автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Механизация процесса приготовления ришты - тестового полуфабриката в производстве азербайджанских кондитерских изделий

о 1'У. •

государственный комитет по народному образованию РСФСР

' московский ордена трудового красного знамени . технологический институт пвдквой промышленности

.На правах рукописи

МЕШКОВ Ахмед Гулу оглы

удк: 664.653.6:654.665.011.56(043.3)

МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ РИПГШ - ТЕСТОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА В ПРОИЗВОДСТВЕ АЗЕРБАЙДЖАНСКИХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.18.12 - Процессы, машины и агрегаты

пищевой промышленности

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технически! наук

Москва 1990

»

Работа выполнена в лаборатории "Переработка и хранение сельхозпродуктов" Азербайджанского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства и на кафедре "Теория механизмов, машин'и роботов" Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института пищевой промышленности.

Научный руководитель - доктор технических наук,

Официальные оппоненты: академик, доктор технических наук

на заседании Специализированного Совета К 063.51. (77 Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института пищевой промышленности по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д.П.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке института.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять в Ученый Совет института.

профессор С.А.МАЧИХИН

профессор А.В.ГОРБАТОВ

кандидат технических наук, доцент О.Л.РЯБОВ

Ведущая организация - Научно-производственное

объединение хлебопекарной промышленности

Защита диссертации состоится

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат технических наук, доцент

И.М.САВИНА

; ;; ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

I

■Актуальность работы. Производство национальных кондитерских гздёли^ в подавляющем большинстве случаев немехашзировано ц ве-18ТСЯ "й условиях кустарного п полукустарного производства. Это [е позволяет расширять их производство с целно полного удовлет-¡оренш спроса на них, имеющего место практически во Есех регао-шх страны.

Особенно остра эта проблема, когда речь идет о специфических видах полуфабрикатов, не имевдих прецедента в других кондитерских производствах, оснащенных машинами и установками для вз-;ения их производства. Одним из таких полуфабрикатов является шита - сетчатая анурная пластина, приготавливаемая отливкой из вдкого теста из рисовой муки, идущая на изготовление большого исла распространенных мучных кондитерских изделий, таких как Пахлава текинская", "Пахлава губинская", "Бхжглз губянское" и ругие изделия. Ришта повсеместно п даже на промышленных пред-риятиях производятся вручную.

Механизация процесса приготовления ришты - тестового полу-абриката, позволяет повысить производительность производства п онцентрировать производство с созданием автоматизированных по-очных линий.

Цель работы: Механизация производства ришты на основе теоро-яческого и экспериментального исследования процесса и изучения 13пко-механических свойств теста из рисовой муки.

Научная новизна. Разработано и исследовано устройство для ?игстовлення полуфабриката ришта.

Изучены ф.чзико-механическпэ свойства теста из рисовой муки сак 45-475? влажности, так и 68-70$), используемого д.\'я произ-

водства ришты. Отличительной особенностью этого теста является двуястадайная технология его замеса. Вначале замешивают "густое" тесто влакпостьа 45-47$, а потом, добавляя воду, продолжают замес теста до получения "ещкого" теста, окончательная влагность которого составляет 68-7С$.

Введено аовое в инкенерной практике понятие коэффициента "прозрачности" ришты, позволяющее давать количественные характеристики качества ришты и сопоставлять ришту, получаемую в условиях механизированного производства, с получаемой традиционным ручным способом.

Показаны возможные варианты упорядочения классификации и названий многочисленной группы широко распространенных национальных кондатерскнх изделий.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработано устройство приготовления ришты - тестового полуфабриката.

Разработана методика инженерного расчета машины для приготовления полуфабриката ришты.

Разработан и испытан экспериментальный образец машины для приготовления ришты, дополнительная прибыль от внедрения которой составляет 8,26 тыс.руб. в год.

Апробация работы. lio материалам диссертационной работы опубликованы 4 печатных работы и получено положительное решение Государственного Комитета СССР по делам изобретений и открытий о выдаче авторского свидетельства (по заявке Ji 4757991/30-13 (II9080) от 12.03.90 г. "Устройство для получения полуфабрикатов кондитерских изделий").

Структура п объем диссертации. Диссертация состоит из введете!, 6 глав, заключения, списка использованной литературы из 119 наименований п приложений. Работа излоаена на 202 страницах, содержит 32 рисунка и 7 таблиц. 2 •

СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ

Во введении обоснована актуальность теш, отмечено, что до настоящего времени производство особых видов национальных кондитерских изделий не механизировано,- оно осуществляется в условиях кустарного и полукустарного производства, обоснована необходимость создания мапгаш для приготовления ришты, сформулированы цель работы и ее научная новизна.

