Оборудование для смешивания сырья и получения однородных масс
§ 4. Оборудование для смешивания сырья и получения однородных масс
Для приготовления рецептурных смесей, эмульсий, кремов, растворов и других кондитерских масс применяются смешивающие и взбивальные машины.
Смешивающие машины позволяют получить массу, состоящую из нескольких компонентов, которые могут находиться в различном агрегатном состоянии. Компоненты могут быть жидкими и твердыми (сыпучими). При необходимости рецептурные смеси насыщают воздухом — взбивают с помощью взбивальных машин.
Перемешивание и взбивание происходят принудительно, вследствие подвода к обрабатываемой массе извне механической энергии.
В зависимости от структурно-механических свойств исходных и конечных продуктов применяемое оборудование подразделяется на машины периодического и непрерывного действия, по конструктивным признакам — на лопастные, пропеллерные, турбинные роторные машины.
Оборудование периодического действия. Перемешивающие, месильные и взбивальные машины периодического действия имеют горизонтальный, вертикальный или совершающий сложное движение рабочий орган. Рабочим органом обычно служат один и два вала с фигурными лопастями, обеспечивающими максимальный эффект перемешивания.
Месильная машина с Z-образными лопастями. Машина (рис. 1.17,а) состоит из станины 1, месильной емкости 4, двух Z-образ-ных месильных органов 2, крышки 6, привода месильных орган и приводного механизма для опрокидывания и возврата месильной емкости. Приводной механизм месильных органов состоит из электродвигателя 13, передающего через клиноременную передачу 12 и две пары цилиндрических косозубых шестерен 10 и 11 движение месильным органам, вращающимся с одинаковой частотой.
В крышке 6 имеются отверстия 7 и 8, через которые происходит загрузка жидких и сыпучих компонентов. Последние можно загружать, подняв откидную плиту 5. Через нее можно также осуществлять контроль за процессом смешивания. Движущиеся части машины закрыты ограждениями 3 и 9. Электродвигатель 14 служит для привода поворотного механизма.
Рис. 1.17. Месильная машина с Z-образными лопастями
По окончании процесса смешивания емкость 7 (рис. 1.17,6) поворачивается на 90° вокруг оси 8 переднего месильного органа. Это происходит следующим образом. От электродвигателя 1 через ременную передачу 2 приводится в движение горизонтальный винт 4, на котором расположена гайка 5. Палец 3 входит в прорезь рычага б, жестко соединенного с емкостью 7. Горизонтальное перемещение пальца 3 вызывает вращательное движение рычага б, а следовательно, и поворот корыта.
Рецептурные компоненты поступают в месильную емкость в соответствии с заданной рецептурой. Затем включают электродвигатель, приводящий в движение Z-образные лопасти, вращающиеся с различной частотой.
По окончании смешивания выключают электродвигатель привода и включают электродвигатель опрокидывания емкости. Как только емкость повернется в положение выгрузки смеси, концевые выключатели автоматически отключат электродвигатель. Для облегчения выгрузки смеси из опрокинутой емкости в подкатную дежу или на ленточный конвейер можно включить электродвигатель привода лопастей, нажимая одновременно на две кнопки: на кнопку пуска электродвигателя привода лопастей и блокировочную кнопку. При этом лопасти будут работать только при постоянном нажатии блокировочной кнопки.
Электрическая схема смонтирована так, что при работе лопастей машины нельзя включить электродвигатель опрокидывания емкости и, наоборот, при работе электродвигателя опрокидывания емкости нельзя пустить привод лопастей. Для возвращения емкости в исходное положение необходимо нажать кнопку «Опрокидывание назад и возврат емкости». После возвращения емкости в положение «Смешивание» электродвигатель автоматически выключается. Производительность машины по тесту 570 кг/ч.
В кондитерской промышленности применяются смешивающие машины с двумя месильными лопастями Z-образной формы и полезной вместимостью от 0,05 до 0,45 м3.
Смеситель SMP-TS с вертикальным валом и измельчителем. Фирма «Бюлер» (Швейцария) разработала универсальный смеситель, предназначенный для приготовления различных кондитерских масс и полуфабрикатов: пралиновых, шоколадных и жировых глазурей, теста и пр.
Особенностью смесителя является то, что наряду с перемешиванием смеситель осуществляет измельчение компонентов, входящих в рецептурную смесь.
Смеситель (рис. 1.18) состоит из подкатной емкости (дежи) 2; колонного смесителя с электродвигателем 17; траверсы 15; вала смесителя 7 и вала измельчителя 8; гидравлического подъемника 19; станины 22 и пульта управления 21.
Подкатная дежа вместительностью 850 л крепится при помощи лент 3 с цепью 25, имеющей замок, связанный со штоком гидроцилиндра 23. Шток через цепь и ленту прижимает дежу к двум упорам 24 (второй упор расположен с обратной стороны) и таким образом приводит дежу в стационарное положение.
