Проект линии по производству хлебобулочных изделий

Проект линии по производству хлебобулочных изделий

Введение

Одной из основных задач, стоящей перед пищевой промышленностью и пищевым машиностроением, является создание высокоэффективного технологического оборудования, которое на основе использования прогрессивной технологии значительно повышает производительность труда, сокращает негативное воздействие на окружающую среду и способствует экономии исходного сырья, топливно-энергетических и материальных ресурсов.

Анализ современного состояния и тенденций развития, пищевых и перерабатывающих отраслей АПК России свидетельствует о том, что технический уровень производств нельзя признать удовлетворительным. Лишь 19 % активной части производственных фондов предприятий соответствуют мировому уровню, около 25 % подлежит модернизации, а 42 % - замене.

Общий уровень механизации производства пищевых и перерабатывающих отраслей АПК не превышает 44 %

Не умаляя роль мини-производств и малых предприятий в удовлетворении потребностей населения в продуктах питания, необходимо отметить, что будущее – за автоматизированными и автоматическими поточными линиями в составе крупных пищевых и перерабатывающих предприятий.

Главное направление в решении этой задачи – не замена функций человека при обслуживании существующих машин и агрегатов, а разработка таких технологических процессов, которые были бы вообще невозможны при непосредственном участии человека. Поэтому в соответствии с требованиями автоматизации предусматривается переход от многостадийных процессов с системой транспортирования продуктов от одного аппарата к другому к одностадийным, от малопроизводительного оборудования к высокопроизводительному, от периодических процессов к непрерывным.

Вот почему перспективные решения по автоматизации производственных процессов должны базироваться на решении неординарных технических задач инженерами – механиками, что в свою очередь требует прогрессивных разработок инженеров – технологов.

1 Технологическая линия производства хлеба

1.1 Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов

Хлеб вырабатывают в виде штучных изделий, выпеченных из мучного теста, которое подвергнуто брожению. Поверхность изделий покрыта твердой корочкой, а внутри содержится мягкий, пористый, резинообразный мякиш.

Основным сырьем для производства хлеба является пшеничная и ржаная мука, а также питьевая вода. В качестве дополнительного сырья используют дрожжи, соль, сахар, жиры и различные пищевые добавки. Хлебопекарная мука изготовлена из мучнистых зерен мягкой пшеницы. Структура такой муки является сыпучей порошкообразной. Все дополнительное сырье преобразуют в промежуточные жидкие полуфабрикаты: растворы, эмульсии или суспензии.

Хлебопекарное тесто в результате замеса и брожения приобретает необходимые для данного вида хлеба кислотность и физические свойства: упругость, формоудерживающую и газоудерживающую способности, которые обеспечивают максимальный объем тестовых заготовок, поступающих на выпечку.

1.2 Особенности производства и потребления готовой продукции

В настоящее время в хлебопекарном производстве применяют два вида поточных линий, отличающихся по степени механизации. Выработка хлебобулочных изделий в ассортименте осуществляется на механизированных линиях, позволяющих в пределах ассортиментных групп переходить с производства одного вида продукции на производство другого. Массовые виды продукции (батоны, формовой и круглый подовый хлеб) вырабатывают на специализированных комплексно – механизированных линиях и автоматизированных линиях.

Основными процессами хлебопекарного производства являются замес, и брожение рецептурной смеси – теста. При замесе перемешиваются компоненты, смесь подвергается механической обработке и насыщению пузырьками воздуха, происходит гидролитическое воздействие влаги на сухие компоненты смеси, формируется губчатый каркас теста. Брожение теста вызывается жизнедеятельностью дрожжей, молочно – кислых и других бактерий. При брожении в тесте протекают микробиологические и ферментативные процессы, изменяющие его физические свойства. Образуется капиллярно – пористая структура, удерживаемая эластичнопластичным скелетом, поры которого заполнены газом, состоящим из диоксида углерода, паров воды, спирта и других продуктов брожения. Происходит накопление ароматических и вкусовых веществ, определяющих потребительские свойства хлеба.

