Вопросы для самопроверки. 1.Классификация взбивальных машин

Лекция 14. Взбивальные машины

1.Классификация взбивальных машин

2.Устройство взбивальных машин

3.Определение производительности взбивальных машин и мощности электродвигателя

4.Правила эксплуатации взбивальных машин

1. Классификация взбивальных машин. Взбивальные машины применяются в кондитерских це­хах предприятий общественного питания для взбивания сливок, яиц, кремов и других продуктов.

Осуществляемый машинами технологический процесс подразделяют на три стадии:

– равномерное рас­пределение компонентов;

– растворение отдельных компонентов с образованием однородной массы;

– насыщение конечного продукта воздухом.

Насыщение жидкой смеси воздухом осуществляется за счет сложного движения взбивателей, имеющих большую площадь поверхности и обтекае­мую форму.

Продолжительность взбивания зависит от технологических требований к готовому продукту, а так­же от конструктивных и кинематических параметров взбивателя. Момент завершения процесса определяется органолептически.

Различные кон­дитерские смеси (полуфабрикаты) представ­ляют собой стойкие мелкодисперсные пены, которые ха­рактеризуются плотностью смеси и ее вязкостью.

Плотность смеси и ее вязкость для одних и тех же полуфабрикатов или готовых взбитых продуктов могут значительно отли­чаться, что объясняется различием фи­зико-механических свойства исходного сырья. Качество взбитой смеси тем выше, чем выше насыщенность ее воздухом.

Для взбивания продуктов применяются различные взбивальные маши­ны, отличающиеся расположением рабочего вала и движением взбивателей. В машинах расположение ра­бочего вала может быть горизонтальное и верти­кальное.

Машины с вертикальным расположением рабочего вала обладают рядом преимуществ по сравнению с ма­шинами, имеющими горизонтальное расположение вала (наличие сменных бачков разной емкости, что упрощает об­служивание, появляется возможность их быстрой за­мены, возможность регулировки скорости).

Машины с вертикальным расположением рабочего вала делятся на машины с вращением взбивателя вокруг неподвижном оси и машины с планетарным вращением взбивателя(т. е. взбиватель одновременно вращается вокруг оси бачка и вокруг собственной оси).

Взбиватели могут оснащаться коробкой скоростей (две и более скорости вращения) или вариаторами (бесступенчатая регулировка скорости).

Достаточная жесткость конструкции и характер дви­жения взбивателей позволяют взбивать на этих маши­нах все полуфабрикаты.

Для равномерного воздействия взбивателя на обра­батываемую массу передаточное отношение между сол­нечным колесом и шестерней-сателлитом рабочего вала подбирается в виде бесконечной дроби.

Шестерня–сателлит рабочего вала имеет с солнечным колесом или внутреннее (точки взбивателя движутся по удлинен­ной гипоциклоиде), или внешнее (точки взбивателя движутся по удлиненной эпициклоиде) зацепление.

При внешнем зацеплении наи­большая скорость точек взбивателя – у стенок бачка, при внутреннем – ближе к центру бачка. При этом воронка не образуется и процесс протекает быстрее.

В зависимости от числа рабочих валов планетарные взбиватели могут быть одинарными, двойными и трой­ными.

Рабочей емкостью взбивателей с планетарным движением взбивателя служит неподвижный объемный бачок (вертикальный цилиндр с днищем в виде шарового сегмента). Такая форма днища способствует усилению осевых потоков, что особенно важно при взби­вании высоковязких продуктов, так как обеспечивает пе­ремешивание взбиваемых слоев по высоте.

Рабочими инструментами взбивальных машин служат легкосъемные взбиватели. Так для взбивания самых жидких смесей широко используются взбива­тели в виде венчика, состоящего из ряда прутков 1, 3, 7, 9, 11, 15 (рис.69).

Рис.69. Взбиватели для взбивания самых жидких смесей

Крепление прутков различных взбивателей зависит от их конструкции. Так верхние концы прутков взбивателей могут закрепляться на несущем каркасе, имеющем форму кольца. Если прутки расположены по винтовой линии, то их закрепляют на централь­ном стержне и т. д.

