Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Технологический процесс производства халвичных брикетов, анализ процесса резания халвы как способа формования брикетов .
1.1 Технологический процесс производства халвы и формования халвичных брикетов. 10
1.2 Влияние технологических параметров на структурно-механические свойства халвы . 15
1.3 Анализ способов формования в порядке классификационной принадлежности формующих устройств.
1.4 Приборы применяемые для определения структурно-механических и адгезионных свойств пищевых продуктов.
1.5 Анализ процесса резания как способа формования некоторых материалов и продуктов. 28
Глава 2 Системные исследования производства халвичных брикетов .
2.1 Методика проведения исследований по оценке целостности технологической системы производства глазированных халвичных брикетов. 34
2.2 Системный анализ процессов производства халвичных брикетов 36
2.3 Технологические системы халвичного производства. 43
2.4 Оценка стабильности работы и целостности связи при производстве халвичных брикетов. 44
2.5 Исследование формования халвы в виде брикетов методом априорного ранжирования факторов. 48
Выводы. 52
Глава 3 Исследование структурно-механических и адгезионных свойств халвичного брикета .
3.1 Методика определения структурно-механических свойств халвы и халвичного брикета. 53
3.2 Определение зависимости твердости халвичного брикета от способа нагнетания . 57
3.3 Определение зависимости твердости халвичного брикета от температуры. 61
3.4 Определение, зависимости толщины карамельных волокон от способа нагнетания при формовании халвичного брикета и влияние толщины волокон на твердость брикета. 63
3.5 Разработка методики экспериментов по определению адгезионных свойств на работающих в поточных линях машинах. 65
3.6 Исследование адгезионных свойств двухслойных халвичных брикетов. 70
Выводы. 75
Глава 4. Экспериментальное и теоретическое исследование процесса резания халвичного пласта .
4.1 Теоретический анализ процесса резания плоским ножом. 77
4.2 Методика проведения экспериментов и установка для резания халвичного пласта. 85
4.3 Анализ зависимостей усилий резания от конструктивных и технологических факторов. 89
4.4 Анализ зависимостей величины отходов в виде халвичной крошки от различных факторов. 93
4.5 Анализ и синтез ранжированных показателей качества халвичных брикетов. 95
4.6 Сравнение результатов теоретических и практических исследований. 100
Выводы. 103
Глава 5 Практическая реализация результатов исследований.
5.1 Разработка рекомендаций по модернизации машины для формования мелких халвичных брикетов. 104
5.2 Разработка рекомендаций по проектированию машины для формования многослойных брикетов халвы. 110
5.3 Опытно-промышленное испытание устройств по разработанным рекомендациям. 112
Выводы. 115
Список использованной литературы. 118
Приложения. 126
- Влияние технологических параметров на структурно-механические свойства халвы
- Системный анализ процессов производства халвичных брикетов
- Определение зависимости твердости халвичного брикета от способа нагнетания
- Методика проведения экспериментов и установка для резания халвичного пласта.
Введение к работе
Кондитерская промышленность - отрасль, производящая высококалорийные пищевые продукты, в том числе и те, в рецептуре которых, как правило, содержится большое количество сахаристых веществ.
В состав кондитерской промышленности входят две группы производств по выработке сахаристых и мучных кондитерских изделий. Эти группы, в свою очередь, включают в себя ряд производств: карамельное, конфетное, шоколадное, пастиломармеладное, вафельное, производство печенья, крекеров, галет, тортов, пирожных и др., различающихся по технологии, применяемому оборудованию и конечной продукции. [9]
В России первые кондитерские фабрики были построены во второй половине XIX века. Так, в 1855 году открылась фабрика «Сиу и К» (ныне «Большевик»), которая до 1930 года вырабатывала карамель, конфеты и шоколад, а после 1930-го перешла на производство только мучных кондитерских изделий. В 1867 году было основано товарищество «ЭйнемЪ» (ныне фабрика «Красный Октябрь»). На сегодняшний день фабрика выпускает около 300 наименований кондитерских изделий в год. Она производит 10% выпускаемой в России карамели и 25% - ириса.
