Проектирование тестомесильной машины непрерывного действия

     Вступ 
 
      У хлібопекарській, макаронній та кондитерської промисловості на різних етапах технологічного процесу широко застосовуються змішувальні машини. Процес перемішування може здійснюватися з різною інтенсивністю, частотою впливу робочого органу та тривалістю в залежності від конструкції змішувача і властивостей оброблюваних компонентів. Інтенсифікація робочих процесів в змішувальних камерах сприяє значному скороченню процесу бродіння і підвищенню якості готових виробів. 
     Заміс хлібопекарського тесту полягає у змішуванні сировини (борошна, води, дріжджів, солі, цукру та інших компонентів) в однорідну масу, наданні цій масі необхідних структурно-механічних властивостей, насиченні її повітрям і створення сприятливих умов для подальших технологічних операцій. 
     Тістомісильні машини в залежності від рецептурного складу та особливостей асортименту повинні надавати різний вплив на тісто і подальше його дозрівання. Від роботи тістомісильних машин залежить в підсумку якість готової продукції. Конструкція тестомесильной машини багато в чому визначається властивостями замішує сировини, наприклад еластично-пружне тісто вимагає більш інтенсивного промінанія, ніж пластичне. 
     Специфіка процесів перемішування рецептурних сумішей і напівфабрикатів у хлібопекарському виробництві обумовлена як властивостями сипкого компонента - борошна, так і рідкими компонентами, що містять мікроорганізми (дріжджі, молочнокислі бактерії та ін) і активні ферменти. У роботі представлені вітчизняні та зарубіжні тістомісильні машини. Викладено відомості про принципи дії та конструктивні особливості. Наведено класифікаційні матриці функціональних схем тістомісильних машин. 
 

1.  Класифікація тістомісильних машин  
    
         Для замісу тіста застосовуються різні типи машин, які залежно від виду борошна, рецептурного складу та особливостей асортименту надають різний механічний вплив на тісто. Якість роботи тістомісильних машин визначають якістю готової продукції.  
   Заміс густий опари та тіста зазвичай здійснюється однотипними місильних машинами; заміс рідких опар, поживних сумішей для рідких дріжджів - спеціальними змішувачами. Для отримання високоякісного тесту заміс необхідно здійснювати при оптимальних інтенсивності, тривалості, температурі і частоті впливу місильної лопаті.  
       За родом роботи тістомісильні машини діляться на машини періодичної і безперервної дії. Перші мають стаціонарні місильні ємності (діжі) і змінні (подкатниє діжі). Діжі бувають нерухомими, з вільним і примусовим обертанням. Всі машини безперервної дії мають стаціонарні робочі камери.  
        За інтенсивністю впливу робочого органу на оброблювану масу тістомісильні машини діляться па три групи:  
    - Звичайні тихохідні - робочий процес не супроводжується помітним нагріванням тесту, питома витрата енергії 5-12Дж / г;  
    - Швидкохідні (машини для інтенсивного замісу тіста) - робочий процес не супроводжується помітним нагріванням тесту на 5-7 ° С, на заміс витрачається 20 - 40 Дж / г;  
    - Супербистроходние (суперінтенсивні) машини, заміс супроводжується нагріванням тесту на 10-20 ° С і вимагає пристрою водяного охолодження корпусу місильної камери якого попереднього охолодження води, іспольуемой для тіста, на заміс витрачається 30-45 Дж / м.  
   Розмір питомої роботи тут не має суворо розділеного ряду, оскільки вона на одній і тій же машині може змінюватися в залежності від тривалості замісу, визначається якістю борошна.  
   У залежності від розташування осі місильного органу розрізняють машини з горизонтальною, похилою і вертикальною осями.  
   За характером руху місильного органу є машини з круговим, обертальним, планетарним, складним плоским і просторовим рухом місильного органу.  
   Залежно від механізму впливу на процес перемішування розрізняють машини зі звичайним механічним впливом, вібраційним, ультразвуковим, електровіхревим та ін  
   По виду готуються сумішей поділяють машини для замісу густих опар і тесту при вологості 30-52% і для приготування рідких опар і поживних сумішей при вологості 60-70%.  
   За кількістю конструктивно виділених місильних камер, які забезпечують необхідні параметри па різних стадіях замісу, розрізняють одно-, дво-і трикамерні тістомісильні машини.  
   У залежності від системи управління тістомісильні машини бувають з ручним, напівавтоматичним і автоматичним управлінням.

