CC BY
34
Таблица 3
Способ
Плотность опары, кг/дм3, при длительности брожения
кЛфСДСЛСНИИ ПЛОТНОСТИ после замеса 1 ч 2 ч 3 ч 4 ч
При нормальном давлении Р = =101,3 к Па
По уравнению (9) 1,29 0,99 0,60 0,48 0,45
По уравнению (10) 1,27 0,87 0,59 0,43 0,40
Относительная ошибка, % 1,58 13,79 1,69 11,63 12,50
При давлении Р = 111,3 кПа
По уравнению (9) 1,29 1,06 0,64 0,52 0,48
По уравнению (10) 1,31 1.01 0,62 0,50 0,47
Относительная ошибка, % 1,52 4,95 3,22 4,0 2,13
При давлении Р = 121,3 кПа
По уравнению (9) 1,29 1,04 0,66 0,54 0,50
По уравнению (10) 1,33 1,03 0,64 0,52 0,49
Относительная ошибка, % 3,01 0,97 3,12 3,85 2,04
С учетом значений Уэ и V зависимость объема удержанного диоксида углерода от длительности брожения густого полуфабриката и величины давления Р, к Па: 1 — 101,1; 2— 111,1; 3— 121,1 показана на рис. 2. Ее использовали для расчета плотности опары по уравнению (9). Значения плотности опар, полученные с учетом уравнений Менделеева — Клайперона и Генри, сравнивали с аналогичными данными, которые были определены по эмпирическому уравнению (10) при расходе прессованных дрожжей 1% к массе муки в тесте (табл. 3).
Согласно экспериментальным данным, относительное отклонение плотности опар по предлагае-
мому авторами методу с учетом газовых законов < эмпирических данных, рассчитанных по уравнен? (10), колеблется в пределах 2—10%. Это указыв ет на возможность использования уравнения (! для инженерного расчета величины плотности тест образных масс при изменении гидростатическо] давления в бродильных аппаратах.
ВЫВОДЫ
1. Плотность тестообразных масс в вертикально бродильном аппарате существенно зависит от вел чины гидростатического давления вышележащр слоев бродящего материала.
2. Полученные с учетом газовых законов, эмпир] ческие формулы позволяют рассчитывать плотнос1 тестообразных масс в бродильном аппарате в зав] симости от ряда технологических факторов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ауэрман Л. Я. Технология хлебопекарного пр< изводства.— М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1984.— 416 с.
2. Рид Р., Шервуд Г. Свойства газов и жидкостей.-Л.: Химия, 1982.— 592 с.
3. Н i b Ь е г d G. Е., Parker N. S. // Cereal Chem -1976.—53.— № 3.— P. 338—346.
4. Г о p о н о в с к и й И. Т., Назаренко Ю. П
Н е к р я ч Е. Ф. Краткий справочник химика,— К?
ев: Наукова думка, 1974.— 992 с.
5. Г р а ч е в Ю. П. Математические методы планирс
^ вания экспериментов.— М.: Пищ. пром-сть, 1979_200 t
6.'Rudolph Н., Tscheuschner Н,—D.//Bake und Konditor.—1978,—№ 7,—S. 203—206.
Кафедра технологии хлебопекарного и кондитерского производств Поступила 08.08.8!
664.653.12.001.(
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ ЖИДКИХ ОПАР
Н. И. АМИРАСЛАНОВА, С. И. СИДОРЕНКО
Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности
В хлебопекарном производстве необходимо заменить устаревшие смесители, мощность которых недостаточна для быстрого и качественного смешивания продуктов, на современные высокоинтенсивные машины для замеса жидких мучных полуфабрикатов. Нами разработано смесительное устройство, в котором перемешивание осуществляется в малом объеме с большой частотой вращения рабочего органа [1].
Влияние параметров смесителя на потребляемую мощность исследовали в эксперименте по плану рототабельного планирования для трех факторов.
Жидкую пшеничную опару из муки I с. готовили в смесительной машине, содержащей цилиндрическую рабочую камеру со сферическим днищем, крышку с патрубками для подачи муки и жидких компонентов, вертикальный вал с ротором, выполненным в виде многолопастной пластины с бортами в форме желобов. Вал приводился в движение посредством электродвигателя через клиноременную передачу. С помощью регулятора скоростей изменялась частота вращения рабочего органа в широком диапазоне при наблюдении за показаниями электронного тахометра с цифровой индикацией. Благодаря реле времени поддерживалась необхо-
димая продолжительность замеса, составивши в данной серии 120 с, что обосновано [2, 3, 4].
В рабочую емкость смесителя сначала загр; жали жидкие компоненты, затем муку, включал электродвигатель. Дрожжевую суспензию вносил за 15 с до конца замеса.
