Автоматизация выпечки мелкоштучных хлебобулочных изделий Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 664:621.891

АВТОМАТИЗАЦИЯ ВЫПЕЧКИ МЕЛКОШТУЧНЫХ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ

ИЗДЕЛИЙ

Г.ВАлексеев1, Е.Н.Ивлева2, А.С.Иванова3

1 О

’ Санкт-Петербургский государственный экономический университет (СПбГЭУ),

191023, Санкт-Петербург, ул. Садовая, 21;

1,2Университет ИТМО, Институт холода и биотехнологии, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9

В статье рассматриваются вопросы создания технологического оборудования для выпечки заготовок открытых пирогов, типа «ватрушка», с начинкой из растительных, рыбных и мясных продуктов. Приводятся сведения о конструкции линии и технологии изготовлении такого типа хлебобулочных изделий в непрерывном цикле, а также конструкциях обеспечивающих устройств и механизмов.

Ключевые слова: технологическое оборудование, обработка пищевых материалов, открытые пироги, технология непрерывного изготовления хлебобулочных изделий.

AUTOMATION OF THE BAKING OF PIECE BAKERY PRODUCTS

G.V.Alekseev, E.N.Ivleva, A.S.Ivanova

St. Petersburg state University of Economics (SPbSEU), 191023, Saint-Petersburg, Sadovaya street, 21;

1TMO university, Institute of the chill and biotechnologies, 191002, Saint-Petersburg, str. Lomonosov, d. 9

In article are considered questions of the making the technological equipment for baking stocking up opened pie, type "vatruschka", with stuffing from vegetable, fish and meat products. Happen to the information about designs of the lines and technologies fabrication such type bakery products in unceasing cycle, as well as design providing device and mechanism.

Keywords: technological equipment, processing food material, opened pies, technology of the unceasing fabrication bakery product.

В настоящее время крупяные и хлебо- что не позволяет глубоко разобраться в слож-

булочные изделия составляют около 50% ра- ной картине явлений, которая может затем-

циона многих категорий населения. Такие объ- няться рядом побочных процессов,

емы потребления хлебобулочных изделий ста- При экспериментальном исследовании

вят проблемы всемерного расширения их ас- процесса формования тестовой заготовки из-

сортимента, причем не только в «домашнем» вестны параметры, определяющие данный пропитании, но и в предприятиях быстрого обслу- цесс-

с- То есть при составлении физической

живания, школах, больницах и других социаль- v т

модели процесса мы сможем сформулировать но ориентированных учреждениях. Г1 X,

„ _ его математическое описание [1-31.

Исследования натурных объектов пред- Рассмотрим процесс приготовления та-

ставляют значительный интерес, их результаты кой заготовки в форме, изображенной на ри-

наиболее ценны и таких исследования в на- сунке I.

стоящее время широко проводятся. Однако ис- Обозначим d - диаметр цилиндриче-

пытание натурных объектов связано с болыпи- ского насадка дозатора, a D — диаметр тестовой

ми трудностями. При таких испытаниях в заготовки для укладки начинки. Толщину заго-

болыпинстве случаев отсутствует возможность товки, высоту и ширину буртика будем считать

детального исследования отдельных факторов, одинаковыми и равными 5.

1Алексеев Геннадий Валентинович — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры "Товароведение и экспертиза потребительских товаров" СПбГЭУ, моб.:+1921 335 07 96, email:gva2003@rambler.ru;

2Ивлева Елена Николаевна — аспирант кафедры Товароведение и экспертиза потребительских товаров СПбГЭУ, моб+1921 350 18 76;

3Иванова Алина Сергеевна — аспирант кафедры "Процессы и аппараты пищевых производств" НИУ ИТМО, Институт холода и биотехнологий, моб.+1911 283 14 48.

(1)

V = V • У 2 У\

4D8

Считая движение равнозамедленным, из соответствующих соотношений кинематики перемещения фронта вычислим время t]

4D8 D-d

U -------------. (4)

1 Vxd D + d

На границе круговой и кольцевой областей формы также выполняется закон сохранения массы. В этом случае он будет иметь вид Qi=Qi или

nD8V2=nDa28V3, (5)

где Иь - текущий диаметр по кольцевому зазо-РУ-

Учитывая, как и ранее, что на границе двух участков И = , начальная скорость на

кольцевом зазоре определяется соотношением

d2

V

V =-2- = V ■

зо 2 і

8D8

(6)

Рисунок 1. Форма для приготовления тестовой заготовки

Определим время заполнения формы из следующих соображений.

Пусть У1 - скорость течения жидкого теста в канале дозатора, У2 - радиальная скорость растекания по круговой части формы и ¥3 - радиальная скорость растекания по кольцевой части формы. В первом приближении положим, что толщина растекающегося слоя теста по круговой части формы - 5, а толщина растекающегося слоя по кольцевой части формы - 25.

Из закона сохранения массы теста 61=62 для вытекающего и растекающегося теста, при этих допущениях имеем

^- = тФ8У2.

4 2

В момент касания тестом формы очевидно с/=В и поэтому при /=0 справедливо выражение

У20=УГ—. (2)

20 1 48

При достижении фронтом растекающегося теста границы круговой области, то есть при /=/1

<з,

Для равнозамедленного движения на участке кольцевого зазора время перемещения определим так же, как для круговой области из уравнений кинематики. В результате это время определится соотношением 168(£> + 8)-£>8

(?)

Уг<12-(2В + 8)

Общее время заполнения формы можно вычислить суммированием tl и ^ из (4) и (7) в виде

4£>8

t =

V,-d

D-d + 48(D + 8)

(8)

D + d d(2D + 8)

Вычисление времени заполнения формы, необходимое для проектирования соответствующего технологического оборудования, как видно из последней формулы, обусловлено значением У\.

Выбор формы тестовой заготовки («перевернутая тарелка») обеспечивает идеальное заполнение застойных зон по малому Б и большому (13+25) диаметрам, однако затрудняет ее выпечку.

Для решения этой задачи и повышения производительности процесса нами была предложена конструкция автоматизированной линии с рядом вспомогательных устройств [4-6].

Общая схема автоматизированной линии приведена на рисунке 2.

Печь конвейерная кондитерская, включает в себя горизонтальный трехсекционный конвейер в виде секции подготовки тестовой заготовки в форме 1, туннельной печи для ее термообработки 2 и секции выгрузки изделия 3, а также вертикальный конвейерный блок подготовки форм, все секции горизонтального конвейера термоизолированы друг от друга, а вертикальный конвейерный блок подготовки форм 5 снабжен шарнирно установленными электромагнитными захватами в виде закрепленных на осях 12 соленоидов 11 и установленных на этих осях с возможностью возвратно поступательного движения, ограниченного концевыми микровыключателями 10, магнитных захватов 9, опертых посредством пружин 8 на жестко соединенные с ними толкатели 6, с боковой поверхностью эквидистантной вертикальным оболочкам форм 7, свободно установ-

ленным на плоских поддонах, магнитные за- ки в форме 1, последовательно размещены рас-

хваты 9 снабжены стыковочными пластинами пылитель жиросодержащей смазывающей сре-

15, а над секцией подготовки тестовой заготов- ды, например лецитина, 14 и дозатор теста 13.

Рисунок 2. Общая схема автоматизированной линии производства хлебобулочных изделий

Работает заявляемое устройство следующим образом. На внутреннюю поверхность формы, состоящей из вертикальной оболочки формы 6 и плоского поддона, размещенной на конвейерной ленте секции подготовки тестовой заготовки 1 через распылительную головку 14 наносят жиросодержащую смазывающую среду, например лецитин. Далее при перемещении формы на конвейерной ленте справа налево она попадает под дозатор 13 и заполняется необходимым количеством теста. При перемещении формы с тестом 4 внутри туннельной печи 2 она подвергается температурному воздействию, в результате чего тесто превращается в готовое изделие. Температурное воздействие на готовое изделие прекращается при дальнейшем перемещение формы на конвейерной ленте секции выгрузки изделия 3. В этот момент включается соленоид 11, который генерируя магнитное поле, заставляет двигаться магнитный захват 9 вниз до соприкосновения стыковочными пластинами 15 с вертикальной оболочкой формы 7. Толкатель 6, опирающийся посредством пружины 8 на магнитный захват 9, создает при этом определенное давление на выпеченное изделие. При дальнейшем увлекании оболочки 7, находящейся в магнитном контакте со стыковочными пластинами 15, за счет вращения конвейерного блока подготовки форм 5, толкатель 6 отделяет выпеченное изделие от формы

7. После перемещения магнитного захвата 9 с формой 6 в зону секции подготовки тестовой заготовки 1 толкатель 6 упирается в плоский поддон, пытаясь переместить магнитный захват 9 вверх и сжимая пружину 8. Это с помощью концевого выключателя 10 отключает соленоид

11, что прекращает воздействие магнитного поля, и оболочка 7 за счет центрирующего воздействия эквидистантной поверхности толкателя 6 устанавливается точно по центру плоского поддона. Далее процесс повторяется.