В начале XX века в России уже насчитывалось более 140 кондитерских предприятий и 10 кустарных кондитерских, на которых вырабатывалось 125 тысяч тонн различных мучных и сахаристых изделий. В число таких производств входили и заводы компании «Бородино», имеющие давнишние традиции. Так, до 1918 года один из заводов компании «Бородино», входил в состав Товарищества Калинкина, являющегося поставщиком конфет Двора Его Императорского Величества.
В настоящее время компания «Бородино» постоянно расширяет свой ассортимент и выпускает около ста видов различных кондитерских изделий, в том числе конфеты класса «премиум» из шоколада, орехов и
6 фруктов. За последние годы «Бородино» увеличила объемы производства в несколько раз, отправляя около 20% своей продукции на экспорт в страны СНГ, Америку, Германию и Израиль[4].
В наши дни в Российской Федерации насчитывается более 400 кондитерских фабрик, цехов при хлебозаводах и малых пекарен, которые в общей сложности вырабатывают более 5 тысяч наименований мучных и сахаристых изделий, при этом постоянно ведутся работы по созданию новых видов изделий, улучшению качества уже имеющихся, механизации и автоматизации процесса изготовления кондитерских изделий.
В 2004 году было выпущено 1,5 млн. тонн кондитерских изделий в целом, к концу 2005 года объем производства достигает 1,6 млн. тонн. Если принять общий объем выработки кондитерских изделий за 100%, то выпуск сахаристых изделий составляет 45%, а мучных - 55% [9].
Рис. 1.1. Диаграмма выпуска кондитерских изделий в групповом ассортименте за 2006 г. в целом по России
Кондитерские изделия имеют, как правило, высокую пищевую
ценность и хорошую усвояемость. Российская кондитерская-
промышленность, на данном этапе развития, значительно механизирована
и автоматизирована. При производстве кондитерских изделий
используются ведущие разработки,мировых производителей техники [2];.
Внедрение высокопроизводительных, машин и автоматов, работающих в оптимальных режимах, рассчитанных на научной' основе: в соответствию со свойствами обрабатываемого объекта; обеспечивает высокую эффективность производственного процесса, резкое, повышение производительности труда, ликвидацию трудоемких ручных операций, сокращение потерь пищевого сырья, ликвидацию промежуточной тары, а также, улучшает качество продукции; и санитарно-гигиенические условия производства.
Поэтому все автоматизированные линии-должны работать, таким образом, что бы продукция не теряла своего качества, физико-химических свойств, не крошилась и не теряла "форму в процессе обработки, что < позволит сократить количество работников контролирующих обработку масс впроцессе формования и при дальнейшей обработке.
Наиболее сложными для формования являются неоднородные;массы, такие как халвичная масса.
Халва - это кондитерское изделие' восточная сладость. Халва в переводе с арабского означает сладость. Она представляет собой слоисто-волокнистую, массу, состоящую из растертых обжаренных масличных ядер и тонких волокон сбитой карамельной массы.
Халва - продукт с хорошими вкусовыми свойствами» и особенно высокой, по сравнению со многими другими- кондитерскими изделиями, пищевой ценностью, поскольку содержит 14 - 16% белковых веществ. Калорийность халвы 510 - 520 кКал на 100 г. продукта или 210 - 10-кДж/кг. По содержанию жира и калорийности халва близка к таким
8 изделиям, как шоколад, но превосходит его по содержанию и ценности белковых веществ.
Халву делали и делают в Турции, Ираке, Афганистане, а также в Греции, Болгарии, Румынии. В Россию халва попала через Одессу, где ее впервые начал изготовлять заводчик Кази. Кази был не только дельцом, но и хорошим кондитером, и способным инженером. Свой завод он оснастил аппаратами собственной конструкции, что позволило ему ежедневно выпускать до 800 кг продукта. Халва Кази долго славилась во всей России. Несколько позднее халву стали готовить в Москве, Петербурге, Казани и Ростове.