Рис. 1.18. Смеситель SMP-TS с вертикальным валом и измельчителем
На дежу сверху одевается крышка 9, снабженная люком 10 для загрузки компонентов. Если процесс смешивания производится под вакуумом, то на крышке устанавливают вакуумметр 11. Подъем и опускание крышки осуществляются штоками 12 и 18, связанными с гидроцилиндрами 14 и 16.
С траверсой 15 соединены полые цилиндры 13, которые входят в отверстия крышки 9. Внутри цилиндров находятся два вала 7 и 8. На валу 7 закреплен трехлопастной смеситель 4. На конце одной из лопастей шарнирно установлен скребок 5, защищающий внутреннюю боковую поверхность дежи во время работы машины. На валу 8 закреплена ножевая режущая головка, имеющая три диска 6, каждый из которых имеет три ножевых поверхности. Вал 8 вращается значительно быстрее вала 7, благодаря чему частицы, попадающие на ножевые поверхности, измельчаются.
Траверса 15 может подниматься и опускаться на гидравлической колонне 19, две штанги 20 служат для траверсы направляющими.
Смеситель работает так. Через люк 10 в установленную заранее дежу 2 подаются сыпучие и жидкие компоненты. Включается электродвигатель 17, который приводит во вращение смеситель 4 и ножевую режущую головку 6. Процесс перемешивания происходит во всем объеме дежи, так как траверса 15 поднимается и опускается на гидравлической колонне 19. Вместе с ней на величину 1180 мм перемещаются смеситель и ножевая режущая головка.
Крупные компоненты ( крупка орехов, засахаренный миндаль, нуга и др.) измельчаются и смешиваются с другими компонентами.
По окончании смешивания крышка поднимается над дежой, траверса со смесителем и ножевой режущей головкой тоже поднимаются, после чего дежа откатывается и разгружается через донное отверстие, которое открывается нажатием педали 1.
Пульт управления 21 подвешен на кронштейне для того, чтобы можно было осуществлять поворот и наклон. Пульт снабжен переключателями управления для работы смесителя в автоматическом и ручном режимах, имеет мнемосхему с индикацией неполадок и электронную систему управления, а также сенсорную клавиатуру для ввода данных. Все это позволяет программировать на месте до 20 этапов процесса на каждую рецептуру, вводя следующие настраиваемые параметры: частоту вращения вала мешалки, высоту подъема, включение и выключение автоматики подъема, включение и выключение вакуума и продолжительность процесса смешивания.
Взбивальная машина МВ-60 с вертикальным валом. Предназначена для насыщения рецептурных смесей воздухом при приготовлении сбивных начинок, кремов и т.п.
Машина (рис. 1.19) состоит из взбивального устройства, бачка с механизмом подъема и электропривода.
В литой чугунной станине 22 смонтированы привод взбивателя и механизм подъема бачка. Привод взбивателя состоит из электродвигателя 15, ременного вариатора, зубчатой передачи и планетарного механизма.
Вариатор состоит из двух шкивов с раздвижными конусными дисками, вариаторного ремня 10 и механизма регулирования. Нижний диск ведущего шкива закреплен на валу электродвигателя неподвижно, а верхний, поджатый пружиной 14, может перемещаться относительно нижнего. В ведомом шкиве верхний диск 11 непод вижно закреплен на валу 12 зубчатой передачи, а нижний может перемещаться при вращении винта с маховиком 8 механизма регулирования.
При вращении маховика против часовой стрелки частота вращения взбивателя увеличивается.
Вращение от ведомого шкива через вал-шестерню 12 и зубчатое колесо 13 передается
валу 7 планетарного механизма, ось которого совпадает с осью бачка 1. В корпусе 5 планетарного механизма размещен вал 4 взбивателя с шестерней 6. При вращении корпуса шестерня обкатывается по зубчатому колесу 16, закрепленному в корпусе 5, в результате чего взбиватель получает сложное движение: быстрое вращение вокруг своей оси и медленное вокруг оси бачка.
Вал взбивателя на выходе уплотнен самоподвижным каркасным сальником и войлочным кольцом. Сменные взбиватели 2 крепятся при помощи штифта на конце вала 4 с фигурным вырезом. В зависимости от вида взбиваемого продукта применяют один из трех прилагаемых к машине взбивателей.
На бачке устанавливается насадка 3, предотвращающая разбрызгивание взбиваемых продуктов. Бачок устанавливают на кронштейне 21, который имеет пластину 19, скользящую по вертикальным направляющим 17 станины 22 при помощи червячной пары, шестерни и рейки. Поднимают и опускают бачок вручную маховиком 18.