Продукция хлебопекарного производства выпускается в законченном товарном и потребительском виде. Срок хранения хлеба без специальной упаковки не превышает 1…2 суток, поэтому его производство организуют в местах непосредственного потребления. Для транспортирования хлеб укладывают на деревянные лотки, размещают последние на стеллажах или тележках и перевозят специализированными автомобилями.

1.3 Стадии технологического процесса

Приготовление хлеба можно разделить на следующие стадии:

- подготовка сырья к производству: хранение, смешивание, аэрация, просеивание и дозирование муки; подготовка питьевой воды; приготовление и темперирование растворов соли и сахара, жировых эмульсий и дрожжевых суспензий;

- дозирование рецептурных компонентов, замес и брожение опары и теста;

- разделка – деление созревшего теста на порции одинаковой массы;

- формование – механическая обработка тестовых заготовок с целью придания им определенной формы: шарообразной, цилиндрической, сигарообразной и др.;

- расстойка – брожение сформированных тестовых заготовок. После расстойка тестовые заготовки могут подвергаться надрезке (батоны, городские булки и др.);

- гидротермическая обработка тестовых заготовок и выпечка хлеба;

- охлаждение, отбраковка и хранение хлеба.

1.4 Характеристика комплексов оборудования

Начальные стадии технологического процесса производства хлеба выполняются при помощи комплексов оборудования для хранения, транспортирования и подготовки к производству муки, воды, соли, сахара, жира, дрожжей и других видов сырья. Для хранения сырья используют мешки, металлические и железобетонные емкости и бункера. На небольших предприятиях применяют механическое транспортирование мешков с мукой погрузчиками, а муку – нориями, цепными и винтовыми конвейерами. На крупных предприятиях используют системы пневматического транспорта муки. Жидкие полуфабрикаты перекачиваются насосами. Подготовку сырья осуществляют при помощи просеивателей, смесителей, магнитных аппаратов, фильтров и вспомогательного оборудования. Ведущий комплекс линии состоит из оборудования для темперирования, дозирования и смешивания рецептурных компонентов; брожения опары и теста; деление теста на порции и формования тестовых заготовок и полуфабрикатов. В состав этого комплекса входят дозаторы, тестоприготовительные агрегаты, тестомесильные, делительные и формующие машины.

Следующий комплекс линии включает оборудование для расстойки, укладки и выпечки тестовых заготовок. К нему относятся расстойные шкафы, механизмы для укладки, пересадки, нарезке тестовых заготовок и хлебопекарные печи.

Завершающий комплекс оборудования линии обеспечивает охлаждение, упаковывание, хранение и транспортирование готовых изделий. Он содержит оборудование остывочных отделений, экспедиций и складов готовой продукции.

1.5 Классификация оборудования

В различных отраслях пищевой промышленности возникает необходимость в перемешивании жидких продуктов: для смешивания двух или нескольких жидкостей, сохранения определенного технологического состояния эмульсий и суспензий, растворения или равномерного распределения твердых продуктов в жидкости, интенсификации тепловых процессов или химических реакций, получения или поддержания определенной температуры или консистенции жидкостей и т. д.

Смешивание пищевых продуктов осуществляется в смесителях следующих типов: шнековых, лопастных барабанных, пневматических (сжатым воздухом) и комбинированных.

Перемешивающие аппараты классифицируются

- по назначению: для смешивания, растворения, темперирования и т. д.;

- по расположению аппарата: вертикальные, горизонтальные, наклонные, специальные;

- по характеру обработки рабочей среды: смешивание одновременно во всем объеме, в части объема и пленочное смешивание;

- по характеру движения жидкости в аппарате: радиальное, осевое, тангенциальное и смешанное;

- по принципу действия: механические, пневматические, эжекторные, циркуляционные и специальные;

- по отношению к тепловым процессам: со станочной поверхностью теплообмена, с погруженной поверхностью теплообмена и без использования тепловых процессов.

Тестомесильные машины разделяют на машины периодического и непрерывного действия.

Машины периодического действия бывают с месильными емкостями (дежами) – стационарными и сменными (подкатными), а дежи – неподвижными, со свободным и принудительным вращением.

