Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Некоторые вопросы конструирования тестомесильных
машин и масштабирования / пищевая инженерия

Тестомесильные машины разных типов имеют различную геометрию и скорости работы. Это ведет к некоторой путанице относительно требуемой механической энергии для замеса теста. Сообщается, что в тестомесильных машинах старых конструкций энергия, необходимая для развития теста, составляет 10-15 кДж/кг при времени замешивания около 30 минут. Более поздние тестомесилки, вероятно соответствующие современным тестомесилкам с горизонтальной перекладиной, требуют около 25 кДж/кг при продолжительности замеса около 12 минут, а чорливудский процесс, использующий высокоскоростные тестомесилки, требует 40 кДж/кг при времени замешивания около 3 минут. Ранее отмечалось, что значения для чорливудского процесса могут значительно варьироваться. Данные для количественной оценки ожидаемых отклонений необходимой затраченной работы для тестомесилок с горизонтальной перекладиной отсутствуют. Можно ожидать, что эти отклонения могут быть такими же по величине, что и наблюдаемые для чорливудского процесса (энергия может отличаться примерно в четыре раза). Тем не менее для оценки скорости рассеяния мощности для различных типов тестомесилок можно использовать значения, приводимые в работе. Это позволяет инженеру оценить мощность двигателя, необходимую для различных конструкций тестомесилок.

Например, старая медленная тестомесилка имеет среднюю нагрузку двигателя около 0,007 кВт/кг, современная тестомесилка с горизонтальной перекладиной — около 0,035 кВт/кг, высокоскоростные тестомесилки, используемые в чорливудском процессе, — около 0,22 кВт/кг. Заметьте, что это средние значения. Для тестомесилки Tweedy среднее и максимальное значения близки, поскольку эта тестомесилка обычно работает при максимальной или близкой к ней мощности. Неудивительно, что при этом значений требуемой от тестомесилки Tweedy мощности близки к значениям мощностей двигателей, приводимых изготовителем (табл. 1). Для горизонтальной тестомесилки пиковая потребляемая мощность значительно больше средней. Используя соотношение максимальной мощности к средней, равное около 1,25, получаем мощности двигателей, очень близкие к приведенным выше для тестомесилок с горизонтальной перекладиной (табл. 1) и приемлемые оценки для мощностей, рекомендованных для тестомесилок с одной спиралью (табл. 1).

Имеется ряд работ, в которых указывается, что для тестомесилок одного типа геометрия может значительно влиять на скорость развития и требуемую мощность. В проверялось влияние размера чашки миксографа. Подобие формы примерно соблюдалось для двух миксографов, имеющих емкости 35 и 10 г. Было обнаружено, что время, требуемое для достижения максимума, оставалось примерно одинаковым для обеих мешалок. Это предполагает, что если полная потребляемая энергия определяет степень развития теста, то потребляемая энергия на единицу массы теста одинакова для обеих этих мешалок. Результаты находятся в соответствии с работой, в которой показывается, что, если подобие геометрии сохраняется для тестомесилок различных размеров, то скорость потребления энергии не зависит от их размеров. Как следствие, за одно время замеса количество совершаемой работы одинаково и, вероятно, одинакова степень развития теста.

В работе проверялась высокоскоростная тестомесильная система, имеющая смесительную камеру в форме восьмерки с двумя перекрещивающиеся мешающими органами. Авторы работы обнаружили, что энергия, необходимая для развития теста, сильно зависела от конструкции месильных органов. Данные этих авторов приведены в табл. 1. С учетом результатов, представленных в табл. 1, не удивительно, что данные по необходимой энергии для различных конструкций тестомесилок сильно варьируются.