В пенной главе приведен анализ литературных источников, посвященных инженерным проблемам, связанным с решением задачи механизации процесса приготовления ргшты.

Показано, что в литературе отсутствует данные об исследованиях физико-механических свойств теста из рисовой муки, используемого для производства ришты.

Во второй главе изучен!! параметры ручной технологии приготовления ришты - полуфабриката в виде тестовой, сетчатой, перфорированной пластины. В частности, определены размеры ацдазоя -сосуда, из которого выливаются струи гадкого теста, температура геста и поверхности сковорода для выпечки, влажность теста, значения секундного расхода теста из формущих отверстий.

Определены форма и размеры отверстпй-^ячеек на поверхности ришты после ее приготовления.

Приемы традиционной ручной технологии получения риитп сво-здтся в основном к следующему, Егдасое тесто, помещенное в сосуд ;рис.1) с отверстиями в дне, вытекая из него, накосится на по-зерхность горячей сковорода так, чтобы образовалась характерная зетчатая поверхность. Выпечка производится в течение 1,0-1,5 мин.

Наш в производственных условиях проведено исследование отельных технологических операций при изготовлении по традэдион-еой технологии "Пахлавы текинской", изделия, представлядцзго со-

3

—-

1/,

ШМ ,. ■ - ...... - --- „ шуу Х>1

Рис.1. Геометрические характеристики основных элементов авдазоя-приспособления, используемого для формования сетчатой поверхности ришты

бой наложенные друг на друга сетчатые пластины - ришты - с отверстиями в виде квадратов ши ромбов, прослоенные ореховой начинкой, пропитанные сахарнш сиропом, ароматизированные шафраном и кинзовым семенем и обсыпанные сверху маком.

Параметры процесса приготовления ришты следущие: влажность теста 68-70^, температура теста при нанесении на сковороду полосок - 20-25°С, температура сковороды 6С^65°С, влажность готовой

>й ришты 31-32$.

Во всех исследованных случаях емкость - андазой - мало осталась характерными размерами. Всегда у него .было 9 формующих верстий в виде канала, имеющего форму усеченного конуса (см. [с.1).

Статистический анализ геометрических параметров конической ¡кости показывает, что параметры усеченного конуса - рабочего шла формувдих отверстий - следующие: выходной диаметр с( ме-:ется в пределах от 3,8*1СГ3 до 4,3'10~3 м, входной диаметр в пределах от 5,3»1СГ3 до 6,2'Ю-3 м, длина канала £ - от >10~3 до 19*1СГ3 м, шаг отверстий *5 - от 12'КГ3 до .5-1СГ3 м.

Для выбора параметров (геометрических п кинематических) ра-чих органов при механизации производства ришты необходимо опре-лить характеристику традиционно изготавливаемой ручным спосо-м ришты, которая характеризует как бы степень ее "прозрачнос-". Другим словами, это отношение величины площади, занятой в лте пустотами, к общей площади поверхности ришты. В исследован-£ случаях общая площадь "пустот" составляет 29,7$.

Средняя площадь "пустой" ячейки в рассматриваемом случае внялась 0,9'1СГ® м2. Знание это.о параметра позволяет правиль-

выбрать закон движения формующих каналов, их количество и ^положение.

Третья глава посвящена исследовании физшсо-механическкх зйств теста (влажностью 68-70$) из рисовой муки для производст-ришты. Отличительной особенностью этого теста является двух-щийная технология его замеса. Вначале замешивают "густое"тес~ влажностью 45-47$ и лишь после этого, добавляя воду, продол-га процесс замеса теста до достижения им окончательной влажен 68-70? ("жидкое" тесто).

Для проведения эксперимента использовали вискозиметры капиллярного типа. При назначении геометрии капилляров учитывали шещие место в традиционной технологии скорости сдвига в тесто вой массе.

В научно-исследовательской лаборатории кафедры "Технологическое оборудование пищевых производств" ШИПИ исследовали рео*т гические характеристики теста влажностью 45-47$ из рисовой мук! На рис.2 приведены экспериментальные данные капиллярной вискоз? неграи "густого" теста в координатах Р и V .

Обработка экспериментальных данных с использованием ЭВМ определила коэффициенты реологических уравнений в консистентны: переменных Р и V "густого" теста для двух значений влакност; Ниже приведено реологическое уравнение, описывающее свойства теста влажностью 45-47$, температурой 20°С.

где <7,2?- эмпирические коэффициенты.