Исследования замеса жидкой опары подтве[ дили, что при увеличении скорости вращения рабе чего органа смесителя наблюдается ускорен? биохимических и микробиологических процессс в бродящей массе. Благодаря этому период бр< жения жидкой опары можно уменьшить на 30-60 мин (до 180 мин), что ведет соответствен^ к сокращению всего производственного цикл тестоведения и к экономии сухих веществ СВ мук на брожение в опаре на 1,3%, к повышению выход готовых изделий.
Матрица планирования и условия эксперименте приведены в табл. 1.
В результате реализации матрицы планировани и обработки данных опытов на ЭВМ СМ-2 по м< тодике [5] получена математическая модель, св> зывающая потребляемую мощность N (У) смесител с исследуемыми факторами — частотой вращени
Таблица I
Показатели Входные переменные параметры Выходные параметры
п, об/мин (е-1) Г, % V, л Ы, Вт
а,овое наимено- X, X,
*ание параметра .1 .V
новной уровень 2000 (33,3) 70 3
зхний уровень 2500 (41,7) 75 3,5 —
жний уровень тервал варьи- 1500 (25,0) 65 2,5 ■
ювания 500 ."I 0,5
бочего органа п(Х\), влажностью опары № (Хг) эбъемом рабочей среды V {Хз)1
У = 1023,99+0,05*,-12,00*2 —128,00Х,+
+0,001 *, Х2 —0,02Х, *3 +3,00^2^3. (1)
)сле дискриминации коэффициентов регрессии оценки их значимости модель (1) преобразована более простую адекватную форму, которая в на-ральных переменных имеет вид:
N =353,191 +0,001 п № +0,291 Ш V. (2)
Модель адекватна реальному процессу в экспе-ментальной области, так как дисперсионное отно-;ние Т7с1 при уровне значимости а=0,05. Ка-ственное сравнение моделей (1) и (2) позволяет [делить наименее значимые факторы и эффекты аимодействия. Среди них наименее значимое нейное влияние оказывает объем рабочей камеры, стота вращения и парное взаимодействие частоты ащения ротора и объема рабочей камеры. Более фективно при изменении влажности опары пар-е влияние частоты вращения ротора и объема бочей камеры.
Анализ данных показал, что при увеличении стоты вращения рабочего органа смесителя
1с. 1. Значения У/, %: 1 — 65, 2 — 70, 3 — 75
от 1500 до 2500 об/мин энергозатраты повышаются, при 2500 об/мин несколько стабилизируются, затем постепенно потребляемая мощность снова возрастает (рис. 1). Очевидно, что при частоте вращения рабочего органа смесителя свыше 2000 об/мин застойные зоны между лопастями исчезают, масса захватывается по всему объему рабочей камеры.
Таблица 2
п. Ы, Вт
об/мин % V, л А. С/, Вт/г
экспери- менталь- расчет- ная ЦО' Дж/г
ная
1500 65 3 510 512 15,0 0,125
2000 65 3 560 562 16,4 0,137
2500 65 3 590 598 17,4 0,144
1500 70 3 500 489 14,7 0,122
2000 70 3 550 544 16,1 0,134
2500- 79 3 580 576 17,1 0,142
1500 75 3 500 489 14,7 0,122
2000 75 3 530 528 15,6 0,129.
2500 75 3 560 555 16,5 0,137
1500 70 2,5 500 489 14,7 0,122
2000 70 2,5 550 544 16,1 0,134
2500 70 2,5 570 577 16,8 0,139
1500 79 3,5 500 489 14,7 0,122
2000 70 3,5 550 544 16,1 0,134
2500 70 3,5 580 576 17,1 0.142
, Сводная табл. 2 представляет зависимость мощности привода ротора от переменных входных параметров на трех уровнях варьирования.
Данные экспериментов показывают, что с уменьшением влажности опары до 65% потребляемая мощность увеличивается и, соответственно, снижается при увеличении влажности полуфабриката. Увеличение объема опары одинаковой влажности на потребление мощности не влияет. С увеличением окружной скорости вращения ротора потребляемая мощность увеличивается.
В настоящее время под «интенсивным» замесом понимают различные способы замеса полуфабрикатов с повышенным удельным расходом энергии. Понятие «интенсивность» характеризуется количеством работы, расходуемой в единицу рабочего времени, т. е. мощностью.
Интенсивность замеса, Вт/г, определяется:
II —Ап/тт, (3)
а удельная работа, Дж/г, расходуемая на замес полуфабриката,
Ауд = (4)
где А — сумма энергозатрат на один оборот (цикл) рабочего органа, Дж; тт — масса полуфабриката в смесителе, г; т3 — продолжительность замеса, с.
