Выпресовыванием

 

Шнековый макаронный пресс ЛПЛ-2М предназначен для приготовления макаронного теста и формования из него сырых макаронных изделий при помощи нагнетательного шнека. Пресс состоит из дозировочного устройства 3 (рис. 14.18, а), тестосмесителя 4, узла привода 1, прессующего корпуса 2, прессующей головки 5, обдувочного устройства 6 и системы трубопроводов, механизма резки 8, установленных на станине 7. С прессом комплектуется вакуумная система и набор круглых матриц.

Устройство составных частей пресса показано на рис. 14.18, б. Дозаторы 9 воды или обогатительной смеси и муки крепятся на корпусе тестосмесителя. Дозаторы приводятся в движение от общего электродвигателя через клиноременную передачу и редуктор 11 специальной конструкции, обеспечивающий прерывистое движение шнекового дозатора муки при непрерывном вращении черпакового барабана дозатора воды. Редуктор имеет два выходных вала 10 и 12. Вал 10 приводит в движение барабан дозатора 9 воды, а вал 12 – шнек дозатора 13 муки. Количество дозируемой муки регулируется изменением угла поворота шнека, а воды - изменением уровня ее в бачке.

Тестосмеситель 15 представляет собой корытообразный сосуд, выполненный из нержавеющей стали. Внутри расположен горизонтальный вал 7, на котором в определенной последовательности укреплены скребок 16 для очистки торцевой стенки корыта от налипающего теста, девять пальцев 14 и семь лопаток 8 для обеспечения необходимого уровня теста в корыте, его переработки и перемещения вдоль вала. Количество теста, поступающего из тестосмесителя на прессование, регулируется с помощью заслонки, движение которой осуществляется винтом с маховичком.

Тестосмеситель закрывается решетчатой крышкой, сблокированной кулачковой муфтой 3 с валом 7. Крышку можно открыть только после выключения электродвигателя привода или разъединения муфты 3 рычагом 5, удерживаемым в определенном положении фиксатором 4, т. е. после остановки вала тестосмесителя. Рычаг 5 связан с крышкой тягой 6. Вращение вала 7 осуществляется от электродвигателя через ременную передачу, приводящую шкив 1, укрепленный на входном валу редуктора 2, один из выходных валов которого через муфту 3 соединен с валом 7 тестосмесителя.

Рис. 14.18. Макаронный пресс ЛПЛ-2М:

а – общий вид; б – разрез

Макаронный пресс имеет прессующий корпус 29, внутри которого расположен нагнетательный шнек 30. В средней части шнека сделан разрыв винтовой лопасти, где встроена шайба 28, направляющая тесто в перепускной канал 27; из него через вакуумный клапан с помощью вакуумного насоса отсасывается воздух. В конце корпуса установлена водяная рубашка 26, куда перед пуском подается горя­чая вода, а во время работы – холодная вода, понижающая температуру прессуемого теста. На внутренней поверхности корпуса проточены продольные канавки, уменьшающие проворачивание теста при вращении шнека. Шнек вращается от нижнего вала редуктора 2.

В верхней боковой части предматричной камеры 20 имеется отверстие, закрываемое пробкой 17. Через это отверстие при необходимости можно вынуть шнек, не снимая всей камеры. Камера снабжена также винтовым отверстием, куда ввинчивают штуцер манометра 18 так, чтобы циферблат был виден прессовщику с площадки для обслуживания пресса.

Снизу к предматричной камере при помощи двух домкратов крепится матрицедержатель 22 с матрицей 21. В связи с тем, что матрица должна выдерживать значительное давление прессуемого теста (5,5...6,0 МПа), ее толщину определяют из условия прочности. Для уменьшения толщины матрицы применяют опорные колосники 19.

Макаронный пресс снабжен регулирующим устройством 24, под которым размещен полый цилиндр 23. Его внутренняя поверхность, охватывающая выпрессовываемую прядь изделий, имеет конусообразную форму, в которой проделано множество отверстий диаметром 2…3 мм. Внутренняя и наружная поверхности цилиндра образуют кольцевой канал; в него нагнетается (или отсасывается) центробежным вентилятором 25 воздух, входящий затем через отверстия цилиндра и обдувающий таким образом прядь изделий.

При работе макаронного пресса тесто поступает в прессующий корпус шнека. Далее в перепускном канале из теста удаляются пузырьки воздуха. Это способствует более равномерному продвижению теста и улучшению поверхности готовых изделий.