В зависимости от вида маслосодержащих ядер готовят кунжутную (тахинную), арахисовую и ореховую, подсолнечную и комбинированную халву (используя два или более вида масличных семян или орехов).
В' настоящее время выпускают неглазированную и глазированную шоколадом халву; в соответствии с рецептурами в нее могут быть введены какао-продукты, орехи, изюм, цукаты и другие добавки.
Сырье, применяемое в халвичном производстве, делится на основное и вспомогательное.
Основным сырьем для производства халвы являются семена кунжута и подсолнечника, ядра арахиса, кешью, сахар, патока, мыльный или солодковый корень.
Вспомогательное сырье - различные вкусовые и ароматические добавки (какао тертое, какао-порошок, шоколадная глазурь, ванилин и др.), а также вода и поваренная соль. Иногда, когда жира в ядре подсолнечника содержится мало, для приготовления халвы используется подсолнечное масло.
Целью настоящей работы является анализ процесса резки, т.к. при формовании с помощью рубящего гильотинного ножа халвичных жгутов на отдельные корпуса образуется большое количество возвратных отходов (крошки). Чтобы выявить возможности уменьшения количества крошек,
9 образующихся при резке, а также улучшить внешний вид корпусов перед нанесением глазури, проведены теоретические и экспериментальные исследования процесса.
Влияние технологических параметров на структурно-механические свойства халвы
Все возрастающий уровень механизации и автоматизации производства пищевых продуктов требует углубления знаний физико-механических свойств сырья и самих пищевых продуктов - их вязкости, упругости, твердости, пластичности И; т.д. Эти свойства играют важную роль в производстве пищевых продуктов, а также при их хранении.
Механические свойства зависят не только от химического состава продукта, но также и от их строения и структуры. Изучению свойств пищевых продуктов посвящены исследования акад. TEA. Ребиндера, Г.А. Маршалкина, Ю.А.. Мачихина, F.K.. Бермана, В.М. Хромеенкова; М;В. Калачева [1, 6, 11, 23] и других. В кондитерской промышленности проводились исследования; структурно-механических . свойств: карамельных, конфетных, шоколадных и других кондитерских масс. Структурно-механические свойства этих масс определяются рядом факторов: способом производства, свойствами и качеством исходного сырья и т.д. Структура готовой халвы также зависит от-- качества полуфабриката, способа изготовления и формования изделий.
Химический состав в значительной степени может определять механические свойства пищевых продуктов. Обычно халва содержит около 47% углеводов, около 33% жира, около 14% белков, около 4% влаги, незначительное количество различных минеральных солей и ароматических веществ. Исследования, проведенные в ГОСНИИКП показали, что с повышением содержания: жира халва (свыше 33%) характеризуется более мягкой консистенцией. Жиры или триглицериды жирных кислот, обладают неполярными группами атомов, имеют слабые молекулярные связи за счет дисперсных сил. Этим, очевидно, и вызвано уменьшение твердости халвы с увеличением процентного содержания жира. Однако с увеличением содержания жира увеличиваются его потери при формовании брикетов и, что особенно важно, при хранении, халвы, вследствие чего упаковочный материал промасливается; ухудшается товарный вид продукта.
Процесс формования пищевых масс связан с взаимодействием рабочих органов машины с перерабатываемым продуктом. Подавляющее большинство пищевых масс представляет собой дисперсные системы, суспензии коллоидные растворы.. На данном этапе недостаточно научно обоснованных представлений о процессах формования пищевых масс как о совокупном взаимодействии. разнообразных рабочих органов оборудования с различными по свойствам продуктами, их изменения в процессе взаимодействия не позволяет осуществлять оптимальное проектирование оборудования и управлять качеством готовой продукции [1].
