Тестомесильные машины

 
где  ,   – сопротивление, испытываемое ведущей и ведомой месильными лопастями,  ;  ,   – окружные лопасти месильных лопастей по среднему диаметру,  ;   – коэффициент запаса мощности, . 
 
Сопротивление, испытываемое лопастью, в общем случае 

,

8.37

 
где   – удельное сопротивление, испытываемое единицей лобовой поверхности лопасти,  . 
 
По данным А. А. Лапшина при перемешивании фарша 

,

8.38

 
где   – параметр, зависящий от вида фарша,  , для фаршей: варёных колбас , полукопчёных колбас  . 
 
Окружная скорость месильной лопасти шнекового типа по среднему диаметру 

,

8.39

 
где   – средний диаметр месильной лопасти,  : 

,

8.40

 
где  ,   – соответственно наружный и внутренний диаметры месильной лопасти шнекового типа,   (рисунок 8.9). 

Рисунок 8.9 – Расчётная схема  лопасти

 
  
Площадь поверхности лопасти мешалки  шнекового типа 

,

8.41

 
где   – длина месильной лопасти,  . 
 Фаршемешалки отечественного производства 
Применяемые на предприятиях общественного питания фар шемешалки МБ, МВПП-1 и ранее выпускаемые МС8-150 отно сятся к лопастным машинам и предназначены для перемешива ния котлетной и другой массы и обогащения ее кислородом. Фор ма лопастей может быть разнообразной — от простого прямо угольника до весьма сложных конфигураций. Все фаршемешалки периодического действия выполнены на базе взбивальных и тес томесильных машин и оснащены специальным рабочим органом для перемешивания салатов и винегретов. 
Универсальные месильно-перемешивающие машины отечествен ного производства МТУ-50, МТУ-50-01, МТМ-60М/Я16-ШХ, МТМ-65М, МВ-25 кроме замеса теста и взбивания осуществляют перемешивание фарша. 
В крупных мясных цехах предприятий общественного питания могут использоваться фаршемешалки, применяемые в пищевой промышлен ности, такие, как ИПКС-019, ФМ-150, МШ-2, ФМВ-015 и др. 
Механизмы ВМ и МВПН-1 (см. рис. 11.1 и 11.2) описаны в подразд. 11.2. Технические характеристики механизмов ВМ и МВПП-1 приведены в табл. 11.1, а универсальных тестомесиль ных машин — в табл. 11.2 и 11.3. 
Фаршемешалка МС8-150 (рис. 11.15) состоит из рабочей ка меры 3 и рабочих органов. Рабочая камера выполнена в виде не подвижного пустотелого горизонтального цилиндра, в верхней части которого расположены отверстие для подачи продукта и загрузочная воронка. Изнутри к стенкам загрузочной воронки при креплена предохранительная крестовина 5, предотвращающая травмирование рук обслуживающего персонала. На одном торце камеры имеется разгрузочное отверстие для готового продукта, которое во время перемешивания плотно закрывается крышкой 2 с рукояткой и заслонкой 7. К другому торцу камеры прикреплен хвостовик 6, с помощью которого механизм присоединяют к универсальному приводу. Внутри рабочей камеры установлен рабочий вал с лопастями 4, которые представляют собой плос кие прямоугольные пластины, насаженные на вал под острым углом к оси вращения вала. Такое расположение лопастей спо собствует равномерному перемешиванию массы и продвижению ее вдоль оси вала. 
Лопасти в фаршемешалке МС8-150 расположены под углом 30 ° к оси вращения вала. Вал вращается в чугунной втулке, установ ленной в крышке и подшипнике скольжения. 
Принцип действия. В закрепленный на приводе механизм вставляют вал с лопастями, закрывают крышку и закрепляют ее винтами. Загружают продукт в рабочую камеру при включенном механизме. По окончании перемешивания открывают крышку разгрузочного отверстия, и перемешанная масса выгружается враща ющимися лопастями.Обоснование режима работы фаршемешалок. Основным пока зателем, определяющим качество работы фаршемешалок, явля ется быстрое перемешивание разных продуктов и получение из них однородной смеси без разрушения их структуры. Для обеспе чения высокого качества перемешивания необходимо, чтобы продукт передвигался как в вертикальной так и в горизонталь ной плоскостях и при этом не подбрасывался бы в вертикальной плоскости и не распределялся по поверхности рабочей камеры. Известно, что интенсификация процесса механического пере мешивания возможна путем увеличения (до определенных пре делов) частоты вращения рабочих органов, изменения конфи гурации лопастей, установки их на рабочем валу, уменьшения емкости рабочей камеры, введения отражателей, волнорезов и т.д. Для лопастных фаршемешалок длительность перемешивания обратно пропорциональна объему рабочей камеры. Большое зна чение на качество перемешивания имеют форма и характер ус тановки лопастей на рабочем валу. Если лопасть установлена пер пендикулярно к направлению ее движения, то масса почти не перемешивается и не передвигается в направлении разгрузки. При установке лопасти под некоторым углом к направлению ее дви жения возникают радиальные потоки, направление которых за висит от угла наклона лопасти. При угле наклона лопасти более 90° движение продукта направлено вверх, к стенкам рабочей камеры, а при угле наклона лопасти меньше 90° — вниз. При угле наклона лопасти меньше 90° лопасти сообщают перемеши ваемой массе движения в различных плоскостях, наклонных 
  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Взбивальные машины и механизмы 
 
