, в другой -- замес теста, в третьей -- обминка теста; четвертая дежа в это время опрокидывается для направления теста в тестовый бункер; в то же время в другие дежи подается мука, вода, дрожжевой и солевой растворы, отмериваемые соответствующими дозаторами. После окончания всех этих операций кольцевой конвейер снова передвигается и новые очередные дежи подводятся к тестомесильным машинам и опрокидывателю. Специальный остановочный механизм фиксирует точное положение дежей под машинами.

В целях безопасности работы агрегат снабжен электроблокировкой, не позволяющей включать электродвигатель приводного механизма конвейера, пока работают электродвигатели тестомесильных машин и дежеопрокидывателя, и, наоборот, не позволяющей включить электродвигатели этих машин при движении конвейера. Для обеспечения процесса брожения опары и теста тестомесильные машины для опары и теста и опрокидыватель устанавливают по кольцу на расстояниях, соответствующих времени брожения опары и теста. Учитывая большую массу, находящуюся на конвейере, скорость его выбирают минимальной для уменьшения динамических усилий, возникающих при пуске.

Рис. 4. Тестоприготовительный агрегат конструкции ВНИЭКИПродмаша: 1 -- производственные силосы для муки (опары и теста); 2 -- шнек; 3 -- дежевой кольцевой конвейер; 4 -- месильная машина для опары; 5 -- месильная машина для теста; 6 -- машина для обминки теста; 7 -- опрокидыватель дежей с тестоспуском; 8 -- дозировочная станция жидкого сырья (для опары и теста); 9 -- дежеочистительная машина; 10 -- аспирационная установка.

Принцип работы агрегата требует установки трех тестомесильных машин, которые могут быть использованы полностью лишь тогда, когда производительность агрегата равна двойной или тронной производительности тестомесильной машины.

Из-за различной продолжительности процессов замеса опары, замеса и обминки теста коэффициент использования тестомесильных машин для каждого из этих процессов различен, следовательно, общий коэффициент использования всех машин ниже возможного.

Тестоприготовительные агрегаты системы Г. П. Марсакова на хлебозаводах Москвы и Ленинграда полностью автоматизированы.

Тестоприготовительный агрегат системы Г. П. Марсакова представляет собой оригинальное и удачное решение механизации процесса приготовления теста. Принцип кольцевой системы агрегата может быть использован не только при выработке массовых сортов хлеба на хлебозаводах большой производительности, но и на заводах малой производительности для выработки широкого ассортимента изделий.

Во Всесоюзном научно-исследовательском экспериментально-конструкторском институте продовольственного машиностроения (ВНИЭКИПродмаш) разработан тестоприготовительный агрегат с применением кольцевого конвейера системы Г. П. Марсакова (на 18 дежей емкостью по 500 л) (рис. 4). В этом агрегате можно регулировать время процесса брожения опары от 200 до 300 мин и время брожения теста -- от 60 до 100 мин; для этого требуется повернуть станины опарной, тестовой и обминочной машин, и при этом изменяется количество дежей, в которых происходит процесс брожения.

Устройство, работа, расчет и техническая характеристика машин и аппаратов, входящих в описанные агрегаты, рассматриваются подробно в соответствующих главах книги.

Практика эксплуатации отечественных тестоприготовительных агрегатов показывает, что все агрегаты работоспособны, в той или иной мере обеспечивают осуществление непрерывно-поточных методов приготовления теста и отвечают современным требованиям техники и технологии производства хлеба.

Рассмотренные тестоприготовительные агрегаты обеспечивают непрерывный механизированный поток при приготовлении теста, в результате чего значительно облегчаются условия труда рабочих, увеличивается производительность (по сравнению с приготовлением теста в подкатных дежах) и улучшается качество продукции.

В тестоприготовительных агрегатах с порционным приготовлением теста применяется оборудование периодического действия, что в некоторой степени снижает эффективность работы агрегата.

Для обеспечения точного дозирования дозировочную аппаратуру тестоприготовительных агрегатов для непрерывного приготовления теста необходимо совершенствовать.

Тестоприготовительные агрегаты необходимо оснащать автоматическими контрольно-измерительными приборами и аппаратами.

Тестоприготовительные агрегаты непрерывного действия.