Для обеспечения прочности прутки взбивателя скрепляются между собой кольцами, скобами и др. Основным недостатком конструк­ции прутковых взбивателей является малая прочность прутков, которые в процессе эксплуатации часто отры­ваются.

Плоскорешетчатые взбиватели 2, 4, 13, 14 (рис.70).

Рис.70. Плоскорешетчатые взбиватели для взбивания густых смесей

Сдвоен­ные плоскореше­т­­ча­тые,фигурные 8, 10, 12 (рис.71.) и лопастные взбиватели 16 (рис.72) применяются для взбивания густых смесей (крем сливоч­ный, заварное тесто и др.).

Рис.71. Плоскорешетчатые взбиватели для взбивания густых смесей	Рис.72. Плоскорешетчатые взбиватели для взбивания густых смесей

Крюкообразные 5 и рам­ные 6 (рис. 73 и 74) взбиватели применяются для замешивания крутого теста.

Рис.73. Крюкообразные взбиватели для замешивания крутого теста	Рис.74. Рамные взбиватели для замешивания крутого теста

Лопастной взбиватель состоит из основного стержня, на котором закреплены лопасти с постоянным шагом. Уве­личение количества лопастей на взбивателе (уменьше­ние шага) увеличивает производительность машины, но при этом затрудняется его санитарная обработка.

2. Устройство взбивальных машин.На предприятиях общественного питания применяются взбивальные машины как с индивидуальным электродвигателем и сменные меха­низмы.

Машина МВ–60 (рис.75 а и б). На чугунной плите 1 четырьмя болтами 2 и двумя цилиндрическими штиф­тами крепится пустотелая чугунная станина 3 прямо­угольного сечения. Плита одновременно является опор­ной поверхностью станины. Вместе со станиной отлиты направляющие для перемещения кронштейна 20, несу­щего на себе бачок.

В верхней части станины установ­лен электродвигатель 4, который крепится к фланцу ко­робки скоростей. На вал электродвигателя насажена шестерня 5, приводящая во вращение сателлиты 6 пла­нетарной передачи, оси которых закреплены в корпусе водила 8, Сателлиты, обкатываясь вокруг солнечного ко­леса 7, приводят во вращение водило 8, которое в свою очередь передает вращение верхнему валу 9 коробки ско­ростей 10.

В корпусе коробки скоростей установлены верхний вал 9 с жестко закрепленными шестернями 11 и нижний шлицевой вал 12 с блоком шестерен 19. По шлицевому валу с помощью механизма переключения скоростей пе­ремещается блок шестерен 19, который входит в зацеп­ление с одной из шестерен на верхнем валу. На консоль шлицевого вала насажена коническая шестерня 13, пе­редающая вращение через коническое колесо 14 верти­кальному валу 15. От вертикального вала через плане­тарную передачу (водило 18, сателлит 17 и солнечное колесо 16) получает сложное планетарное движение взбиватель 21.

Принцип работы. Перед началом работы на порож­ний бачок надевают надставку, а внутрь бачка опускают необходимый для данного продукта взбиватель.

Собранный бачок устанавливают на кронштейне. На рабочий валик надевают взбиватель и бачок поднимают до упора. Затем включают первую скорость и опробуют машину на холостом ходу. Если при этом не появляются посторонние шумы, устанавливают нужную скорость и загружают в бачок исходные продукты.

Следует учитывать, что на машине установлен конеч­ный выключатель, который в момент переключения ско­ростей отключает электродвигатель.

Для транспортировки бачка с готовым полуфабрика­том к месту его дальнейшей обработки служит тележка.

Машину устанавливают на фундаменте или полу, ко­торый должен быть достаточно прочным. Фундамент не должен выступать над полом. Машину укрепляют че­тырьмя фундаментными болтами.

Рис. 75. Взбивальная машина МВ-60 а – общий вид в разрезе: б – кинематическая схема 1 – чугунная плита; 2 – болты; 3 – чугунная станина; 4 – электродви­гатель; 5 – шестерня; 6 – сателлиты пла­нетарной передачи; 7 – солнечное ко­лесо; 8 – водила; 9 – верхннй вал коробки ско­ростей; 10 – коробка ско­ростей; 11 – шестерни; 12 – нижний шлицевой вал; 13 – коническая шестерня; 14 – коническое колесо; 15 – верти­кальный вал; 16 – солнечное колесо; 17 – сателлит; 18 – водило; 19 – блок шестерен; 20 – кронштейн; 21 – взбиватель.

Механизм для взбивания и перемешивания МKP–25 к универсальному приводу МК–1,1. Механизм (рис. 76) предназначен для взбивания кре­мов, яиц, сметаны, замешивания теста для блинов и тор­тов. Механизм состоит из корпуса 3,

Рис. 76. Механизм взбивальный и перемеши­ваю­щий МКР–25 (про­изводство ПНР) к универсальному приводу:   1,10,11 – взбиватели; 2 – бачек; 3 – корпус; 4 – коробка скоростей; 5 – съемная крышка для доступа к коробке скоростей и редуктору; 6 – редуктор; 7 –кронштейн; 8 – откидные болты для крепления бачка; 9 – откидные болты для крепления бачка.

в котором размещена коробка скоростей 4, конический зубчатый редук­тор 6 и планетарный механизм 9. Снизу корпус редук­тора имеет кронштейн 7. На кронштейне 7 имеются два откидных болта 8 для крепления бачка 2. В комплект механизма входят три взбивателя 1, 10, 11. Сверху кор­пуса 3 имеется съемная крышка 5 для доступа к коробке скоростей и редуктору 6. Принцип действия механизма аналогичен принципу действия механизма МС4–7–8–20.

3. Определение производительности взбивальиых машин и мощности электродвигателя.Производительность машин зависит от объема бачка и плотности смеси продуктов:

(1)

где V – объем бачка, м³; ρ – плотность смеси продук­тов, кг/м³; φ – коэффициент заполнения бачка (φ = 0,3 – 0,6 – в зависимости от увеличения объема смеси при взбивании); t₃, t_о, t_p – соответственно время загрузки, взбивания и разгрузки, с.

Плотность смеси продуктов может быть определена по формуле:

(2)

где m_а – массовая доля компонента а в смеси, кг/кг смеси; m_b – массовая доля компонента b; m_b = 1 – m_a; ρ_а и ρ_b – соответственно плотность компонентов а и b, кг/м³.

Мощность электродвигателя рассчитывается по формуле:

(3)

где М_кр – момент, необходимый для преодоления лопа­стями сопротивления среды, Н·м; ω_В – угловая скорость водила, рад/с; η – к. п. д. передаточного механизма; К_а – коэффициент запаса мощности, учитывающий пусковой момент (К_а = 1,1).

(4)

где R_b – радиус водила, м; R_B = (R – r), R – радиус де­лительной окружности солнечного колеса, м; r – радиус делительной окружности планетарной шестерни, м; Р – сила сопротивления среды при взбивании жидких смесей.

Силу сопротивления среды при взбивании Р определяют по формуле Ньютона, так как она описывает зависимость силы от конструкции взбивателя и плотности смеси исходных продуктов, что по­зволяет определять силу в начальный момент процесса, характеризующийся наибольшей энергоемкостью.

(5)

где ξ – удельный коэффициент сопротивления взбивае­мой смеси; F – площадь проекции движущегося взбивателя на плоскость, перпендикулярную направлению максимальной скорости ее движения, м²; v_cp – средняя скорость движения лопасти, м/с; ρ_с – плотность смеси продуктов.

Средняя скорость взбивателя, движущегося по удли­ненной гипоциклоиде, может быть определена уравне­нием:

(6)

где r_л – максимальный радиус взбивателя в нормальном сечении, м; ω_в – угловая скорость водила, рад/с.

Кроме указанной формулы (6), v_cp может быть рассчитана по уравнению:

(7)

Известно, что коэффициент сопро­тивления взбиваемой смеси существенно зависит от пло­щади взбивателя и скорости его движения.

Для серийно выпускаемых машин скорость движения взбивателя изменяется в пределах от 0,23 до 1,76 м/с.

