CC BY
45
УДК 621.37
Принцип работы агрегата с использованием электромагнитного излучения для минипекарен
И.Г. Ершова, Г. В. Новикова
ФГБОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия», г. Чебоксары
Целью настоящей работы является разработка и обоснование параметров агрегата для выпечки хлебобулочных изделий диэлектрическим и инфракрасным (ИК) нагревом. Энергоподвод к объекту выпечки в электромагнитном поле способствует значительной интенсификации процесса, повышению качества изделия и создает благоприятные условия для автоматизации производства. Наиболее перспективным направлением для выпечки хлебобулочных изделий является использование энергоподвода в электромагнитном поле ИК- и СВЧ- диапазонов.
Известен способ производства бараночных изделий с использованием сверхвысокочастотной (СВЧ) энергии (патент 2422018 от 27.06.2011 г., бюл. № 18) [1].
Разработана операционно-технологическая схема выпечки хлебобулочных изделий и соответствующее конструктивное исполнение агрегата с СВЧ- и ИК- энергоподводом (заявка на изобретение № 2013105921 от 12.02.2013 г.). Технической и технологической задачей является разработка агрегата с использованием разных видов энергии, обеспечивающих интенсификацию процесса термообработки тестовых заготовок для улучшения качества хлебобулочных изделий при сниженных энергетических затратах [3].
Разработанный СВЧ-агрегат содержит следующие элементы (рис. 1): цилиндрический экранный корпус 1, генераторный блок 2 с магнетроном 3, систему подачи острого пара 4, изолированную экранными перегородками 5, ротор 6, резонаторные камеры из двух полуцилиндров 7 и 8, лампу-гриль 9, диэлектрические люльки 10. Внутри цилиндрического экранного корпуса 1 расположены генераторные блоки 2 с магнетроном 3. Цилиндрический экранный корпус 1 расположен так, что его ось находится параллельно горизонтальной плоскости. Между двумя генераторными блоками 2 имеются перегородки 5, ограждающие систему обеспечения подачи острого пара 4 для ошпарки тестовой заготовки. Под каждый генераторный блок жестко закреплены верхние полуцилиндрические резонаторные камеры 7, так что излучатель 3 направлен со стороны боковой поверхности вовнутрь полуцилиндра. Внутри экранного корпуса 1 концентрически расположен ротор 6, на боковой поверхности которого установлены нижние полуцилиндрические резонаторные камеры 8. Между остальными генераторными блоками 2 расположены источники ИК-лучей 9. Внутри каждой нижней
полуцилиндрической резонаторной камеры 8 установлены диэлектрические люльки 10. Каждое основание цилиндрического экранного корпуса 11 собрано из полукруга и прямоугольной плоскости на монтажном каркасе, обеспечивающем опору. Ротор 6 вращается за счет мотора-редуктора 12. Подача тестовых заготовок в диэлектрические люльки осуществляется с помощью подающего транспортера 15, а прием готовых изделий - с помощью приемного транспортера 14.
Процесс термообработки тестовых заготовок осуществляется следующим образом. С помощью мотора-редуктора 12 включают ротор 6. Далее включают подающий транспортер 15. После формования тестовые заготовки с помощью подающего транспортера поступают в диэлектрические люльки 10. Одновременно включают СВЧ-генераторы 2 с магнетроном 3 и систему подачи острого пара 4. Тестовые заготовки, находящиеся в диэлектрических люльках 10, при вращении ротора 6 попадают в цилиндрическую резонаторную камеру 7 и 8, где подвергаются воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ), эндогенно нагреваются, происходит восстановление и формирование пористой структуры, т.е. расстойка. В результате воздействия ЭМПСВЧ происходит интенсивное испарение воды, что приводит к образованию равномерной пористости по всему объему тестовых заготовок. Далее, в процессе вращения ротора 6 тестовые заготовки, находящиеся под системой подачи пара 4, подвергаются ошпарке насыщенным водяным паром низкого давления. Внутри тестовых заготовок и наиболее полно на поверхности в процессе ошпарки происходит денатурация белковых веществ и клейстеризация крахмала. Денатурация белков закрепляет в конце ошпарки достигнутый объем заготовки, клейстеризация крахмала на поверхности обеспечивает блестящую поверхность. Бродильная микрофлора теста при эндогенном нагреве погибает. Далее, после ошпарки тестовые заготовки опять попадают в резонаторную камеру, где осуществляется эндогенный нагрев более высокой скоростью и частичная выпечка хлебобулочных изделий. За пределами резонаторной камеры (ЭМПСВЧ), давление и температура по объему продукта выравниваются, а также происходит экзогенный нагрев за счет ИК-источников 9, способствующих дальнейшему выпеканию. Для увеличения производительности агрегата предусмотрено чередование нескольких генераторных блоков с источниками ИК-лучей. 9. Готовые хлебобулочные изделия 13 выгружаются на приемный транспортер 14 [4].
оооо
1 - цилиндрический экранный корпус, 2 - генераторный блок, 3 - магнетрон с излучателем, 4 - система подачи острого пара, 5 - экранные перегородки, 6 -ротор, 7 - верхние полуцилиндрические резонаторные камеры, 8 - нижние полуцилиндрические резонаторные камеры, 9 - лампы-гриль, 10 -диэлектрические люльки, 11 - основание цилиндрического экранного корпуса, 12 - мотор-редуктор, 13 - готовые хлебобулочные изделия, 14 -приемный транспортер, 15 - подающий транспортер
Получены положительные результаты исследований процесса расстойки тестовых заготовок в ЭМПСВЧ. Выявлены основные конструктивные размеры установки, в том числе горизонтально расположенного цилиндрического экранного корпуса шириной 0,4 м, диаметром 2,2 м; цилиндрической резонаторной камеры диаметром 12,24...18 см, длиной 24,5 см. Предварительно обоснованы режимы работы установки производительностью 30.35 кг/ч, потребляемой мощностью 5 кВт, продолжительность полного цикла - 17 мин., выпечки - 12 мин., длина пути - 5 м, полезная длина рабочей камеры - 3,5 м, частота вращения мотора-редуктора-0,06 об./мин. Ожидаемые энергетические затраты на выпечку хлебобулочных изделий 0,8 . 0,2 кВтч/кг при производительности агрегата 35 кг/ч и мощности 5 кВт [5].