Различная геометрия штифтов миксографа исследовалась в работе. Было обнаружено, что при увеличении диаметра штифтов скорость развития теста возрастала, в результате уменьшалось время замеса. При изменении диаметра штифтов чашки от 1/8 до 1/4 дюйма (от 3 до 6 мм) при емкости чашки 35 г максимальный вращающий момент, развиваемый мешалкой, увеличивался примерно на 10%, потребляемая работа до пика возрастала примерно на 15%, а требуемое время замеса снижалось примерно на 15%. Авторы объясняют это тем, что увеличение диаметра штифтов уменьшает просвет между штифтами, и, как следствие, увеличивает коэффициент сдвига. Можно указать на то, что увеличение диаметра штифтов не только увеличивает коэффициент сдвига, но также увеличивает площадь поверхности рассеяния мощности. Поэтому можно ожидать, что просвет между движущимися и неподвижными поверхностями, например между роликами и стенкой, а также роликом и неподвижной перекладиной (в тестомесилке с горизонтальной перекладиной), — принципиальный вопрос для эффективности тестомесилки. Это касается и площади поверхности роликов. При испытаниях на небольших мешалках инженер должен уделять особое внимание поддержанию изготовителем геометрического подобия.

Изменение геометрии на различных типах тестомесилок изучалось в работах. Было обнаружено, что в широком диапазоне конструкций мешалок (челночная, спиральная, миксограф, фаринограф) каждый тип мешалок рассеивал энергию с разными скоростями и требовал поступления разной общей энергии и времени замеса для получения оптимального качества теста. К счастью, разные методы давали одинаковое качество теста, несмотря на достижение его развития разными путями. Это, по-видимому, означает, что не существует «лучшего» типа мешалки, и что с мешалкой почти любого типа можно получить приемлемые продукты. Выбор тестомесилки должен быть основан на стоимости, эффективности, гигиеничности, гибкости, необходимого места и т. д.

Увеличение скорости тестомесилки должно увеличивать потребляемую энергию. Реологические свойства теста весьма сложны. Однако в первом приближении можно рассматривать тесто как разжижающуюся при сдвиге текучую среду, которая может быть описана представленной ниже степенной зависимостью:

Можно легко показать, что потребляемая мощность увеличивается с ростом скорости вращения в степени 1 + n. При измерении вращающих моментов видно, что момент возрастает с ростом скорости вращения в степени n. В литературе можно найти ряд оценок показателя текучести n. Большинство значений находится в диапазоне 0,25-0,5. Например, в получен показатель текучести 0,5 при измерении влияние скорости тестомесильной машины на вращающий момент в фаринографе. В работе использовалась вискозиметрия с конусом и пластиной и измерялись показатели текучести между 0,3 и 0,5. В было получено значение 0,5 для сладкого теста при применении вискозиметра с конусом и пластиной. В работе для теста на основе крахмала приведено значение 0,28. Определение выполнено путем измерения сил на раскатывающем вальце. В выполнялись реологические измерения вязкости теста для печенья. На основе этих измерений в был определен показатель текучести — около 0,42 и значение показателя текучести — 0,41 для теста из муки твердой пшеницы. В работе приводится значение 0,5 для теста из манной крупы. В цитируется более ранняя работа, в которой описаны изменения высот пиков миксографа для хлебного теста как функция скорости миксографа. При изменении скорости от 76 до 100 об/мин высота пика (момента вращения) меняется от 40,5 до 44,3%. Эти данные можно легко преобразовать в оценку показателя текучести, нанося данные на логарифмическую бумагу (с логарифмическим масштабом по обеим осям), что даегг показатель текучести 0,33.

В рассматривалось влияние скорости на потребляемую энергию тестомесильных машин для печенья. Они указывают, что потребляемая мощность тестомесилки пропорциональна квадрату ее скорости. Это утверждение неверно, так как оно предполагает, что тесто не разжижается при сдвиге и может приближенно рассматриваться как истинная жидкость (показатель текучести = 1).

 

Друзья! FSHQ довольно молодой ресурс, мы группа создателей сайта имеем общее увлечение всей нашей жизни в лице этого проекта, мы пытаемся нести пользу людям. Мы не хотим, и не будем заваливать весь проект огромным количеством рекламы для того чтобы была финансовая возможность строить этот ресурс, потому мы решили обратиться к нашим читателям с просьбой поддержать наш проект, всего 5 рублей, большего не просим. Надеемся, что данная сумма не станет большой потерей для бюджета наших посетителей, эта помощь будет просто неоценима, для проекта это жизнь, а вместе с ним живем и работаем мы. Это очень важно для нас. Спасибо! VISA - 4276020013209090; WebMoney - R256677704329; Z164891118384;

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика