Машина для непрерывного консистентного заваривания и воздушно-окислительной клейстеризации муки

Авторы патента:


 

Полезная модель направлена на непрерывное изготовление консистентного мучного клейстеризата, содержащего однородный гидрофильный коллоид, оптимальное количество Сахаров, активированные ферменты и укрепленную клейковину при минимуме пентозанных слизей, вызывающих липкость. Указанный технический результат достигается тем, что машина непрерывного действия, включающая установленное на станине горизонтальное месильное корыто, снабжена системой перегородок, делящих рабочий объем на зоны, системой рассекателей перемешиваемой массы; лопастным месильным валом с цепным приводом, мучным дозатором с подогревом и непрерывной регулируемой подачей муки в горячую зону первичного контакта и заваривания; узлом подачи горячей воды, системой воздушно-окислительной продувки перемешиваемой массы, выходным узлом в составе выходного бункера, винтового насоса с регулируемой скоростью подачи и выводной охлаждаемой трубой. Приготовление консистентного мучного клейстеризата ведут в данной машине непрерывно путем равномерной и непрерывной подачи, первичного смешения и заваривания муки горячей водой с последующим прохождением первичной заварной массы стадий воздушно-окислительного охлаждения и клейстеризации, осахаривания, гомогенизации и ферментации по мере продвижения по зонам месильного корыта машины и дальнейшей подачи получаемого клейстеризата по охлаждаемой трубе на замес теста. Машина обеспечивает изготовление консистентного мучного клейстеризата для порционных и непрерывных схем приготовления тестов максимальной влажности.

Заявляемая полезная модель относится к пищевой промышленности, а именно - к хлебопекарному производству, и предназначена для изготовления консистентного мучного клейстеризата, используемого в приготовлении тестов хлебобулочных изделий.

Известно использование для консистентного заваривания муки обычной тестомесильной машины непрерывного действия, представляющей собой установленное на станине месильное корыто, в котором вращается лопастной вал, с шестеренным приводом от мотор-редуктора с секторным мучным дозатором и приводом, зависимым от привода вала. Элементы и приборы управления такой машиной находятся в отдельном шкафу управления [1, стр. 189]. Машина данного типа может быть использована для изготовления консистентных заварок после осуществления значительной реконструкции с изготовлением дополнительных устройств и узлов.

Недостатками такой реконструированной тестомесильной машины при использовании для изготовлении консистентных заварок являются:

- неравномерность подачи и неорганизованность первичного контакта муки с «заварной» водой и дальнейших процессов заваривания и клейстеризации, приводящие к неоднородности получаемой заварной массы, а также повышенной липкости и недостаточной формоудерживающей способности получаемой заварки для использования в производстве хлебобулочных изделий при предельных влажностях тестов;

- недостаточность объема корыта для приготовления заварки и достижения необходимого уровня клейстеризации, осахаривания, гомогенности, а также укрепленности и эластичности клейковины при различной производительности по завариванию и тестоприготовлению;

- невозможность существенных изменений производительности машины;

- значительные габариты дополнительных устройств и узлов, затрудняющие размещение их в стесненных условиях действующих производств.

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели, принимаемым за прототип, является «Машина для непрерьюного консистентного заваривания и воздушно-окислительной клейстеризации муки», включающая

- установленное на станине месильное корыто, снабженное лопастным валом, систему перегородок, разделяющих рабочий объем корыта на зоны «первичного заваривания», клейстеризации и осахаривания, гомогенизации и ферментации; выходную перегородку, выполненную с окнами переменной высоты и сечения для перетока массы, и систему рассекателей массы, установленных в шахматном порядке на боковых стенках корыта между лопастями вала, привод вала, выполненный ременным с парами двухручьевых шкивов, шнековый мучной дозатор непрерывного действия с регулируемым приводом, снабженный загрузочной воронкой, канал подачи муки от дозатора в зону «первичного смешения заваривания» корыта;

- узел ввода «заварной» воды, с приборами контроля и регулирования температуры и патрубком подачи воды в зону первичного заваривания,

- закрытую систему направленной воздушно-окислительной продувки перемешиваемой в корыте массы, включающую радиальный вентилятор, распределительную трубу, впускной и выпускной каналы, выполненные на боковых стенках месильного корыта, расширительный выводной короб, а также отдельно располагаемый шкаф-пылеуловитель,

- выходной нагнетательный узел, включающий экструзионный шнек с приводом и экструзионной головкой и выводную охлаждаемую трубу.

