Модернизация тестомесильной машины в линии производства ржаного хлеба

Брянская государсвенная сельскохозяйственная академия

Инженерно-технологический факультет

Кафедра технологического оборудования в животноводстве и перерабатывающих производств

 

Курсовой проект

по дисциплине: «Механизация процессов переработки продукции растениеводства»

на тему: «Усовершенствование тестомесильной машины в линии производства ржаного хлеба».

Выполнил:

студент группы И-521

Лобунов Д.В.

Проверил:

доцент

Брянск – 2009

Содержание

Введение

1. Анализ современного оборудования

2. Обзор литературных источников

3. Описание оборудования

4.Технологические расчеты

5.Техноэкономические расчеты

6. Безопасность, экологичность окружающей среды и охраны

Заключение

Список используемой литературы

Реферат

В данном курсовом проекте описана методика технологических расчетов тестомесильной машины, которые включают в себя расчеты подтверждающие работоспособность проектируемой конструкции машины, а также техноэкономические расчеты подтверждающие целесообразность данного усовершенствования. Также представлена линия по производству ржаного хлеба, в процессе приготовления которого участвует проектируемая машина. В приложении представлены технические документы к данной машине, а также ее характеристики, а также справочный материал к наиболее сложным расчетом машин и аппаратов для переработки зерна и муки.

Введение

Приготовление теста, его разделка, расстойка и выпечка являются основными производственными процессами хлебопечения, предопределяющими качество готовой продукции. Оборудование для этих технологических процессов составляет производственную линию.

Состав и компоновка тестоприготовительных агрегатов и тесторазделочных линий, принцип действия и конструкции тестомесительных, делительных и формовочных машин зависят от выбранных технологических схем производства и свойств перерабатываемого сырья. Как правило, хлебопекарное оборудование, имеющее одинаковое функциональное назначение, но обрабатывающее ржаные или пшеничные полуфабрикаты, существенно отличается по конструкции и характеру движения рабочих органов.

В производственных линиях хлебозаводов все большее распространение получают машины и аппараты периодического действия, позволяющие четко реагировать на колебания спроса и оперативно изменять ассортимент вырабатываемой продукции. Оборудование производственных линий должно обеспечивать возможность регулирования технологических параметров полуфабрикатов в широких пределах, так как значительное количество поступающего на предприятия основного сырья характеризуется пониженными хлебопекарными качествами.

Особое место в хлебопекарном производстве занимают печи, являющиеся ведущим оборудованием, от которых зависит производственная мощность и экономические показатели предприятия.

Создание новых технологий производства хлебных изделий является основой совершенствования технической базы хлебопекарной отрасли, что приводит к повышению качественных показателей выпускаемых машин и аппаратов, расширению номенклатуры оборудования и приборов.

Раздел1. Анализ современного оборудования

Замес хлебопекарного теста заключается в смешивании сырья (муки, воды, дрожжей, соли, сахара и других компонентов) в однородную массу, придании этой массе необходимых структурно-механических свойств, насыщении ее воздухом и создания, таким образом, благоприятных условий для последующих технологических операций. Замес не простой механический процесс, он сопровождается биохимическими и коллоидными явлениями, повышением температуры замешиваемой массы.

Процесс замеса хлебопекарного теста состоит из трех последовательных стадий: механического смешивания, образования структуры и пластификации. Механическое смешивание завершается образованием трехфазной смеси с высокой равномерностью распределения компонентов, В процессе перемешивания происходит увлажнение сухих компонентов, их диспергирование, агрегация. Эту стадию следует проводить как можно быстрее. В этом случае можно достичь равномерного смешивания компонентов с минимальными затратами энергии.

Вторая стадия — образование структуры — характеризуется выравниванием влагосодержания, диффузией влаги внутрь частиц муки, набуханием белков и переходом в раствор водорастворимых компонентов муки. Здесь заметно возрастает усилие сдвига массы и, следовательно, потребление энергии на привод месильной машины. При набухании большую часть влаги впитывают белковые вещества. Водопоглощение крахмала муки достигает 30%, однако скорость поглощения влаги крах- малом выше, чем белками. Вязкость теста увеличивается.

На скорость течения второй стадии оказывают влияние свойства муки, степень измельчения крахмальных зерен, температура и рецептурные добавки, вносимые в тесто. При поглощении влаги белки сильно увеличиваются в объеме, образуя клейковинный скелет, скрепляющий набухшие крахмальные зерна и нерастворимые частицы муки. Вторая стадия замеса не требует энергичной проработки.