Одним из факторов препятствующих автоматизации процесса выпечки изделий является отсутствие устройств обеспечивающих приготовление начинки и ее загрузку в предварительно подготовленные заготовки.

Для обеспечения подготовки начинки разработаны устройства, измельчающие растительное сырье [7-10].

В качестве примера приведем на рисунке 3 схему одного из таких устройств.

\---------/

Рисунок 3 Установка для приготовления картофельного пюре

Не менее важным обстоятельством обеспечения работоспособности автоматизированной линии является наличие специальных дозаторов для наполнения тестовой основы начинкой [11-13].

Рисунок 4 отображает одну из схем такого дозирующего устройства.

Рисунок 4. Устройство для объемного дозирования

Наконец, необходимо обеспечить определенный режим термообработки заготовок, а готовую продукцию упаковать и отправить потребителю. Для этой цели нами разработаны устройства нагревающего воздух в печи, устройства для запечатывания упаковки и приспособление для упаковки продукции [14-16].

Комплекс предлагаемых технических решений с учетом вариативности условий производства позволяет реализовать автоматизированную выпечку мелкоштучных хлебобулочных изделий и наиболее полно удовлетворить запросы потребителя.

Литература

1. Алексеев Г.В., Иванова А.С. Течение неньюто-новской жидкости в канапе сложной формы (на примере тестовых заготовок). Вестник Российской академии естественных наук, 2006, вып. 11(1), С.59-61

2. Алексеев Г.В., Иванова А.С. Моделирование процесса натекания неньютоновской жидкости на жесткую преграду. Вестник Международной академии холода. 2012. № 1. С. 34-35.

3. Алексеев Г.В., Ивлева Е.Н. Влияние характеристик теста на скорость заполнения формы/ - Процессы и аппараты пищевых производств. 2012. № 1. С. 26.

4. Алексеев Г.В., Метель С.Н. А.с.№1353390(СССР).Устройство для выпечки полуфабриката из теста/ - Опубл. БИ.№43, 1987

5. Алексеев Г.В., Иванова А.С. Устройство для выпечки хлебобулочных изделий с начинкой/ - Патент на изобретение РФ № 2262857. 20.01.2004

6. Алексеев Г.В., Ивлева Е.Н. Печь конвейерная кондитерская/ - Патент РФ на полезную модель № 2012126727 от 23.08.2012

7.Алексеев Г.В., Наумов В.Н. А.с.№1643555 (СССР). Устройство для тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья/- Опубл. БИ, №15, 1991

8.Алексеев Г.В., Шохин А.Н. А.с.№1576140(СССР). Установка для приготовления картофельного пюре/ - Опубл. БИ, №25,1990

9.Алексеев Г.В., Устройство для измельчения фруктов и овощей/ - Патент РФ на полезную модель №131996/ Опубл. 26.02.2013

10. Алексеев Г.В., Кондратов А.В. Перспективы применения кавитационного воздействия для измельчения пищевых продуктов (монография). - Саратов: Вузовское образование, 2013. - 138 с.

11. Алексеев Г.В., Никулина О.Ю. А.с.№1527503(СССР). Устройство для объемного дозирования/ - Опубл. БИ, №45, 1989

12.Алексеев Г.В., Боровков М.И. Устройство для дозирования пищевых продуктов. Патент РФ на полезную модель №115161/ Опубл. 27.04.2012.

13. Алексеев Г.В., Ковалев НИ.

А.с.№1224589(СССР). Устройство для объемного дозирования/- Опубл. БИ, №14, 1986

14.Алексеев Г.В., Новиков В.М.

А.с.№1473089(СССР). Воздухонагреватель/- Опубл. БИ, №14, 1989

15. Алексеев Г.В., Лагунов B.C.

А.с.№1472360(СССР). Устройство для запечатывания упаковки из термоусадочной пленки/- Опубл. БИ, №14, 1989

16. АлексеевГ.В., Наумов В.Н.

А.с.№1296480(СССР). Термоусадочный тоннель/-Опубл. БИ, №10, 1987