При практическом производственном применении машины прототипа

- «первичное смешение и заваривание» осуществляется в общем продуваемом объеме корыта под воздействием воздушных потоков и вихрей, которые распыливают остатки сухой муки и охлаждают массу заварки уже в процессе ее образования, в связи с чем, для достижения требуемой температуры «начальной заварной массы» и глубины клейстеризации приходится дополнительно повышать температуру «заварной» воды, что приводит к повышению липкости клейстеризата и теста с его использованием;

- муку и «заварную» воду в расчетных соотношениях по массам и температурам подают в «зону первичного смешения и заваривания»; вода по штуцеру в торцевой стенке корыта течет непрерывно, сразу попадая в перемешиваемую на холодном днище относительно холодную заварную массу; мука продвигаемая шнеком мучного дозатора по вводному мучному каналу, выталкивается из него и высыпается по торцевой стенке в перемешиваемую массу; в результате первичный контакт и смешивание происходит сначала между «заварной» водой, холодном днищем и заварной массой, и только затем - с поступающей мукой, поэтому фактические соотношения муки и «заварной» воды в зоне контакта отличаются от расчетных в несколько раз, вследствие этого в клейстеризате, кроме необходимого коллоида, образуются значительные количества агломератов набухших крахмальных зерен, склеенных пентозанными слизями, что придает неоднородность и добавочную липкость клейстеризату и изготавливаемому с его использованием тесту, создавая проблемы при формовке тестовых заготовок, и препятствует достижению максимальных влажностей и сроков сохранения свежести хлебобулочных изделий;

- закрытая система воздушной продувки включает каналы, по которым свежий воздух входит, а отработавший воздух выходит из закрытого крышкой корыта в отдельно расположенный габаритный шкаф-пылеуловитель, содержащий систему пылесборников; для подачи воздуха и преодоления сопротивления закрытой системы используют отдельно расположенный радиальный вентилятор;

- свежий воздух, поступающий от вентилятора, в закрытом объеме корыта смешивается с влажным и достигает поверхности обдуваемой массы уже во влажном состоянии, что снижает эффективность испарения, охлаждения и окисления; кроме того, избыток давления и влажности приводит к конденсации влаги на поверхности окна крышки корыта, не позволяя наблюдать за консистенцией массы при ее перемешивании и оперативно корректировать процесс образования «начальной заварной массы» (при открывании крышки корыта вращение вала автоматически останавливается и перемешивание прекращается);

увеличение усилия натяжения приводит к дополнительным нагрузкам на подшипники, что вызывает их износ и выход из строя.

- экструзионный шнек рассчитывают и изготавливают под конкретную консистенцию и массовую скорость подачи клейстеризата, что не позволяет оперативно изменять скорость подачи массы и производительность машины; для изменения производительности машины необходимо заменять экструзионный шнек и его корпус, для этого останавливать производство, демонтировать и заменять весь узел;

- при увеличении производительности машины и массы клейстеризата, перемешиваемой в корыте, нагрузка на вал увеличивается и ременный привод начинает проскальзывать на шкивах, что приводит к колебаниям скорости вращения вала и интенсивности перемешивания и требует увеличения усилия натяжения и частоты замены ремней;

- увеличения усилия натяжения ремней приводит к дополнительным нагрузкам на подшипники и вызывает их преждевременный выход из строя.