Третья стадия — пластификация — сопровождается структурными изменениями крахмальных зерен и образованием клейковинной решетки, связывающей крахмальные зерна. При этом они частично измельчаются и обволакиваются белковыми пленками, которые также претерпевают структурные изменения. Спиралеобразные молекулы полипептидов раскалываются и разрыхляют структуру белков, образуя клейковинные пленки. Такие структурирование пленки создают хороший газоудерживающий скелет теста. Третья стадия требует усиленного механического воздействия, поскольку с образованием клейковинных пленок одновременно разрушаются молекулы клейковины. На третьей стадии происходят выравнивание структуры теста и ее измельчение, что в дальнейшем при брожении способствует образованию равномерной мелкой пористо. При сравнительной оценке эффективности работы месильных органов необходимо учитывать, что механизм структурообразования при реализации разных видов деформации в процессе замеса существенно различается. При деформации растяжения происходит вытягивание белковых цепей и их ориентация в направлении деформирующих сил. Растяжение обеспечивает получение значительного количества длинных цепей, которые меньше рвутся на отдельные фрагменты, уменьшают количество узлов сетки полимера и вытягиваются на большую длину. Та кой клейковинный каркас обеспечивает большую растяжимость и малую упругость теста. При сдвиговой деформации механическая деструкция полимера протекает более интенсивно, цепи рвутся на относительно короткие фрагменты, которые при взаимодействии образуют достаточно частую сетку, приобретающую большую упругость (прочность) и меньшую растяжимость. Учитывая малые размеры и относительно редкое расположение белковых макромолекул в частицах муки, без приложения деформаций сжатие—сдвиг при замесе макромолекулы развертываются медленно и менее полно, что должно уменьшить долю цепей белка, участвующих в структурообразовании, что особенно наглядно видно при уменьшении количества белка в муке.

Таким образом, деформация сдвига в большей степени повышает вязкоупругие свойства тестовых полуфабрикатов, а растяжения — де формационные. Рациональное сочетание таких воздействий обеспечивает улучшение качества хлеба, в частности, его формоустойчивость, особенно при переработке слабой муки.

Пластификация должна происходить при таких скоростях сдвига материала, когда не нарушается его сплошная среда, а скольжение и трение по рабочим поверхностям сведены к минимуму, исключено значительное перемещение (перебрасывание) рабочими органами пластификатора отдельных объемов теста внутри месильной камеры. Перспективным является такой способ пластификации, когда рабочие органы не скользят в массе обрабатываемого материала, а прокатываются и при защемлении деформируют его.

Увеличение степени механической обработки ускоряет процесс созревания теста, улучшает его реологические свойства и газоудерживающую способность. Это связано с более быстрым образованием клейко вины, накоплением коллоиднорастворимой фазы белков и их водорастворимой фракции. Механическая обработка сказывается также и на свойствах крахмала, связывающего около половины влаги теста. Экспериментально доказано, что механическое воздействие на крахмал, при водящее к повреждению и измельчению крахмальных зерен, значительно усиливает процессы гидролиза крахмала под воздействием кислот и амилолитических ферментов. Интенсивный замес оказывает положительное влияние на водопоглотительную способность муки, обеспечивает возможность выдерживания нормированной влажности теста из муки разного хлебопекарного достоинства и, соответственно, соблюдения установленных норм выхода изделий. В качестве показателя, характеризующего степень механической обработки теста при замесе, принято использовать величину удельной работы замеса

 

a=А/m

 

где А- работа замеса, кДж;

m- масса теста в деже, кг;

 

А=Nj/n

где N — мощность электродвигателя тестомесильной машины, кВт;

j — продолжительность замеса, с;

n — КПД привода;

 

a=N/(nП),

 

где П— производительность машины, кг/с.

По величине удельной работы все тестомесильные машины можно разделить на следующие группы: для обычного замеса, а = 2...4 Дж/г; для усиленной механической обработки, а = 9...11 Дж/г; для интенсивного замеса а = 25...40Дж/г.

В качестве дополнительных характеристик используют показатель интенсивности замеса

 

q=N/(nm)

где n — частота вращения (качания) лопасти.

Установлено, что усиленную механическую обработку целесообразно использовать в сочетании с большими густыми опарами, а интенсивный замес — с жидкими тестовыми полуфабрикатами.

Интенсивная механическая обработка теста при замесе позволяет сократить продолжительность брожения теста перед разделкой до 20...30 мин вместо 1,5...2,0 ч при обычном замесе. Это дает в среднем 1% экономии сухих веществ муки на брожение. Кроме того, удельный объем хлеба повышается на 15...20%, улучшаются структура пористости, цвет и эластичности мякиша. Исследования технологической эффективности интенсивной механической обработки теста в зависимости от качества муки, наличия рецептурных добавок, различного рода улучшителей и схемы тестоприготовления показали, что степень интенсивности механической обработки должна варьировать в широких пределах в зависимости от количественных и качественных показателей клейковины муки.

Так, для теста муки со слабой клейковиной оптимальный уровень энергозатрат на замес примерно в 3 раза меньше, чем для теста из муки с сильной клейковиной. Машины для интенсивного замеса отличаются высокой энергоемкостью, поэтому в условиях значительного роста стоимости электроэнергии их использование целесообразно только после учета всех существующих факторов.

Эффективным методом снижения энергоемкости является двухстадийный способ приготовления теста с выдержкой между стадиями. Сначала необходима гомогенизация компонентов в скоростном смесителе путем быстрого контакта дисперсных частиц муки с дисперсионной средой жидкого полуфабриката. На стадию гомогенизации затрачивается сравнительно небольшая доля энергии.

После гомогенизации проводят механическую обработку теста — пластификацию, обеспечивающую максимальный расход энергии на де формацию полуфабриката. Брожение между стадиями не только существенно улучшает технологические свойства теста и качество хлеба, но и вследствие интенсивного протекания биохимических и коллоидных процессов значительно снижает расход энергии на замес.