Спрессованное тесто шнеком направляется в предматричную камеру и нагнетается через отверстия матрицы. Проходя через них, тесто формуется в отдельные жгуты, которые в зависимости от конструкции матрицы могут быть сплошными или трубчатыми.

Отформованные сырые макаронные изделия разрезаются на необходимую длину режущим устройством. При этом они обдуваются воздухом из полого цилиндра, благодаря чему на поверхности их образуется подсушенная корочка. В результате этого фиксируется форма изделий, предотвращается их слипание и прилипание к поверхностям транспортирующих устройств.

Изменяя число резов с помощью режущего механизма, можно получить весь ассортимент короткорезанных макаронных изделий, а различные виды макаронных изделий можно изготовить, применяя сменные матрицы.

Разработаны также высокопроизводительные макаронные прессы серии Б6-ЛПШ производительностью 500, 750 и 1000 кг/ч готовых изделий. В этих прессах установлены трехкамерные тестосмесители и мощные двухскоростные прессующие шнеки.

На предприятиях находятся в эксплуатации также шнековые макаронные прессы различных зарубежных фирм.

Технические характеристики шнековых макаронных прессов приведены в табл. 14.5.

Таблица 14.5. Техническая характеристика шнековых макаронных прессов

Показатели	ЛПЛ-2М	Б6-ЛПШ-100
Производительность по готовым изделиям, кг/ч
Максимальное рабочее давление, МПа
Суммарная установленная мощность, кВт	22,4	57,6
Габаритные размеры, мм	2920´2750´2940	5194´4300´4250
Масса, кг

 

Формующая машина МФБ-1 предназначена для формования жгутов из пралиновых конфетных масс. Машина состоит (pиc. 14.19) из плиты 15, станины 1 с кронштейном 12, электродвигателя 14, червячного редуктора 13, корпуса 4 со шнеком 3 и формующей матрицей 2, головки 7 с парой конических шестерен 8 и загрузочной воронки 5 со спиралью 11.

Внутри головки 7 находятся горизонтальный вал 9 с конической шестерней и приводной звездочкой 10, вертикальный вал 6 с конической шестерней и спиралью. Спираль 11 подает конфетную массу в корпус 4 и непрерывно перемешивает ее в загрузочной воронке 5. Шнек 3 выпрессовывает массу через формующие каналы матрицы 2 в виде пяти бесконечных жгутов, которые после предварительного охлаждения разрезаются на конфеты.

Техническая характеристика машины МФБ-1 приведена в табл. 14.6.

Рис. 14.19. Формующая машина МФБ-1

Формующая машина А2-ШФЖ предназначена для формования жгутов из пралиновых конфетных масс. Машина (рис. 14.20) состоит из темперирующей камеры нагнетателя 5, загрузочной воронки 1 с размешивающей лопастью 2 и вертикальным коническим шнеком 4, камеры 2 для перемешивания массы горизонтальным распределительным шнеком 6. Вход в раздаточную камеру 2 сообщается с выходным отверстием загрузочной воронки.

Шнек 6 и раздаточная камера 2 расположены симметрично по отношению к воронке, причем по обе стороны камеры шнек 6 имеет разное направление винтов.

Под раздаточной камерой 2 расположены нагнетающие шнеки 7. Каждый нагнетающий шнек образован из двух секций, расположенных соответственно в зоне загрузки и в зоне нагнетания. Секции нагнетающих шнеков 7, расположенные в зоне нагнетания, имеют взаимозацепляющиеся винтовые витки 8. Секции всех шнеков 7, расположенных в зоне загрузки, имеют ленточные витки 9, толщина которых выполнена в 10…15 раз меньше взаимозацепляющихся винтовых витков 8.

Нагнетающие шнеки 7 смонтированы в сообщающихся горизонтальных каналах, ориентированных поперечно по отношению к камере 5 и расположенных под ней таким образом, что зона загрузки шнеков 7 примыкает к выходу из камеры 5.

Рис. 14.20. Машина формующая А2-ШФЖ

В зоне загрузки ленточные витки 9 не имеют непосредственного контакта с витками соседних шнеков, но входят в их впадины. Шаг и наружный диаметр ленточных витков 9 равны шагу и наружному диаметру винтовых витков 8, а внутренний диаметр выполнен увеличивающимся по направлению к зоне нагнетателя. Максимальный внутренний диаметр ленточных витков 9 равен внутреннему диаметру винтовых взаимозацепляющихся витков 8. Секции шнеков, расположенные в зоне загрузки, выполнены объемными. Смежные нагретающие шнеки 7 имеют противоположное направление винтов.

На выходе из каналов нагнетателя установлена формующая головка 10 со сменной матрицей 11 и вибраторами 12.