Пищевые продукты, за исключением. жиров, являются гидрофильными структурами и содержат основной; растворитель - воду, которая оказывает определенное влияние на механические свойства продукта. Обычно вода, и другие растворители разрушают слабые межмолекулярные связи: . структуры, снижают ее механические: характеристики:. Халва содержит около- 4% влаги; которая в; основном содержится: в карамельной массе. Исследования;, проведенные: во ГОСНИИКП (ВНИИКП) показали, что. при низком содержании? влаги в сбитой с отваром мыльного корня карамельной массе, халва получается с пониженной твердостью и наоборот - твердость халвы повышается: при увеличении влажности карамельной массы.
На качество халвы оказывает значительное, влияние рецептура приготовления- карамельной массы.. Халва, изготовленная с карамельной массой; содержащей малое количество патоки; легко слеживается, уплотняется и в значительной-степени теряет волокнистость структуры. Исследования, проведенные сотрудниками? ГОСНИИКИ Кочетовой JLH;, Калачевым М.В. [6, 23] и др., подтверждают, что халва приготовленная-по рецептуре с наибольшим содержанием патоки получается наиболее рыхлой (пышной), с меньшей твердостью.
Структурно-механические свойства твердообразных тел, к таким можно отнести халву [8], тесно связаны, с размерами зерен (твердых частиц), с их распределением в массе, условиями их срастания, с размером и количеством воздушных включений и т.д.
На качество белковой или подбелковой массы, а следовательно и на качество халвы, влияет степень измельчения кунжута или арахиса. По данным ГОСНИИКПа, тонкое измельчение тахинной массы (порядка 5,6 мк)-ухудшает качество халвы, она получается слишком мягкой, рыхлой, напоминающей по структуре массу «пралине». А пралиновые массы относятся к категории упруго-вязко-пластических тел, для которых характерно сочетание упругой и пластической деформации, [9]. При фасовке брикетов отформованных из такой халвы наблюдается смятие и. скалывание кромок брикетов рабочими, органами заверточных автоматов. При грубом измельчении (до 18,5 мк) халва получается очень.плотной; тяжелой, предельное напряжение сдвига достигало 4,9 10 5Па. Оптимальное измельчение тахинной массы порядка- 10 мк. Предельное напряжение сдвига в халве с таким измельчением тахинной массы колеблется от 1,96 - 2,46-105 Па, через день после приготовления (в день приготовления 1,27- 1,76-105 Па) [6].
Значительное влияние на качество готовой халвичной массы, оказывает температура подаваемых на замес компонентов. При вымешивании необходимо, чтобы при определенной дозировке исходных , компонентов их температура также поддерживалась бы постоянной. Температура сбитой с пенообразователем карамельной массы к должна поддерживаться на уровне 109-112С.
Температура тахинной массы в- производственных условиях колеблется от 35 до 55С. Как показали результаты исследований, понижение температуры ниже 45С приводит к быстрому охлаждению карамельной массы при их смешивании. При этом халва хотя и получается волокнистой структуры, однако образующиеся нити получаются очень толстые и грубые.
Повышение температуры выше 45С приводит к растеканию халвичной массы, образуются слабые нити, которые быстро рвутся, из полученной при этом горячей халвы (температура выше 70С) при ее фасовке получаются брикеты плохого качества. Кроме того, слишком горячие брикеты не успевают охладиться в охлаждающей камере и при завертывании на заверточных автоматах могут слипаться и повреждать заверточные автоматы, налипая на транспортерную ленту.
Поэтому наиболее целесообразным следует считать подачу исходных компонентов на замес с постоянной определенной температурой. Температура сбитой карамельной массы должна быть около 110С, тахинной — около 45С. В этом случае при правильном ведении процесса температура готовой халвичной массы не будет превышать 70С.
Терентьевым А.Г., Мисником И.А., Львовым Н.М. и др. проводились исследования по влиянию упаковочных материалов (алюминиевой фольги, пергамента, целлофана и др.) на сохраняемость халвы. Считается, что потеря халвой масла, не зависит от вида упаковочного материала и за период хранения в течении 100 суток составляет 1,5 - - 2%.