Дш исследований реологических свойств "нидкого" теста (А = 68-70$) был сконструирован капиллярный вискозиметр постоянно давления.

Вариация технологических параметров (температура, влаэдос велась в соответствии с диапазоном изменения соответствующих I личин в традиционной ручной технологии. Влажность теста измен* в пределах 68-70$, а температуру теста - 15-35°С.

На рис.З приведены экспериментальные данные капиллярной вискозиметрии "жидкого" теста в координатах Р и У . Ниже вр: ведено реологическое уравнение, описывающее свойства теста вл( ностью 68-70$, температурой 15-35°С.

где в) г. - змпирическке коэффициенты.

Рис.2. Экспериментальные данные капиллярной

вискозиметрии "густого" теста в координатах Р и V , где Р и V - консистентные переменные

Для практического расчета формующих каналов спроектированного и изготовленного оборудования по приготовлению ришты использован графо-аналитический метод расчета перепада давления, необходимого для получения заданной производительности формующих каналов определенной геометрии, для чего строили графики зависимости в консистентных переменных Р - Р (V).

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям процесса приготовления ришты.

в координатах Р и. V , где Р и V - консистентные переменные

На экспериментальной установке проверял:! возможные варианты механизации производства ришты.

Исследования проводили в лаборатории переработки и хранения сельхозпродуктов Азербайджанского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства.

В рассматриваемом варианте на натянутую между двумя барабанами движущуюся металлическую обогреваемую лепту непрерывно выливаются полоски из жидкого теста, которое непрерывно через регулировочные краны поступает из резервуара в формующие головки установки, одна из которых подвижная, другая - неподвижная.

В плоском, прямоугольной формы, вытянутом дне формующих головок тлеется ряд формующих отверстий, внутренняя рабочая полость которых соответствует форме и размерам, характерным для отверстий андазоя, используемого в традиционной технологии.

Неподвижная головка расположена перпендикулярно движению металлической ленты. Вторая головка (подвижная), параллельна направлению движения металлической ленты, движется "поперек оси" ленты. Формующие отверстия могут располагаться в один ряд или в несколько, в "шахматном" порядке, что позволяет выбирать требуемое расстояние между двумя полосками ришты. С помощью трехзвенного кулачкового пространственного механизма, с косой шайбой подвижная головка совершает непрерывное челночное движение от одного края (по ширине конвейерной ленты) до другого.

Скорость перемещения подвижной головки V/» установки может меняться в достаточно широком диапазоне - 0,1-0,4 м/с. Скорость металлической ленты Ул экспериментальной установки может изменяться в пределах 0,02-0,06 м/с.

Влажность теста во всех экспериментах поддерживали на уровне 68$. Температура формуемого теста равнялась 20°С и температура

ленты - 50-70°С.

Торец выходного отверстия формующих каналов головки прохо-

о о

дал над горячей лентой на высоте от ЗОЮ" до 80*1 СГ м. Диаметр

выходного отверстия формующих каналов изменяли в пределах от 3 я

2,0»1СГо до 4,0«1СГ м. В процессе эксперимента замеряли ширину и высоту выпеченных полосок.

На качественном уровне выводы из проведенных экспериментов позволяют говорить о том, что:

чем выше расположена над горячей поверхностью ленты формующая головка, тем меньшей ширины получаются полоски ришты;

чем холоднее лента, на которой выпекается ришта, тем шире получаются полоски ришты;

чем медленнее движется над лентой формующая головка, тем шире полоски ришты.

На рис.4,5 приведены графики зависимости ширины £ и толщины $ полосок ришты (при неподвижной горячей поверхности) от диаметра выходного отверстия, высоты К движения формующих каналов головки над лентой, температуры горячей поверхности Т и других параметров, характеризующих процесс формования полосок, образующих сетку ришты. Проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности использования предложенной методики механизированного приготовления ришты с практически любым рисунком из встречающихся в ручных технологиях.

На основании результатов исследований была разработана методика инженерного расчета, которая использована при создании экспериментального образца машины для приготовления ришты, производственные испытания которого на Гяндкинском хлебобулочном комбинате дали положительные результаты. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения машины составляет 8,26 тыс.руб.

Пятая глява посвящена расчету оборудования для механизации

от диаметра формующих отверстий и

других параметров процесса

И=0,05 м Т= 70°С W=68%

?Уг=0,15м/с 9Уг=Ц20М/:

0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 сН0,м

Рис.5. Зависимость толщины полосок ришты от диаметра формущих отверстий и других параметров процесса

приготовления ришты. Основная часть расчета сводится к решению задачи течения жидкого рисового теста через формующие отверстия головки установки, находящегося над выходными отверстиями формующих каналов.

Принятые ограничения сводятся к следующему.1Жидкость считаем несжимаемой. Это вполне приемлемо, как показано в известных работах, для тестовых небродящих масс пищевых производств, к которым можно отнести тесто из рисовой муки. Движение принимаем установившимся и осесимметричным. Массовыми силами, т.е. силами веса и инерции, пренебрегаем. В наших конструкциях при условии поддержания постоянного уровня жидкого теста в головке, можно с уверенностью сказать, что и это допущение не исказит решения задачи об истечении теста из отверстий.

Принятые рядом авторов допущения позволяют иметь для решения задачи истечения дифференциальное уравнение Стокса

о

Радиальная скорость движения частиц вязкой жидкости в конусе будет

ЯЗЭР^О.

(I)

Обозначив угол раствора конуса 60 , а расход через него жидкости О. и шея в виду в качестве граничных условий прилипание частиц к стенке и заданную величину расхода 0. , получаем уравнение дая О, в виде

V

Выражение дая давления получим в виде

(3)

Окончательно для случаев малых углов конуса скорость и

перепад давления в следующем виде

(dj-d2) дв 1 в J '

Полагая, что Rd0~a , £8~ 2

* ¿ra* x

(/- 3 e2 ) дР лra4 K & J '

(5)

тогда

(6)

Сопоставляя эти формулы с аналогичны!,и при движении не в конусе, а в цилиндрической трубе, можно заметить, что правые части их - выражение для скорости движения в цилиндрической трубе. В выражении же для перепада давления ( 5) коэффициент в правой части есть перепад давления в цилиндрической трубе, а множитель в скобке выражения (6) представляет собой поправку в перепаде давления на конусность трубы (в сравнении с цилиндрической трубой).

В инженерной практике для расчетов течения по трубам различного сечения вязких сред предлагается использовать целый ряд выражений, которые, как показывают многочисленные проверки практикой, дают весьма надежные расчеты.

Примем за основную формулу:

(7)

где О. - объемный расход, Ар - перепад давления на длине канала, ¿и - вязкость, Х' - коэффициент, учитывающий геометр:ш канала.

Для цилиндрического отверстия длиной оС и радиусом Д? тлеем в качестве формулы для определения К следующее выражение:

У - ■

~ 8Х (8)

В случае же, если мы имеем конический канал с крайними сечениями с радиусами 2 и £ и длиной сС , значение К для этого конического отверстия будет

к кон- ¿¿г(#3-г3) • (9)

Имея размеры входного и выходного отверстий формующего канала андазоя и его длину, можно подсчитать ошибку, получаемую при расчетах каналов, принимая их цилиндрическими со средним значением радиуса _

Р -

К со —

- —г

е ^К01

ся по формуле

Отношение ^-¡хт.,^ щи, 'В этом случае будет подсчитывать-

Кцм (В*-**)(*+*)* '

Пусть /Р = 3-10Г3 м, ? = 2'1СГ3 м, тогда р = 1,145, т.е. ошибка будет порядка 15$.

Итак, можно для расчетов пользоваться известными формулами

(7).

Реологические исследования показывают, что "жидкое" тесто из рисовой муки целесообразно отнести к бингамовским пластикам и использовать можно уравнение Букингама-Рейнера в виде

п_ ^У л. 4(2?ве), / /гто +

Введено новое в инженерной практике понятие коэффициента "прозрачности" ришгн, позволяющее давать количественные характеристики качества ришт п сопоставлять ришту, получаемую в условиях механизированного производства, с получаемой традиционным ручным способом. Если этот коэффициент равен 0,5, значит, что тестовой массой занята половина площади ришты, а другая половина -пустота!,а. Если этот коэффициент увеличить до 0,6 - ришта станет более "прозрачной" и наоборот - до 0,4 - менее "прозрачной". Исследования традиционной ришты, изготавливаемой по классической ручной технологии, показывают, что значение этого коэффициента находится близко к величине 0,3.

На рис.6 приведена схема нанесения рисунка ришты с помощью двух - подвижной и неподвикной - формующих головок на подвижную поверхность, на которой она формуется, а на рис.7 более крупно показаны элементы геометрии, входящие в расчетную формулу.

Коэффициент "прозрачности" Кп моето подсчитать по формуле Клус/л. ГсРщ,

где ^п^'ст. - величина площади заштой в риште пустотами, ограниченной наружным контуром; - общая площадь поверхности ришты, ограниченной нарушим контуром.

