ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7130| Title: | Підвищення ефективності процесу замішування тіста лінії виробництва подового хліба |
| Authors: | Хандюк, Микола Васильович Тимошевський, Євген Вікторович |
| Keywords: | процес замішування тіста;тістомісильна машина;технічна документація;технічне обслуговування |
| Issue Date: | 17-Dec-2024 |
| Abstract: | Мета МКР полягає у вдосконаленні процесу замішування тіста лінії виробництва хлібобулочних виробів. Методи досліджень. Дослідження виконані методами математичного моделювання та фізичного експерименту. Об’єкт роботи. Процес замішування тіста для виробництва хлібобулочних виробів. Предмет роботи. Обґрунтування раціонального технологічного процесу замішування тіста для виробництва хлібобулочних виробів. Результатами роботи є дослідження рівномірності роботи дозатора борошна тістомісильної машини ТМ-63М. Дослідження проводили використовуючи дозатор борошна; ваги електронні з точністю вимірювання 1г та секундомір. Практичне значення полягає у рекомендації використання результатів роботи до вдосконалення роботи дозатора борошна тістомісильної машини ТМ-63М. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7130 |
| Appears in Collections: | 133 Галузеве машинобудування (Обладнання переробних і харчових виробництв) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| КРМ Тимошевський.pdf Restricted Access | Пояснювальна записка (ПЗ) магістерської кваліфікаційної роботи (МКР) складається з реферату, переліку умовних позначень, вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Пояснювальна записка МКР виконана на 97 сторінках, включає 88 формул, 24 рисунків, 10 таблиць, 13 літературних джерел та трьох додатків. Графічна частина складається з трьох креслень та семи плакатів формату А1 | 3.19 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
(повне найменування вищого навчального закладу)
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
МАГІСТЕРСЬКА КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА
Другий (магістерський)
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
ЧДТУ. 133024. 000. РПЗ
на тему: «Підвищення ефективності процесу замішування тіста
лінії виробництва подового хліба»
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
Виконав: здобувач 2 курсу, групи мПВ-33
спеціальності 133 – Галузеве машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання переробних і харчових виробництв
(освітня програма)
Євген ТИМОШЕВСЬКИЙ
(ім’я та прізвище)
Керівник Микола ХАНДЮК
(ім’я та прізвище)
Рецензент В’ячеслав КРАСНОКУТСЬКИЙ
(ім’я та прізвище)
Черкаси 2024
2
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
Освітньо-кваліфікаційний рівень магістр
Спеціальність 133 «Галузеве машинобудування»
Спеціалізація «Обладнання харчових, торгівельних і машинобудівних підприємств»
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
ЗАТВЕРДЖУЮ:
завідувач кафедри
Василь ОСИПЕНКО
(підпис) (ім’я та прізвище)
« » 2024 року
ЗАВДАННЯ
на магістерську кваліфікаційну роботу здобувачу вищої освіти
Євгену ТИМОШЕВСЬКОМУ
(ім’я та прізвище)
1. Тема магістерської роботи: «Підвищення ефективності процесу замішування
тіста лінії виробництва подового хліба»
Керівник магістерської роботи: Микола ХАНДЮК, ст. викладач
(Ім’я та прізвище, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету від
«___»____________2024 року №_____
2. Строк подання студентом магістерської роботи 29.11.2024 р.
3. Вихідні дані до магістерської роботи: технологічні інструкції; робочі інструкції;
патенти; конструкторська документація, наукова та довідкова література
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно
розробити):
Реферат; перелік умовних позначень та скорочень, вступ; Аналітичний огляд;
Розрахункова частина; Науково-дослідна робота; Розробка технологічного процесу
виготовлення деталі; Загальні висновки, список використаних джерел, додатки
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):
Вступ; Лінія по виробництву хліба; Схеми тістомісильних машин; Складальне
креслення тістомісильної машини ТМ-63М; Складальні креслення вузлів
тістомісильної машини ТМ-63М; Робочі креслення деталей приводу тістомісильної
машини ТМ-63М; Науково-дослідна робота; Плакат маршрут обробки деталі; Плакат
методи обробки поверхні; Висновки.
3
РЕФЕРАТ
Пояснювальна записка (ПЗ) магістерської кваліфікаційної роботи (МКР)
складається з реферату, переліку умовних позначень, вступу, трьох розділів,
висновків, списку використаних джерел і додатків. Пояснювальна записка МКР
виконана на 97 сторінках, включає 88 формул, 24 рисунків, 10 таблиць, 13
літературних джерел та трьох додатків. Графічна частина складається з трьох
креслень та семи плакатів формату А1.
Мета МКР полягає у вдосконаленні процесу замішування тіста лінії
виробництва хлібобулочних виробів.
Методи досліджень. Дослідження виконані методами математичного
моделювання та фізичного експерименту.
Об’єкт роботи. Процес замішування тіста для виробництва хлібобулочних
виробів.
Предмет роботи. Обґрунтування раціонального технологічного процесу
замішування тіста для виробництва хлібобулочних виробів.
Результатами роботи є дослідження рівномірності роботи дозатора борошна
тістомісильної машини ТМ-63М. Дослідження проводили використовуючи дозатор
борошна; ваги електронні з точністю вимірювання 1г та секундомір.
Практичне значення полягає у рекомендації використання результатів роботи
до вдосконалення роботи дозатора борошна тістомісильної машини ТМ-63М.
Ключові слова: ПРОЦЕС ЗАМІШУВАННЯ ТІСТА, ТІСТОМІСИЛЬНА
МАШИНА, ТІСТО, ХЛІБ, ПРОДУКТИВНІСТЬ, ТЕХНІЧНА ДОКУМЕНТАЦІЯ,
КОНСТРУКЦІЯ, МОНТАЖ, РЕМОНТ, ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ,
НАУКОВО-ДОСЛІДНА РОБОТА, ОБРОБКА.
4
ABSTRACT
The explanatory note (PP) of the master's qualification thesis (MKR) consists of an
abstract, a list of notations, an introduction, three sections, conclusions, a list of used sources
and appendices. The explanatory memorandum of the ICR is made up of 97 pages, includes
88 formulas, 24 figures, 10 tables, 13 literary sources and three appendices. The graphic part
consists of three drawings and seven A1 format posters.
Goa lMKR consists in improving the dough kneading process of the bakery
production line.
Research methods.The research was carried out by the methods of mathematical
modeling and physical experiment.
Object of work.The process of kneading dough for the production of bakery products.
Subject of work.Justification of the rational technological process of dough kneading
for the production of bakery products.
The results of the workthere is a study of the uniformity of the flour dispenser of the
ТМ-63М dough mixer. The research was carried out using a flour dispenser; electronic
scales with a measurement accuracy of 1 g and a stopwatch.
Practical meaningconsists in recommending the use of work results to improve the
operation of the flour dispenser of the ТМ-63М dough mixer.
Keywords: DOUGH KINDING PROCESS, DOUGH MACHINE, DOUGH,
BREAD, PRODUCTIVITY, TECHNICAL DOCUMENTATION, DESIGN, ASSEMBLY,
REPAIR, MAINTENANCE, SCIENTIFIC RESEARCH WORK, PROCESSING.