Недостатками полезной модели прототипа являются:

- невозможность поддержания оптимальных температур муки и «заварной» воды, необходимых для достижения полной клейстеризации мучного крахмала;

- неравномерность поступления муки и невозможность обеспечения непрерывного первичного контакта сухой муки с «заварной» водой в расчетных соотношениях для получения необходимых температуры и качества «начальной заварной массы» и далее - клейстеризата, теста и мякиша хлебобулочных изделий;

- расположение «зоны первичного смешения и заваривания» в общем продуваемом объеме корыта, приводящее к образованию мучной пыли и необходимости дополнительного повышения температуры заварной воды, что приводит к повышению липкости клейстеризата, препятствующей достижению максимальной влажности теста и продление срока свежести хлебобулочных изделий;

- излишние сложность, материалоемкость, габариты и потребляемая мощность закрытой системы воздушной продувки, недостаточная эффективность испарительного охлаждения и невозможность оперативного наблюдения за консистенцией клейстеризата в процессе его перемешивания для своевременного внесения необходимых корректировок в изготовление «начальной заварной массы»;

- невозможность оперативного регулирования скорости подачи клейстеризата и изменения производительности машины и невозможность оперативных замен рабочего органа без остановки производства;

- ненадежность ременного привода, колебания скорости вращения вала и интенсивности перемешивания, преждевременный выход из строя опорных подшипников вала. Задачей предложенной полезной модели является

- обеспечение непрерывного первичного контакта сухой муки с «заварной» водой в расчетных соотношениях, необходимых для достижения оптимальных температур и качества начальной заварной массы, а далее - клейстеризата, теста и изделия;

- создание возможности подогрева подаваемой на клейстеризацию муки до температур, оптимальных для получения «начальной заварной массы»;

- исключение потоков воздуха из «зоны первичного смешения и заваривания», а за счет этого, - снижение температуры «заварной» воды, исключение излишней липкости клейстеризата и теста для достижения максимальных рабочей влажности и срока сохранения свежести мякиша изделий; исключения пыления муки и дополнительных устройств для ее улавливания;

- упрощение конструкции, снижение материалоемкости, габаритов и энергозатрат системы воздушной продувки, повышение эффективности испарительного охлаждения, создание возможности оперативного наблюдения за консистенцией перемешиваемого клейстеризата и своевременного внесения необходимых корректировок в процесс изготовления «начальной заварной массы»;

- создание возможности оперативного регулирования скорости подачи клейстеризата и производительности машины и замены рабочего органа выводного узла без остановки производства;

- обеспечение надежности работы приводов вала и насоса и интенсивности перемешивания во всем диапазоне загрузок и производительностей машины.

Поставленная задача достигается тем, что

- в заявляемой в качестве полезной модели машине непрерывного консистентного заваривания и воздушно-окислительной клейстеризации муки, включающей установленное на станине месильное корыто с системой перегородок и рассекателей перемешиваемой массы, лопастной вал, привод вала, мучной дозатор с регулируемой непрерывной подачей муки, вводной мучной канал, узел непрерывной подачи «заварной» воды в «горячую зону первичного смешения и заваривания», систему воздушной продувки массы, выходной нагнетательный узел и выводную охлаждаемую трубу;

- вводной мучной канал направлен под острым углом к торцевой стенке корыта, с полированной внутренней поверхностью; а мучной дозатор расположен на высоте, необходимой для создания скользящего потока муки во вводном канале;

- мучной дозатор и вводной мучной канал снаружи снабжены плоскими электронагревательными элементами и теплоизоляцией, поддерживающей требуемые температуры стенок;

- «горячая зона первичного смешения и заваривания» отделена перегородкой от продуваемого объема корыта, снабжена отдельной крышкой с прямоугольным вырезом, а стенки и днище по длине горячей зоны снабжены электроподогревом и теплоизоляцией;

- для подачи муки и «заварной» воды в расчетных соотношениях в «горячую зону первичного смешения и заваривания» в виде направленных струй, встречающихся в «точке первичного контакта и заваривания» на сухом и подогреваемом участке днища корыта;

- ввод «заварной» воды в горячую зону производится по штуцеру с регулируемой головкой, формирующей и направляющей струю в «точку первичного контакта и заваривания»;

- для движения промешанной «начальной заварной массы» из «горячей зоны» в продуваемый объем корыта по нагретому днищу корыта под «толкающим» действием лопастей вала оставляется пространство под нижним краем «горячей» перегородки;

- вращение лопастного вала и насоса машины осуществляется с использованием цепных приводов;

- обдув «начальной заварной массы», преобразуемой в клейстеризат, производится направленным потоком воздуха, подаваемым от осевого вентилятора, встроенного в воздушную трубу, установленную на корыте, через выполненный по длине корыта наклонный щелевой канал, а вывод отработанного воздуха производится свободно вверх через решетку крышки корыта;

- выходной узел машины выполнен в составе выходного бункера корыта и соединенного с ним винтового насоса высокого давления с планетарным движением рабочего винта в эластичной обойме и частотным регулированием оборотов, на выходе которого с использованием быстросъемного соединения установлен поворотный отвод, соединяющийся с выводной охлаждаемой трубой, подающей клейстеризат на замес теста.

