Підвищення інтенсивності роботи тарілчастої тістомісильної машини безперервної дії - Автореферат

Одним із ефективних методів прискорення процесу дозрівання тіста і покращання якості хлібобулочних виробів є посилена механічна обробка тіста при замісі, що дозволяє вплинути на його структуру і фізико-хімічні показники. Серед робіт, присвячених покращенню традиційних технологій і створенню нових енерго - та ресурсозберігаючих виробництв, значна увага приділяється інтенсивному процесу замішування тіста. При підготовці і організації роботи виробництва в одну або дві зміни дуже важливо, який технологічний процес приготування тіста вибрати. Для скорочення тривалості процесу приготування тіста існує багато різних рішень, які основані на біохімічних способах інтенсифікації дозрівання тіста шляхом стимулювання процесу бродіння а також і на їх комбінації з фізичними методами впливу на тісто. Важливим напрямком в дослідженні підвищення інтенсивності роботи тарілчастої тістомісильної машини безперервної дії, в якій основна частина енергії витрачається на замішування, а не на зовнішнє тертя замішуваного тіста об робочі органи і стінки місильного корита і звязаний з цим небажаний нагрів тіста, відіграють робочі органи та форма місильної камери.У першому розділі міститься огляд основи теорії та аналіз процесу безперервного замішування тіста на основі аналізу літературних джерел про процес замішування тіста та загальний опис розвитку і вдосконалення конструкцій промислових тістомісильних машин безперервної дії, відповідно їх класифікації. Відображено найбільш ефективний аналіз процесу безперервного замісу тіста за допомогою консистограм та енергетичного балансу, де передбачено розрахунок наступних характеристик: водопоглинання, тривалість утворення тіста, стійкість структури тіста, розслаблення консистенції тіста. Виділяються способи приготування тіста: “Чорлейвуд процес”, “Блехерд-Беттер-процес”, “Премикс” та вклад в розробку нових прогресивних схем тістоготування Чехословаччини, Польщі, Німеччини, України.Виконання ефективних рішень по інтенсифікації замішування тіста неможливе без встановлення основних закономірностей процесу і факторів, що впливають на нього. У відповідності з поставленою метою були сформульовані такі задачі: визначити раціональний технологічний режим приготування тіста в пілотній моделі; встановити особливості дії інтенсивного замішування на якість тіста; визначити чисельні значення реологічних характеристик тіста, яке замішується, в залежності від умов навантаження місильного органу; дослідити залежність часу бродіння тіста від швидкості обертання місильного органу; розробити методику вимірювання технологічних параметрів тіста, яке замішується; на підставі досліджень у лабораторних та виробничих умовах, запроектувати конструкцію місильних органів, встановити раціональні параметри процесу, що дозволило б підвищити інтенсивність роботи машини безперервної дії. Так як немає цільної теорії, яка дозволяє аналітично дослідити дію робочих органів, зміни в тісті, загальна частина роботи присвячена дослідженням властивостей тіста, яке приготовлене на експериментальній установці (рис.1) з прозорими стінками для фіксації траєкторії руху частинок в процесі замішування, зємних робочих органів (плоскі диски, тарілчасті, гвинтові).Наведено теоретичне узагальнення і нове технічне рішення, в якому місильний орган має специфічну конструкцію, яка дозволяє інтенсифікувати процес, а гальмівні лопаті, які шарнірно закріплені на боковій поверхні робочої камери, дозволяють регулювати інтенсивність замішування без зупинки машини. Показано, що удосконалення місильного органу та будови місильної камери є одним з перспективним напрямків інтенсифікації процесу замішування тіста. Основні вимоги пропонованої конструкції: забезпечення раціональних параметрів процесу в робочій камері машини в цілому, високу експлуатаційну надійність, забезпечити оптимізацію процесу замішування тіста за рахунок раціональних параметрів робочих місильних органів і гальмівних лопатей, де коефіцієнт корисної дії дуже високий і не сприяє збільшенню На основі проведених досліджень встановлено: вплив частоти обертання місильного органу, тривалості замішування, температури, вологості, форми місильного органу - на процес замішування тіста. Реалізація процедури зміни процесу замішування тіста на місильних органах, а також урахування контактної взаємодії між компонентами та формою місильного органу, особливостей поведінки газової фази тіста, особливостей підйомної сили тіста і зміни ефективної вязкості в залежності від швидкості зрушення, дозволило створити математичну модель процесу інтенсивного замішування тіста.