5
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ І СКОРОЧЕНЬ…………………………………..7
ВСТУП………………………………………………………………………….…….……8
1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ……………………………………………………………..10
1.1 Техніко-економічне обґрунтування………………………………………….10
1.2 Класифікація хлібопекарських підприємств 12
1.3 Особливості хлібопекарного виробництва…………………………………..14
1.4 Історія розвитку хлібопекарської галузі в Україні………………………….14
1.5 Технологія виробництва пшеничного хліба………………………………..16
1.6 Технологічна лінія виробництва подового хліба з пшеничної муки……21
1.6.1 Характеристика комплексів устаткування…………………………….21
1.6.2 Будова і принцип дії лінії……………………………………………….22
1.6.3 Вимоги на сировину, напівфабрикат та готову продукцію……………24
1.7 Аналіз процесу замішування тіста та конструкцій
тістомісильних машин безперервної дії……………………………………...………...26
1.8 Опис конструкції тістомісильної машини ТМ-6ЗМ……………………….32
1.9 Монтаж тістомісильної машини ТМ-6ЗМ…………………………………...35
1.10 Технічне обслуговування тістомісильної машини ТМ-6ЗМ………………37
1.11 Ремонт тістомісильної машини ТМ-6ЗМ…………………………………...38
Висновки до розділу 1…………………………………………………………….41
2 РОЗРАХУНКОВИЙ РОЗДІЛ………………………………………………………….42
2.1 Технологічний розрахунок…………………………………………………...42
2.2 Розрахунок потужності електродвигунів……………………………………42
2.3 Кінематичний розрахунок……………………………………………………44
2.4 Розрахунок конструкції валу на міцність……………………………………47
Висновки до розділу 2…………………………………………………………….51
3 НАУКОВО-ДОСЛІДНА РОБОТА……………………………………………………53
3.1 Пшеничне дріжджове тісто як об’єкт реологічних досліджень……………53
3.1.1 Типи неньтонівських матеріалів……………………………………..53
6
3.1.2 Дріжджове тісто як об’єкт змішування……………………………...56
3.2 Удосконалення роботи дозатора сипких компонентів………………………62
3.3 Технічна пропозиція…………………………………………………………..67
Висновки до розділу 3…………………………………………………………….67
4 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ………………………………………………………….68
4.1 Вибір матеріалу деталі………………………………………………………..68
4.2 Вибір принципової схеми маршруту обробки деталі……………………….69
4.3 Вибір і обґрунтування технологічних баз…………………………………...70
4.4 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь (МОП)……………72
4.5 Вибір варіантів маршрутів обробки деталі (МОД)…………………………75
4.6 Логічна оцінка варіантів МОД і вибір найбільш прийнятного…………….79
4.7 Вибір інструменту…………………………………………………………….79
4.7.1 Вибір пристроїв……………………………………………………….79
4.7.2 Різці……………………………………………………………………80
4.7.3 Свердла………………………………………………………………..81
4.7.4 Фрези…………………………………………………………………..82
4.8 Вибір верстатів………………………………………………………………...83
4.8.1 Токарно-гвинторізний верстат моделі 16Б05П……………………..84
4.8.2 Вертикально-свердлильний верстат мод. 2Н125……………………85
4.9 Ремонт зубчастих коліс………………………………………………………..87
4.9.1 Загальні відомості…………………………………………………….87
4.9.2 Зношення зубів………………………………………………………..88
4.9.3 Поломка зубів…………………………………………………………91
4.9.4 Зношення шліців……………………………………………………...91
4.9.5 Тріщини……………………………………………………………….91
Висновки до розділу 4…………………………………………………………….93
ЗАГАЛЬНИЙ ВИСНОВОК……………………………………………………………..95
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………..................................96
ДОДАТКИ………………………………………………………………………………..98
7
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ І СКОРОЧЕНЬ
АПК – агропромисловий комплекс
ТОВ – товариство з обмеженою відповідальністю
ТУ – технічні умови
ДСТУ – Державний стандарт України
МОП – методи обробки поверхні
МОД – методи обробки поверхні
МКР –магістерська кваліфікаційна робота
ТМ – тістомісильна машина
ЧДТУ – Черкаський державний технологічний університет
ВАП – всеукраїнська асоціація пекарів
ТМ – торгова марка
ПОН – постачальник останньої надії
ККД – коефіцієнт корисної дії
ПДВ – податок на додану вартість
ППР – планово-попереджувальний ремонт
НДР – науково-дослідна робота
ТО – технічне обслуговування
ПЗ – пояснювальна записка
8
ВСТУП
Одне з важливих місць у виробництві найважливіших харчових продуктів
займає хлібопекарська галузь агропромислового комплексу (АПК). Розроблення
технологій нових харчових продуктів поліпшеної харчової та енергетичної цінності –
одна з основних задач харчової промисловості.
Для розвитку хлібопекарської галузі необхідне використання інтенсивних
факторів: прискорення науково-технічного прогресу; вдосконалення організації
виробництва, праці і управління.
Одним з основних питань, які необхідно вирішувати, є поліпшення якості
хлібобулочних виробів, якої можна досягти за рахунок вдосконалення та
інтенсифікації окремих стадій хлібопекарського виробництва, зокрема, стадії
замішування. Від ступеня досконалості тістомісильних (ТМ) машин багато в чому
залежать як властивості хлібобулочних виробів, так і загальні витрати на їх
отримання.
Одним з найважливіших напрямків в хлібопекарській промисловості є
збільшення потужності підприємств шляхом реконструкції старих заводів і
оснащення їх новою сучасною технікою. В даний час в даній галузі існує безліч
проблем, центральною з яких є підвищення ефективності.
Одним з ефективних шляхів підвищення якості хлібобулочних виробів є
управління при їх виробництві біохімічними, мікробіологічними, колоїдними та
іншими процесами.
Хлібопекарська промисловість є однією з найбільш матеріаломістких галузей.
Так питома вага сировини в структурі собівартості товарної продукції становить
близько 85%. На зниження матеріаломісткості виробів позначається скорочення втрат
сировини. Тому велика увага повинна приділятися вдосконаленню технологічного
процесу, створення і впровадження прогресивних технологічних схем, заснованих на
широкому застосуванні поліпшувачів, збагачувачів і ін.
На величину енергоспоживання впливає ряд протилежних факторів. З одного
боку в результаті вдосконалення технологічних процесів і обладнання, зниження
9
втрат, використання вторинних енергоресурсів та інших заходів норми витрати
електроенергії повинні неухильно знижуватися. З іншого боку, зростання
електроозброєність праці, механізація і автоматизація виробництва, витіснення
ручної праці і поліпшення його умов неминуче ведуть до зростання
енергоспоживання. Таким чином, раціональне використання енергоресурсів
необов’язково виражається в зниженні витрати енергоспоживання, хоча зараз ще є
можливість збереження тенденції до його зниження в цілому по промисловості.
Важливо, щоб фактичні статті витрат енергоресурсів були дійсно виправданими.
Іншою важливою проблемою хлібопекарської галузі є підвищення якості
хлібобулочних виробів. Якість продукції хлібопекарського виробництва на пряму
пов'язано з якістю сільськогосподарської продукції – зерна. За останні роки якість
зерна, його смакові характеристики, харчова цінність невпинно погіршувалися. Це в
першу чергу пов'язано зі зниженням рівня культури обробітку землі, що обумовлено
браком техніки, добрив, хороших фахівців і багато іншого. У сформованій ситуації
інженерно-технічному персоналу конкретних харчових підприємств доводиться
шукати оптимальні варіанти обробки різноманітного за якістю сировини. Це в першу
чергу пов’язано з реконструкцією і модернізацією існуючого обладнання.
У даній МКР збільшена продуктивність лінії з 570 кг/год до 750 кг/год за
рахунок заміни тістомісильної машини ТМ-63 на тістомісильну машину ТМ-63М.
