Каталог статей

Исследование физических и химических свойств формирования макаронных изделий.

Общеизвестно, что конструкция всех (отечественного и импортного производства) макаронных прессов имеет существенный недостаток: при работе пресса уплотненное макаронное тесто выпрессовывается через матрицу не равномерно, а прядями разной длины.

Рассмотрим причины неравномерного выхода продукта.

1.  1. Первой причиной является само физическое свойство теста. Тесто выпрессовывается в центре с наибольшей скоростью, а по мере удаления от центра скорость прессования уменьшается, затем увеличиваясь в самых крайних точках. Высокая скорость прессования в центре обусловлена законом течения вязкой пластичной массы в канале круглого сечения. Увеличение скорости выпрессовывания у внутренних стенок камеры обусловлено повышением температуры теста приблизительно на 5-7 градусов Цельсия. Повышение температуры происходит за счет адгезии теста к внутренней поверхности камеры, что в свою очередь приводит к интенсивному трению пристенных слоев. При этом механическая энергия превращается в тепловую, вследствие чего, температура теста повышается. Разогретое тесто обладает меньшей вязкостью, а значит, течет по стенкам матричных отверстий с большей скоростью. Законы гидроаэродинамики подтверждают, что увеличение температуры вязкой пластичной массы всего на несколько градусов приводит к увеличению скорости течения в 1,5-2 раза. Разница в скорости выпрессовывания повышает долю брака в связи с разной длиной макарон.

2.  2.    На распределение скоростей также влияет и работа шнека. В предматричное пространство шнеком подается винтообразно закрученный поток теста. Последним витком создается пульсирующее давление на выходящую массу. Наличие пульсации давления в предматричной камере приводит к неравномерности прессования полуфабриката, что не только уменьшает производительность, но и затрудняет автоматизацию последующих операций.

3.      Также на скорость выпрессовывания теста влияет конструкция матрицы и фильер. Если тесто, проходя через фильеры, встречает дополнительные сопротивления (неправильно расчитанно количество фильер в матрице, слишком тонкие стенки в фильере в макаронно-рожковой группе), то это приводит к уменьшению скорости прессования, увеличению гидравлического сопротивления, повышению энергоемкости процесса, а также к скорейшему истиранию фторопласта на фильерах. В результате сокращается срок их эксплуатации и возникает необходимость преждевременной замены. Поэтому производителям макаронных изделий следует более ответственно выбирать поставщика матриц и фильер. Разработчику макаронных фильер и матриц прежде всего нужно правильно расчитать проходное сечение матрицы. Многие производители просят установить в матрице фильер по максимуму, чтобы увеличить производительность, а это может привести к крайне нежелательным результатам: начиная от неравномерного выхода макаронных изделий, до провалов в прессовании изделий, когда тестомеистель не  успевает за шнеком. Бывают такие ситуации, когда производитель макаронных изделий хочет сменить формат. Важно понимать, что если уже существует корпус в определенном габарите с определенным количеством фильер, то в этот корпус может подойти не любая фильера в таком же габарите. Наблюдались ситуации, когда менялись фильеры просто на меньшую стенку (с 0.85мм, на 0.7мм) и в трехрядной матрице наблюдалось заметная разность длин изделий. И перед производителем уже стоял вопрос в том, что же делать: возвращать прежнюю стенку макарон или же заказывать новую предматричную матрицу-фильтр для выравнивания изделий в новых условиях. И такие задачи как: повышение производительности, снижение энергозатрат, улучшение качества получаемой продукции, уменьшение количества брака – должны решать совместно производитель макаронных изделий с производителем матриц и фильер.

Пути решения выравнивания давления в предматричной камере для равномерного выхода макаронных изделий.

Патентные исследования показали, что существует большое число технических решений, направленных на совершенствование конструкций рабочих органов макаронных прессов.

Известно устройство для формования вязких пищевых масс, защищенное авторским сви-

детельством СССР № 8394669. В этом устройстве с целью снижения энергозатрат и увеличения производительности в предматричной камере расположена винтовая направляющая, выполненная как одно целое с винтовой поверхностью шнека, при этом высота винтовой направляющей увеличивается по направлению к матрице так, что высота последнего витка составляет 1,5–2,5 высоты витка шнека, при этом наружная кромка винтовой направляющей соответствует конфигурации внутренней стенки предматричной камеры.

