Автоматическая станция для приготовления вязко-текучей смеси
Владельцы патента RU 2581483:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. (ФГБОУ ВПО "СГТУ имени Гагарина Ю.А.") (RU)
Сопляченко Вячеслав Николаевич (RU)
Автоматическая станция включает тестомесильную машину, эмульсатор, дозаторы воды и муки, промежуточную емкость для теста, транспорт для перемещения компонентов и их смесей. Станция содержит дозаторы для подачи сухих компонентов в дополнительный промежуточный смеситель, выполненный в виде герметичной вакуумированной цилиндрической емкости с мешалкой и конической нижней частью. Также предусмотрены дозаторы с расходными емкостями для жидких компонентов для подачи их в эмульсатор. Эмульсатор и тестомесильная машина выполнены в виде герметичных вакуумированных цилиндров со скошенным основанием, на каждом из которых установлены двигатели с роторной мешалкой. Транспорт выполнен в виде транспортной системы, включающей вакуумный насос с ресивером, вакуумные трубопроводы и продуктопроводы с управляемыми от блока управления клапанами для соединения ресивера, промежуточного смесителя сыпучих компонентов, тестомесильной машины и промежуточной емкости для теста. Все емкости, дозаторы, бункера, смесители, эмульсатор и тестомесильная машина снабжены датчиками для связи с блоком управления. Изобретение обеспечивает упорядоченное распределение исходных компонентов внутри готовой смеси. 1 табл., 1 пр., 1 ил.
Изобретение относится к пищевой, сельскохозяйственной, химической и другим отраслям промышленности, предназначено для смешивания вязкотекучих и сыпучих масс, получения упорядоченного распределения исходных компонентов внутри готовой смеси и может быть использовано в химической, резинотехнической, фармацевтической, пищевой промышленности, при производстве строительных материалов, а также для приготовления вафельного теста.
Известна станция непрерывного замеса сахарного теста СНЗ.
Станция предназначена для приготовления теста сахарных сортов; устанавливается в механизированной поточной линии ШЛП.
В состав станции входят бак для горячей воды, смеситель-эмульсатор, ультразвуковая установка, бак для эмульсии, насос-дозатор, дозатор муки, тестомесильная машина непрерывного действия, электрооборудование станции и тестовой питатель, механический транспорт для перемещения сыпучих, жидких компонентов и полуфабрикатов [Лунин О.Г., Черноиванник А.Я. Технологическое оборудование предприятий кондитерской промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. - С. 234-235].
Недостатком станции непрерывного замеса сахарного теста является непромес в тестомесильных машинах непрерывного действия, т.к. интенсивный замес осуществляется на уровне расположения месильных лопастей, т.е. промежуточные слои теста замешиваются неравномерно, что в итоге снижает качество продукции, сложность обеспечения точности дозирования исходных компонентов в тестомесильную машину, повышенные удельные энергозатраты вследствие использования механических транспортирующих устройств.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является станция непрерывного приготовления вафельного теста.
Станция предназначена для приготовления непрерывным способом вафельного теста с непрерывным приготовлением эмульсии.
В состав станции входит следующее оборудование: бак для холодной воды; порционный дозатор объемного типа для вод; эмульсатор для приготовления концентрированной эмульсии; промежуточная емкость для эмульсии; плунжерный насос-дозатор для эмульсии; дозатор сливного типа для дозирования холодной воды непрерывным способом; гомогенизатор для образования мелкодисперсной эмульсии; дозатор для муки, вибросмеситель для приготовления вафельного теста непрерывным способом; механический транспорт для перемещения сыпучих, жидких компонентов и полуфабрикатов [Лунин О.Г., Черноиванник А.Я. Технологическое оборудование предприятий кондитерской промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1975. - С. 240-241].
Недостатком этих технических решений является низкая интенсивность перемешивания промежуточных слоев теста и соответственно наблюдается непромес в тестомесильных машинах непрерывного действия, т.к. интенсивный замес осуществляется на уровне расположения месильных лопастей, т.е. промежуточные слои теста замешиваются неравномерно, что в итоге снижает качество продукции, сложность обеспечения точности дозирования исходных компонентов в тестомесильную машину, повышенные удельные энергозатраты, вследствие использования механических транспортирующих устройств.