Принципиальная схема машины приведена на Фиг. 1 - продольный разрез и Фиг. 2 - поперечный разрез.

Согласно принципиальной схеме, см. Фиг. 1 и 2, Машина-клейстеризатор содержит расположенное на станине 1 месильное корыто 3 с установленным в подшипниковых опорах 2 лопастным валом 6 с лопатками 7, приводимым во вращение от мотор-редуктора 14 цепной передачей 15, закрытой кожухом 16, прозрачный стакан 23 для приема муки с датчиками 24 уровня муки, дозатором 19 с приводом 20, управляемым частотным регулятором 21, и вводной мучной канал 22;

- в стенку горячей камеры врезан поворотный штуцер 33 для формирования и направления струи «заварной» воды; в днище корыта вварены перегородки - 9, 10, 11, на бортах между лопастями вала расположены рассекатели массы 8; поперек сечения корыта выполнена перегородка 4, отделяющая «горячую зону первичного смешения и заваривания» от остального объема корыта и оставляющая от нижнего края до днища пространство, достаточное для вывода «начальной заварной массы»; снаружи на цилиндрическом днище горячей зоны наложен гибкий электронагревательный элемент 13, снабженный терморегулятором; горячая зона имеет отдельную крышку 5 с прямоугольным вырезом, а торцевая стенка, борта и днище корыта по длине горячей зоны покрыты снаружи слоем 17 теплоизоляционного материала;

- в непосредственной близости от «горячей» перегородки 4 врезан штуцер 40 для подачи рецептурного растительного масла; открытая система обдува воздухом перемешиваемой заварной массы содержит осевой вентилятор 18, встроенный в торце воздушной трубы 36, от которой по касательной отводится распределительный канал 37, а от него - наклонный щелевой направленный канал 38; верхний периметр продуваемой части корыта накрыт защитной решеткой 39, предотвращающей контакт с вращающимся лопастным валом, но не создающей препятствий для свободного выхода отработавшего воздуха и визуального наблюдения за консистенцией перемешиваемого клейстеризата; в окончании корыта выполнен выходной бункер 12 для приема клейстеризата, к которому снизу фланцами 41 присоединен винтовой насос 42 с приводом 43, установленный на платформе 30 с помощью клиновых шайб 48; на выходе из насоса быстросъемной гайкой 44 закреплен поворотный отвод 45, к которому фланцевым соединением закреплена выводная труба 46 с верхним отводом 47, к которому присоединена охлаждаемая труба, подающая клейстеризат на замес теста; пульт управления 49 установлен на платформе 50, смонтированной на стойке 51, установленной на фланцевом разъеме на упоре стойки52, жестко вваренном в каркас станины, и содержит измеритель-регулятор температуры 28 и блок управления подачей муки на машину 25.

Машина работает следующим образом:

- после включения машины блок управления 25 пульта включает внешний шнек подачи муки; мука поступает в стакан 23 и достигает в нем уровня, автоматически поддерживаемого между датчиками 24;

- дозатор 19 равномерно и непрерывно подает муку с расчетной производительностью по каналу 22 в виде струи в горячую «зону первичного смешивания и заваривания» при прохождении через дозатор и канал мука подогревается до необходимой температуры;

- «заварная» вода с расчетной производительностью и температурой непрерывно и равномерно подается в зону из штуцера 33, направляющего струю в точку контакта с мукой;

- сухая мука и «заварная» вода равномерно и непрерывно контактируют, смешиваются о образуют «первичные заварные массы», которые продвигаются лопастями 7, сориентированными на максимальный сдвиг образующихся «первичных заварных масс», с точки первичного контакта в единую «начальную заварную массу»;