1. Функціональні схеми тістомісильних машин періодичної  дії 
    
   2.1 Тестомісилок машини з подкатних діжами 
    
        Особливістю роботи тістомісильних машин періодичної дії з подкатних діжами є те, що перед замісом в діжу завантажується певна порція компонентів, діжу підкочують і фіксують на фундаментній майданчику тестомесильной машини. Після замісу діжу з тістом відкочують в камеру бродіння, де воно дозріває протягом декількох годин. До місильної машині в цей час підкочують наступну діжу і цикл повторюється.

Рис. 1. Функціональні  схеми тістомісильних машин періодичної  дії з подкатних діжами (ряди 1-4) 
 
У 1-му ряду дані схеми тістомісильних машин з похилою віссю обертання місильної лопаті і вертикальною віссю обертання місильної ємності. 
1-а) - тістомісильні машини з поступальним круговим рухом похилій місильної лопаті. Призначені для замісу житнього і пшеничного тіста. Місильних лопать виконана у вигляді вигнутого важеля, що спирається па кульову опору. Приводний кінець важеля здійснює круговий рух, всі крапки місильної лопаті при роботі описують кола. До цієї групи відносяться тихохідні місильні машини «Стандарт», ТММ-1М, Т1-ХТ2А та ін 
1-b) - тістомісильні машини з двома плоскими вигнутими лопатями, що обертаються з протилежних напрямках і описують при цьому поверхня конуса. 
1-c) - тістомісильні машини з обертовою похилій вилкообразного місильної лопаттю і приводний діжею з центральним стрижнем, що сприяє посиленою механічною опрацювання тесту, випускаються багатьма європейськими фірмами, забезпечені автоматичним реле часу і спеціальним підйомником-перекидачем для розвантаження діжі від тесту. 
1-d) - тістомісильні машини з похилою віссю обертання місильної спіралеподібної лопаті, яка описує при обертанні поверхню подвійного конуса. При роботі дежа робить обертовий рух і послідовно підводить під вплив місильної лопаті всю ємність. До цієї групи відносяться тістомісильні машини типу ДК. 
У 2-му ряду зображені схеми тістомісильних машин зі складним плоским і просторовим рухом місильної лопаті. Діжі в обох випадках мають привід. Конструкції обох машин застаріли, свого часу забезпечували високу якість замісу. 
2-а) тістомісильні машини з місильної лопаттю, робочим кінець якій здійснює криволінійне плоский рух. До них відносяться громіздкі тихохідні застарілі машини ХТШ та ін 
2-b) - тістомісильні машини з місильної лопаттю, що здійснює криволінійне просторове рух по замкнутій кривій у вигляді еліпса. До цієї групи відносяться тістомісильні машини марки HLK, S-125 і S-250, що випускаються в НДР. 
У 3-му ряду показані схеми тістомісильних машин з вертикальною віссю обертання місильної лопаті, зміщеної від центру діжі. 
3-а) - тістомісильні машини з обертовою діжею і спіральної місильної лопаттю, зміщеної від центру діжі. 
3-b) і 3-с) - тістомісильні машини з нерухомою діжею і плоскими місильних лопатями, що здійснюють планетарний рух. Місильні лопаті володіють великим лобовим опором і, отже, неефективно використовують енергію приводу. 
3-b) - тістомісильні машини з двома П-образпимі місильних лопатями, що здійснюють планетарний рух. Такі машини виробляє фірма «Нагема» (НДР). 
3-d) - тістомісильні машини з несиметричною місильної лопаттю, вісь якої зміщена від центру нерухомої діжі. Лопата здійснює планетарне рух. До цієї групи належить тістомісильна машина А2-ХТБ. 
З-e) - тістомісильні машини з вертикальним багатолопатеве валом, зміщеним щодо центру обертання діжі. 
В 4-му ряду показані схеми високоінтеісівних тістомісильних машин з нерухомими діжами і вертикальними місильних валами з радіальними лопатями. 
4-а) - тістомісильні машини з одним або двома тонкими стрижнями на місильної валу. Такі машини дуже інтенсифікують заміс, надмірно перегрівають тісто і вимагають великої витрати енергії. У ЧССР ці машини випускають під індексом VPT, в НДР - IMK-150, «Момент» (СРСР), фірми «Штефана» (ФРН). 
4-b) - тістомісильні машини з обертовим багато-лопатевим місильних органом і соосной діжею, біля стінки якої розташована гальмівна лопать. До них відносяться тістомісильні машини ESI (Угорщина) з дуже високою інтенсивністю замісу .. 
4-с) - тістомісильні машини з незвичайним технічним рішенням. Місильні лопаті складної конфігурації закріплені на двох вертикальних валах хрестоподібно і розміщені так, що перетинають траєкторії руху і діжі, яка виконана у вигляді двох вертикальних з'єднаних циліндрів. Для замісу дежа піднімається у верхнє положення за допомогою механічного підйомника. Такі машини випускає англійська фірма «Бекер Перкінс». Вони використовуються для замісу кондитерського тіста будь-яких виробів. 
 