Основний зміст роботи

Наведено теоретичне узагальнення і нове технічне рішення, в якому місильний орган має специфічну конструкцію, яка дозволяє інтенсифікувати процес, а гальмівні лопаті, які шарнірно закріплені на боковій поверхні робочої камери, дозволяють регулювати інтенсивність замішування без зупинки машини. Аналіз отриманих в роботі результатів дозволив зробити такі висновки: 1. Показано, що удосконалення місильного органу та будови місильної камери є одним з перспективним напрямків інтенсифікації процесу замішування тіста. Основні вимоги пропонованої конструкції: забезпечення раціональних параметрів процесу в робочій камері машини в цілому, високу експлуатаційну надійність, забезпечити оптимізацію процесу замішування тіста за рахунок раціональних параметрів робочих місильних органів і гальмівних лопатей, де коефіцієнт корисної дії дуже високий і не сприяє збільшенню An.

2. На основі проведених досліджень встановлено: вплив частоти обертання місильного органу, тривалості замішування, температури, вологості, форми місильного органу - на процес замішування тіста. Визначено залежність частоти обертання місильного органу від тривалості замішування та параметрів: температури, вологості, які впливають на якісні показники тіста.

3. Дослідження накопичення кислотності при бродінні тіста, приготовленого місильними органами показало, що бродіння тіста приготовленого гвинтовим місильним органом призводить до інтенсифікації процесу: час, протягом якого досягається її задане значення 4,4 , при частоті обертання 3,3 с-1 скорочується в 2 рази. Як наслідок, зменшуються втрати сухих речовин при бродінні та загальна тривалість виробництва продукції.

4. Збільшення частоти обертання від 4,5 с-1 та тривалості замішування від120с місильних органів приводить до розрідження і злипання тіста, що веде до збільшення тривалості бродіння. Проведено порівняння значень частоти обертання та тривалості замішування місильних органів. Установлено, що раціональні параметри для дискового та тарілчастого місильних органів - 250-270 об/хв. і час замішування 120c, а для гвинтового - 200 об/хв. Перевищення цієї межі під час замішування тіста недоцільне.

5. Реалізація процедури зміни процесу замішування тіста на місильних органах, а також урахування контактної взаємодії між компонентами та формою місильного органу, особливостей поведінки газової фази тіста, особливостей підйомної сили тіста і зміни ефективної вязкості в залежності від швидкості зрушення, дозволило створити математичну модель процесу інтенсивного замішування тіста. Вона є інструментом, що дає можливість з мінімальними витратами часу і матеріальних ресурсів розрахувати конструктивні варіанти місильних органів та місильної камери і дослідити поведінку замішаного тіста з структурно-механічними характеристиками.

6. На основі аналізу всієї сукупності отриманих даних при процесі замішування тіста дисковим, тарілчастим, гвинтовим місильними органами, визначено доцільність застосування гвинтового місильного органу. У тіста, приготованого гвинтовим місильним органом, значно інтенсивніше проходять мікробіологічні процеси, підвищується кількість виділеного двоокису вуглецю за 90 хв. бродіння, тобто 520 см3, температура тіста в період замішування залишається без змін.

7. Розроблено та реалізовано в компютерній формі математичну модель процесу інтенсивного замішування тіста місильними органами до якої увійшли залежності визначені в результаті теоретичних та практичних досліджень. Дана модель дає змогу проводити порівняльний розрахунок питомої роботи за критерієм роботи, затраченої на нагрів тіста і металевих частин машини, що з ним контактують.

8. Проведено модернізацію конструкції тістомісильної машини безперервної дії А2-ХТТ за рахунок заміни хрестоподібних лопатей на гвинтовий та установкою регулюючих гальмівних лопатей. Дозволило регулювати інтенсивність замішування за допомогою гальмівних лопатей та специфічній конструкції гвинтового органу (виготовлений із профіля полоси в перерізі - плавник дельфіна), процес замішування триває 1,2-2 хв. Значно скорочуються витрати електроенергії на замішування тіста та витрати борошна на бродіння.

9. Промислові випробування процесу замішування тіста на безперервно діючій тістомісильній машини на Чортківському хлібозаводі показали, що тісто має однорідну консистенцію, час бродіння скорочується на 15-18%, скорочується тривалість замішування на 60с, кислотонакопичення та підіймальна сила проходить інтенсивно, тому хліб має обєм на 4-6% більший порівняно з машиною А2-ХТТ.

