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;