В Московском институте народного хозяйства им. Г.В. Плеханова исследовалось изменение химического состава халвы от способа упаковки, температуры хранения и других факторов. Установлено, что при хранении халвы наибольшим изменениям подвергаются содержание влаги, количество масла и ее цветность. Содержание влаги изменяется в зависимости от способа упаковки и режима хранения. Хранение халвы в упаковках в полиэтиленовую пленку и при низких температурах задерживает окисление масла. Выявлено положительное действие на масло халвы красного и зеленого чайных красителей.
Системный анализ процессов производства халвичных брикетов
На основе выработанной методики изучения поточных линий как технологических систем [13, 14, 15] был осуществлен всесторонний системный анализ процессов производства брикетов халвы. Так как нас интересует качество готовых изделий, процессы в механизированной поточной линии рассматриваются от выхода к входу. А - Подсистема образования изделий с показателями качества, соответствующими стандарту. 81 - Подсистема образования халвы покрытой вторым слоем глазури. 82 - Подсистема образования халвы покрытой первым слоем глазури. С - Подсистема образования халвы в виде отдельных предметов с заданными показателями качества. Д1 - Подсистема образования продукта с заданными технологическими показателями качества. Д2 - Подсистема образования продукта с заданными технологическими показателями качества. E - Подсистема подготовки очищенного продукта с заданными технологическими показателями. Технологические системы халвичного производства могут быть представлены при помощи графического изображения технологических операций с использованием принципа «вход - выход» (операторная модель) и математическим описанием процессов, происходящих в системе (математическая модель).
Структура халвы характеризуется оценкой- таких показателей как содержание компонентов, плотностью, органолептической оценкой и др. Консистенция халвы характеризуется субъективными показателями «легко рвущаяся», «крошащаяся», «волокнисто-слоистая» и т.п.
Строение халвьь неоднородно, что в значительной степени затрудняет ее исследование. Исходя из результатов проведенных исследований [6] и анализа халвичного производства, проведенного нами, можно- отметить, что на производительность линии, количество возвратных отходов и брака, наиболее сильное влияние оказывает операция формования халвичных-брикетов (резка). Поэтому для дальнейшего исследования- была выделена-подсистема С (подсистема образования халвы в виде отдельных предметов с заданными показателями качества).
Рациональным методом синтеза технологических систем является разработка операторных моделей. В ходе системных исследований была построена операторная модель (приложение 1, рис. 1) технологической системы производства глазированных брикетов арахисовой халвы. На рис 2.1 представлена машино-аппаратурная схема производства арахисовой халвы глазированной шоколадом, приложение 2 рис. 1 содержит технологическую схему производства [25, 26, 27]. Технологическая схема производства арахисовой халвы составлена впервые и позволяет более наглядно рассмотреть все этапы производства.
Перед подачей на переработку арахис хранится в бункере 1, далее арахис подается для очистки на веялки 2, после чего он обрушивается на арахисолущилках 3, которые состоят из бичевьгх барабанов и сменных плетеных дек. После обрушивания количество необрушенных бобов не должно превышать 4%, поврежденных 2 - 3%.
Арахис обладает специфическим бобовым и горьковатым вкусом, который сохраняется и в обжаренных ядрах, что ухудшает качество изготовленных изделий. Для улучшения вкуса ядра арахиса обрабатывают раствором поваренной соли.
Ядра арахиса замачивают в чане 4, куда из сборника 5 подается 3%-ный раствор поваренной соли, при температуре 40 - 45С, время замачивания 20 мин. При такой обработке из арахиса удаляется часть летучих веществ, придающих ему неприятный привкус. На один объем арахиса берут около двух объемов раствора соли при его двух- или трехкратном использовании. При окончании обработки ядра содержат 20% воды.
Для удаления избытка влаги ядра арахиса подвергаются сушке и обжарке. Ядра сушат в сушильном барабане б до содержания влаги 10 - 15%, время сушки не более 40 мин. Обжарка осуществляется в жаровнях 7, с механической мешалкой при давлении пара 0,4 - 0,5 МПа.