Такое определение Ауд показывает, что на ее значение влияют одновременно интенсивность и продолжительность замеса опары, а интенсивность, в свою очередь, зависит от частоты вращения рабочего органа и механизма его воздействия на опару, т. е. от конструкции смесителя. Энергозатраты при замесе А охватывают работу, расходуемую на перемешивание массы определенной плотности (влажности), перемещение рабочих органов смесителя, нагрев массы и соприкасающихся с ней металлических частей смесителя, изменение структуры смеси. По приведенным формулам рассчитаны удельная работа, интенсивность и потребляемая мощность при замесе жидких опар, построены зависимости удельной работы от
500
потребляемой мощности (рис. 2). В пределах 1500—2000 об і мин получена одна линейная зав симость. Энергозатраты на замес близки меж собой при п 2000—2500 об/мин (табл. 2).
- При оценке работы смесителя в производстве ных условиях определяли влияние его основні геометрических параметров на качество опары и г товых изделий. Расчетные значения критери Ие и Рг составили соответственно 9300 и 3262, част та вращения месильного органа 2000 об/мин.
Исследовали качественные показатели опары п| отношениях диаметров емкости смесителя и рабоче органа О/й в диапазоне 2,5—4,0 и высоты урові опары к диаметру емкости Н/й в диапазоне 0,6—1 (табл. 3). Из полученных данных следует, что с ув личением отношений О/й > 3 и #/£> > 0,8 показ, тели жидкой опары ухудшаются. Наилучшие к чественные показатели опар соответствуют отн шениям й/й = 3 и Н/й = 0,8 (Л = 408 мм, й= 136 м. Н =326 мм).
При определении влияния геометрических пар метров смесителя на качество готовых изделі тесто готовили из опар, выброженных в течені 180 мин. В тесто расчетной влажности 45% вн сили 1,3% соли. Продолжительность брожения ТЄС' из пшеничной муки 1 с. 60 мин, выпечки -48 мин.
Производственные исследования показали, чт при отношениях й/й = 3, Н/Г) = 0,8 качество гот<
вых изделий соответствует стандарту. Влажносп хлеба составила 44,4%, кислотность — 2,2 граі пористость 71—72%, что на 4—5% превышает тр< бования ГОСТ, удельный объем хлеба достиг 306 ел на 100 г хлеба.
Рис. 2. Значения п, с
1 25,0; 2 — 33,3; 5 — 41,7
Таблица 3
Длительность
Качественные показатели жидких опар
ижепии, мин при й/й при Н/О
2,5 3,0 3,5 4,0 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1
Титруемая кислотность, град
0 1,8 2,2 2,0 1,6 1,4 1,8 2,2 1,8 1,6 1,4
60 2,0 2,8 2,4 1,8 1,6 2,2 2,8 2,0 1,8 1,8
120 2,4 3,6 2,8 2,2 1,8 2,8 3,6 2,6 2,0 2,2
180 2,8 4,4 3,2 2,4 2,0 3,4 4,4 3,0 2,4 2,4
240 3,2 4,8 3,6 2,8 2,4 4,2 4,8 3,4 2,8 2,8
Газообразующая способность, см3 на 100 г опары
60 60 89 60 50 45 64 92 88 84 74
120 158 198 140 130 110 180 188 168 172 158
180 280 320 260 258 260 294 320 290 282 268
240 330 460 320 300 320 360 460 380 320 300
Подъемная сила, мин
0 95 72 96 104 108 90 72 75 102 108
60 65 41 68 78 82 64 40 48 68 80
120 42 25 49 59 50 42 25 37 50 72
180 27 18 31 32 35 25 17 27 31 38
240 19 13 25 27 28 19 13 22 25 27
ВЫВОДЫ
Рациональные кинематические режимы работы при интенсивном замесе жидких опар достигаются при частотах вращения рабочего органа в диапазоне 33,3—41,7 с~1 в течение 120 с и влажности 65—70%. При этом значение удельной работы на замес 1 г опары достигает 16—17 Дж, что оптимально для интенсивного замеса полуфабрикатов
в свете современных теоретических разработо Рекомендуемыми отношениями геометрических п; рамегров смесителя при замесе жидких опар явл; ются В/й = 3, Н/О — 0,8, что ведет к улучшенш качественных показателей жидких опар и готовог хлеба. Продолжительность брожения опар можн сократить с 240 до 180 мин, как принято в промьш ленности.
ЛИТЕРАТУРА
.Лисовенко А. Т., Сидоренко С. И., А м и-расланова Н. И. Устройство для замеса жидкого мучного полуфабриката. А. с. № 1450801, БИ № 2, 15.01.89.
