Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Реологічні основи пресування тіста і методика технологічного розрахунку матриць і шнекових пресів
Крихтоподібне тісто, здобуте у тістомісильній машині, проходить подаль-шу обробку в шнековій камері пресу. У цій камері можна виділити чотири зо-ни: транспортування крихтоподібної маси. яка поводиться як сильно зволо-жений сипкий матеріал; пресування маси і перетворення її в суцільне макаронне тісто; транспортування тіста до пресувальної головки; нагнітання тіста у пресувальну головку і випресовування його крізь отво-ри матриці. У другій і наступних зонах тісто перетворюється у суцільну пружно–в’яз-ко–пластичну масу. Для здобуття однорідної маси велику роль відіграє ва-куумування тіста. Тісто, піддане вакуумуванню під вакуумом 80 кПа, має су-цільнішу структуру, без пухирів повітря, знижується окислення пігментів бо-рошна, що збільшує скловидність при розломі, міцність і покращує колір виро-бів. Залежність зсувних напружень від швидкості деформації тіста описують рівнянням Бінгама: , (254) де – граничне зсувне напруження, Па, яке залежить від вологості тіста і тиску на нього; – коефіцієнт пластичної в’язкості, який залежить від нормального тиску на тісто, від його вологості, температури і швидкості дефор-мації. Зі збільшенням нормального тиску коефіцієнт збільшується, а зі збіль-шенням вологості і температури тіста – зменшується. Приблизно таку саму за-лежність від указаних параметрів має і напруження . Звідси випливає, що для зменшення витрат енергії необхідно зменшувати тиск і збільшувати швидкість пресування, вологість і температуру тіста. Однак зменшення тиску приводить до зменшення швидкості пресування, що суперечить переліченим раніше умо-вам. Як показали дослідження, щоб здобути якісні вироби, оптимальним є тиск 10…12 МПа. При цьому тиску вологі вироби мають міцність на 25…30% біль-шу, ніж при тиску 6, 5…7, 0 МПа. Тому закордонні фірми (“Боссано”, “Брай-банті”, “Паван” та ін.) та промисловість СНД налагодили випуск пресів (BBR 140/4, “Мабра-Л”, “Кобра-Л”, Р-1200, ЛПШ-500, ЛПШ-750 і ЛПШ-1000), які працюють за підвищеним тиском. Швидкість випресовування також не може збільшуватися безмежно. Гра-нична швидкість пресування, за якої зберігається задана якість поверхні виро-бів, залежить від матеріалу отвору матриці. Температуру тіста теж не можна піднімати вище за 328 К (55 ˚ С) через де-натурацію білка і клейстеризацію крохмалю, що знижує міцність і якість повер-хні виробів. Оптимальною є температура у межах 45…50 ˚ С. Дослідами встановлено, що при тиску 6…7 МПа слід брати відношення кроку шнека до його зовнішнього діаметру більшим за одиницю, а при тиску, більшому за 10 МПа, . Отже, щоб здобути якісні вироби за найкращих економічних показників, необхідно: підтримувати максимально припустиму для матеріалу отвору матриці швидкість випресовування; використовувати матриці з фторопластовими або тефлоновими вставка-ми; підтримувати нормальний тиск пресування не менш як 10 МПа; вибирати конструктивні співвідношення елементів пресувальних шнеків у рекомендованих межах. Якщо задана продуктивність лінії по готових (сухих) виробах , то про-дуктивність преса (по тісту) визначають з формули (252), підставивши в неї замість порядковий номер преса у лінії. Продуктивність преса. кг/год, залежить першочергово від продуктивності матриці, яка визначається щільністю тіста, кількістю і площею отворів у матриці, швидкістю випресовування , тобто (255) де – процент утрат сирих виробів. Кількість отворів у матриці можна визначити також, знаючи її коефіцієнт живого перерізу, (256) де – робоча площа матриці, м2; – коефіцієнт живого перерізу, %. Враховуючи