2.2 Тестомісилок машини періодичної дії зі стаціонарними діжами 
 
Відмінною особливістю цих машин є механічне розвантаження місильної ємності від тесту шляхом нахилу або повороту на кут, достатній для саморозвантаження. Машини зі стаціонарними діжами є тихохідні і швидкісні.

 
Рис. 2. Функціональні схеми тістомісильних машин періодичної дії зі стаціонарними  діжами (ряди 5-7) 
 
У 5-му ряду наведені схеми тістомісильних машин з горизонтальними місильних валами прямий, похилій і Z-подібної форми, що обертаються в напівциліндричних робочих ємностях. Для розвантаження місильної ємності від тесту вони повертаються навколо горизонтальної осі в бік розвантаження. 
В основному вони базуються на застарілих принципових рішень, по забезпечують хорошу пластикації пшеничного тіста і механічну самовивантаження від тесту при повороті діжі. Робочі органи перемішують тісто в основному по радіальному напрямку, осьова циркуляція тесту незначна. 
5-а) - тістомісильні машини з горизонтальними і нахиленими під невеликим кутом циліндричними місильних валами, що обертаються навколо горизонтальної осі на рівних відстанях і полуцілідріческоі стаціонарної місильної ємності; зазвичай постачають водяною сорочкою для відбору тепла і зниження температури нагріву тесту. 
5-b) - тістомісильні машини з горизонтальним валом і закріпленими на ньому Л-образпимі лопатями, зафіксованими зі зміщенням па 90 °. Місильних ємність виконана у вигляді напівциліндричної корита з водяною сорочкою. 
5-с) - тістомісильні машини з шарнірною Z-образів місильної лопаттю, що обертається навколо горизонтальної осі і допускає обертання решт лопаті з різною швидкістю. До цієї групи належить тістомісильна машина РЗ-ХТІ-3. 
5-d) - тістомісильні машини зі стаціонарною діжею і спареними Z-образними лопатями, що обертаються в протилежні сторони навколо горизонтальної осі; забезпечені стаціонарної поворотною місильної ємністю (ТМ-63). Застосовуються при замісі крутого тіста для бубличних, пряникових виробів та ін 
У 6-му ряду дані схеми високоінтенсивних тістомісильних машин з місильної ємністю, виконаної у вигляді горизонтального циліндра, в якому обертається вал з місильних лопатями. 
6-b) - тістомісильні машини з горизонтальними багатолопатеве валом, зміщеним щодо центру циліндричної нерухомої стаціонарної діжі, і з обертовою пристенной лопаттю, безперервно зачищають стінки від тесту. Мають сучасну конструкцію місильних лопатей, і високий ККД. 
6-с) - тістомісильні машини з горизонтальною циліндричної ємністю і розташованим по центру в ній місильних валом з чотирма Il-образними лопастями з поворотом на 90 °. 
У 7-му ряду наведені схеми високоінтенсивних тістомісильних машин з нерухомою вертикальною циліндричною місильної ємністю, в центрі якої розташований вал з місильної лопаттю. 
7-а) - тістомісильні машини з циліндричною діжею зі сферичним днищем, через яке пропущений місильний вал з однією або двома місильних лопатями, виконаними і вигляді тонкого циліндричного або плоского стрижня. Аналогічні машини випускаються фірмами «Штефан» у ФРН, «Штройобал» в ЧССР і ін 
7-b)-на місильної валу закріплені гвинтоподібні лопаті, а на кришці діжі змонтована захищає лопать з індивідуальним приводом. Такі машини випускає у ФРН фірмою «Штефан». 
7-е) - тістомісильні машини, в яких заміс здійснюється за допомогою багатокутного ротора, розташованого на дні циліндричної вертикальної ємності, і двох коротких лопастей шнека. До них відносяться тістомісильні машини «Твіді» (Англія),) та ін [4] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Функціональні  схеми тістомісильних машин безперервної  дії 
 
Тістомісильні машини безперервної дії порівняно нові. Перші їх зразки були впроваджені в промисловість 40 років тому. Через багатостадійність процесу замісу хлібного тесту більшість тістомісильних машин мають кілька камер з застосуванням різних типів місильних органів. В одній тестомесильной машині застосовуються робочі органи, пов'язані з різним типам змішувачів. Всі машини мають місильні камери циліндричної форми або її елементи.