По интенсивности воздействия рабочего органа на тесто тестомесильные машины разделяются на три группы:

- обычные тихоходные (рабочий процесс не сопровождается нагревом теста);

- быстроходные (рабочий процесс сопровождается нагревом теста на 5…7 °С;

- супербыстроходные (замес сопровождаются нагревом теста на 10…20 °С и требуется специальное водяное охлаждение корпуса камеры).

По характеру движения месильного органа различают машины с круговым, вращательным, планетарным и сложным плоским и пространственным движением месильного органа.

Тестомесильные машины непрерывного действия разделяют на следующие группы:

- однокамерные с горизонтальным валом и Т – образными месильными лопастями;

- одновальные с горизонтальным валом, на котором в начале месильной емкости размещены трапецеидальные плоские лопасти, а в конце – винтовой шнек, заключенный в цилиндрический корпус;

- одновальные с горизонтальным валом, на котором вначале размещен смесительный шнек, а затем радиальные цилиндрические лопатки;

- одновальные с горизонтальным валом, вначале которого закреплен шнек и затем дисковая диафрагма и четырехлопастный пластификатор;

- одновальные с горизонтальной осью вращения, на которой в цилиндрической камере смещения размещен шнековый барабан с независимым приводом, в конической камере на валу закреплены месильные прямоугольные лопатки, а на ее стенках – неподвижные лопатки;

- двухвальные с горизонтальными валами, на которых закреплены Т – образные месильные лопасти;

- двухвальные с горизонтальными валами, вращающимися в разные стороны и закрепленными на них ленточными лопастями;

- двухкамерные двухвальные, на валах, которых закреплены винтообразные лопасти, образующие зоны смешения и замеса, а зона пластификации оборудована двумя четырехугольными звездочками;

- двухкамерные двухвальные, у которых имеется отдельная смесильная камера с приводом, а месильная камера с регулируемым приводом включает две зоны замеса: месильную, снабженную шнеками, и зону пластификации, рабочим органом которой являются кулаки;

- с трехлопастным ротором;

- с вертикальным цилиндрическим ротором;

- с дисковым ротором, на котором размещены кольцевые выступы, а в щели между ними входят с небольшим зазором кольцевые выступы корпуса.

Рассмотрим конструкции некоторых тестомесильных машин непрерывного действия.

Машина непрерывного действия марки ШМ - 1М со стационарной емкостью и горизонтальной осью вращения месильного органа предназначена для получения пластичного теста из муки и эмульсии. В патрубок 8 камеры 7 предварительного смешивания дозаторами подается мука и эмульсия. В камере вращается вал 5 с секторными месильными лопастями 6. Цепь 3 сообщает вращение валу 5 от вала 2.

Благодаря развороту месильных лопастей смесь в камере продвигается к патрубку 4 и поступает в камеру 13 окончательного смещения на виток шнека 14. Камера 13 имеет рубашку 12 из двух частей. Это позволяет создать нужный температурный режим в начале и конце замеса. Лопасти 10 образуют две винтовые линии с углами (0,2…0,25)π рад к оси вала.

Рисунок 1.1 – Машина месильная ШМ – 1М

Каждая пара лопастей повернута по отношению к соседней на угол 90°. Вал 2 приводится в движение от электродвигателя 1. В камере окончательного смешивания получается готовое тесто.

Продолжительность замеса регулируется шибером 11. При прикрытии шибером выпускного отверстия продолжительность замеса теста увеличивается. Через отверстия с крышками 9 производится очистка камер по окончании работы. При их открывании обесточивается приводной электродвигатель. В рассмотренной машине смешиваются два компонента сахарного теста: эмульсия и мука. Эти компоненты подаются объемными дозаторами.

Техническая характеристика месильной машины ШМ – 1М

Производительность, кг/ч - 900…1300

Угловая скорость месильного органа, рад/с:

в камере предварительного смешивания - 2,5…5,8

в камере окончательного смешивания - 0,8…1,8

Установленная мощность, кВт - 10

Габаритные размеры, мм - 3900*985*1780

Масса, кг - 2315

Машина РЗ – ХТО (рисунок 1.2) относится к двухкамерным тестомесильным машинам с повышенным механическим воздействием на тесто в зоне пластификации.