і. Амирас ланова Н. И., Сидоренко С. И.,
Лисовенко А. Т. Влияние длительности интенсивного замеса жидкой опары на кинетику брожения// Хлебопек, и кондит. пром-сть. —1987.— № 2.— С. 35.
1. Амирасланова Н. И., Сидоренко С. И.,
Лисовенко А. Т. Влияние конфигурации ротора при интенсивном замесе на характеристики жидких
опар//Хлебопек. и кондит. пром-сть. —1987.— № 10.—
С. 37.
4. Амирасланова Н. И., Сидоренко С. И.,
Лисовенко А. Т. Влияние частоты вращения месильного органа на интенсивность замеса жидких полуфабрикатов//Хлебопек. и кондит. пром-сть.—
1987.— № 9,— С. 39.
5. Н а л и м о в В. В., Чернова Н. А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов.— М.: Наука, 1965, 159 с.
Кафедра машин и аппаратов хлебопекарного,
макаронного и кондитерского
производств Поступила 28.03.90
664.726.4:664.788.3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ ГИДРОСЕПАРИРОВАНИЯ ЗЕРНА ГРЕЧИХИ
В. Д. КАМИНСКИЙ, С. Т. ТАСТАНБЕКОВ
Одесский технологический институт пищевой промышленности им. М. В. Ломоносова
Для гидросепарирования зерна гречихи сущест-!ующие конструкции моечных машин неприемлемы !з-за наличия в зерновой массе трудноотделимых тримесей, содержание которых в зерновой массе -речихи значительно выше, чем в зерне пшеницы. 3 ходе гидросепарирования всплывает 5,0% сорной фимеси, которую невозможно вывести [1].
На основании теоретических предпосылок ка-|ество гидравлической классификации зерновой мас-:ы и технологический эффект разделения зависят >т времени нахождения зерновой смеси в моечной «ашине, т. е. в водной среде. В конструкции моеч-юй машины длина сплавной камеры — один из >сновных факторов, определяющих эффективность (ыделения сорной примеси. На эффективность идросепарирования влияют кинематические пара-1етры работы зерновых шнеков, нагрузка на ма-нину и т. д.
Цель работы — определение режимов движения з сплавной камере моечной машины зерна гречихи зазличного качества. Мы проводили исследования три стабилизации всех параметров и изменении >дного из них на специальной лабораторной моеч-юй машине (см. рисунок), включающей патрубок 1 1ля загрузки зерна, кожух 2 шнека 3, ситчатую сассету 4, сплавную камеру 5, ситчатые стенки 6, жно 7 для вывода отходов.
Через патрубок 1 зерно подают на зерновые шнеки 1 затем в сплавную камеру 5. По всей площади шлавной камеры установлена кассета 4 с ситчатыми тенками 6, разделяющая ее на четыре секции.
При попадании в сплавную камеру 5 зерно движется по сложной траектории, в начальный момент перемещается горизонтально за счет движения затопленной струи и вертикально — под действием силы тяжести.
В соответствии с различной плотностью зерновой массы происходит распределение зерновок в четырех секциях сплавной камеры, при этом легковесные примеси с плотностью меньше воды всплывают и через окно 7 выводятся из сплавной камеры 5 с уходящей водой. Скорость движения затопленной струи зависит от размеров шнека (диаметр, шаг витков, частота его вращения). Струя называется свободной и затопленной,если она распространяется в среде, не ограниченной стенками, т. е. если поперечное сечение не превышает 20—25% поперечного сечения ограниченного пространства, что и относится к нашему случаю [2]. При рассмотрении движения затопленной струи в ограниченном пространстве сплавной камеры моечной машины наблюдается ядро потока, в котором скорость сохраняет те же значения, что и в выходном значении, на некотором расстоянии ядро потока размывается, при этом увеличивается сечение струи, и падает скорость.
Длина участка, где наблюдается ядро потока, примерно равна диаметру ядра. Необходимо отметить, что в ограниченном пространстве сплавной камеры не наблюдается направленного движения затопленной струи по всей массе воды. Производительность шнекового насоса значительно выше подачи количества воды, которое вытекает из камеры, поэтому в камере на некоторой глубине возникают обратные потоки, в связи с чем зерновки с более высокой плотностью, попадая в зону обратных потоков, замедляют свое движение, и при этом происходит их осаждение.
Горизонтальный путь, пройденный зерном, можно рассчитать по формуле:
5 =Ьпкхо, (1)
где Ь — шаг шнека, м;
п — частота вращения шнека, 1 /с;
£ — коэффициент подачи шнека; то — время осаждения различных частиц (зерен), с.