Задачей изобретения является повышение качества получаемой смеси и снижение удельных энергозатрат на единицу продукции и снижение вязкости получаемой смеси.
Поставленная задача решается тем, что автоматическая станция для приготовления вязкотекучей смеси, содержащая тестомесильную машину, эмульсатор для приготовления эмульсии на основе яичного порошка, дозатор воды объемного типа, дозатор муки с бункером, промежуточную емкость для теста, транспорт для перемещения сухих сыпучих, жидких компонентов и их смесей, содержит дозаторы с расходными бункерами различных сухих компонентов для подачи их в дополнительный промежуточный смеситель сыпучих компонентов в виде герметичной вакуумированной цилиндрической емкости с мешалкой и конической нижней частью, дозаторы с расходными емкостями для различных жидких компонентов для подачи их в эмульсатор, в качестве тестомесильной машины использована тестомесильная машина периодического действия, эмульсатор и тестомесильная машина выполнены в виде герметичных вакуумированных цилиндров со скошенным основанием, на каждом из которых установлены двигатели с роторной мешалкой, а транспорт для перемещения сухих сыпучих, жидких компонентов и их смесей выполнен в виде транспортной системы, включающей вакуумный насос с ресивером, вакуумные трубопроводы и продуктопроводы с управляемыми от блока управления клапанами для соединения ресивера, промежуточного смесителя сыпучих компонентов, тестомесильной машины и промежуточной емкости для теста, причем все емкости, дозаторы, бункера, смесители, эмульсатор и тестомесильная машина снабжены датчиками для связи с блоком управления.
Таким образом, происходит быстрое смешивание и образование однородной массы с минимальной затратой энергии, кроме того, смешивание происходит с минимальным количеством кислорода, что существенно снижает окисление перемешиваемых масс, снижает вязкость и повышает качество готовой смеси.
Уникальность автоматической станции состоит в том, что она обеспечивает интенсивное смешение сухих компонент с эмульсией и получение гомогенного вафельного теста в кратчайшие сроки. Интенсивное смешение и гомогенизация происходит за время не более 40 секунд. При этом масса разовой порции приготовленного теста не превышает 10 килограмм. Затем тесто подается на печь для выпечки и вырабатывается там за время не более 5 минут. Это исключает затягивание и потерю гомогенности теста при выпечке, что способствует получению стабильного высокого качества вафельной продукции.
На фиг. 1 представлена автоматическая станция для смешения вязкотекучих смесей.
Автоматическая станция состоит из (Фиг. 1) дозаторов 1 с расходным бункером муки 4, дозаторов 2 с расходными бункерами сухих компонент 3, промежуточного смесителя 5 для сухих компонентов, эмульсатора 6 для получения гомогенной эмульсии с дозатором сухих компонент 7 и дозаторами жидких компонент 8 с расходными емкостями 9, дозатора воды 10, тестомесильной машины 11 для смешения сухих компонентов с эмульсией, эмульсатор 6 и тестомесильная машина 11 выполнены в виде герметичных вакуумированных цилиндров со скошенным основанием, на каждом из которых установлены двигатели с роторным смесителем, промежуточной емкости 12 для теста, транспортной системы в виде всасывающего пневмотранспорта, включающей вакуум-насос с ресивером 13, вакуум-трубопроводы 14, 15, 16 с трехходовыми управляемыми от блока управления клапанами 17, 18, 19 для соединения промежуточного смесителя 5 для сыпучих компонентов, тестомесильной машины 11 и промежуточной емкости 12 для связи с вакуум-насосом с ресивером 13, продуктопроводы 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 с клапанами 27, 28, 29, 30, 31, 32, управляемыми блоком управления для подачи сыпучих, жидких компонентов, полуфабрикатов и теста, причем все емкости, дозаторы, бункера, смесители, эмульсатор и тестомесильная машина снабжены датчиками для связи с блоком управления.