 Взбивальные машины применяются в цехах предприятий общественного питания для механизации приготовления различных кондитерских смесей (безе, взбитых сливок, муссов, самбуков, кремов и т. п.). 
 
Технологический процесс, осуществляемый машинами, разделяется на три стадии: равномерное распределение компонентов в общем объёме; растворение отдельных продуктов с образованием однородной массы и насыщение смеси воздухом (аэрация). 
 
Взбивальные машины делятся на две группы: с вращением взбивателя вокруг собственной оси и с планетарным вращением взбивателя, то есть одновременным вращением и вокруг собственной оси и вокруг оси бачка. Как правило, частота вращения взбивателей регулируется: ступенчато, посредством коробки скоростей или сменных шкивов, и бесступенчато с помощью вариатора скорости (рисунок 8.12). Возможно также применение для регулирования многоскоростных электродвигателей. 
 
^ Машина взбивальная МВ-10 (рисунок 8.10) предназначена для механизации процесса приготовления различных кондитерских смесей (безе, взбитых сливок, муссов, самбуков, кремов и т.п.) в кондитерских цехах предприятий общественного питания. Процесс смешивания и взбивания кондитерских смесей, помещённых в бачок 17, производится в результате осевого и планетарного вращения рабочего органа – взбивателя 16.

Рисунок 8.10 – Взбивальная машина МВ-10:    1 – корпус; 2 – крышка; 3 – колесо зубчатое; 4 – приводной вал; 5 – крышка подшипниковая; 6, 9 – шкивы; 7, 21 – вал-шестерня; 8 – ремень; 10 – электродвигатель; 11 – основание; 12 – панель; 13 – пост управления;     14 – амортизатор; 15 – кронштейн; 16 – взбиватель; 17 – бачок; 18 – кольцо; 19 – муфта переходная; 20 – чашка; 22 – корпус; 23 – крышка; 24 – солнечное колесо

 
  
 
Основные узлы машины размещены  в корпусе 1. К корпусу машины крепятся основание 11 для установки и крепления  двухскоростного электродвигателя 10, кронштейн 15 для установки бачка  и панели управления 12 и 13. 
 
В корпусе 1 машины размешаются приводной вал 4 с зубчатым колесом 3, вал-шестерня 7, шкивы 6 и 9. К корпусу крепится солнечное колесо 24, в зацеплении с которым находится вал-шестерня 21, являющийся выходным звеном привода машины. Вал-шестерня установлен в корпусе 22, закреплённом на выходном конце вала 4. К валу-шестерне прикреплены переходная муфта 19 и чашка 20. К муфте, с помощью кольца 18, крепится взбиватель, а чашка служит для улавливания смазки, в случае подтекания последней через манжету. 
 