Агрегаты непрерывного действия по сравнению с агрегатами порционного брожения отличаются низкой энерго- и металлоемкостью, компактностью и простотой конструкции. Тестоприготовительные агрегаты поточного брожения являются специализированными, т.е. предназначены для выработки одного сорта изделия. В этих агрегатах замес опары, теста и брожение осуществляются в стационарных емкостях с одновременным перемещением опары и теста непрерывным потоком. В зависимости от направления движения полуфабриката в процессе брожения агрегаты делятся на агрегаты с горизонтальной и вертикальной схемой брожения. опарный тестовый агрегат марки ВНИИХП Т-1-57Для улучшения качества хлеба ВНИИХП разработал и построил тестоприготовительный агрегат, в котором один аппарат ХТР приготовляет опару, а другой тесто.

Рис. 5. Тестоприготовительный агрегат марки ВНИИХП Т-1-57.

Этот агрегат (рис. 5) состоит из тестомесильной машины 1 для замеса опары, аппарата 2 для брожения опары, дозировщика 3 для опары, тестомесильной машины 4 для замеса теста и аппарата 5 для брожения теста.

Тестомесильные машины и аппараты для брожения устанавливают на разных уровнях.

Компоненты, необходимые для приготовления опары, непрерывно и автоматически подаются в тестомесильную машину. Замешенная опара непрерывно поступает для выбраживания в первую секцию аппарата, который имеет две секции (второй секцией служит третья секция бродильного аппарата серийного образца ХТР). Из первой секции корыта опара шнеком перемещается вдоль корыта и поступает во вторую секцию. В этой секции опара перемещается шнеком к концу корыта в течение 4 ч и через выпускной люк попадает в бункер шнекового дозатора для опары.

Вал шнека дозатора для опары приводится в движение от вала тестомесильной машины для замеса теста (вал тестомесильной машины делает 48, а вал шнека -- 24 оборота в минуту).

Подача опары в тестомесильную машину регулируется поворотной заслонкой, установленной в дозаторе. В тестомесильную машину, кроме опары, поступают мука, вода, раствор соли, сахара и жира.

Замешенное в тестомесильной машине тесто поступает в аппарат для брожения, где оно перемещается в течение 1,5 ч (этот аппарат состоит из первой и второй секций бродильного аппарата серийного образца ХТР). Для увеличения емкости второй секции применены откидные борта. Корыта аппарата для брожения опары устанавливают с уклоном 5°, а для теста с уклоном 3°.

2) Тестоприготовительный агрегат системы А.М. Хренова

Этот агрегат (рис.6,а) предназначен для приготовления головки и теста из ржаной муки. Он эксплуатируется на Московском заводе № 10. Агрегат нашел также применение для приготовления теста из пшеничной муки на Московском хлебозаводе № 3, на котором его реконструировали по предложению работников этого завода и конструкторского отдела РМК (рис.6,6).

В этих агрегатах непрерывное брожение головки и теста происходит в горизонтальных стационарных бункерах с непрерывным перемещением массы в них.

Рассмотрим работу агрегата (см. рис. 6,а). Мука норией 1 подаётся в производственный бункер 2 и шнековым дозатором 3 в тестомесильную машину 4 непрерывного действия для замеса головки. Туда же из сборщика 5 через бачок 6 с постоянным уровнем и роторный дозатор 7 подается разжиженная головка.

Замешенная головка шнеком 8 подается в нижнюю часть бродильного бункера 9. Бункер перегородками 10 и подвижными шиберами 11 раздолен на отдельные отсеки. Путем передвижения шиберов можно изменять время брожения головки вследствие увеличения или уменьшения пути прохождения головки от первого отсека до последнего. Первые два отсека имеют конусообразное днище с горизонтально расположенными задвижками 12 и шнеком 13 для разгрузки бункера при прекращении его работы.

Рис. 6,а. Тестоприготовительные агрегаты системы А.М. Хренова.

Рис. 6,б. Тестоприготовительный агрегат системы А.М. Хренова:

а - для ржаного теста; 1 - нория; 2 - бункер; 3 - дозатор; 4 - тестомесильная машина; 5 - сборник; 6 - бачок; 7 - роторный дозатор; 8 - шнек; 9 - бункер; 10 - перегородки; 11 - подвижные шиберы; 12 - задвижки; 13 - шнек; 14 - приемный бункер; 15 - шнек; 16 - тестомесильная машина; 17 - дозировочные бачки; 18 - бачок; 19 - центробежный насос; 20 - бункер;

б - для пшеничного теста; 1 - шнек для подачи муки; 2 и 13 - дозаторы для муки барабанного типа с бункером; 3 - воздушная гребенка для перемешивания жидкой фазы; 4 - шестереночный насос РЗ-7,5; 5 - бродильня емкость для жидкой фазы; 6 - бачок для прессованных дрожжей; 7 - бачок для жидких дрожжей; 8 - бачки для воды; 9 - машина для замеса жидкой фазы; 10 - бачок для жидкой фазы; 11 - дозатор для раствора соли с дозирующим стаканом; 12 - машина для замеса теста; 14 - шнек для механической обработки теста; 15 - полая труба для транспортирования теста с мундштуком; 16 - ёмкость для ускоренного брожения теста; 17 - штурвал для регулировки шиберов.

Выброженная головка из последнего отсека поступает в приемный бункер 14, откуда шнеком 15 подается к весовому устройству. Конструкция этого устройства подобна конструкции весового устройства тестоделителя ХДД. Отдозированные порции головки поступают в тестомесильную машину 16 для замеса теста. Туда же из автоматических дозаторов 17 поступают вода, солевой раствор и мочка.

Дозированные бачки 17 включаются в работу автоматически. Импульсом для включения бачков является образующаяся в тестомесильной машине 16 жидкая смесь головки, раствора соли и мочки; при заполнении камеры машины эта смесь одновременно заполняет по принципу сообщающихся сосудов бачок 18 с поплавком. К штоку поплавка прикреплен рычаг; при заполнении камеры тестомесильной машины рычаг опускается и размыкает электрическую цепь дозировочных бачков и центробежного насоса 19.

При уменьшении уровня смеси поплавок опускается и замыкает контакт, включающий центробежный насос, а затем дозировочные бачки.

Полученная смесь центробежным насосом 19 перекачивается в сборник 5 для разжиженной головки, откуда она поступает в бачок 6 с постоянным уровнем, роторный дозатор 7 и тестомесильную машину 4.

Процесс приготовления и брожения теста в бункере 20 аналогичен процессу приготовления и брожения головки.

Переход теста из одного отсека в другой осуществляется за счет непрерывного поступления новых порций теста, подаваемых шнеком из тестомесильных машин.

Агрегат, показанный на рис. 6,б, предназначен для приготовления пшеничного теста на жидком полуфабрикате. В этом агрегате время брожения теста 30--35 мин и производительность его 70 т/сцтки хлеба.

3) Тестоприготовительный агрегат системы В. И. Джалагания

Этот агрегат (рис. 7) предназначен для непрерывного приготовления теста из пшеничной муки I и II сорта двухфазным способом.

Особенностью агрегата является использование для брожения теста двух вертикальных неподвижных бункеров с обогревающими рубашками; в этих бункерах под действием силы тяжести тесто проходит через горизонтально расположенные решетки, перемешивается и направляется к выходному отверстию.

Обогревающие рубашки позволяют регулировать температуру теста во время брожения, но в незначительной степени.

Агрегат работает следующим образом. В чанах 1, 2 и 3 готовят жидкие дрожжи, а в чанах 4 -- жидкую опару, которая после четырехчасового брожением слипается в расходные бачки 5.

Схема приготовления теста по этому способу представлена на рис. 7.



Рис. 7. Тестоприготовительный агрегат системы В.И. Джалагания.

Достоинствами рассматриваемого тестоприготовительного агрегата являются устойчивость качества жидкой соленой фазы в течение нескольких месяцев работы, а также то, что не требуется аппарата для брожения, что сокращает процесс приготовления теста и облегчает переходы с одного сорта изделий на другой.

4) Агрегат ВНИИХПа для непрерывного приготовления теста на жидких полуфабрикатах.

Агрегат предназначен для непрерывного приготовления ржаного и пшеничного теста на жидких полуфабрикатах, получаемых непрерывным способом.

Агрегат (рис. 8) состоит из заварочного аппарата 1 непрерывного действия, аппарата 2 для приготовления питательной смеси, аппарата 3 для брожения закваски, тестомесильной машины 4 непрерывного действия и дозировочной аппаратуры непрерывного действия. Последняя состоит из дозатора 5 для муки ленточного типа, двух дозировочных станций 6 (на два и четыре компонента), дозаторов 7 и 8 для закваски и улучшителей и винтового насоса ВН 3-5 9 для перекачки закваски.