Автоматическая станция приготовления вафельного теста работает следующим образом. Пуск в работу автоматической станции приготовления вафельного теста осуществляется после включения вакуумного насоса, подключения к водопроводной сети. Перед этим емкости дозаторов жидких компонент должны быть заполнены до уровня не менее чем на 1/3 от максимального объема (не менее 3,0 литров). Расходные бункера с мукой и сухими компонентами также должны быть заполнены до уровня не менее чем на 1/3 от максимального объема: для бункера с яичным порошком не менее одного литра, для бункера с мукой не менее 15 литров и бункеров с сахаром, пищевой содой, крахмалом или пищевыми волокнами не менее 3,0 литров. После этого нажимают кнопку «Пуск программы» и блок управления начинают выполнять программу в соответствии с заложенным алгоритмом. При этом открывается клапан 27, и вода поступает в мерную емкость дозатора 10 воды, при достижении заданной дозы клапан 27 закрывается, прекращая подачу воды. Затем открывается клапан 28 и вода по продуктопроводу 22 подается в емкость эмульсатора 6. Жидкие компоненты (например: растительное масло, лецитин, водный раствор поваренной соли, водный раствор соли аммония и др.) дозаторами 8 через продуктопроводы 21 из емкости 9 подаются в эмульсатор 6. При этом датчик дозатора воды дает управляющий сигнал в блок управления, который прекращает подачу воды и возвращает механизмы в исходное положение. Одновременно с дозированием жидких компонент дозируются сухие компоненты: яичный порошок. При включении дозатора 7 яичного порошка одновременно включается вибратор, предотвращающий зависание в ячейках дозатора. Остальные сухие компоненты подаются в промежуточный смеситель 5 для сыпучих компонентов. По команде блока управления открывается клапан 17 на вакуум-трубопроводе 14, соединяющем емкость промежуточного смесителя 5 с ресивером вакуум-насоса 13, при этом в емкости промежуточного смесителя 5 создается разрежение. При включении дозатора муки 1 по команде блока управления мука из бункера 4 по продуктопроводам 20 за счет перепада давления, непрерывно дискретными порциями поступает в промежуточный смеситель 5. Другие сыпучие компоненты (например: сахар и пищевая сода и др.) подаются дозаторами 2 из бункеров 5 по продуктопроводам 20 также за счет перепада давления, непрерывно дискретными порциями в соответствии с рецептурой в промежуточный смеситель 5. Этим обеспечивается равномерное перемешивание сухих компонентов. После завершения процесса дозирования и перемешивания сухих компонентов и приготовления эмульсии по команде блока управления выключаются дозаторы сухих компонентов, и включается клапан 17, который отключает вакуум-трубопровод 14 и соединяет емкость промежуточного смесителя 5 с атмосферой. По команде блока управления открывается клапан 18 на вакуум-трубопроводе 15, соединяющем емкость тестомесильной машины 11 с ресивером вакуум-насоса 13, при этом в емкости тестомесильной машины 11 создается разрежение, далее открываются клапаны 30 и 29 на выходе эмульгатора 6 и промежуточного смесителя 5, которые позволяют эмульсии и смеси сухих компонентов по продуктопроводам 24 и 22 за счет перепада давления подаваться в емкость тестомесильной машины 11. Вакуумирование емкостей промежуточного смесителя и тестомесильной машины не только ускоряет процесс транспортирования сухих и жидких ингредиентов, но и ускоряет процесс образования однородной тестовой массы за счет удаления пузырьков воздуха, образующихся при смешении в условиях атмосферного давления. После опорожнения емкостей эмульсатора и промежуточного смесителя по команде блока управления включается клапан 18, который отключает вакумм-трубопровод 15 и соединяет емкость тестомесильной машины 11 с атмосферой, закрываются клапана 30 и 29, процесс приготовления эмульсии и смеси сыпучих компонентов повторяется. По окончании замеса вафельного теста в тестомесильной машине 11, по команде блока управления открывается клапан 19 на вакуум-трубопроводе 16, соединяющем промежуточную емкость 12 для теста с ресивером вакуум-насоса 13, при этом в емкости создается разрежение, далее открывается клапан 31 на продуктопроводе 25, соединяющий емкость тестомесильной машины 11 и промежуточной емкости для теста 12, что позволяют готовому тесту по продуктопроводу 25 за счет перепада давления подаваться в промежуточную емкость 12 для готового теста. После опорожнения емкости тестомесильной машины 11 по команде блока управления включается клапан 19, который отключает вакуум-трубопровод 16 и соединяет промежуточную емкость 12 с атмосферой, закрывается клапан 31, процесс приготовления теста повторяется. Готовое тесто фильтруется на сите и перекачивается из промежуточной емкости 12 через клапан 32 по продуктопроводу 26 в расходную емкость вафельной печи при разрешающем сигнале от датчика уровня теста в этой емкости. Наличие или отсутствия сухих и жидких компонент, полуфабриката и готового продукта контролируется датчиками, установленными в бункерах и емкостях всех устройств автоматической станции.