Мета МКР полягає у вдосконаленні процесу замішування тіста лінії
виробництва хлібобулочних виробів.
Методи досліджень. Дослідження виконані методами математичного
моделювання та фізичного експерименту.
Об’єкт роботи. Процес замішування тіста для виробництва хлібобулочних
виробів.
Предмет роботи. Обґрунтування раціонального технологічного процесу
замішування тіста для виробництва хлібобулочних виробів.
10
РОЗДІЛ 1
АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ
1.1 Техніко-економічне обґрунтування
В галузі харчової промисловості однією з найважливіших є хлібопекарна
промисловість. Хлібопекарська промисловість України відіграє визначну соціальну і
стратегічну роль в житті суспільства, задовольняючи потреби населення в основному
харчовому продукті. Протягом останнього десятиліття стан хлібопекарської галузі
характеризується спадом обсягів виробництва хліба та хлібобулочних виробів
(таблиця 1.1). За статистичними даними нині в Україні виробляється щорічно близько
2,4 млн. тон хліба і хлібобулочних виробів, що становить лише 32% від обсягів
виробництва 1990 року. Для України є традиційними значні обсяги споживання хліба
та хлібобулочних виробів та значні обсяги їх виробництва. Протягом 1990 – 2020 рр.
відбувся перерозподіл ринку хлібопекарної галузі між великими виробниками
продукції хлібозаводами та малими підприємствами й домогосподарствами.
Основною причиною падіння обсягів виробництва хліба, на думку фахівців,
стало, перш за все, зменшення споживання хліба внаслідок значного скорочення
населення країни за останні роки, зниження купівельної спроможності населення,
більш економне використання хліба та значне збільшення випікання хліба
невеликими пекарнями та сільським населенням самотужки, реальні обсяги якого не
враховані статистичними даними, приведеними в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 – Виробництво хліба та хлібобулочних виробів в Україні
Роки 1980 1990 1995 2000 2010 2020
Виробництво хліба та
7375 6701 4114 2464 2450 2356
хлібобулочних виробів, тис. т
Через значне скорочення обсягів виробництва хліба і хлібобулочних виробів на
хлібозаводах, що сталося протягом останнього десятиріччя, виник ряд проблем в
11
хлібопекарській промисловості. Це низький рівень використання потужності
хлібозаводів, в середньому від 30% до – 40%, за винятком хлібозаводів Києва і деяких
великих міст. Низький рівень завантаженості хлібозаводів зумовлює нераціональне
використання технологічного обладнання, перш за все, хлібопекарських печей в
режимі двозмінної роботи, через що збільшуються витрати палива у виробництві, що
впливає на економічні показники, зокрема на рентабельність хлібозаводів.
Хлібопекарні підприємства в сучасних умовах являють собою досить великий
комплекс агрегатів і машин різноманітного призначення. В сучасних умовах
особливо гостро стоїть питання про те, як підвищити якість готової продукції,
збільшити продуктивність праці, підвищити санітарні умови виробництва продукції
та шляху її надходження до споживача. Саме тому весь час ведеться робота над
подальшим розвитком і технічним переоснащенням хлібопекарної промисловості
шляхом заміни застарілого обладнання на сучасне.
Впровадження новітньої техніки потребує нових виробничих площ, проведення
великих будівельно-монтажних робіт в результаті чого збільшується вартість
пасивної частини основних виробничих фондів. Поновлення або переоснащення
парку обладнання дозволяє максимально використовувати будівлі і споруди,
скоротити до мінімуму будівництво нових будівель при одночасному нарощенні
виробничої потужності підприємства.
Кожне підприємство працює в ринкових умовах, тому вивчення ринку є
важливим і невід’ємним елементом підприємницької діяльності. Обсяги виробництва
хліба та хлібобулочних виробів в Україні постійно скорочуються. Частка потужних
підприємств у загальному виробництві хліба та хлібобулочних виробів значна і
становить близько 90%. Проте встановити реальну частку, обсяги виробництва та
обсяги реалізації малих підприємств, пекарень та міні-пекарень досить складно,
оскільки не ведеться статистичного обліку цих суб'єктів. Таким чином, постає
необхідність у всебічному дослідженні ринку хліба та хлібобулочних виробів в
Україні з метою виявлення причин, наслідків та факторів, що на нього вплинули.
12
1.2 Класифікація хлібопекарських підприємств
По виробничій потужності хлібопекарські підприємства поділяють на:
- великі (хлібокомбінати) – виробництво більш 50 т виробів на добу;
- середні (хлібозаводи) – від 10 до 50 т на добу;
- малі (хлібопекарні) – до 10 т виробів на добу;
- домогосподарства.
Сучасні підприємства з виробництва хлібобулочних виробів розглядається як
комплекс трьох основних ділянок:
- склад борошна і відділення для збереження і підготовки додаткової сировини;
- цех основного хлібопекарського виробництва;
- хлібосховище і експедиція.
Усі хлібопекарські підприємства незалежно від потужності відрізняються одне
від одного в основному площею території, кількістю машин і механізацією основних
ділянок.
На великих і середніх підприємствах застосовують безтарне зберігання
борошна; на середніх і малих – тарне.
Цех основного хлібопекарського виробництва в залежності від потужності
підприємства має різне найменування і кількість машин, які застосовуються, а за
структурою є загальним для всіх підприємств. Відрізняються тільки ділянки замісу й
оброблення тіста, що включають машини, що виконують операції розподілу,
округлення, попереднього розстоювання, округлення, формування, остаточного
розстоювання, надрізання й обробки поверхні заготовок із тіста, а також автоматичну
посадку і пересадження їх із машини в машину і в хлібопекарські печі при виробленні
різноманітного асортименту хлібобулочних виробів.
По ступеню механізації й автоматизації розрізняють підприємства:
- комплексно-механізовані і частково автоматизовані зі спеціалізованими
агрегатами для вироблення основних масових видів продукції;
- механізовані з агрегатами для вироблення різноманітного асортименту
продукції, що дозволяють переходити на виробництво різних видів і сортів
хлібобулочних виробів.
13
В даний час з розвитком переробної галузі і наближенням її до джерела
сировини усе більше поширення одержують малі хлібопекарські підприємства
потужністю від 0,5 т до 5 т хлібобулочних виробів у добу. На таких підприємствах з
мінімальним набором машин і енерговитратами можна легко переходити на
виробництво різних видів хлібобулочних виробів у залежності від попиту ринку
Виробництво хлібобулочних виробів на сучасному підприємстві складається з
ряду процесів, які виконуються один за іншим.
Для здійснення потокового технологічного процесу устаткування на
хлібопекарських підприємствах зв’язано між собою транспортними механізмами й
об’єднано в потокові лінії чи агрегати.
На малих підприємствах (хлібопекарнях) більшість операцій виконуються
вручну. Тому механізації на хлібопекарнях потрібно вділяти більше уваги. Для
механізації виробництва ми проектуємо стрічковий транспортер для подачі форм для
випікання хліба.
1.3 Особливості хлібопекарного виробництва
Одна з глобальних проблем суспільного розвитку – задоволення потреб
населення у продуктах харчування за науково обґрунтованими фізіологічними
нормами, що забезпечує відтворення його життєдіяльності, активну участь в
економічному і соціальному розвитку суспільства. Особливу роль у вирішенні
продовольчої проблеми відіграє харчова промисловість, яка є завершальною ланкою
виробництва кінцевих продовольчих товарів. Відзначаючи значущість харчової
промисловості як галузі, що виробляє продукти харчування, необхідно підкреслити,
що виробництво продовольства – найперша передумова життя безпосередніх
виробників і будь-якого виробництва в цілому, тому воно відіграє особливу роль у
розвитку суспільного виробництва.