Заварочный аппарат и аппарат для приготовления питательной смеси имеют одинаковую конструкцию. Такой аппарат представляет собой емкость корытообразной формы, в которой вращается вал с лопатками; такой вал интенсивно перемешивает муку с горячей водой в заварочном аппарате и муку, воду и заварку (для заварных сортов) или раствор дрожжей в аппарате для приготовления питательной смеси.

Рис. 8. Агрегат марки ВНИИХПа-20: общий вид установки;

Аппарат для брожения закваски представляет собой ванну с рубашкой корытообразной формы с горизонтально расположенным валом, на котором закреплено 10 лопастей, предназначенных для перемешивания содержимого (полуфабриката). Ванна разделена перегородками на четыре равных по объему отсека. Для перетекания полуфабриката из одного отсека в другой в каждой перегородке имеется отверстие диаметром 100 мм_, против которого установлена поворотная труба. При повороте трубы меняется положение ее входного отверстия по высоте, чем достигается поддержание требуемого уровня закваски в данном отсеке аппарата. Путем изменения положения труб в отсеках регулируется время выбраживания закваски от 4 до 6 ч.

Для возможности полного слива закваски и промывания аппарата в нижней части каждой перегородки имеется отверстие, перекрываемое шибером, который перемещается с помощью шарнирной тяги.

При выработке ржаного теста закваска из четвертого отсека ванны перекачивается шестеренчатым насосом 9 в первый отсек второго аппарата на дображивание; при выработке теста из пшеничной муки достаточная кислотность закваски обеспечивается в одном аппарате. В обоих случаях готовая закваска из последнего отсека аппарата перекачивается частично в дозатор 7 на замес теста, а частично возвращается в первый отсек аппарата для возобновления процесса брожения.

Для более качественного замеса теста в агрегате применена машина с двумя параллельно и горизонтально расположенными валами с лопатками, вращающимися навстречу один другому (n.= 60 об/мин). Из тестомесильной машины тесто поступает непрерывно через бункер-тестоспуск 10 в приемную воронку тестоделительной машины 11.

Для поддержания постоянного уровня теста в приемной воронке делителя, а, следовательно, для обеспечения точности деления теста на куски бункер-тестоспуск оборудован устройством для автоматического перемещения шибера.

Управление всеми механизмами, входящими в состав тестоприготовительного агрегата, ведется с пульта управления 12. Производительность агрегата до 20 т/сутки ржаного или пшеничного хлеба. Ввиду существенных преимуществ поточного приготовления теста на жидких полуфабрикатах (значительно повышается производительность труда, уменьшаются объемы оборудования и площадь тестоприготовительного отделения и, главное, облегчается автоматизация процесса приготовления теста и почти полностью исключается брожение теста до его разделки) этот способ получил широкое применение на многих предприятиях.

1.3 Описание разрабатываемой машины

Агрегат с горизонтальной схемой брожения (рис. 9) состоит из двухсекционного бродильного аппарата 18, двух месильных машин непрерывного действия 7 и 13 с автоматическими дозировочными станциями 8 и 14, шнекового дозатора опары 23. Бродильный аппарат представляет собой корытообразную емкость 18, разделенную перегородкой 22 на две секции I и II и установленную пол углом 3° к горизонту. Вдоль емкости проходит укрепленный на трех опорах вал 19, на котором размещены два шнековых витка 5 и 21. Вал периодически вращается от электродвигателя 1 через цилиндрический редуктор 2, зубчатую цилиндрическую передачу, кривошип 3 и храповой механизм 4. Дрожжи, раствор сахара и жир подготавливают в аппаратах 10... 12 и подают в автоматические дозировочные станции 8 и 14. Мука для замеса опары и теста подается к дозаторам шнеком 9. В месильной машине 7, установленной над секцией I, непрерывно замешивается опара, которая по спуску 6 поступает в секцию I бродильного аппарата, где она бродит, медленно перемещаясь вдоль емкости под напором шнекового витка 5 и сил тяжести, возникающих в результате наклона емкости. Выброженная опара в конце секции выгружается через отверстие в емкости и далее шнековым дозатором 23 по трубопроводу 17 подается в тестомесильную машину 13, куда подаются мука дозатором 15 и жидкие компоненты из дозировочной станции 14. Шнековый дозатор-нагнетатель приводится в движение от электродвигателя 26 через вариатор скорости 25 и цепную передачу 24. Количество подаваемой опары регулируется изменением частоты вращения шнека дозатора с помощью вариатора скорости 25. В тестомесильной машине 13 установленной над секцией II, непрерывно замешивается тесто, которое по спуску 16 поступает во второй отсек емкости, где оно бродит, медленно перемещаясь вдоль емкости под напором шнекового винта 21. Выброженное тесто через отверстие в емкости, регулируемое шибером 20, поступает в тестоделительную машину. Время брожения опары и теста регулируется изменением скорости вращения вала 19 с помощью храпового механизма. Основной недостаток горизонтальной схемы брожения -- неравномерная скорость течения полуфабриката в бродильной емкости. Она максимальна по центру свободной поверхности и минимальна в пристенных слоях. Это обстоятельство может явиться причиной значительных колебаний плотности и кислотности полуфабриката на выходе.