Рисунок 1.2 – Тестомесильная машина РЗ – ХТО

Машина имеет две раздельные камеры: смешения и пластификации. В камере смешения 4 расположены две месильные лопасти 6, на концах которых установлены винтовые шнеки, а между ними – спиральная образующая. Подача муки в камеру смешения производится через патрубок 2, жидких компонентов – через патрубок 1. Патрубок 3 служит для возврата в машину дефектного теста. Привод валов смесителя осуществлен от мотора – редуктора 5 мощностью 2,2 кВт. В конце камеры смешения тесто поступает в переходный патрубок 8 и далее в пластификатор 9, или камеру интенсивной проработки месильными валами, приводимыми во вращение от электродвигателя 11 через редуктор 7. На выходе из камеры установлен термометр 10 для контроля температуры теста.

В камере пластификации осуществляется интенсивная механическая обработка теста путем продавливания его между звездообразными валками, вращающимися в разные стороны и работающими по принципу шестеренчатого насоса. В зоне сжатия (на рисунке заштрихована) давление теста повышается до 3 * 10 Па, а температура теста – на 10…15 °С. Для изменения степени проработка теста в пластификаторе в схеме машины предусмотрена установка тиристорного преобразователя частоты, позволяющая плавно изменять обороты вала пластификатора.

Общий вид машины приведен на рисунке 1.3. Станина машины собрана из чугунных плит 1, 3, 4, 15, которые скреплены с чугунными корпусами редуктора 5 и смесительной камеры 9. На плите 1 укреплен электродвигатель 2, а на плите 3 – мотор редуктор 5, натяжной ролик 16 и редуктор 14. Для удобства очистки камера предварительного смешения снабжена откидной крышкой 7 с петлями и винтовыми зажимами 8. Для облегчения открывания крышки ее петли снабжены устройством, компенсирующим массу крышки. Загрузочная воронка имеет боковые дверки 6, открытие которых облегчают доступ для очистки смесительной камеры. Крышки и дверки снабжены резиновыми уплотнителями, герметизирующими место разъема.

Подобную откидную крышку имеет и камера пластификатора 10. Помимо этого имеется винтовое устройство 12, позволяющее выводить рабочие органы пластификатора из камеры 11. Для удобства очистки и промывки смонтирован лоток 13.

Тестомесильная машина РЗ – ХТО обеспечивает интенсивный замес теста, улучшающий качественные показатели готовых изделий, и открывает широкие возможности применения новых прогрессивных технологических схем, сокращающих длительность цикла брожения теста перед разделкой.

Рисунок 1.3 -

Следует, однако, обратить внимание на то, что в настоящей машине процесс смешения объединен со второй фазой замеса, поэтому требует значительного расхода энергии. Пластификация теста за счет сжатия до 310 Па нуждается в уточнении, поскольку сжатие между параллельными ребрами валков для придания продольного перемещения сопровождается повышенным нагревом теста и является нежелательным.

Техническая характеристика тестомесильной машины РЗ – ХТО

Производительность, т/сут - до 10

Установленная мощность, кВт - 17

Частота вращения месильного органа, об/мин - 50..150

Габаритные размеры, мм - 3040*500*2200

Масса, кг - 450

Машина РЗ-ХТИ-3 предназначена для интенсивного замеса пшеничного теста с переменным режимом замеса, который обеспечивается путем применения трехскоростного электродвигателя. Машина имеет стационарную корытообразную месильную емкость, которая при разгрузке поворачивается вокруг горизонтальной оси.

Рабочая емкость машины 5 (рисунок 1.4) установлена на двух поворотных цапфах 4, которые вмонтированы в поворотные опоры 3, закрепленные на станине 1. Внутри цапф пропущены приводные валы 2, на концах которых в месильной емкости закреплены Г – образные рычаги 6

месильного органа, соединенные между собой вилкообразным рычагом и штангой 7. Привод месильного органа осуществляется от двух приводных электродвигателей 9 через зубчатые редукторы 10. Конструкция месильного органа благодаря применению различных скоростей правого и левого Г – образных рычагов позволяет изменять свое пространственное положение относительно опор.