Харчова промисловість – це сукупність підприємств, характерних такими
основними ознаками:
- єдністю економічного призначення продукції – виробництвом продуктів
харчування для задоволення безпосередніх потреб населення в них;
14
- однорідністю сировини й матеріалів, що використовують на них для
виробництва продуктів харчування;
- спільністю матеріально-технічної бази і технологічних процесів виробництва;
- особливим професійним складом робітничих кадрів;
- специфічними особливостями розміщення і розвитку.
Підприємства хлібопекарної галузі харчової промисловості, що відзначаються
специфічним виробничим процесом, організаційними та технологічними
особливостями. Найпоширенішим і масовим виробництвом у харчовій промисловості
є хлібопечення. Хлібопечення – виробництво (випікання) хліба та хлібобулочних
виробів. Хліб та хлібобулочні вироби – харчові продукти, що випікають із борошна,
води, дріжджів, солі та іншої сировини, необхідної для їх виготовлення і дозволеної
для хлібопечення у встановленому порядку. Промислове хлібопечення майже
повністю витіснило домашнє випікання хліба і навіть булочних виробів: як через
зайнятість жінок, так і у зв’язку з економічною невигідністю випікання хліба в
домашніх умовах. Усе це привело до поширення та урізноманітнення хлібопекарних
виробництв: на великих хлібокомбінатах у великих містах; середніх хлібозаводах у
великих містах і районних центрах; малих хлібопекарень і міні-пекарень в житлових
мікрорайонах міст та селах.
1.4 Історія розвитку хлібопекарської галузі в Україні
Хлібопекарна промисловість одна з найбільших галузей харчової
промисловості, підприємства якої виробляють різні види хлібопекарних виробів із
продовольчого борошна (хліб та булки різних сортів, пиріжки, борошнисті
кондитерські печива тощо).
До початку 1920-х років в Україні хлібопекарна промисловість властиво не
існувала. Потреби маси населення у хлібопекарних виробах задовольнялося
переважно домашнім виготовленням. Пекарні, що діяли головним чином у великих
та середніх містах були дрібні, основані на ручній праці (кустарні підприємства).
Потужна високомеханізована хлібопекарна промисловість постала за перших
п’ятирічок. Перший великий хлібозавод було збудовано в Одесі в 1930 році. Пізніше
15
введено в дію хлібозаводи в Києві, Харкові, майже в усіх містах Донбасу та інших
промислових центрах УРСР.
У 1940 році в Україні промислове випікання хлібопекарних виробів на душу
населення становило понад 100 кг (в 1913 році – 2 кг). Хлібопекарна промисловість
була другою щодо значення галуззю харчової промисловості та становила 17,5 % її
продукції в 1940 році. Згодом її частка зменшилася, хоча виробництво збільшилося.
Загалом в Україні в 1970 році налічувалося 1701 підприємство хлібопекарної
промисловості, у тому числі в системі Міністерства харчової промисловості УРСР –
534, Укоопспілки – 1067, інших організацій і відомств – 100.
В Україні 1970 року було виготовлено 6691 тис. тон хліба і хлібопекарних
виробів (станом на 1940 рік – 4099 кг). Рівень механізації в хлібопекарній
промисловості становить близько 80 %.
Кількість споживачів хліба в Україні від початку повномасштабного
російського вторгнення скоротилася від 2 млн. тон до 3 млн. тон, тоді як падіння
виробництва хліба в країні в січні-липні становило від 15 % до 20 %, хоча цей
показник значно варіюється залежно від віддаленості регіонів від зони бойових дій.
На сході цей показник набагато більший, ніж на заході. На заході є навіть цифри
в 100 % і 105 % від попереднього періоду. Це пов’язано насамперед з міграцією
населення, зупинкою і руйнацією підприємств і зменшенням купівельної
спроможності населення. Сьогодні, за моїми оцінками, кількість споживачів хліба
зменшилася приблизно від 2 млн до 3 млн. Такі дані, що опосередковано дають змогу
оцінити наявне в країні населення, повідомив перший віце-президент Всеукраїнської
асоціації пекарів (ВАП) і директор ТОВ «Київ Хліб» (ТМ «Київхліб») Юрій Дученко
в інтерв’ю агентству «Інтерфакс-Україна».
Дученко наголосив, що від початку війни близько 20 % хлібозаводів зупинили
роботу через воєнні дії, окупацію чи знищення росіянами. При цьому додаткове
побоювання у виробників хліба викликає можливе зростання цін на природний газ
уже восени, що змусить закритися ще до 10 % підприємств, а тих, які залишаться,
необхідно буде підвищити ціни на свою продукцію.
16
Як повідомлялося, ВАП та об’єднання «Укрхлібпром» напередодні звернулися
з офіційним листом до влади України з проханням забезпечити виробників хліба
пільговим газом українського видобутку шляхом продовження дії постанови
Кабінету Міністрів № 489 до кінця воєнного стану.
Міністерство аграрної політики та продовольства України підтримало запит
виробників хліба та переадресувало його до Міністерства енергетики для подальшого
узгодження та консультацій з урядом та Офісом президента.
Кабмін ухвалою № 489 зобов’язав постачальника останньої надії (ПОН) до 30
вересня 2022 року забезпечувати природним газом українського видобутку важливих
для обороноздатності країни непобутових споживачів за ціною 32 грн/тис. куб. м (з
ПДВ).
Отже, після 30 вересня хлібобулочна промисловість України може зіткнутися з
необхідністю закуповувати газ майже вдвічі дорожче – по ціні від 50 грн/тис. куб. до
60 грн/тис. куб. м, що суттєво вплине на вартість кінцевого продукту і навіть може
спровокувати зростання соціальної напруги.
1.5 Технологія виробництва пшеничного хліба
Технологічний процес виробництва хліба умовно можна поділити на такі
основні стадії:
- підготовка сировини до виробництва: зберігання, змішування, аерація,
просіювання і дозування муки; підготовка питної води; приготування і темперування
розчинів солі і цукру, жирових емульсій і дріжджових суспензій;
- дозування рецептурних компонентів, заміс і бродіння опари і тіста;
- оброблення і розподіл доспілого тіста на порції однакової маси;
- формування – механічна обробка заготівок з тіста для надання їм певної форми:
кулястої, циліндрової, сигароподібної і ін.;
- розстойка – бродіння сформованих заготівок з тіста. Після розстойки заготівки з
тіста можуть піддаватися надрізці (батони, міські булки і ін.);
- гідротермічна обробка заготівок з тіста і випічка хліба;
- охолоджування, відбракування і зберігання хліба.
17
Поширені два способи приготування тіста пшеничного: опарний і безопарний.
При опарному способі спочатку отримують опару, в яку вводять 2/3 потрібної
за рецептурою води і 1/2 об’єму борошна. На цій стадії вносять усі дріжджі: їх
потрібно 0,75% від маси борошна. Зменшення кількості дріжджів обумовлюється
тим, що опара являє собою рідке середовище і складається з основних видів сировини
(борошно, вода і дріжджі). Отримавши опару вносять залишки борошна, води і інших
за рецептурою компонентів. Тривалість бродіння тіста від 1 год до 1,5 год.
При безопарному способі всі компоненти вносять одночасно в повному обсязі.
Тісто являє собою густу консистенцію. Розвиток дріжджів у тісті затрудняється і тому
збільшується норма дріжджів понад 1,5% від маси борошна. Тривалість процесу
бродіння тіста від 3 год до 3,5 год.
Опарний спосіб забезпечує краще керування процесом приготування тіста, дає
можливість обирати оптимальні режими і виробляти більш широкий асортимент
хлібобулочних виробів. Двофазне зброджування сприяє поліпшенню структури
клейковини тіста і якість хліба при цьому підвищується. Опарний спосіб вимагає
більшої кількості операцій та більш складного устаткування. Загальна тривалість
бродіння на двох стадіях від 4,5 год до 6 год.
Підготовка сировини складається з таких стадій: підготовка борошна;
виготовлення дріжджової суспензії і приготування розчину солі; підготовка добавок.
Спочатку готують борошно: змішують і просіюють його, відокремлюючи
магнітні домішки, нагрівають воду до заданої температури, розчиняють сіль,
фільтрують сольовий розчин та дають йому відстоятися, розчиняють дріжджі у воді,
очищають і розтоплюють жири, готують інші добавки.
Приготування тіста включає технологічні операції: заміс опари, її бродіння,
заміс тіста, бродіння, обмини тіста.
Опару замішують від 4 хв до 6 хв для утворення однорідної маси. Тривалість
бродіння від 1,5 год до 3 год.
Потім компоненти сировини, згідно рецептурі, дозують та перемішують Заміс
тіста триває від 5 хв до 8 хв. При замісі опари і тіста починається процес бродіння.
18
Під час приготування тіста в результаті набухання білкових речовин
утворюється губчастий структурний скелет. В результаті бродіння в тісті утворюється
вуглекислий газ, який розпушує цей скелет. Розпушування відбувається і в середині
шматків тіста під час попереднього та остаточного вистоювання, а також на початку
випікання (до температури 45 °С).
Оброблення вибродженого тіста проводять у такій послідовності: обминають
тісто, розділяють його на шматки, надають кожному з них округлої форми, дають
тісту вистоятися в стані спокою, а потім формують.
При бродінні опари і тіста проводять обмини, метою яких є переміщення
дріжджових клітин до нового місця харчування, крім цього при обминанні
видаляється надлишкова кількість двооксиду вуглецю. Крупні бульби двоокису
вуглецю перетворюються на дрібні, що сприяє утворенню дрібнопористої м’якушки.
Цьому також сприяє розтягання клейковинного каркасу тіста, що відбувається під час
обминання. Обмини проводять способом короткочасного перемішування опари і
тіста місильними агрегатами. Температура бродіння 28 – 30 °С. Визначення кінця
визрівання тіста проводять за титрованою кислотністю.
Тісто, що вибродило, направляється на розподіл, який включає у себе поділ
тіста на шматки, маса яких повинна бути на 10 – 15% більше, ніж маса готових
виробів з урахуванням упікання (різниця між масою тістової заготовки перед
посадкою у піч і масою гарячого хліба на виході з печі) і усихання на наступних
стадіях.
Шматки тіста на машинах для округлення округлюють до форми шару. Після
округлення шматки тіста зразу попадають на попереднє вистоювання – витримка
округлених заготовок пшеничного тіста у стані покою від 5 хв до 8 хв. Цього часу
достатньо для розм’якшування у кусках тіста внутрішніх затверділостей, які
з’явились у результаті механічного впливу на тісто при розподілі і округленні
(проявлення релаксації).
При вистоюванні шматки тіста збільшуються в об’ємі, покращуються фізичні
властивості і структура тіста.
19
При виробництві череневих (подових) круглих і фермових виробів попереднє
вистоювання є єдиним і основним, після нього вироби направляються на випічку.
При формуванні складних за формою виробів шматки тіста направляють на
формуючі і машини для закатування. Після придання напівфабрикату потрібної
форми його направляють на остаточне вистоювання. Необхідність остаточного
вистоювання пов’язана з тим, що при формуванні з заготовок тіста кисень майже
повністю витісняється двоокисом вуглецю, порушується пориста структура тіста. Для
отримання хліба з гарною пористістю і об’ємним виходом необхідно, щоб заготовки
тіста збільшились в об’ємі і здобули рівномірну пористу структуру.
Останньою стадією виробництва хліба є випічка, яка проводиться у
хлібопекарських печах різної конструкції.
Сформований виріб направляють на випічку, яку проводять при температурі від
200 °С до 260 °С від 8 – 12 хв до 55 – 60 хв. Режими випічки хліба встановлюються
для різних видів виробів залежно від сорту борошна, вологості тіста, маси і форми
виробів, способу випічки (череневий чи фермовий), параметрів газового середовища
пекарської камери і ін.
При підвищенні температури у процесі випікання відбувається термічна
денатурація білків та клейстеризація крохмалю. Форма шматків тіста фіксується і
вони перетворюються на хліб. Стала форма хліба забезпечується утвореною міцною
скориною та гнучкою еластичною м’якушкою.
Гарячий хліб потребує обережності, тому що він може зминатися, що погіршує
зовнішній вигляд і пористу структуру м’якушки. Тому після випічки хліба перед
відправкою у торгову мережу, його передають у хлібосховище для охолодження, і
реалізують не раніше, ніж через три години після випічки. Дрібні вироби можна
випускати гарячими. У процесі охолодження проходить перерозподіл вологи між
різними частинами виробу. Частина вологи йде у навколишнє середовище. Вологість
скоринки стабілізується на рівні рівноважної, вологість пластів вирівнюється. У
результаті такого вологообміну маса виробів зменшується на 1,5 – 2,5% від маси
гарячого хліба, цей процес називають усиханням.
20
При зберіганні хліба проходить обов’язково процес його старіння, за рахунок
старіння біополімерів – білка та крохмалю.
Для пакування хлібобулочних виробів підібрані спеціальні пакувальні
матеріали з врахуванням термінів зберігання продукції.
Також використовується для хліба та хлібобулочних виробів тара-обладнання.
Ці вироби є найбільш зручною групою товарів для доставки та продажу з
використанням тари-обладнання. Вона призначена для укладання, транспортування,
тимчасового зберігання та продажу з неї товарів методом самообслуговування. Тобто,
тара-обладнання є одночасно транспортним, тарним і торговельним обладнанням.
Використовується як лоткове, так і безлоткове обладнання.
1.6 Технологічна лінія виробництва подового хліба з пшеничної муки
В даний час в хлібопекарському виробництві застосовують два види потокових
ліній, відмінних по ступеню механізації. Вироблення хлібобулочних виробів в
асортименті здійснюється на механізованих лініях, що дозволяють в межах
асортиментних груп переходити з виробництва одного виду продукції на виробництво
іншого. Масові види продукції (батони, формовий і круглий половий хліб) виробляють на
спеціалізованих автоматизованих і комплексно-механізованих лініях.
Продукція хлібопекарського виробництва випускається в закінченому товарному
і споживацькому вигляді. Термін зберігання хліба без спеціальної упаковки не
перевищує 2 діб, тому його виробництво організовують в місцях безпосереднього
споживання. Для транспортування хліб укладають на дерев’яні лотки, розміщують
останні на стелажах або візках і транспортують спеціалізованими автомобілями.
1.6.1 Характеристика комплексів устаткування
Початкові стадії технологічного процесу виробництва хліба виконуються за
допомогою комплексів устаткування для зберігання, транспортування і підготовки до
виробництва борошна, води, солі, цукру, жиру, дріжджів і інших видів сировини.
Підготовку сировини здійснюють за допомогою машин для просіювання,
змішувачів, магнітних апаратів, фільтрів і допоміжного устаткування. Ведучий комплекс
лінії складається з устаткування для темперування, дозування і змішування рецептурних
21
компонентів; бродіння опари і тіста; розподіли тіста на порції і формування заготівок з
тіста і напівфабрикатів. До складу цього комплексу входять дозатори, агрегати для
приготування тіста, ділильні і формуючі машини.
Наступний комплекс лінії включає устаткування для розстойки, укладання і
випічки тістових заготівок. До нього відносяться розстойні шафи, механізми для
укладання, пересадки, нарізки заготівок з тіста і хлібопекарські печі.
Завершальний комплекс устаткування лінії забезпечує охолоджування, упаковка,
зберігання і транспортування готових виробів. Він містить устаткування
охолоджувальних відділень, експедицій і складів готової продукції.
1.6.2 Будова і принцип дії лінії
На рис. 1.1 показана машинно-апаратурна схема лінії для виробництва одного з
масових видів хліба – подового хліба з пшеничної муки.
Борошно доставляють на хлібозавод в автомобілях для перевезення борошна,
зважують на автомобільних терезах і подають під розвантаження. Для пневматичного
розвантаження борошна автомобіль обладнаний повітряним компресором і гнучким
шлангом для приєднання до приймального щитка 8. Борошно з ємності під тиском по
трубах 10 завантажують в силоси 9 на зберігання.
Додаткову сировину: розчин солі і дріжджову емульсію бережуть в ємностях 20 і
21. Розчин солі заздалегідь готують в спеціальній установці.
При роботі лінії борошно з силосів 9 вивантажують в бункер 12 із застосуванням
системи аерозольного транспорту, який окрім труб включає компресор 4, ресивер 5 і
повітряний фільтр 3. Витрату муки з кожного силосу регулюють за допомогою
роторних живильників 7 і перемикачів 11. Для рівномірного розподілу стислого повітря
при різних режимах роботи перед роторними живильниками встановлюють
ультразвукові сопла 6.
Витрату борошна з силосів 9 задає виробнича лабораторія хлібозаводу на основі
практикованих випічок хліба з суміші борошна різних партій. Таке змішування партій
борошна дозволяє вирівнювати хлібопекарські якості рецептурної суміші, що поступає на
виробництво. Далі рецептурну суміш борошна очищають від сторонніх домішок на
22
машинах для просіювання 13, забезпеченому магнітним уловлювачем, і завантажують
через проміжний бункер 14 і автоматичні терези 15 у виробничі силоси 16.
1 – маятниковий укладальник; 2 – розстойна шафа; 3 – повітряний фільтр;
4 – компресор; 5 – ресивер; 6 – ультразвукові сопла; 7 – роторні живильники;
8 – приймальний щиток; 9 – силоси; 10 – труби; 11 – перемикачі; 12 – бункер;
13 – машини для просіювання; 14 – проміжний бункер; 15 – автоматичні терези;
16 – виробничі силоси; 17 – машина для замішування тіста; 18 – станція дозування;
19 – шестисекційний бункерний агрегат; 20 – ємність для солі;
21 – ємність для дріжджової емульсії; 22 –місткість для бродіння;
23 – тістоділильна машина; 24 – машина для округлювання;
25 – хлібопекарська піч; 26 – укладальник; 27 – контейнери
Рисунок 1.1 – Машинно-апаратурна схема лінії виробництва
подового хліба з пшеничної муки
23
В даній лінії для отримання хорошої якості хліби використовують двофазний
спосіб приготування тіста. Перша фаза – приготування опари, яку замішують в машині
для замішування тіста 17. В ній дозують борошно з виробничого силосу 16, також
відтемперовану воду і дріжджову емульсію через станцію дозування 18. Для замісу опари
використовують від 30% до 70% борошна. З машини 17 опару завантажують в
шестисекційний бункерний агрегат 19.
Після бродіння протягом 3,0 – 4,5 год опару з агрегату 19 дозують в другу машину
для змішування тіста з одночасною подачею частини борошна, води і розчину солі, що
залишилася. Другу фазу приготування тіста завершують його бродінням в місткості 22
протягом 0,5 – 1,0 год.
Готове тісто стікає з місткості 22 в приймальну воронку тістоділильної машини 23,
призначеної для отримання порцій тіста однакової маси. Після обробки порцій тіста в
машині для округлювання 24 утворюються заготівки з тіста кулястої форми, які за
допомогою маятникового укладальника 1 розкладають в люльки розстойної шафи 2.
Розстойка заготівок з тіста проводиться протягом 35 – 50 хв. При відносній
вогкості повітря від 65% до 85% і температурі від 30 °С до 40 °С в результаті бродіння
структура заготівок з тіста стає пористою, об'єм їх збільшується в 1,4 – 1,5 рази, а
густина знижується на 30 – 40%. Заготівки набувають рівну гладку еластичну поверхню.
Для запобігання заготівок з тіста від виникнення при випічці тріщин і розривів верхньої
кірки у момент перекладання заготівок на под печі 25 їх піддають надрізці або
наколці.
На вхідній ділянці пекарної камери заготівки 2 – 3 хв піддаються гігротермічній
обробці зволожувальним пристроєм при температурі від 105 °С до 110 °С. На
середньому і вихідному ділянках пекарної камери заготівки випікають при температурі
від 200 °С до 250 °С. В процесі руху з поду печі заготівки з тіста послідовно проходять
всі теплові зони пекарної камери, де випікаються за проміжок часу від 20 до 55 хв, що
відповідають технологічним вимогам на вид хліба, що випускається.
Випечені вироби за допомогою укладальника 26 завантажують в контейнери 27 і
направляють в експедицію.
24
1.6.3 Вимоги на сировину, напівфабрикат та готову продукцію
Хліб виробляють у вигляді штучних виробів, випечених з борошняного тіста, яке
піддане бродінню. Поверхня виробів покрита твердою скориночкою, а всередині
міститься м’який, пористий, подібний на гуму м’якуш.
Основною сировиною для виробництва хліба є пшенична і житня мука, а також
питна вода. Як додаткова сировина використовують дріжджі, сіль, цукор, жири і різні
харчові добавки. Хлібопекарська мука виготовляється з м’якого зерна борошнистих
сортів пшениці. Структура такої муки є сипкою порошкоподібною. Всю додаткову
сировину перетворять в проміжні рідкі напівфабрикати: розчини, емульсії або суспензії.
Хлібопекарське тісто в результаті замісу і бродіння набуває необхідні для даного
вигляду хліба кислотність і фізичні властивості: пружність, здібності утримувати форму
і газ, які забезпечують максимальний об’єм заготівок з тіста, що поступають на
випічку.
Борошно пшеничне ДСТУ 2900:2006
Вимоги до якості борошна I сорту:
Колір – білий, білий з жовтуватим відтінком;
Щільність помелу:
- залишок на ситі, % – 35/2;
- прохід через сито, % – 43/80;
Зольність, % – 0,75;
Сира клейковина, % – 30;
Кислотність, % – 3,5.
Показники хлібопекарських властивостей пшеничного борошна I сорту:
Здатність поглинати воду, % – 52;
Здатність утворювати газ ����2, см3/100 г борошна – 1300 – 1600;
Здатність утворювати цукор, мг мальтози/100 г борошна – 300;
Розпливання шарика тіста після 3 годин вистою, мм – 83 – 97;
Об’ємний вихід хліба з 100 г борошна, см3 – 400;
Формостійкість (відношення висоти до діаметру) – 0,4.
25
Вода ДСТУ 7525:2014
Запах і смак при 20÷60 °С, балів – 2;
Кольоровість по шкалі, град, не більше – 20;
Мутність по шкалі, мг/л, не більше – 1,5;
Жорсткість, мл екв/л – 7;
Сухий залишок мг/л – 1000;
Вміст, мг/л: Хлориди – 350; Сульфати – 500; Цинк – 5,0; Поліфосфати – 3,5;
Мідь – 1,0; Залізо – 0,3; Марганець – 0,1; рН – 6,5 – 9.
Дріжджі ДСТУ 4812:2007
Консистенція – щільна, повинна легко ламатися;
Колір – сірий з жовтуватим відтінком;
Запах і смак – без запаху плісняви;
Вологість, %– 75;
Кислотність, мг оцтової кислоти, в день використання – 120;
Підйом тіста до 70 мм/хв – 50.
Сіль ДСТУ 3583:2015
Колір – білий;
Запах – відсутній;
Смак – солений, без сторонніх присмаків;
Вологість, %, – 0,1;
Вміст хлористого натрію, % – 99,7;
рН – 0,16.
Цукор ДСТУ 4623:2006
Консистенція – сипуча маса з кристаликів;
Колір – білий;
Вологість, % – 0,15;
Вміст:
- сахарози, % – 99,55;
- редуційних речовин, % – 0,065
- золи, % – 0,05.
26
Жир харчовий ДСТУ 4429:2005
Кислотність плазми – 0,8;
Вміст вологи, % – 0,3;
Вміст жиру, % – 99,7.
Фізико-хімічні показники пшеничного хліба ДСТУ 7517:2014
Сорт муки – 1;
Спосіб випічки – подовий;
Маса штучна, кг – від 0,8 до 1,1;
Вологість, % – 44;
Кислотність – 3;
Пористість – 65.
1.7 Аналіз процесу замішування тіста та конструкцій тістомісильних
машин безперервної дії
Замішування тіста – одна з важливих технологічних операцій, від якої значною
мірою залежить подальший хід технологічного процесу і якість хліба. При
замішуванні тіста з борошна, води, дріжджів, солі та інших складових частин
отримують однорідну масу з певною структурою і фізичними властивостями, щоб у
подальшому при бродінні, обробленні і вистоюванні тісто добре перероблялося [5].
Залежно від виду місильної машини розрізняють періодичний (порційний) і
безперервний способи замішування тіста. Кінцевою метою кожного з них є
досягнення в результаті замішування оптимальних реологічних властивостей тіста,
які забезпечують потрібну якість виробів.
Для замішування хлібного тіста використовують різні типи машин, які в
залежності від виду борошна, рецептурного складу та особливостей асортименту
здійснюють різний механічний вплив на тісто. З технологічних міркувань
тістомісильні машини повинні мати оптимальну конфігурацію місильного органу і
таку частоту його обертання, яка б забезпечувала достатньо інтенсивний заміс за
короткий час. Частота обертання робочого органу повинна регулюватися в залежності
від виду оброблюваного матеріалу.
27
Безперервний процес замішування застосовується при виробництві масових
сортів хліба. Обладнання має різноманітну конструкцію, розроблену в середині XX
ст. Однак воно залишається на виробництві, забезпечуючи необхідну якість при
незначних експлуатаційних витратах.
ТМ безперервної дії зазвичай мають стаціонарну місильну ємність і
розташовані в ній робочі органи обертаються. Інтенсивність замішування може бути
підвищена за рахунок застосування гальмівних лопатей або виступів, розташованих
на стінках місильної камери. Іноді для цих цілей застосовують спарені місильні
камери, в яких робочі органи обертаються назустріч один одному.
Через багатостадійність процесу замішування хлібного тіста більшість
тістомісильних машин мають кілька камер із застосуванням різних типів місильних
органів. В одній ТМ використовують робочі органи, які відносяться до різних типів
змішувачів. Всі машини мають місильні камери циліндричної форми чи її елементи.
Розглянемо кілька конструкцій найбільш розповсюджених ТМ безперервної дії
вітчизняного та закордонного виробництв.
ТМ безперервної дії ФТК-1000 (рис. 1.2) призначена для інтенсивного
замішування тіста [5]. Машина має циліндричну камеру порівняно малого діаметра
(200 мм), забезпечену водяною сорочкою для охолодження.
1 – головний вал; 2 – шнек; 3 – місильна камера; 4 – оболонка для
охолоджування водою; 5 – циліндричні пальці; 6 – конічна насадка;
7 – патрубок для пластифікації
Рисунок 1.2 – Тістомісильна машина ФТК-1000
28
У першій змішувальній частині камери робочим органом є шнек 2, у другій –
циліндричні пальці 5. При такому виконання і об'ємному заповненні місильної камери
3 деформаційний вплив на напівфабрикат від валу 1 до стінки посилюється.
Внутрішні шари переміщаються по осі значно швидше, ніж середні, а зовнішні
повільніше. Місильна камера закінчується конічною насадкою 6 і патрубком 7, для
пластифікації трубу. Для охолодження камери водою призначена оболонка 4.
Машина відрізняється винятковою компактністю і зручністю для огляду, очищення і
ремонту, при цьому пластифікація здійснюється одночасно з замішуванням тіста.
ТМ ШТ-1М (рис. 1.3) призначена для змішування сипучих і рідких компонентів
і отримання пластичних сумішей з високим ступенем однорідності. Машина має
камери попереднього 2 і остаточного змішування 5, приймального бункеру 1,
патрубка 3, шнека 4, вивантажувального патрубка, станини і привода. У камерах
знаходяться вали з лопатевими мішалками.
1 – приймальний бункер; 2 – камера попереднього змішування; 3 – патрубок;
4 – шнек; 5 – камера замішування; 6 – вивантажувальний патрубок
Рисунок1.3 – Тістомісильна машина ШТ-1М
29
Продуктивність машини від 800 кг/год до 1200 кг/год, частота обертання валу
камери для змішування 40 хв-1, валу місильної камери 16 хв-1, час замісу від 14хв до
16 хв.
Машина має переваги: високу надійність в роботі; стабільну якість тіста при
інтенсивному змішуванні; можливість регулювання в широких межах
продуктивності та інтенсивності механічного впливу на тісто; зручність розбирання і
очищення робочих органів. Істотним недоліком ТМ є нестабільний процес
пластифікації, так як він здійснюється тільки за рахунок продавлювання тіста через
вихідну щілину.
ТМ ТМН-70 (рис. 1.4) відноситься до тихохідних лопатевих двокамерних
машин [5].
1 – привід; 2 – дозатор; 3 – камера для замішування;
4 – робочі органи; 5 – пластифікатор
Рисунок 1.4 – Тістомісильна машина ТМН-70
Машина є універсальною і може забезпечити високу якість тіста на всіх стадіях
зміщування, особливо плпстифікацією, завдяки наявності шнекового насоса
пластифікатора. Недоліком машини є підвищена складність конструкції даної
машини.
Машина РЗ-ХТО (рис. 1.5) належить до двокамерних ТМ з підвищеним
механічним впливом на тісто в зоні пластифікації [5]. В камері змішування
розташовані дві місильні лопаті, на кінцях яких встановлені гвинтові шнеки 8, а між
30
ними спіральна твірна. Привід валів змішувача здійснений від мотор-редуктора 3
потужністю 2,2 кВт. На виході з камери встановлений термометр для контролю
температури тіста. У камері пластифікації здійснюється інтенсивна механічна
обробка тіста шляхом продавлювання його між зіркоподібними валами, що
обертаються в різні сторони і працюють за принципом шестерінчастого насосу. У зоні
стискування підвищується температура. Для зміни ступеня замішування тіста в
пластифікаторі в схемі машини передбачена установка теристорного перетворювача
частоти, що дозволяє плавно змінювати оберти валу пластифікатора. Частота
обертання місильного органу від 50 хв до 150 хв.