Крутящий момент с вала электродвигателя, через клиноременную и зубчатую передачи, передаётся на корпус 22. При вращении последнего вал-шестерня 21 обкатывается по солнечному колесу, что и обеспечивает осевое и планетарное движение рабочего органа. Поскольку зацепление солнечного колеса и шестерни внутреннее, то движение точек взбивателя осуществляется по удлинённой гипоциклоиде. При такой траектории движения наибольшая скорость точек взбивателя – ближе к центру бачка, при этом воронка не образуется, и процесс протекает быстрее. 
 
Описанная машина имеет и второе исполнение, в котором вместо одноручьевых шкивов установлены двухручьевые и изменение скорости обеспечивается перестановкой клинового ремня. 
 
Рабочим органом взбивальных машин является взбиватель, то есть мешалка той или иной конструкции. В зависимости от вида взбиваемых продуктов применяют различные виды сменных взбивателей: 
 
– для легковзбиваемых, таких, как сливки, яично-сахарные и белково-сахарные смеси, муссы и т. п. – прутковые «венички» (рисунок 8.11, а, б). Эти взбиватели имеют форму тела вращения, причём их прутки направлены по образующим поверхности этого тела. Форма образующих максимально приближена к форме образующей боковой поверхности и днища бочка взбивальной машины, что обеспечивает наиболее полную проработку всего объёма взбиваемой смеси. Отношение шага прутков (в точках их крепления к верхнему кольцу) к диаметру прутков колеблется в пределах от   до  ;

а	б	в	г	д	е
Рисунок 8.11 – Типовые конструкции  взбивателей

 
  
 
– для продуктов средней консистенции (кремов на основе сливочного масла, блинного, бисквитного и заварного теста  и т. п.) – лопастные (рисунок 8.11, д), плоскорешетчатые (рисунок 8.11, г) или  рамные с перемычками-рёбрами (рисунок 8.11, в). Они представляют собой рамку  с рёбрами или прутками, причём форма рамки соответствует форме  образующих бачка. Толщина рамок  взбивателей по условиям жёсткости  выбирается равной   (где   – диаметр взбивателя); 
 
– для замеса крутого теста, взбивания помадки и т. п. – крюкообразные (рисунок 8.11, е). Незамкнутый контур взбивателя препятствует наматыванию теста на рабочий орган. 
 
Более лёгкие смеси взбиваются при больших скоростях движения взбивателей. От конфигурации взбивателя зависят производительность взбивальных машин, интенсивность и эффективность процесса взбивания. 
 
Главным техническим параметром однопозиционных взбивальных устройств является не производительность, а объёмная продуктовая вместимость бачка. Это объясняется неоднозначностью продолжительности технологического цикла, зависящего от свойств продукта и других факторов. В настоящее время отечественные взбивальные машины выпускаются с бачками вместимостью  ,  ,  , ,   и  . Наиболее часто бачки имеют форму вертикального цилиндра с днищем в виде шарового сегмента, что способствует усилению осевых потоков. Это особенно важно при взбивании высоковязких продуктов, поскольку обеспечивает равномерное перемешивание взбиваемых смесей по высоте. Бачки изготовляют с примерно следующими соотношениями размеров:

;  ;  ,

8.42

 
где   и   – высота и диаметр цилиндрической части;   и   – высота и диаметр днища. 
 
В мировой практике для машин с вертикальными сменными взбивателями и бачками нередко соблюдается геометрическое подобие, выражаемое отношением их размеров к максимальному диаметру взбивателя типа «веничка» (рисунок 8.11):

;  ;  ;  ;  ;  ;  ,

8.43

 
где   – эксцентриситет оси взбивателя относительно оси бачка, равный разности радиусов делительных окружностей солнечного колеса и сателлитной шестерни;   – высота взбивателя;   – диаметр прутков взбивателя;   – шаг прутков в сечении, соответствующем максимальному диаметру. 
 