Рис. 9. Агрегат с горизонтальной схемой брожения.

Тестоприготовительные агрегаты системы И.Л. Рабиновича (ХТР)

Агрегат ХТР предназначен для непрерывного приготовления теста из пшеничной и ржаной муки однофазным или двухфазным способом.

Характерными особенностями этого агрегата являются: непрерывное дозирование муки, воды, дрожжевого и солевого растворов; замеса теста тестомесильной машиной непрерывного действия; брожение теста в корытообразном сосуде с непрерывным перемещением теста под действием составляющей силы тяжести и вращающихся побудителей.

Тестоприготовительный агрегат (рис. 21) состоит из машины 1 для непрерывного замеса теста с расположенной над ней дозировочной аппаратурой 2 и стационарного сосуда 3, в котором осуществляется непрерывное брожение теста.

Агрегат работает следующим образом. В соответствии с рецептурой того или иного сорта хлеба в корыто тестомесильной машины подаются: из производственного силоса 4 посредством питающего шнека 5 через автоматический питатель 6 и мучной дозатор - мука; из аппаратуры для приготовления жидких компонентов через бачки 7 постоянного уровня и жидкостные дозаторы - вода, жир, солевой и дрожжевой растворы. Все вещества непрерывно перемешиваются в машине в течение 2--3 мин. Замешенное тесто направляется из машины в корытообразный сосуд, где оно захватывается винтовой спиралью 8, периодически поворачивающейся вместе с витком шнека 9. Виток шнека одновременно перемещает тесто в следующий участок сосуда, создавая в начале него подпор; в результате этого обеспечивается свободное течение теста в зону расположения следующего витка шнека 10, который, захватывая тесто, перемещает его к нижнему люку сосуда. За это время тесто полностью выбраживает и непрерывной лентой поступает в бункер тестоделительной машины.

Время, в течение которого тесто продвигается по сосуду, соответствует полному циклу брожения теста (3--4 ч). Для регулирования времени брожения теста вал с лопастями имеет в приводе храповый механизм для регулирования угла поворота собачки, приводящей в движение храповое колесо, закрепленное на валу корыта.

Дозировочная аппаратура, тестомесильная машина и бродильный аппарат более подробно рассмотрены в соответствующих главах книги.

Рис. 10. Схема безопарного тестоприготовительного агрегата.

Для перевода своих агрегатов на опарный способ приготовления пшеничного теста инж. И. Л. Рабинович разделил перегородкой корыто бродильного аппарата на две части (опарную и тестовую), нарастив борта; для замеса теста он применил вторую тестомесильную машину с соответствующей дозировочной аппаратурой и шнековый дозатор для подачи опары из опарного корыта в тестомесильную машину (рис. ). Достоинством этого агрегата является то, что он располагается на одном этаже.

Преимуществом опарного способа приготовления теста по сравнению с безопарным является большая технологическая гибкость, позволяющая лучше учитывать хлебопекарные свойства муки. Изменяя соотношение количества муки в опаре и тесте, влажность, температуру и длительность брожения опары и теста, можно подобрать оптимальный технологический режим для муки данного хлебопекарного качества.

Рис. 11. Реконструированный тестоприготовительный агрегат ХТР по предложению И.Л. Рабиновича.

Производительность тестоприготовительного агрегата марки ХТР 15--17 т в сутки. Емкость корыта 4,57 м³.

2. Технологический расчет

2.1 Расчет геометрического объёма аппарата

Технологический расчет агрегата заключается в определении необходимой геометрической ёмкости бродильного аппарата.

Необходимая ёмкость бродильного аппарата (л) для опары или теста в агрегате ХТР определяется по формуле:

V=,

где М_ч - часовой расход муки на приготовление опары или теста, кг;

Т - продолжительность брожения теста или опары, ч;

К - коэффициент, учитывающий изменение объёмной массы полуфабриката при брожении (объёмная масса постепенно уменьшается, а объём увеличивается): для теста - 0,9; для опары - 0,75;

q - норма загрузки муки, кг на 100 л ёмкости аппарата;

М_ч = ,

П_ч - производительность линии по хлебу, кг/ч;

b - выход хлеба, %.

Расчетный объём аппарата сравним со стандартной геометрической ёмкостью.



Дано: Опара для хлеба пшеничного из обойной муки; q =34 кг; К = 0,75; Т = 2-3,5 ч; b = 153-157%; Пч = 20 т = = 869,6кг/ч;	Решение: Мч = , Мч = = 553,8 кг; V = , V= = 2443,6 л, 1 л = 0,001м3 2443,6 л = 2,4 м3
Найти: V-?

При сравнении расчетного объёма аппарата со стандартной геометрической ёмкостью получаем:

Объём бункера = 2,35 м³, а ёмкость бродильного аппарата 2,44 м³

3. Кинематический расчет

3.1 Расчет общего придаточного отношения

Считаю необходимым провести кинематический расчет тестомесильной машины И32 - ХТР.

Принимаем к установке электродвигатель марки 4А 132S4 с № 5,5 кВт с n = 1500 об/мин.

Расчет придаточного отношения привода.

U_общ = = = 50

3.2 Расчет придаточного отношения каждой передачи привода

U_общ = U_ред U_зп ,

где U_ред - придаточное отношение цилиндрического редуктора.

Принимаем к установке 2^х ступенчатый цилиндрический редуктор

Ц2У-100-4-5 с придаточным отношением U_ред = 20,

Тогда

U_зп = ,

U_зп = = 2,5

4. Безопасность и экологичность машины

4.1 Анализ возможных опасных и вредных производственных факторов (ГОСТ 12.0.003-74)

Таблица 4.1. - Опасные и вредные факторы

Производственный фактор	Участок производства (производственное оборудование)
1. Физические
Движущиеся машины и механизмы	Склад муки (автомуковозы, грузовые лифты, электропогрузчики). Склад готовой продукции (грузовой лифт, механизированный спуск, электропогрузчики, механизированный стелаж, грузовые автомашины)
Движущиеся механизмы в оборудовании	Склад муки (питатели, просеиватели). Замес теста и формование макаронных изделий (шнековый пресс). Резка и раскладка макаронных изделий (оборудование для резки, оборудование для раскладки). Сушка макаронных изделий (предварительная и окончательная сушилки). Стабилизация (накопитель-стабилизатор).Фасовка и упаковка (оборудование для фасовки и упаковки готовых макаронных изделий). Склад готовой продукции (ленточный конвейер)
Статическое электричество	Бестарный склад муки (материалопровод, силосы)
Запыленность производственного помещения	Склад муки, замес теста
Повышенный шум, вибрация	Склад муки (питатели, компрессоры). Замес теста (шнековый пресс). Склад готовой продукции (конвейер)
Повышенная (пониженная) температура производственного помещения	Сушка макаронных изделий (сушилки - повышенная). Склад готовой продукции (зимой - пониженная). Котельная (повышенная)
Повышенная относительная влажность производственного помещения	Сушка макаронных изделий (сушилки). Мойка бастунов.
2. Химические
Мучная пыль	Склад муки, замес теста
Угарный газ	Котельная
3. Психофизические
Физические перегрузки (динамические и статические)	Автоматизированная линия производства (операторы). Склад готовой продукции (грузчики). Котельная (оператор)
Нервно-психические перегрузки - монотонность работы	Автоматизированная линия производства (операторы). Котельная (оператор)

4.2 Мероприятия по безопасной эксплуатации технологического оборудования

4.2.1 Механизация и автоматизация трудоёмких процессов или частичная ликвидация ручного труда

Автоматизация процессов является одним из наиболее эффективных путей повышения производительности труда, а также улучшения условий труда рабочих. Механизация и автоматизация процессов позволяет высвободить значительное число вспомогательных рабочих и направить их в основное производство. В разрабатываемой линии производства длинных макаронных изделий все основные технологические операции механизарованны и автоматизированы (начиная со склада бестарного хранения муки и кончая складом готовой продукции).