Бачок, насадку и взбиватель перед использованием тщательно моют горячей водой. Продукты загружают в бачок в соответствии с рецептурой. Не следует заполнять бачок до краев, так как при взбивании объем смеси увеличивается.
Бачок 1, снабженный рукоятками 20, устанавливают на кронштейн 21 и поднимают вверх до упора регулировочным маховиком 18. Нажимают на кнопку «Пуск», включают машину и устанавливают необходимую частоту вращения взбивателя. Частоту вращения регулируют только в процессе работы машины. По окончании взбивания электродвигатель выключают, опускают бачок, снимают взбиватель, насадку, а затем бачок.
Лопастной смеситель SMKN периодического действия с двумя горизонтальными лопастными валами фирмы «Бюлер» (Швейцария). Предназначен для интенсивного перемешивания, разминания и пластификации кондитерских масс (шоколадной, пралиновой и т.п.) со средней или высокой вязкостью.
Смеситель (рис. 1.20) состоит из корпуса 4, установленного на станине 10, закрытой со всех сторон ограждениями 14.
Внутри корпуса расположены два горизонтальных вала 6, на которых закреплены фигурные лопасти 5, развернутые относительно осей валов на 60°. Такое расположение, а также наличие в лопастях цилиндрических отверстий создает условия для эффективного получения однородной массы из смешиваемых компонентов, поступающих в корпус 4 через решетку 8 при открытой крышке 9. Валы вращаются в опорах 3 и приводятся в движение от электродвигателя 13 через ременную передачу 1 и специальный редуктор 2.
В смесителе массы движутся навстречу друг другу вдоль стенок корпуса. При этом лопасти разделяют смешиваемую массу на слои и направляют их в соседние зоны. Полученная однородная масса загружается через патрубок 12, который во время смешивания закрыт заслонкой.
Корпус смесителя снабжен рубашкой 7, заполненной парафиновым маслом, которое нагревается электрическими подогревателями. Конструкцией смесителя предусмотрен контроль количества загружаемой рецептурной смеси и отдельных ее компонентов, если они подаются последовательно. Для этого служат четыре встроенных датчика 11. В зависимости от вместимости единовременно можно загружать 1000...2500 кг и осуществлять 4 смешивания в час.
Рис. 1.20. Лопастный смеситель SMKN периодического действия с двумя горизонтальными лопастными валами
Перемешивающие, месильные и взбивальные машины непрерывного действия, применяемые на кондитерских фабриках, по расположению оси рабочего органа делятся на горизонтальные и вертикальные, а по конструкции перемешивающего органа — на лопастные, дисковые и роторные.
Роторный центробежный смеситель - эмульсатор Ш З Д. Предназначен для непрерывного взбивания рецептурных смесей путём интенсивного перемешивания. Применяется в станциях для приготовления жидкого теста, взбивания зефирной массы и т.д.
Смеситель состоит из корпуса с водяной рубашкой, взбивальных неподвижных статоров и взбивального ротора. Последний 7 (рис. 1.21) жестко закреплен на горизонтальном валу 2, который получает вращение от шкива 1. Жидкая смесь и воздух поступают соответственно через патрубки 4 и 3 в камеру 5, а затем в пространство между ротором 7 и двумя неподвижными статорами 9, укрепленными на стенках 8 взбивальной камеры.
На внутренней стороне каждого статора концентрическими рядами расположены зубья, а между ними - зубья ротора. Размеры зубьев подобраны таким образом, что образуется кольцевой канал извилистой формы шириной 1 мм.
Рис. 1.21. Роторный центробежный эмульсатор ШЗД
Ротор и статоры изготовлены из бронзы, внутренняя поверхность камеры - из нержавеющей стали. Насыщенная воздухом смесь выходит через отверстие 10. На выходе из взбивальной камеры установлен регулятор давления, который поддерживает в ней постоянное избыточное давление 0,05...0,09 мПа.
Для регулирования и стабилизации температуры смеси взбивальная камера 5 снабжена водяной рубашкой 11, состоящей из двух секций, в каждой из которых имеются соответственно патрубки 12 для подвода и патрубки 6 для отвода воды. Производительность роторного смесителя 75...600 кг/ч, в зависимости от назначения смесителя частота вращения варьируется в пределах 280...700 мин -1.
Контрольные вопросы
1. Какое оборудование используют для приема, хранения и транспортирования сахара-песка и какао-бобов?
2. Какое оборудование применяется для подготовки к производству фруктово-ягодного сырья?
3. Какие фракции сыпучего сырья при просеивании называются «сходом» и «проходом»?
4. Благодаря какому фактору происходит истирание сырья в валковых мельницах?
5. Как работает шариковая мельница?
6. В чем сущность воздушной классификации?
7. Что относится к рабочим органам месильной машины?
8. Благодаря каким процессам происходит взбивание кондитерской массы в роторном центробежном эмульсаторе?