Сменная матрица 11 имеет горизонтальный ряд отверстий, ориентированный поперечно к осям нагнетающих шнеков 7. Вибраторы представляют собой 5 стальных пластин овальной формы, связанных посредством гибких тканевых мембран с корпусом формующей головки 10.

Формующая машина А2-ШФЖ работает следующим образом. Конфетная масса поступает из смесителя в загрузочную воронку 1, где перемешивается лопастью 3 и коническим шнеком 4 подается в раздаточную камеру 2. В раздаточной камере масса распределительным шнеком 6 подается через выходное отверстие в зону загрузки нагнетающих шнеков 7. Здесь масса захватывается ленточными витками 9 и подается в полости винтовых витков 8, которые нагнетают ее в формующую головку 10 и выпрессовывают через отверстия матрицы 11 в виде бесконечных жгутов. Пластины вибратора 12 колеблются и создают в массе переменное давление, которое снижает вязкость массы и, следовательно, сопротивление течению массы по полости формующей головки 10 и каналам матрицы 11. При этом понижается давление формования, что способствует улучшению качества формуемых жгутов.

Постоянство температуры формования параметров конфетной массы обеспечивается темперирующей жидкостью (водой), подаваемой в рубашки загрузочной воронки, раздаточной камеры, корпуса нагнетательной камеры и формующей головки.

Техническая характеристика машины А2-ШФЖ приведена в табл. 14.6.

В формующих машинах со шнековыми нагнетателями скорости выхода жгутов через формующие каналы неодинаковы. Для выравнивания скоростей увеличивают длину средних формующих каналов по сравнению с крайними, устанавливают дополнительные сопротивления перед средними каналами или в самих каналах либо устанавливают более высокую температуру стенок крайних формующих каналов. Добиться полного равенства скоростей во всех каналах весьма трудно.

Формующая машина ШПФ-18предназначена для формования жгутов пралиновых конфетных масс. Конструкция этой машины предусматривает применение шнекового питателя конфетной массы и шестеренного нагнетателя (рис. 14.21.). На станине 17 машины установлена приемная воронка 6, снабженная шнековым питателем 8, и шестеренный нагнетатель с двумя зубчатыми валками 12 и 13.

При работе машины конфетная масса загружается в воронку 6 и захватывается шнеком 8. Из цилиндрической камеры 5 масса нагнетается шнеком в камеру 4, где она захватывается зубьями шестеренных валков 12 и 13, вращающихся на валах 11 и 15. Валки нагнетают массу в камеру сменной матрицы 16, закрепленной в рамке 14. Привод шнека 8 осуществляется цепной передачей через звездочку 10. Привод одного из валков осуществляется цепной передачей через звездочку 18. Второй валок получает вращение от первого через зубчатую передачу.

Шнек 8 вынимается из камеры 5, для чего болты 20 откидываются и торцевая крышка 21 камеры снимается. При вытягивании шнека из камеры конец вала 7 выходит из квадратного гнезда 19.

Жгуты, выходящие из каналов матрицы 16, ложатся на транспортерную ленту 22, при этом подвергаются обдувке воздухом из диффузора 1. Вследствие этого на поверхности жгутов образуется затвердевшая пленка, предотвращающая прилипание жгутов к ленте транспортера и устраняющая ее загрязнение.

Камера 2 нагнетающих валков имеет водяную рубашку 3 для поддержания необходимой температуры формуемой массы, вода подается в штуцер 9. При длине нагнетательных валков 500 мм матрица имеет 18 отверстий диаметром 21 мм.

Рис. 14.21. Формующая машина ШПФ-18

 

На базе описанной машины в составе линии производства пралиновых конфет разработана формующая машина Р3-ШПФ-22 производительностью до 1000 кг/ч.

Таблица 14.6. Техническая характеристика машин для формования
конфетных масс выпрессовыванием

Показатели	МФБ-1	А2-ШФР	ШПФ-18
Производительность, кг/ч			до 900
Число отверстий в матрице
Установленная мощность, кВт	1,7		2,8
Габаритные размеры, мм	1250´845´1640	2277´1135´2200	1100´985´1270
Масса, кг			–

 

Инженерные расчеты. Фактическая производительность макаронного пресса по сырым изделиям должна быть равна производительности тестосмесителя.