Загрузка компонентов осуществляется через патрубки, вмонтированные в неподвижной крышке 8. Выгрузка теста осуществляется путем поворота корыта с помощью индивидуального привода. Управление машиной осуществляется автоматически по заданной программе.

Замес теста в машине осуществляется следующим образом. Г – образные рычаги попеременно в течение половины оборота перемешиваются параллельно цилиндрической части месильной емкости на небольшом расстоянии от нее, за один оборот прорабатывается сравнительно небольшая масса теста, но при этом возникают большие нагрузки на валу месильной лопасти. В последующие пол – оборота над цилиндрической частью днища проходит углом соединение штанги с шарнирным рычагом и перемешивает массу иным образом, однако воздействие самой цилиндрической штанги на тесто менее значительно даже при дифференциальной скорости ее концов.

К достоинствам машины следует отнести интенсивное воздействие на тесто при замесе, способствующее сокращению брожения теста, автоматическое управление процессом замеса, устройство механизированной разгрузки при периодическом замесе.

Рисунок 1.4 – Машина РЗ-ХТИ-3

Техническая характеристика тестомесильной машины РЗ -ХТИ - 3

Производительность, т/сут - 23…28

Продолжительность замеса, мин - до 3,0

Установленная мощность, кВт - 21

Частота вращения месильного органа, мин - 60, 90, 120

Вместимость месильной камеры, м - 0,35

Габаритные размеры, мм - 1860*1400*1870

Масса, кг - 800

2 Технологическая часть

Булочка московская вырабатывается из пшеничной муки высшего сорта. Булочка представляет собой штучное изделие округлой формы с тремя надрезами на поверхности, массой 0,2 кг. Диаметр изделия 13-15 см. Выпекают булочки в увлажненной пекарной камере при температуре 200 – 220 оС. Продолжительность выпечки 19-21 минут.

2.1 Рецептура и физико-химические показатели качества заданного ассортимента

В данном проекте ведется расчет технологической линии для производства различного ассортимента хлебобулочных изделий, в частности булочки московской. Технологическая линия производительностью 1000 т/сут.

В таблице 2.1 представлен ассортимент хлебобулочного изделия и нормативная рецептура на 100 кг муки.

В таблице 2.2 приведены физико-химические показатели качества изделий.

Таблица 2.1 - Нормативная рецептура булочки московской

Наименование сырья	Количество сырья, кг	Влажность, %
Мука пшеничная в/с	100	14,5
Дрожжи хлебопекарные	2,5	75
Соль поваренная пищевая	2	3
Сахар песок	1	0,15
Вода

Таблица 2.2– Физико-химические показатели качества изделий

Наименование	ГОСТ	Масса, кг	Размеры: длина, ширина, диаметр	Вид изделия	Показатели качества
					W, %	кисло-тность, град Но	порис-тость
Булочка московская	27844-88	0,2	Ø13-15	подовый	44	3	64

2.2 Устройство и принцип действия производства линии

Муку доставляют на хлебозавод в автомуковозах, принимающих до 7…8 т муки. Автомуковоз взвешивают на автомобильных весах и подают под разгрузку. Для пневматической разгрузки муки автомуковоз оборудован воздушным компрессором и гибким шлангом для присоединения к приемному щитку 8. Муку из емкости автомуковоза под давлением по трубам 10 загружают в силосы 9 на хранение.

Дополнительное сырье – раствор соли и дрожжевую эмульсию хранят в емкостях 20 и 21. Раствор соли предварительно готовят в специальной установке.

При работе линии муку из силосов 9 выгружают в бункер 12 с применением системы аэрозольтранспорта, который кроме труб включает в себе компрессор 4, ресивер 5 и воздушный фильтр 3. Расход муки из каждого силоса компрессор 4, ресивер 5 и воздушный фильтр 3. Расход муки из каждого силоса регулируют при помощи роторных питателей 7 и переключателей 11. Для равномерного распределения сжатого воздуха при различных режимах работы перед роторными питателями устанавливают ультразвуковые сопла 6.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6