Для очистки обжаренных ядер их пропускают через веялки 8, в которых оболочка отвеивается и осаждается в циклоне. Далее ядра охлаждаются 9.
Охлажденные ядра измельчают на мельницах 10. Степень измельчения массы характеризуется остатком на шелковом сите № 23 по отношению к обезжиренному веществу навески.
Определение зависимости твердости халвичного брикета от способа нагнетания
При съеме с формующей машины, перекладке с одного конвейера на другой, завертке, укладке в коробки и короба возможна деформация халвичного брикета, сколы краев и т.п. Так как завертка и перекладка обычно происходит при температуре 18 - 23 С (температура в цехе) нам важно знать твердость брикета при этой температуре. Однако временно следует учитывать влияние способа нагнетания (формования) на твердость брикета.,
Для определения твердости» на приборе КП-3 нами было проведено исследование кинетики погружения конуса в халвичный брикет, отформованный способом валкового нагнетания с последующим резанием и способом прессования поршнем в; форму и для сравнительного анализа в халвичную массу. Устройство конического пластометра (КП-3) показано на рис. 3.1 По рекомендациям ГОСНИИКП (ВНИИКП) продолжительность погруженияі конуса в неотформованную халву составляет 6-8 минут. Необходимо было установить продолжительность погружения конуса в халвичный брикет.
Для. брикетов полученных способом выпрессовывания поршнем и имеющих площадь поверхности 5407 - 5805 мм? (0,0054 - 0,058 м2), масса брикета 250г! Замеры проводились в пяти точках брикета - в центре и по его углам на расстоянии 15 мм от краев брикета. Мелкие халвичные брикеты массой 20 г. и площадью 1064 мм (0,00106 мг) отбирались из разных участков, халвичных лент. Из-за малой площади поверхности, замеры проводились только в одной точке (в центре брикета). Т. е. для одного опыта отбиралось мять мелких брикетов. Было проведено по четыре опыта для каждого из способов формования.
Брикеты халвы помещались на подъемную площадку под вершину конуса 2 (см. рис 3.1). Вершина конуса приводилась в соприкосновение с поверхностью брикета с помощью микрокристаллического винта 3. Конус нагружался гирей массой 1 кг и с помощью индикатора 4, который включался пусковой кнопкой 5 одновременно с секундомером, определялась величина погружения конуса в исследуемый брикет. Величина предельного напряжения сдвига «Т» вычислялась по максимальному погружению конуса hmax в брикет (см. формулу 1.2). Масса дополнительного груза 1 кг.
В результате проведенных экспериментов получены данные, представленные в приложении 3 таблица 1 на основании, которых построены графики рис. 3.2 (а, б, в), устанавливающий зависимость глубины погружения конуса прибора от времени погружения.
Анализируя результаты эксперимента, следует отметить, что в начале процесса конус погружался более интенсивно, затем, с течением времени, погружение конуса замедляется и через пять - шесть минут конус практически перестает погружаться. В связи с этим можем сделать вывод, что для определения предельной деформации сдвига, время погружения конуса прибора следует ограничить шестью минутами.
Кривые 1 получены для арахисовой халвы и брикетов из нее при температуре 21 С. Твердость халвы и брикетов значительно разнится. У брикетов отформованных прессованием поршнем 4,5 10 Па, она в 1,5 раза больше, чем у брикетов полученных валковым нагнетанием с резанием 3,08 105 Па и в 8 раз больше чему неотформованнойхалвы 0,56 105 Па. Эти данные имеют хорошую сходимость с данными полученными Калачевым М.В. при исследованиях тахинной халвы, см. кривые 2. Незначительное отличие данных вызвано, очевидно, различной плотностью белковой массы - арахисовой и тахинной.
Некоторый разброс данных может быть вызван попаданием конуса на группу утолщенных карамельных волокон.