Окончательно формула для подсчета коэффициента "прозрачности" ришты имеет слелуюций вид

> ' <13)

где Ы. = ,

Ур - скорость формующей головки; )/л - скорость ленты.

Зная требуемую ширину полосок ришты - £ , шлея скорость движения ленты , определяющую производительность машины,

Рис.6. Схема образования рисунка поверхности

при механизированном приготовлении ришты

Рис.7. Элементарная ячейка, образующая рисунок ршты при механизированном способе ее приготовления

юшю выбрать скорость движения подвижной головки \/р , которая >беспечит требуемую степень "прозрачности" ришты. Задаем требуема коэффициент "прозрачности" ришты. Зная погонную производительность, толщину и коэффициент "прозрачности", определяем объемную производительность формующих головок, пз которых выливается на горячую поверхность тесто, образующее ришту.

Перебор нескольких вариантов высоты формущих каналов над уровнем горячей поверхности, скорости двпкения подвигиой голошеи, количества формующих отверстий и в случае необходимости и других зараметров, позволит подобрать их сочетание, которое при заданной производительности обеспечит качество изделия, характерного-•сами которого являются коэффициент "прозрачности" и рисунок понос, формирующих ришту,

В шестой главе рассмотрены возможные варианты классификации и названий национальных кондитерских изделий.

Предлагаемая схема классификации дает возможность решения вопросов механизации производства национальных кондитерских изделий, которое практически повсеместно ведется кустарными или полукустарными способами с применением традиционных приспособлений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основании исследования производства ришты в различных регионах Азербайджана в домашних условиях и на небольших кустарных предприятиях собрана информация о традиционной технологии и основных параметрах используемых при ее приготовлении устройств-и приспособлений.

2. Изучены реологические свойства теста из рисовой муки методами капиллярной вискозиметрии. Исследования проведены как на местах традиционного изготовления ришты, так и в лабораториях МТИПП и Азербайджанского научно-исследовательского института ;.:е-

17

ханнзацяи и электрификации сельского хозяйства.

3. Разработаио устройство для механизированного приготовления ришты, ка которое получено положительное решение Государственного Комитета СССР по делам изобретений и открытий по заявке й 4757991/30-13(119080) от 12.03.90 г. "Устройство дая получения полуфабрикатов кондитерских изделий".

4. Разработана инженерная методика, позволяющая рассчитыват; основные параметры работы оборудования для механизации приготовления ришты.

5. Разработано понятие коэффициента "прозрачности" рииты, позволяющее сопоставлять количественные характеристики ришты,получаемой как в условиях ручной технологии, так и механизированным способом.

6. Показаны возможные варианты упорядочения классификации и названий многочисленной группы широко распространенных изделий, именуемых "восточными сладостями".

7. Наличие в качестве основных узлов установки дая механизированного цриготовления ришты несложных элементов непрерывного действия, как, например, бесконечной подвижной ленты, на которой формуется и выпекается ришта, и простых по устройству формующих головок, обеспечивающих практически непрерывное нанесение ришты на поверхность для обжарки, создает предпосылки для механизации

и автоматизации приготовления ришты в условиях любой требуемой производительности - большой и малой.

8. Экспериментальный образец машины для приготовления ришты, производственные испытания которого на Гянджкнском хлебобулочном комбинате дали положительные результаты. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения машины составит 8,26 тыс.руб.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Неликов А.Г. Основные параметры традиционного приготовления ришты - полуфабриката "Пахлавы текинской" '// Известия вузов. 1ищевая технология, Краснодар.- 1989.- В 6,- С.96-97.

2. Меликов А.Г. Установка для механизации формования ришты

- тестового полуфабриката восточных сладостей // Известия вузов, йицевая технология, Краснодар,- 1990,- 3 I.- С.87-88.

3. Неликов А.Г. Коэффициент "прозрачности" - количественная сарактеристика ришты тестового полуфабриката восточных сладостей v Известия вузов. Пищевая технология, Краснодар,- 1990.- ш 2,3.114-115.

4. Медиков А.Г., Бабаев Ш.Н. Механизация производства ришты

- полуфабриката "Пахлавы текинской" // Информационный листок (на азерб.языке). Серия пищевая промышленность / АзНИИНТИ.- 1990,-

£ I.- 4 с.

5. Устройство для получения полуфабрикатов кондитерских изделий. Решение о выдаче авторского свидетельства, заявка

б 4757991/30-13(119080) от 12.03.1990 г., МКИ А23С- 3/12 А 21С 3/08. А.Г.ГЛеликов, Ш.М.Бабаев (СССР).