10. Практичне застосування запропонованої тістомісильної машини для замішування тіста підтвердили економічну ефективність. Розроблені рекомендації щодо її застосування. Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення для хлібозаводу, який випускає хліб пшеничний першого гатунку, на одній лінії продуктивністю 5 тонн хліба за добу, складає 6365,6 гривень. Зниження витрат на виготовлення 1 тони продукції складає 1,45 грн.

1. Лісовенко О.Т., Стадник І.Я., Доломакін Ю.Ю. Відпрацювання раціонального режиму в робочій камері тістомісильної машини з метою оптимізації робочого процесу і якості тіста. //Наукові праці Українського державного університету харчових технологій. К.: УДУХТ, 2001. №10. 111 с.

Особистий внесок: розробка програми експериментальних досліжень, проведення експериментів, узагальнення результатів.

2. Стадник І.Я., Лісовенко О.Т. Обладнання перспективне, продукція високоякісна //Харчова і переробна промисловість. 2001. № 12. С. 11.

Особистий внесок: обгрунтована необхідність інтенсифікації обладнання хлібопекарського виробництва, запропоновано напрямки.

3. Стадник І.Я., Лісовенко О.Т. Печемо хліб за двозмінним графіком //Зерно і хліб. 2002. № 3. С. 17.

Особистий внесок: постановка завдання інтенсивності замішування тіста при двохзмінній роботі.

4. Пат. 62460 А Україна. Тістомісильна машина /Лісовенко О.Т., Котенко А.Г., Стадник І.Я; Заявл. 27.03.03; Опубл. 15.12.03, Бюл. № 12. 2 с.

Особистий внесок: участь в розробці конструкції тістомісильної машини безперервної дії на основі енергетичного аналізу робочого процесу замішування.

5. Лісовенко О.Т., Доломакін Ю.Ю., Стадник І.Я. Створення сучасної експериментальної установки тістомісильної машини і її експериментальної моделі //Тези 67-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів (24-25 квітня 2001 р). Ч ІІ. Київ: НУХТ, 2001. С. 53.

Особистий внесок: участь в розробці експериментальної установки.

6. Стадник І.Я. Специфіка визначення реологічних характеристик для обгрунтування розрахунків тістомісильних машин //Тези 68-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “Сучасні методи створення нових технологій та обладнання в харчовій промисловості” (23-25 квітня 2002 р). Ч ІІ. Київ: НУХТ, 2002. С. 48.

Особистий внесок: визначення реологічних характеристик замішаного тіста на експерименитальній установці, розробка математичної моделі процесу замішування гвинтовим місильним органом.

7. Лісовенко О.Т, Доломакін Ю.Ю., Стадник І.Я. Сучасні порційні тістомісильні машини для інтенсифікації замішування //Тези 69-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “Розроблення, дослідження і створення продуктів функціонального харчування, обладнання та нових технологій для харчової і переробної промисловості” (22-24 квітня 2003 р). Ч ІІ. Київ: НУХТ, 2003. С. 53.

Особистий внесок: участь в розробці конструкції тістомісильної машини періодичної дії.

8. О.Т.Лісовенко, Ю.Ю.Доломакін, І.Я.Стадник. Дослідження процесу інтенсифікації замішування тіста і обгрунтування нових конструктивних рішень //Тези 70-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “Наукові здобутки молоді вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті”(20-21 квітня 2004 р). Ч ІІ. Київ: НУХТ, 2004. С. 46.

Особистий внесок: проведення чисельних експериментів, обгрунтування конструктивних рішень.

9. Стадник І.Я. Оптимізація процесу приготування тіста на основі реологічних залежностей //Тези 7-ї наукової конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя (22-24 квітня 2003р). Тернопіль: ТДТУ, 2003. С. 153.

Особистий внесок: постановка задачі, виконання експериментальних досліджень тіста, аналізи результатів.

10. І.Я.Стадник, О.Т. Лісовенко. Вплив інтенсивного замішування на швидкість дозрівання тіста //Тези 8-ї наукової конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя (11-12 травня 2004р). Тернопіль: ТДТУ, 2004. С. 140.

Особистий внесок: виконання експериментальних досліджень на установці, визначення раціональних параметрів процесу замішування в робочій камері.

Основні результати дисертаційної роботи достатньо повно висвітлені в наукових фахових виданнях. Матеріали дисертації апробовані на наукових конференціях.