Наиболее энергоемким является приготовление сливоч­ного крема, которое производится при ско­ростях взбивателя от 0,23 до 0,7 м/с. В этом случае используют крюкообразный взбиватель, рамка с перемычкой, плоскорешетчатый взбиватель, или лопастной.

При температуре сливочного масла 12–13°С четко определяется удельный коэффициент сопротивления взбивае­мой смеси (ξ) для трех зон скоростей. Так, при v_cp от 0,23 до 0,28 м/с ξ для крюкообразного взбивателя составляет 3,5–10³, для рамки ξ = 4–10³ и для плоскорешетчатого взбивателя ξ = 4,5–10³, т. е. с увеличением площади взбнвателя ξ увеличивается. Такие закономерности наблюдаются и для скоростей в пределах от 0,57 до 0,74 м/с, однако уве­личение скорости примерно в три раза приводит к сни­жению ξ в среднем более чем в 1,5 раза. Это, по-види­мому, можно объяснить тем, что за счет ускорения процесса существенно снижается тормозящее действие боковых стенок бачков (которые смазываются обрабаты­ваемым продуктом) и изменяется вязкость перерабаты­ваемых продуктов.

Приготовление яично– и белковосахарных смесей осу­ществляется при скоростях от 1 до 2 м/с. При этом можно пользоваться прутковым взбивателем.

При скоростях выше 1 м/с ξ для пруткового взбива­теля при взбивании белков с сахаром колеблется в пре­делах от 20 до 25.

Лопастной взбиватель является наи­менее энергоемким по сравнению с другими. Так, при v_cp от 0,23 до 0,28 м/с ξ не пре­вышает 2,4–10², а при увеличении скорости от 0,5 до 0,74 м/с ξ уменьшается от 1,6-10² до 1,0–10². Взбивание крема лопастным взбивателем целесообразно произ­водить при больших скоростях (1,12–1,75 м/с), так как ξ не увеличивается, а к концу взбивания его значения близки к значениям пруткового взбивателя (ξ = 20–25).

Большие скорости позволяют ускорить процесс приготовления крема в среднем в 1,5–1,6 раза. Такое явление можно объяснить тем, что продукт измельчается кромками ло­пасти только за счет сдвига слоев, без деформации сжа­тия, раздавливания и истирания. Насыщение смеси воз­душными пузырьками обеспечивается сдвигом слоев и турбулентностью массы за счет перекрестных потоков ее движения во взбиваемом объеме.

Снижение температуры масла до 5°С приводит к уве­личению более чем в два раза при той же закономер­ности изменения ξ в зависимости от конструкции взби­вателя, т.е взбивать сливочное масло, имеющее низкие темпера­туры, нецелесообразно, так как это приводит к увеличе­нию времени приготовления сливочного крема и мощности электродвига­теля.

4. Правила эксплуатации взбивальных машин.До начала работы проверяют исправность электропуско­вых приборов и заземления, а также крепление бачка к станине. Затем бачок и взбиватель ополаскивают горячей во­дой. Взбиватель насаживают на рабочий вал машины и закрепляют его. У машин, имеющих ко­робки скоростей, во время работы запрещается менять скорость взбивателя. Исключение составляют взбивальные машины, имеющие клиноременный вариатор скорости.

Загружать продукты в бачок и определять их готов­ность разрешается только при выключенном электродви­гателе.

После окончания взбивания электродвигатель выклю­чают и после полной его остановки снимают взбиватель. Затем освобождают кронштейн и крепящий бачок. Осво­бодив бачок от продукта, его промывают горячей водой и просушивают. Наружные поверхности машины проти­рают влажной тканью.

Машина должна быть установлена так, чтобы вокруг нее было свободное пространство.

В случае пробуксовки вариаторного ремня из-за по­падания масла на поверхность шкивов или ремень либо из-за ослабления натяжения ремня вследствие его удли­нения выключают электродвигатель, снимают крышку, удаляют масло и протирают шкивы и ремень или заме­няют его запасным.

При сильном шуме в передаточном механизме и чрез­мерном нагреве корпуса редуктора, что может произойти из-за отсутствия смазки в передаточном механизме или подшипниках, производят смазку в соответствии с ин­струкцией.

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 1787; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!