Рис. 3. Функціональні схеми тістомісильних машин безперервної дії (ряди 8-11)  
 
У 8-му ряду показані схеми одновальний горизонтальних машин, розташованих в порядку зростання інтенсивності замісу.  
8-а) - одновальний однокамерна тістомісильна машина найпростішої конструкції, частота обертання 0,8 с-1 не забезпечують якісного замісу. За такою схемою створювали перші тістомісильні машини Х-12.  
8-b) - двокамерна тістомісильна машина з горизонтальним валом, на якому в першій камері розміщені по гвинтових направляючої трапецеїдальні плоскі лопаті, встановлені з нахилом, у другій - гвинтовий шнек, укладений в циліндричний корпус. До цієї групи відносяться тістомісильні машини системи А. М. Хренова та інші.  
8-с) - двокамерна тістомісильна машина з горизонтальним валом і циліндричної робочої камерою. На консольному місильної валу спочатку розміщений змішувальний шнек з лопатою, потім місильних камера з радіальними циліндричними лопатями (ФТК-1000 (Угорщина))  
8-d) - двокамерна тістомісильна машина з циліндричною робочою камерою, оснащена гальмівними ребрами і горизонтальним валом. У камері змішанні машини розташований шнек, а камера пластикації відокремлена дискової діафрагмою та обладнана чотирьохлопастевими пластикатор. За кордоном за такою схемою випускає тістомісильні машини фірма «Маячня Мейкер»  
У 9-му ряду матриці представлені схеми двохвальним тістомісильних машин з більш інтенсивним замісом: 9-е і 9-с - однокамерні, 9-а і 9-d - двокамерні.  
9-а) - двокамерна тістомісильна машина з горизонтальною віссю обертання, на якій в циліндричній камері змішування розміщений шнек з незалежним приводом. Машина забезпечує високоинтенсивний заміс і незалежне його регулювання; тістомісильна машина «Контіпуа» (ФРН).  
9-b) - однокамерна тістомісильна машина з двома горизонтальними валами, на яких закріплені Т-образні лопаті. Машина має багатошвідкісний привід, її конструкція дозволяє підвищити інтенсивність замісу; тістомісильні машини Х-26 і І8-ХТА-12 / 1.  
9-с) - однокамерна тістомісильна машина з двома горизонтальними валами, що обертаються в різні боки з закріпленими на них стрічковими спіральними лопатями. Вихідний отвір забезпечено регульованою заслінкою, що дозволяє змінювати ступінь заповнення місильної камери тестом і тривалість замісу; тістомісильні машини «Топос» (ЧССР) і ін  
9-d) - двокамерна двухвальная тістомісильна машина, на валах якої закріплені спіральні лопаті, які обслуговують зони змішування і замісу. Тістомісильні машини типу РЗ-ХТО розроблені ВНІІХПом. Забезпечують високоінтенсивних обробку тесту на кінцевій стадії.  
У 10-му ряду зображені схеми порівняно нових високоінтенсивних тістомісильних машин з різними механізмами впливу на оброблювану масу.  
10-а) - двокамерна двухвальная тістомісильна машина з окремою змішувальної камерою з індивідуальним приводом. Місильних камера з незалежним регульованим приводом має дві зони замісу: місильну, забезпечену шнеками, і зону пластикації, робочими органами якої є кулаки, інтенсивно проминають тісто. Тістомісильні машини такого типу випускає фірма «Вернер унд Пфляйдерер» (ФРН).  
10-b) - тістомісильна машина з трилопатевим ротором і циліндричною робочою камерою. Таку конструкцію має тістомісильна машина системи Н. Ф. Прокопенко.  
10-с) - двокамерна одновальний дискова тістомісильна машина. У змішувальній камері є горизонтальний вал, на якому закріплені диски з вирізами і відігнутими краями для створення осьового переміщення тесту. У камері замісу розташовані обертаються гладкі диски, між ними прикріплені до корпусу гальмівні вставки  
10-d) - двокамерна одновальний змішувальна машина з циліндричною робочою камерою. У першій камері змішувача на валу закріплений шнек, а в камері інтенсивного замісу на валу за допомогою еластичних втулок закріплений з можливістю осьового коливання барабан з лопатями. На внутрішній поверхні робочої камери встановлені похилі лопаті, при роботі внутрішній барабан коливається на еластичних втулках, вібрація інтенсифікує заміс і сприяє поліпшенню якості готових виробів.  
У 11-му ряду показані схеми високоінтенсивних змішувачів, призначених для замісу рідких опар, заквасок та інших сумішей вологістю понад 60%. Ці змішувачі застосовуються для приготування сумішей в рідкому середовищі.  
11-а)-змішувач з вертикальним циліндричним ротором, що обертається в циліндричній камері. Заміс здійснюється в тонкому шарі між двома циліндричними стінками. До цього типу належить тестосмесітеля ВНІІХП РЗ-ХТН / 1.  
11-b) - змішувач з дисковим ротором, на якому розміщені кільцеві виступи. У щілини між ними входять з невеликим зазором кільцеві виступи корпусу машини, утворюючи своєрідне лабіринтове ущільнення, в якому і відбувається сумішоутворення при високих швидкостях і інтенсивному механічному впливі на тісто, що виникає за рахунок тертя суміші про розвинену поверхню ротора. В Англії їх випускає фірма «Оакес». Вони використовуються в різних галузях промисловості.  
11-с) - тарілчастий двокамерний змішувач являє собою дві циліндричні камери з консольним валом, на якому в першій камері закріплені багнисті штифти, по другій - тарілки.  
11-d) - змішувач являє собою циліндричну ємність, яка закінчується конічним патрубком, всередині якої розташований вал з набором фігурних дисків і штифтів, закріплених під кутом 120 °. Через патрубок вивантажується суміш. На внутрішній поверхні ємності розташовуються три ряди гальмівних штифтів. Такі змішувачі (гомогенізатори) встановлені на агрегатах ФТК-10ОО (Угорщина). Інтенсивність і тривалість змішування не регулюються. [4]  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Тестомесильная  машина І8-ХТА-12 / 1 
 