Температурные характеристики играют существенную роль при-производстве пищевых продуктов, в том числе при придании им формы, при упаковке и т.д. На качество халвы и ее брикетов в значительной степени влияет температурный режим при их приготовлении и хранении.
А следовательно температура отформованного халвичного брикета также будет оказывать влияние на последующие технологические операции, в том числе и на качество процесса завертки, так как брикет имеющий повышенную температуру и меньшую твердость может сминаться в рабочих органах заверточного автомата., результате проведенных экспериментов (приложение 3 таблица 2) получены данные, устанавливающие связь между температурой-, и твердостью у брикетов, отформованных способом валкового нагнетания с последующим резанием и способом прессования поршнем в форму.
Анализируя полученные данные, следует отметить, что наименьшая твердость брикетов Тсд= 0,2- 105 Па наблюдается при температурах 65 70 С, рис. 3.3. При этом твердость брикетов, отформованных обоими способами при этих температурах практически одинакова.
Одинаковая малая твердость халвичных брикетов в названном диапазоне температур объясняется тем, что в этом случае карамельные волокна еще очень мягкие, арахисовая масса текуча и легко может проникать в зазоры между карамельными волокнами, процесс структурирования халвы еще не закончился. С уменьшением температуры (до 50С) карамельные нити твердеют, текучесть белковая массы уменьшается и твердость халвичных брикетов возрастает, но по-разному.
У брикетов, полученных валковым формованием с резанием 0,8-1,1 105 Па, а у брикетов, полученных прессованием поршнем в форму 1,45 — 1,60 10 Па. С дальнейшим уменьшением температуры эта разница становится еще заметнее. Для брикетов, отформованных на валково-резательной машине, твердость возрастает в значительно меньшей степени 3,08 105 Па при температуре 20С, чем для брикетов отформованных поршневым нагнетанием 4,52 105 Па.
Методика проведения экспериментов и установка для резания халвичного пласта.
Все эксперименты проводились на кондитерском комбинате «Рот Фронт» в производственных условиях. Арахисовая и тахинная халвичная масса готовилась по стандартной рецептуре, замес производился работниками комбината.
Для определения усилия резания, количества отходов в виде мелкой крошки, затрат мощности использовалась установка маятникового типа рис 4.3.
Она состоит из станины 1, с закрепленной на ней осью 2 в подшипниках закреплен рычаг. Он может свободно качаться вокруг центра крепления. На конце рычага закреплен сменный груз 3, с центром тяжести в точке А, несущий на себе режущий инструмент (нож) 4. На1 основании станины установлен подвижный стол 5, где крепится исследуемый продукт 6. Для определения положения маятника имеется устройство 7, а для. установки его в начальном положении - фиксатор 8.
Устройство 7 представляет собой круговую шкалу закрепленную на диске с равномерно расположенными делениями. Каждое деление соответствует одному градусу. Полный диск 360. В качестве указателя используется стрелка.
Настраиваем установку следующим образом: опускаем инструмент в нижнюю точку (рычаг вертикален) и подводим закрепленный на столике продукт до его касания с режущем инструментом; столик поднимаем винтом на 1 мм за один оборот винта; рычаг закрепляем фиксатором в определенном положении, определив при этом высоту отклонения рычага. Рис. 4.3. Схема маятниковой установки 1 - станина; 2 - рычаг; 3 - груз; 4 - режущий инструмент (нож); 5 - подвижный стол; 7 - шкала, 8 - фиксатор.
Для- проведения экспериментов отбирались халвичные брикеты формуемые машиной и имеющие стандартный размер 3 8 х28 х 18 мм (20 г). Отключая- движение ножа, отбирались брикеты размером. 76x28x18 мм (40г). Одновременно снимали сразу 8 образцов с линии, т.к. формующая машина имеет восемь ручьев; Контроль температуры производился по методике описанной в разделе 3 ;5.
Для проведения эксперимента на; маятниковой установке были изготовлены ножи: с разными углами наклона лезвия 0?, 30, 60, с толщиной лезвия, инструмента 0,5; 1; 2; 3 мм.