Пример 1.
Замес вафельного теста происходит в вакуумированной емкости тестомесильной машины предлагаемой автоматической станции для приготовления вязкопластичной смеси. Сыпучие компоненты предварительно смешиваются и подаются в емкость принудительно в виде распыленного факела, что позволяет производить смешивание сыпучих и жидких компонентов с момента их попадания в емкость. Подача компонентов и выгрузка готовой смеси происходит при помощи перепада давлений между дозаторами и внутренним объемом цилиндрической емкости, что значительно сокращает энергозатраты и время загрузки и разгрузки, общее время замеса одной порции вафельного теста составляет около 80 секунд.
Техническая характеристика предлагаемой автоматической станции для приготовления вязкотекучей смеси и выбранного прототипа станции непрерывного приготовления вафельного теста представлены в таблице.
Удельные энергозатраты для замеса вафельного теста в рассматриваемых устройствах определяем по формуле:
где N - мощность, затрачиваемая на замес вафельного теста, кВт;
Q - производительность устройства, кг/ч.
| Таблица | ||
| Характеристика | Станция непрерывного приготовления вафельного теста (прототип) | Автоматическая станция для приготовления вязкотекучей смеси |
| Производительность, Q, кг/ч | 330 | 450 |
| Необходимая производственная площадь, м2 | 10 | 0,84 |
| Общая мощность электродвигателей, N, кВт | 12 | 4 |
| Соотношение энергозатрат NУД1/NУД2 | 4,1 |
Удельные энергозатраты для замеса вафельного теста в станции непрерывного приготовления вафельного теста составляют:
Удельные энергозатраты для замеса вафельного теста в предлагаемой автоматической станции для приготовления вязко-пластичной смеси:
Таким образом по сравнению с прототипом, у которого удельные энергозатраты для замеса вафельного теста составляет NУД1=36,4 Вт/кг, у устройства, предлагаемого в качестве примера изобретения, удельные энергозатраты для замеса вафельного теста составляет ИУД2=8,9 Вт/кг. Таким образом, подтверждаются наши выводы о снижении энергозатрат в 4,1 раза.
Автоматическая станция для приготовления вязкотекучей смеси, содержащая тестомесильную машину, эмульсатор для приготовления эмульсии на основе яичного порошка, дозатор воды объемного типа, дозатор муки с бункером, промежуточную емкость для теста, транспорт для перемещения сухих сыпучих, жидких компонентов и их смесей, отличающаяся тем, что дополнительно содержит дозаторы с расходными бункерами для различных сухих компонентов для подачи их в дополнительный промежуточный смеситель сыпучих компонентов в виде герметичной вакуумированной цилиндрической емкости с мешалкой и конической нижней частью, дозаторы с расходными емкостями для различных жидких компонентов для подачи их в эмульсатор, в качестве тестомесильной машины использована тестомесильная машина периодического действия, эмульсатор и тестомесильная машина выполнены в виде герметичных вакуумированных цилиндров со скошенным основанием, на каждом из которых установлены двигатели с роторной мешалкой, а транспорт для перемещения сухих сыпучих, жидких компонентов и их смесей выполнен в виде транспортной системы, включающей вакуумный насос с ресивером, вакуумные трубопроводы и продуктопроводы с управляемыми от блока управления клапанами для соединения ресивера, промежуточного смесителя сыпучих компонентов, тестомесильной машины и промежуточной емкости для теста, причем все емкости, дозаторы, бункера, смесители, эмульсатор и тестомесильная машина снабжены датчиками для связи с блоком управления.