Производительность нагнетающего шнека П_ф (кг/ч)

,

где m¢ – число заходов шнека (m¢ = 1 для вермишели, m¢ = 3 для лапши и макарон), r_т – плотность спрессованного теста, кг/м³; m – количество прессующих шнеков, шт.; R₂ и R₁ – соответственно наружный и внутренний радиус шнека, м; S_ш – шаг витков винтовой линии шнека, м, S_ш = mS₀, S₀ – расстояние между смежными витками, м; в₂– ширина винтовой лопасти шнека в нормальном сечении по наружному радиусу, м; в₁ – ширина винтовой лопасти шнека в нормальном сечении по внутреннему радиусу, м; a – угол подъема винтовой лопасти по среднему диаметру шнека, рад; ; R_ср – средний радиус шнека, м; n_ш – максимальная частота вращения шнека, мин^-1; К_н – коэффициент наполнения полости шнека тестом; К_п – коэффициент прессования теста, учитывает степень уменьшения его объема в шнековом канале при переходе его из крошкообразного состояния в спрессованное; К_с – коэффициент, характеризующий подачу теста шнеком, т.е. качество прессования (К_с = 0,9...0,95).

Коэффициент прессования теста

,

гдеr_н – плотность теста, кг/м³; r_т – плотность спресованного теста, кг/м³; W_т – начальная влажность теста, %; р – давление прессования, МПа.

Мощность привода прессующего шнека N_ш (кВт)

N_ш = 215рn_шtga(R³₂ – R³₁),

где р – давление прессования, МПа; n_ш – частота вращения шнека, мин^-1; R₁и R₂ – внутренний и наружный радиусы шнеков, м.

Для матрицы выполняют технологический расчет, который заключается в определении ее производительности и соответствующего диаметра.

Производительность матрицы по сухим изделиям П (кг/ч)

,

где v_n – скорость течения теста по формующим каналам, м/с; r_т – плотность спрессованного теста, кг/м³; f – площадь живого сечения матрицы, м²; W_т – влажность теста, %; W_изд – влажность готовых изделий, %.

Площадь живого сечения матриц f_м, м², в зависимости от вида изделий:

а) для трубчатых изделий (для макарон):

,

где n₀ – число формующих отверстий в матрице, шт.; d_н – наружный диаметр формующего отверстия, м; d_в – диаметр вкладыша, м;

б) для вермишели:

,

где n₀ – число формующих отверстий в матрице, шт.; d_в – диаметр формующего отверстия, м;

в) для лапши:

f_л = n₀l_ла,

где n₀ – число формующих отверстий в матрице, шт.; l – длина формующей щели, м; а – ширина формующей щели, м.

Площадь матрицы F (м²)

,

где к_f – коэффициент живого сечения матрицы.

Диаметр матрицы D (м):

а) для круглых матриц:

;

б) длина прямоугольных матриц L (м):

,

где В – ширина прямоугольной матрицы, м.

Скорость течения (выпрессовывания) теста по формующим каналам в зависимости от формы сечения канала v_n (м/с):

а) для трубчатых изделий (макарон):

,

где v₀ – скорость скольжения, м/с; m – динамическая вязкость, Па×с; Dр – перепад давления по длине формующего канала, Па; g – ускорение свободного падения, м/с²; l – длина канала, м; R_н и R_в – соответственно наружный и внутренний радиус отверстия трубки макарон, м; r – радиус от оси кольцевого канала, м;

;

б) для вермишели:

,

где R – радиус сечения формующего отверстия, м;

в) для лапши:

,

где l и а – соответственно длина и ширина формующего отверстия, м.

Расчет на прочность проводят с целью определения допустимой нагрузки (давление прессования) на матрицу. Для прямоугольных матриц толщина d (м) рассчитывается по формуле

,

где В – ширина матрицы, м; А – коэффициент, зависящий от диаметра отверстий и числа продольных рядов в матрице; р – расчетное давление прессования, Па; [s] – допустимое напряжение материала матрицы, Па.

При расчете двухшнековых нагнетателей для машин, формующих конфетные массы, объемный расход Q и мощность привода N определяются по эмпирическим зависимостям

и ,

где D – наружный диаметр шнека, м.

Производительность формующих машин для выпрессовывания конфетных масс П (кг/ч) определяют по формуле

,

где v – скорость конфетного жгута, м/мин (v = 2,5 м/мин); m – число выпрессовываемых жгутов, шт (m = 6…22); а – число заготовок в 1 кг, шт (а = 80; 105); l – длина заготовки, м (l = 0,038 м); К₀ – коэффициент, учитывающий возвратные отходы (К₀ = 0,98).

 

Как показывает опыт, ничто с такой силой не побуждает высокие умы к работе над обогащением знания, как постановка трудной и в то же время полезной задачи. Бернулли Иоганн (1667–1748), швейцарский математик