Данное техническое предположение представляется весьма перспективным.

Не меньший интерес представляет изобретение, защищенное авторским свидетельством

№858707 «Устройство для прессования макаронных изделий». В этом известном устройстве с целью выравнивания скорости прессования и улучшения тем самым качества макаронных изделий, вибратор выполнен в форме двояковыпуклой линзы, при этом соотношение объема вибратора к объему предматричной камеры равно 0,029–0,025.

По данным авторов изобретения общая производительность пресса увеличивается

в 1,2–1,4 раза. Кроме того, энергозатраты на единицу продукции снижаются на 20–30%. Однако эти данные нуждаются в экспериментальной проверке.

Известно также устройство для фомования вязких пищевых масс, защищенное авторским

свидетельством СССР № 1771644. В этом устройстве с целью повышения производительности путем устранения закручивания пищевой массы в предматричной камере винтовая направляющая смонтирована с возможностью вращения вокруг оси шнека и имеет направление витков, обратное виткам шнека.

Таким образом, в данном устройстве достигается полное устранение закручивания пище-

вой массы в предматричной камере и повышается производительность пресса: выпрессовывание через матрицу происходит с одинаковыми скоростями по всей ее площади, что обеспечивает одинаковые длины изделий.

Однако возникают сомнения в части положительного эффекта, достигаемого с помощью

регулируемого подвижного крепления винтовой направляющей.

Определенный интерес представляет месильное устройство и способ приготовления ма-

каронных изделий из теста, защищенное патентом РФ № 2005379. В основу данного изобретения положена задача создания устройства для тестоприготовления при производстве продукции без повышения температуры теста свыше 60–70 0С. Данный способ впервые позволяет отделить собственно тестоприготовление (особенно теста с низким содержанием влаги (30–40%) от процесса формообразования.

Поставленная задача достигается тем, что в этом устройстве содержатся чередующиеся

в направлении подачи продукта месильные шнеки и режущие элементы, причем первая пара шнеков является питающей парой, а последняя пара шнеков – выталкивающей парой, при этом в корпусе выполнены дополнительные отверстия для раздельной подачи компонентов, а все отверстия размещены на участке питающей пары.

Кроме того, рабочие органы этого устройства включают не менее трех последовательно

установленных шнековых пар, между которыми установлены пары режущих элементов. Однако из-за сложности данное техническое решение практически реализовать не представляется возможным.

В 1997 году изобретен макаронный пресс, защищенный патентом РФ № 2089066. В данном макаронном прессе на торцевой части шнека со стороны прессующей головки выполнен цилиндрический аксиально расположенный канал, соединенный с межвитковым пространством шнека радиальными отверстиями с возрастающей площадью поперечного сечения по мере удаления от торцевой части шнека.

Однако в этом прессе, как и в рассмотренных ранее устройствах, отсутствуют конкретные взаимосвязанные геометрические соотношения, позволяющие создавать совершенныеконструкции рабочих органов, при этом отсутствует единая и общепринятая инженерная методика по расчету и конструированию макаронных прессов.

       Основным формующим элементом пресса является прессующее устройство, состоящее из шнекового канала, нагнетающего шнека, предматричного пространства (тубуса) и матрицы. От выбора рациональной конструкции этих элементов во многом зависят производительность прессового оборудования, надежность его работы, качество готовой продукции, а также возможность автоматизации технологических операций.

В предматричное пространство шнеком подается винтообразно закрученный поток тестовой массы. Вращающийся шнек своим последним витком создает пульсирующее давлениена массу, находящуюся в предматричной камере пресса, откуда она под действием этого давления выпрессовывается через формующие каналы матрицы. Именно наличие пульсаций давления в предматричной камере приводит к неравномерному выпрессовыванию полуфабриката, что не только уменьшает производительность действующего оборудования, но и затрудняет механизацию и автоматизацию последующих технологических операций. Поэтому необходимо устранять это отрицательное явление, присущее шнековому нагнетателю.

Также существенным недостатком прессования на шнековых макаронных прессах является неравномерность выпрессовывания макаронных изделий по плоскости матрицы.

Из всей этой гаммы способов наиболее применяемым является использование предматричной матрицы. Расчет предматричной матрицы проводится исходя из конкретных особенностей макаронного пресса и формата макаронных изделий. Существуют как универсальные предматричные матрицы, так и предматричные матрицы, для одного определенного формата.