Анализ возможности создания универсального оборудования для замеса хлебного теста (стр. 3 из 4)
Корпус месильной камеру (24) снабжен водяной рубашкой (15), разделенной на две зоны, что позволяет создавать различный температурный режим в начале и конце замеса. Температура воды в зонах контролируется термометрами.
Месильная машина установлена на двух стойках (14) и (22), закрепленных на фундаментной плите (16).
Привод валов осуществляется от электродвигателя (21) через редуктор (19), муфту (20), зубчатую пару 1 и цепную передачу (2), снабженную натяжной звездочкой (3).
Технологический процесспроисходит следующим образом. В загрузочный патрубок (9) поступает мука, а через штуцер (11), соединенный с трубой (10), снабженной отверстиями, насосом-дозатором закачивается
эмульсия. Эмульсия состоит их сахара, жира, молока, соли, меланжа и других компонентов. Внутри камеры вращается вал (5), снабженный лопастями (6). Ленточный шнек (8) продвигает компоненты внутрь секторов из листовой стали, установлены по винтовой линии под углом 35-45º к оси вала 5, каждая лопасть по отношению к предыдущей развернута на угол 90º.
Такая установка лопастей обеспечивает одновременно с замесом продвижение теста вдоль камеры.
Тестообразная масса из камеры предварительного смешивания (7) по патрубку (4) поступает в месильную камеру (24). Сначала смесь захватывается витком шнека (23) месильного вала (17), а затем интенсивно перемешивается лопастями (18).
Замешанное тесто выходит из месильной камеры через отверстие, прикрываемое крышкой (13). Крышка снабжена рукояткой (12) которой изменяют сечение выходного отверстия и регулируют тем самым интенсивность замеса теста.
Производительность машины 800-1200 кг/ч, частота вращения вала камеры смешивания 40,5 мин-1, вала месильной камеры 16,2-1, продолжительность замеса 14-16 мин.
Рисунок 3 - Тестомесильная машина ШТ-1М
3.1 Расчет машины непрерывного действия ШТ-1М
Определение расхода энергии необходимо для расчета тестомесильной машины и энергетического анализа отдельных стадий замеса, совершенствования механизма процесса и обоснования рациональных параметров отдельных стадий замеса.
У большинства современных тестомесильных машин замес совершается в результате вращательного движения одной или нескольких месильных лопастей. Составим баланс энергии для тестомесильной машины с вращательным движением месильной лопасти. Для упрощения определим баланс энергозатрат на один цикл месильной лопасти:
. (1)На рисунке 4 представлена упрощенная модель тестомесильной машины, состоящей из емкости, в которой вращается вал с закрепленной на нем лопастью прямоугольной формы. Она установлена под углом a к образующей.
Рисунок 4 - Расчетная схема тестомесильной машины
За один оборот элементарная площадка месильной лопасти шириной dx, находящаяся на расстоянии х от центра вращения, перемещает элементарную массу по кругу:
, (2)и в осевом направлении:
, (3)где k- коэффициент подачи теста.
Масса dmперемещается по кругу со скоростью V= 2pxn,амасса dm1- в осевом направлении со средней скоростью V1=Sn,где S - шаг образующей наклона лопатки.
Элементарная работа смешения равна кинетической энергии, которую элементарная площадка месильной лопатки передает массе теста:
. (4)Работа смешения, совершаемая всей поверхностью лопаток:
. (5)Производя подстановку в формулу (5), получим интегральное уравнение смешивания:
. (5.1) 
После интегрирования получаем выражение для расчета работы, расходуемой на перемещение массы компонентов в месильной емкости. Мы не учитываем работу, расходуемую на преодоление трения между перемещающимися частицами массы. Эта работа будет учтена в расчете при определении расхода энергии на нагрев теста: 
. (5.2)Работа А1совершается за один оборот вала, то есть за время t = 1/n.
Работа, расходуемая на вращение массы месильных лопаток A2, может быть определена следующим образом. Введем выражение для элементарной массы одной лопатки:
, (6)и линейной скорости ее вращения:
, (7)в дифференциальное уравнение работы для а месильных лопастей и проинтегрируем его в пределах от r1 до r2:
, (8) 
. (8.1)Работа, расходуемая на нагрев теста и металлоконструкции тестомесильной машины за один оборот одной месильной лопатки:
. (9)С некоторым допущением можно считать, что температуры теста и месильной лопатки одинаковы, тогда:
. (9.1)Работа, затраченная на структурные изменения в тесте, А4. Ее непосредственное определение представляет значительные трудности. В первом приближении ее можно вычислить из баланса энергии замеса по экспериментальным данным.
Поскольку структурные изменения в массе теста зависят от интенсивности замеса и пропорциональны работе перемешивания А1, то работу А4 в первом приближении можно вычислить по уравнению:
. ( 10)После определения составляющих баланса энергозатрат за один цикл месильной лопасти найдем суммарные энергозатраты.
По величине расхода энергии на замес можно рассчитать мощность приводного электродвигателя тестомесильной машины:
. (11)Расчет тестомесильной машины. Расчет тестомесильной машины выполняется при создании новой конструкции либо при проверке технических данных существующей машины, подвергшейся реконструкции с целью совершенствования ее рабочего процесса. При создании новой машины расчет начинают с обоснования выбора единичной мощности (производительности). Затем определяют вместимость месильной камеры и производят расчет баланса энергозатрат, расчет мощности, потребной для привода тестомесильной машины, подбор электродвигателя и редуктора. На основании данных по расчету энергозатрат производится оценка мероприятий по совершенствованию рабочего процесса тестомесильной машины.
Выбор производительности тестомесильной машины осуществляют из расчета обеспечения тестом разделочных линий и печей в соответствии с параметрическими рядами технологического оборудования хлебозаводов. Производительность тестомесильной машины определяется по уравнению:
, (12)где k0- коэффициент, учитывающий возможные остановки машины на регулировку и очистку; для машин непрерывного действия k0 = 1,6 ÷ 1,1, для машин периодического действия k0 = 1,2 ÷ 1,3.
Затем определяется вместимость месильной камеры (в м3). Для тестомесильных машин непрерывного действия:
, (13)гдеk1- коэффициент заполнения месильной камеры; при непрерывном замесе k1 = 0,6 ÷ 0,7.
Затем составляют баланс энергозатрат на рабочий процесс, производят расчет мощности для привода тестомесильной машины и подбирают электродвигатель.
Произведем расчет тестомесильной машины непрерывного действия «ШТ-1М», производительность которой должна обеспечить тестовыми заготовками печи площадью пода 16 м2, т. е. ПП = 350 кг/ч. В таблице 1 представлены необходимые данные.
Таблица 1 - Исходные данные для расчета
| Упек по горячему хлебу у, % | 7 |
| Длительность замеса t3, с | 150 |
| Длительность вспомогательных операций tВ, с | 250 |
| Коэффициенты:k0k2 | 1,30,5 |
| Частота вращения вала месильной лопасти n, с-1 | 16,2 |
Параметры месильной лопасти:
r1 = 0,14 м,r12 = 0,196 м r13 = 0,0027 м
r2 = 0,03 мr22 = 0,009 м r23 = 0,00003 м
КПД машины h = 0,85.
Коэффициент подачи теста k= 0,3.
Температура теста: t1 = 35 °С, t2 = 28 °С.
Определим производительность тестомесильной машины по формуле (12):
кг/ч;Вместимость месильной камеры тестомесильной машины найдем по формуле (13):
м3,