вираз (256), формула (255) набуває вигляду, кг/год: (257) Якщо задано продуктивність , то за формулою (257) можна здобути робочу площу матриці, а за нею – її розміри. Продуктивність пресувального шнека має дорівнювати продуктив-ності матриці . Вона визначається за формулою, кг/год: (258) де – теоретичний об’єм тіста, яке перемішується за один оберт шнека, м3; – кількість заходів шнека; – кутова швидкість шнека, рад/с; , , – коефіцієнти пресування, заповнення порожнини шнека і подачі тіста. Об’єм тіста, м3, (259) де – площа поперечного перерізу западини гвинтової лінії шнека, не- враховуючи товщину витка шнека, м2, ; – крок гвинтової лінії шнека, м; – об’єм витка шнека на одному кроці гвинтової лінії, м3, ; – кут підйому гвинтової лінії, рад; , – товщина витка шнека на зовнішньому і внутрішньому діаметрах, м. Тоді, продуктивність шнеку, кг/год, . (260) Коефіцієнт пресування , де – щільність тіста після замісу, кг/м3; – щіль-ність тіста під час пресування, кг/м3. Коефіцієнт наповнення коливається у межах , а коефіцієнт подачі . Потужність, необхідна для приводу пресувального шнека, Вт, , (261) де – осьова швидкість тіста, м/с; – теоретичні витрати енергії на пресування в секунду; – тиск пресування, Па; – об’ємний ККД преса. Таким чином, потужність, необхідна для приводу пресувального шнека, тим більша, чим більші зовнішній діаметр, крок і швидкість обертання шнека і тиск пресування. Для розрахунку вакуумної системи і вибору вакуум–насоса преса визна-чають величину потоку пароповітряної суміші, який потрібно видалити з ва-куумного тістозмішувача. Для цього визначають об’єм тіста, яке поступає в одиницю часу у ва-куумний тістозмішувач, м3/с, (262) Об’єм суміші тіста з повітрям, яка подається комірками ротора шлюзо-вого затвора, м3/с, (263) де – кількість комірок у роторі, шт.; – об’єм комірки, м3; – ку-това швидкість ротора, рад/с. З формул (262) та (263) знаходимо кількість пароповітряної суміші, яка повинна бути відсмоктана у одиницю часу з вакуумного тістозмішувача. кг/с, (264) Отримане значення виразимо, як об’єм потоку пароповітряної суміші за атмосферного тиску, ( кПа), м3/кПа, (265) Далі визначають повітряний потік, який поступає у одиницю часу крізь зазори у роторі внаслідок биття ротора шлюзового затвора і биття його підшипників, м, тобто (266) Радіальне биття підшипників визначають згідно ГОСТ 5721-75. Зазор можна вважати максимальною шириною щілини, крізь яку атмо-сферне повітря потрапляє у вакуумний тістозмішувач. Площа цієї щілини, м2, (267) де – довжина щілини, м (для ротора преса Б6-ЛПШ-500, =0, 2м, а для пресів Б6-ЛПШ-750 і Б6-ЛПШ-100 =0, 23м). Пропускна спроможність щілини, (268) де – залишковий тиск повітря у вакуумному тістозмішувачеві, кПа (для водокільцевих вакуум–насосів вибирають 21 кПа). Умовно приймаємо потік повітря у щілині як потік у трубі, тоді його об’єм, м3/кПа, (269) Інше побічне просочування повітря, м3/кПа, (270) де – максимальне допустиме підвищення тиску за час =1 хв. під час просочування повітря ззовні з вимкнутим вакуум–насосом без урахування просмоктування крізь ротор, Па ( кПа); – ємність вакуумної системи преса, м3, (для преса Б6-ЛПШ-500, м3, а для пресів Б6-ЛПШ-750 і Б6-ЛПШ-100 м3). Сумарний потік газоповітряної суміші, скориставшись формулами (265), (269) і (270), знаходимо за формулою: . (271) Необхідна продуктивність вакуум–насоса з урахуванням опору трубопро-воду (10%), (272) Після чого по вибирають типорозмір вакуум–насоса. При цьому слід враховувати, що один вакуум–насос може обслуговувати декілька пресів. Розрахунок тістозмішувачів, дозаторів борошна і рідких компонентів виконують за формулами наведеними у главі 3 першого розділу книги.
|