При получении оптимальных результатов: на одномі из ножей; изготавливаются ножи с углом врезания и на 5 , для получения более точного угла; отклонения ножа. При этом каждый нож изготавливается в нескольких экземплярах: с различными углами заточки и с: различной толщиной ножа; При проведении экспериментов уточнялись данные по работе с ножамщ окончательные исследования проводились для; трех видов ножей с одинаковой толщиной.
При проведении эксперимента на маятниковошустановке измеряется количество возвратных- отходов (крошки) при резании; халвы; Брикеты взвешиваются на электронных весах в лаборатории «Рот; Фронта» (см: раздел 3.5), до и после эксперимента. Разница фиксируется. Качество среза определяется визуально.
Твердость брикета контролировалась у каждого 10-го брикета по методике описанной выше (раздел 3U). Химические параметры халвы для каждого эксперимента определялось сотрудниками лаборатории.
Были проведены экспериментальные исследования по моделированию процесса скользящего резания, для определения потерь халвы в виде мелкой крошки и усилий при различных углах врезания в халвичный пласт, обработанные данные занесены в таблицу 1 прил. 4.
На первой стадии эксперимента проводились опыты с ножами толщиной 0,5; 1,0; 2,0 мм. Эти ножи имели одностороннюю заточку под углом 30. Еще один нож толщиной 1,0 мм имел двухстороннюю заточку под углом 30. Опыты проводились на скорости врезания 3,315 м/с. Проводимые эксперименты показали, что толщина ножа 0,5 и 2,0 мм не позволяет использовать их при данных скоростях и усилиях. Ножи толщиной 0,5 мм не выдержали скоростей и усилий врезания в халвичный пласт, произошла деформация ножа, при толщине 2 мм нож разрезает халвичной пласт, но при этом происходит деформация брикета, качество среза ухудшается, срез имеет сколы и как следствие увеличивается количество возвратных отходов.
Температурные режимы превышающие 65С ухудшают качество формования, поверхность среза не ровная, брикет халвы начинает деформироваться. Изменение угла заточки не приводит к существенным» изменениям качества среза и количества крошки, и в дальнейших исследованиях используются ножи с односторонней заточкой. Эксперименты с двухслойными халвичными брикетами показали аналогичные результаты и по показателям усилия и, по количеству возвратных отходов, расслаивания не происходит при использовании увеличенных съемных фартуков- (90 мм), с усилием прижима к халвичному жгуту 3 — 4 Н.
Как видно из таблицы 1, приложения 4 наименьшие усилия для разрезания брикета требуется при угле врезания 30 и максимальной средней скорости 3,991295 м/с (Н = 0,560 м), что наиболее важно усилие наименьшее при работе с халвичными брикетами получаемыми с линии. Рассматривая результаты экспериментов с ножом угол врезания; которого 30, правомочно говорить о зависимости усилий от скорости, при-малых скоростях усилие выше, при начальной скорости 3,315 м/с усилие оптимально, при высоких скоростях усилие снова увеличивается.
Уменьшение усилия резания с увеличением скорости 3,315 м/с можно объяснить: карамельные волокна при температуре t = 45 — 50С пластичны, могут вытягиваться и нож, врезаясь в халвичную массу со скоростью меньше 3,315 м/с прежде чем разрезать, их вытягивает, вминая в белковую массу, которая при такой температуре тоже пластична, усилие при этом 30 - 50 Н. С увеличением скорости нож ударяет по карамельным нитям более резко. При исследовании структурно-механических свойств карамели отмечено, что карамельная масса при t = 45 - 55С пластична и легко вытягивается в нить, однако, если усилие прикладывается резко, карамельная масса стеклуются, ведет себя как твердое тело и раскалывается. Это и происходит в нашем случае, когда нож режет белковую массу, дорезая раскалывающиеся карамельные волокна, затрачивая при этом меньшее усилие.