- соотношение температур сухой муки и «заварной» воды поддерживаются таким образом, чтобы температура «начальной заварной массы» превышала «точку заваривания» 61±1°C, с целью сохранения тепла для дальнейшей клейстеризации, осахаривания и гомогенизации;

- «начальная заварная масса» после интенсивного промешивания в «горячей зоне» выводится в продуваемый объем корыта «толкающими» лопастями вала по нагретому днищу корыта под краем «горячей» перегородки; наличие 100% влажности в объеме «горячей зоны», интенсивное перемешивание и нижний вывод заварной массы исключают прорывы сухой муки и ее пыление;

- постепенно корыто заполняется массой до установленного перегородкой 11 уровня, и процесс становится стабильным: непрерывная подача муки и «заварной» воды в начале корыта и соответствующий выход массы через перегородку 11 в выходной бункер 12, - в конце корыта

- при интенсивном перемешивании в продуваемой части корыта при воздействии кислорода воздуха, температуры и собственных ферментов муки в заварной массе протекают стадии клейстеризации, осахаривания, гомогенизации и насыщения кислородом воздуха;

- изначально вязкая и неподвижная «начальная заварная масса», непрерывно подвергаясь механическому перемешивающему воздействию вращающихся лопастей вала и неподвижных рассекателей, установленных на стенках корыта, создающих сдвиговое движение слоев массы и ускоряющих тепло- массообмен; к концу корыта становится однородным клейстеризатом вязкотекучей консистенции, позволяющей ему перетекать через основную перегородку корыта в выходной бункер, а из него - в приемную горловину винтового насоса, рабочим органом которого является стальной полированный винт, совершающий планетарное вращение в эластичной обойме;

- насос машины при прокачивании клейстеризата выполняет дополнительную диспергирующую функцию, - «раздавливая» между винтом и обоймой оставшиеся в массе агломераты, и делая структуру клейстеризата более тонкой, однородной и текучей;

- в выходном бункере корыта поддерживается заданный уровень клейстеризата, обеспечивающий постоянный подпор для нормальной работы насоса, а скорость подачи насоса с помощью частотного регулятора оборотов устанавливается такая, чтобы уровень в бункере оставался постоянным, т.е. какое количество клейстеризата изготовлено и поступило в бункер, такое же количество прокачивается насосом на замес теста;

- при изменении производительности машины одновременно с изменением подачи муки и воды изменяются обороты насоса и далее контролируется поддержание постоянного уровня массы в бункере;

- поворотный выходной отвод с быстросъемным соединением позволяет оперативно, без остановки производства (во время обычной технологической паузы), произвести замену рабочего органа, - эластичной обоймы насоса, для этого отворачивается быстросъемное соединение, отвод убирается, и выходная часть насоса становится доступной для замены обоймы; после замены обоймы сборка производится в обратном порядке;

- в ходе прокачивания насосом под высоким давлением массы клейстеризата по охлаждаемой трубе происходит дополнительное взаимное проникновение и объединение крахмального коллоида и набухшей клейковины, приводящее к усилению структурирующего и формоудерживающего действия клейстеризата в тесте;

- при прохождении клейстеризата по трубе продолжается его аэробная ферментация (для этого в клейстеризате содержится достаточное количество кислорода воздуха, вовлеченного при продувке и перемешивании в корыте);

- время протекания процесса (нахождения массы в машине) для неизменной производительности (подачи муки и воды) регулируется изменением высоты перегородки 11 (уровня и объема массы в корыте);

В итоге процесса непрерывно получается гомогенный клейстеризат с заданной конечной влажностью, содержащий крепкий и однородный гидрофильный коллоид, оптимальное количество Сахаров, активированные ферменты, вовлеченный кислород воздуха и укрепленную клейковину. Введение такого клейстеризата в тесто обеспечивает формоудержание на предельных влажностях, длительное сохранение начальной свежести и превосходные вкусовые качества мякиша хлебобулочных изделий.

Замес теста с использованием полученного таким образом клейстеризата осуществляют порционным или непрерывным способом.

Заявляемая машина непрерывного изготовления клейстеризата позволяет осуществлять замес теста как в непрерывном режиме, синхронно подавая клейстеризат в зону замеса основной тестомесильной машины, так и в порционном режиме, подавая клейстеризат через дозаторы в дежу для проведения замеса.

Примеры изготовления клейстеризата с использованием машины, а также характеристики получаемого клейстеризата, тестов и хлебобулочных изделий приведены в таблице 1.

Как следует из данных Таб. 1, заявляемая полезная модель обеспечивает:

- возможность подогрева клейстеризуемой муки до необходимой температуры;

- первичный контакт сухой муки с «заварной» водой в расчетных соотношениях для обеспечения оптимальной температуры и качества «начальной заварной массы», а далее, - клейстеризата, теста, изделия;

- исключение потоков воздуха из «горячей зоны первичного смешения и заваривания»;

- снижение температуры «заварной» воды;

- исключение излишней липкости клейстеризата и достижение максимальной влажности и свежести мякиша изделий;

- исключения пыления и необходимости использования пылеулавливающих устройств;

- упрощение конструкции, уменьшение материалоемкости, габаритов и энергозатрат системы воздушной продувки; повышение эффективности воздушно-испарительного охлаждения клейстеризата;

- возможность оперативного контроля первичного контакта муки и «заварной» воды в горячей зоне и образованием «начальной заварной массы»;

- возможность оперативного регулирования скорости подачи клейстеризата при изменении производительности машины;

- безостановочную работу машины во всем диапазоне производительности;

- надежность работы приводов вала и насоса машины и интенсивности перемешивания.

Источники информации:

1. Цыганова Т.Б. «Технология хлебопекарного производства», М. Профиздат, 2001 г.

2. Патент РФ 73767, A21C 1/06, 2006 г.

Машина для непрерывного консистентного заваривания и воздушно-окислительной клейстеризации муки, включающая установленное на станине месильное корыто с системой перегородок и рассекателей перемешиваемой массы, лопастной вал, привод вала, мучной дозатор с регулируемой непрерывной подачей муки, вводной мучной канал, узел непрерывной подачи "заварной" воды в "горячую зону первичного смешивания и заваривания", систему воздушной продувки заварной массы, выходной нагнетательный узел и выводную охлаждаемую трубу, отличающаяся тем, что

- вводной мучной канал направлен под острым углом к торцевой стенке корыта, с полированной внутренней поверхностью, а мучной дозатор расположен на высоте, необходимой для создания скользящего потока муки во вводном канале;

- мучной дозатор и вводной мучной канал снабжены снаружи плоскими электронагревательными элементами с теплоизоляцией, поддерживающей требуемые температуры стенок;

- "горячая зона первичного смешения и заваривания" отделена перегородкой от продуваемого объёма корыта, снабжена отдельной крышкой с прямоугольным вырезом, а стенки и днище по длине горячей зоны корыта снабжены электроподогревом и теплоизоляцией;

- для подачи муки и "заварной" воды в расчётных соотношениях в "горячую зону первичного смешения и заваривания" в виде направленных струй, встречающихся в "точке первичного контакта и заваривания" на сухом и подогреваемом участке днища корыта, ввод "заварной" воды в горячую зону производится по штуцеру с регулируемой головкой, формирующей и направляющей струю в "точку первичного контакта и заваривания";

- для движения промешанной "начальной заварной массы" из "горячей зоны" в продуваемый объём корыта по нагретому днищу корыта под "толкающим" действием лопастей вала, оставляется пространство под нижним краем "горячей" перегородки;

- вращение лопастного вала и насоса машины осуществляется с использованием цепных приводов;

- обдув "начальной заварной массы", преобразуемой в клейстеризат, производится направленным потоком воздуха, подаваемым от осевого вентилятора, встроенного в воздушную трубу, установленную на корыте, через выполненный по длине корыта наклонный щелевой канал, а вывод отработанного воздуха производится свободно вверх через решетку крышки корыта;

- выходной узел машины выполнен в составе выходного бункера корыта и соединённого с ним винтового насоса высокого давления с планетарным движением рабочего винта в эластичной обойме и частотным регулированием оборотов, на выходе которого с использованием быстросъёмного соединения установлен поворотный отвод, соединяющийся с выводной охлаждаемой трубой, подающей клейстеризат на замес теста.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:
Наверх