Из указанных соотношений размеров следует, что диаметр взбивателя   (где   – объём бачка,  ). Таким образом, задавшись вместимостью бачка, можно определить диаметр взбивателя и другие геометрические параметры устройства.

Рисунок 8.12 – Расчётная схема  взбивальной машины типа МВ-6:    1 – электродвигатель; 2 – вариатор; 3 – зубчатая передача;     4 – коническая зубчатая передача; 5 – приводной вал; 6 – сателлитная шестерня; 7 – солнечное колесо; 8 – водило; 9 – сменный бачок; 10 – взбиватель; 11 – устройство ручного управления

 
  
 
Производительность взбивальных  машин

,

8.44

 
где   – масса загружаемой в бачок смеси,  ;   – продолжительность общего цикла обработки порции смеси,  ;   – плотность смеси,  ;   – коэффициент заполнения бачка,   в зависимости от степени увеличения объёма смеси при взбивании;  ,  ,   – соответственно, время загрузки, взбивания и выгрузки продукта,  . 
 
Плотность смеси продуктов может быть определена по формуле:

,

8.45

где   – массовая доля компонента   в смеси,  ;   – массовая доля компонента   в смеси, ;   и   – соответственно плотность компонентов   и  ,  . 
 
Продолжительность взбивания определяется по формуле

,

8.46

где   – постоянная, для яично-сахарной смеси  , для белково-сахарной смеси  , для крема сливочного  . 
 
Средняя скорость взбивателя, движущегося по удлинённой гипоциклоиде, может быть определена по одному из двух уравнений:

 

;	8.47
,	8.48

 
где   и   – радиус делительной окружности, соответственно, солнечного колеса и сателлитной шестерни,  , при расчёте значение   принимается, а значение  ;   – угловая скорость приводного вала (водила),  ;   – максимальный радиус взбивателя в нормальном сечении,  . 
 
Технологическая мощность рассчитывается как мощность, затрачиваемая на преодоление сил межмолекулярного сцепления между частицами продукта 

,

8.49

 
где   – сопротивление, оказываемое средой движущемуся взбивателю,  ;   – скорость движения взбивателя относительно продукта,  : 

,

8.50

 
где   – частота вращения взбивателя вокруг своей оси,  ;   – коэффициент проскальзывания, при  в пределах от   до   значение   принимают равным от   до  . 
 
Сила сопротивления среды определяется по формуле Ньютона в начальный момент процесса, характеризующийся наибольшей энергоёмкостью 

,

8.51

 
где   – коэффициент лобового сопротивления;   – миделево сечение взбивателя (площадь проекции движущегося взбивателя на плоскость, перпендикулярную вектору скорости его перемещения),  ;   – количество лопастей,   
 
Приведённая формула (8.51) справедлива для тела, движущегося прямолинейно в бесконечной среде с постоянными физическими характеристиками, поэтому полученные результаты могут отличаться от действительных. 
 
Также мощность электродвигателя можно рассчитать по формуле: 

,

8.52

 
где   – момент, необходимый для преодоления лопастями сопротивления среды,  ;   – коэффициент запаса мощности,  ;   – КПД передаточного механизма. 
 
С. В. Харламов рекомендует при расчёте взбивальных машин пользоваться, как более предпочтительной, методикой И. М. Гольденберга. 
 
Оптимальное с технологической точки зрения значение средней скорости точки   прутка взбивателя (рисунок 8.13), движущейся по удлинённой гипоциклоиде   в плоскости горизонтального сечения и находящейся от оси взбивателя на расстоянии  , можно принять 

,

8.53

 
где   – постоянная величина для данного вида смеси. 

Рисунок 8.13 – Схема движения точки  взбивателя по удлинённой гипоциклоиде

 
  
 
Тогда необходимая частота вращения взбивателя 

.

8.54