Однокамерна тістомісильна машина з двома паралельними валами і Т-образними місильних лопатями, розміщеними в суміжних напівциліндричних камерах так, що лопаті одного вала заходять в простір між лопатями іншого. Випускається серійно, нею комплектують бункерні тістоприготувальне агрегати І8-ХТА-12. У цих машинах виявляється більш інтенсивний вплив на тісто при замісі в порівнянні з одновальний. Застосовується в основному для замісу пшеничного і житнього тіста.

Рис. 4. Тестомесильная машина І8-ХТА-12 / 1: 
1 - патрубок подачі борошна, 2 - дозатор борошна, 3 - місильні вали; 4 - кришка; 5 - місильних лопать; 6 - місильні корито; 7 - станина, 8 - підшипник; 9 - випускний патрубок 
 
На станині розташоване місильні корито, яке складається з двох напівциліндричних жолобів. У ньому встановлено два місильних валу в підшипниках. На кінцях валів закріплені дві прямозубиє шестерні, що забезпечують обертання валів в різні боки. До них приєднана приводна шестірня. Усередині корита є перегородки, ззаду - патрубок для подачі опари та рідких компонентів, зверху - патрубок для підключення дозатора борошна і дві кришки з електроблокірующім пристроєм. Випуск тесту здійснюється через патрубок. На кожному валу закріплено по одинадцять місильних лопатей, які встановлюють під різними кутами. 
Працює машина наступним чином.

Рис. 5. Тестомесильная машина І8-ХТА-12 / 1 
 
У живильнику (15) (рис. 5) датчиками (16) і (17) підтримується необхідний рівень борошна. За один оборот валу (4) штанга провертає за допомогою храпового механізму (18) турнікет (19) з кишенями для борошна. При цьому в корито (1) подається доза борошна на заміс. Через трубу (14) в корито подаються рідкі компоненти. Тісто, Замішуючи місильних валом, пересувається вздовж корита лопатками, встановленими під кутом до осі вала. Через розтруб (2) замішане тісто подається в наступну машину з технологічного циклу. Для установки і фіксації лопатки (5) в необхідному положенні в залежності від інтенсивності замісу обертанням контргайки (24) і гайки (23) звільняють стрижень лопатки. Провернувши і встановивши необхідний кут між віссю місильного валу і дотичної до поверхні лопатки, втулку (21) встановлюють торцевої криволінійною поверхнею на вал (4), а стрижень лопатки (5) конічним поясом садять в конічний отвір втулки, при цьому затягують гайку (23) і контргайку (24). 
Машина має двошвидкісний привід або варіатор швидкості, за допомогою якого можна змінювати частоту обертання місильних валів. Проте в машині не дотримується основний принцип замісу - необхідність підтримки різної частоти, інтенсивності та тривалості впливу робочих органів па різних стадіях замісу. Машина незручна в обслуговуванні, не пристосована до автоматичного управління.