1 – рама; 2 – привід; 3 – редуктор; 4 – камера завантаження; 5 – камера змішування;
6 – валки; 7 – камера пластифікатора; 8 – гвинтовий пристрій; 9 – лоток
Рисунок 1.5 – Тістомісильна машина РЗ-ХТО
Пластифікація тіста за рахунок стискання до 3·105 Па потребує уточнення,
оскільки стиск між паралельними ребрами валків для подолання поздовжнього
переміщення супроводжується підвищенням нагріванням тіста і є небажаним. ТМ РЗ-
ХТО забезпечує інтенсивний заміс тіста, що поліпшує якісні показники готових
31
виробів. Недоліком машини є те, що процес змішування об’єднаний з другою фазою
замісу, тому вимагає значної витрати енергії.
В робочу камеру ТМ безперервної дії (рис. 1.6) дозується вода, борошно та інші
рецептурні компоненти. Шнек здійснює ефективне змішування борошна з водою, а
пальцями проводиться інтенсивна пластифікація тіста, завдяки чому підвищується
його якість. Після первинного змішування тісто рухається уздовж робочої камери
потрапляє в зону місильного валу з пальцями. В цій зоні проводиться вимішування та
пластифікація тіста, внаслідок чого воно набуває своєї кінцевої консистенції. Задля
підтримання температури замішування ТМ обладнана тепловою оболонкою. Готове
замішане тісто виводиться з робочої камери крізь вивантажувальний патрубок. Таким
чином підвищується якість тіста та розширюється можливості ТМ.
1 – робоча камера; 2 – завантажувальний патрубок; 3 – вивантажувальний патрубок;
4 – теплова оболонка; 5 – місильний вал; 6 – пальці; 7 – втулка; 8 – підшипник;
9 – пустотілий вал; 10 – підшипник; 11 – шнек; 12 – ведений шків;
13 – пасова передача; 14 – ведений шків; 15 – пази
Рисунок 1.6 – Тістомісильна машина безперервної дії
ТМ зі стаціонарними діжами по конструкції подібні до фаршмішалок (рис. 1.7).
Діжа – корито, дном якого є два напівциліндри. Заміс проводиться –
образними лопатями, що обертаються в протилежні сторони. Лопаті можуть мати і
іншу конфігурацію (парусоподібні, пропелерні, якірні та ін.).
32
1 – кришка; 2 – місильна ємність; 3 – пульт управління;
4 – тумба правого приводу органу мішалки;
5 – тумба лівого приводу органу мішалки і приводу повороту ємності.
Рисунок 1.7 – Машина тістомісильна зі стаціонарною діжею
1.8 Опис конструкції тістомісильної машини ТМ-6ЗМ
Тістомісильна машина ТМ-6ЗМ призначена виготовлення рецептурних
сумішей з пшеничного і житнього борошна. Цільове призначення ТМ: заміс
спеціального крутого тіста хліба для баранних (бублики) і макаронних виробів,
товарів пельменної групи, чебуреків, галет, пряників, печива та інших видів
борошняних кондитерських виробів.
Відноситься до тихохідних машин періодичної дії з двома 2-подібними
лопатями, які при замісі періодично піддають посиленому механічному впливу
окремі порції тіста.
Загальний вигляд ТМ показано на рис. 1.8.
ТМ дозволяє отримати однорідний еластичний продукт без комків і
невимішаних ділянок. Призначена для експлуатації на підприємствах хлібопекарної і
кондитерської промисловості
33
Рисунок 1.8 – Загальний вигляд тістомісильна машина ТМ-63М
Складальне креслення тістомісильної машина ТМ-63М показано на рис. 1.9.
1 – електродвигун; 2 – станина; 3 – кришка; 4 – патрубок; 5 – відкидні дверцята;
6 – лопаті; 7 – місильна камера; 8, 9 – зубчаста передача; 10 – ланцюгова передача;
11, 12 – клинопасова передача; 13 – електродвигун; 14 – поводок;
15 – гвинт; 16 – ходова гайка
Рисунок1.9 – Тістомісильна машина ТМ-63М
Тістомісильна машина ТМ-63М складається з місильної камери 7, виконаної у
вигляді з'єднаних двох напівциліндричних днищ з нарощеними крайніми стінками.
На торцевих стінках місильної камери в цапфах закріплені підшипники місильних
лопатей 6.
34
Підшипник передньої місильної лопаті спирається через корпус і цапфу на
станину 2 тістомісильної машини. Цапфи другого валу вільно спираються на станину.
Зверху місильна камера закрита кришкою 3 з відкидними дверцятами 5. У першій
вмонтовані патрубки 4 для завантаження борошна та рідких компонентів. Привід
валів місильних лопатей здійснюється від електродвигуна 13 за допомогою
клинопасової 12, ланцюгової 10 і зубчастих передач 8 і 9. Після закінчення замісу
привід відключають і включають механізм повороту діжі. Тісто під дією власної ваги
вивантажується в спуск тіста або на транспортер. Для розвантаження діжі шляхом
перекидання служить система механізмів, що включає поводок 14, ходову гайку з
пальцем 16, гвинт 15, клинопасову передачу 11 і електродвигун 1.
Робочий процес характеризується однотипністю впливу на всіх трьох стадіях
замісу. З цієї причини найгірше йде справа з організацією змішування, так як перша
стадія замісу накладається за часом на другу стадію і подовжує заміс. Не зовсім
зручне вивантаження тіста і зачистка від нього місильної ємності. У конструктивному
відношенні застосування відкритих ланцюгових і зубчастих передач на
тістомісильній машині також не можна визнати вдалим.
Технічна характеристика тістомісильних машин
ТМ-63 ТМ-63М
Продуктивність, кг/год 570 750
Маса одного замісу, кг 100 150
Об’єм діжі, м3 0,3 0,3
Число лопатей, шт. 2 2
Потужність:
приводу лопатей, кВт 4 4
приводу перекидання діжі, кВт 0,55 0,55
Число оборотів лопатей, хв−1 30 30
Тривалість замісу, хв (с) 6 (360) 6 (360)
Габаритні розміри, мм 1950х1000х1650 1950х1000х1650
Маса, кг 650 650
35
1.9 Монтаж тістомісильної машини ТМ-6ЗМ
Монтаж повинен здійснюватися кваліфікованим персоналом, відповідно за
місцевими, національними та європейськими положеннями.
Тістомісильна машина ТМ-63М надходить на монтаж в зібраному вигляді. Вона
встановлюється на попередньо підготовленому фундаменті і кріпиться гайками з
шайбами до анкерних болтів. У разі нестійкості тістомісильної машини, викликаної
нерівністю підлоги, встановити гумові прокладки під ніжки або колеса.
Досить під’єднати кабель підводу струму до електричної мережі. Розетка
електричної мережі повинна бути легко доступна, щоб не було необхідності
додатково переміщення для підключення.
Електричне з’єднання (вилка) повинна бути легко доступною також і після
монтажу тістомісильної машини.
Відстань між машиною і розеткою повинно бути таким, щоб не викликати натяг
кабелю підводу струму. Крім того, кабель ніколи не повинен перебувати під
опорними ніжками або колесами машини. Якщо кабелю підводу струму
пошкоджений, він підлягає заміні службою технічного обслуговування або
кваліфікованим техніком з метою запобігання всіх ризиків. Обов’язково, щоб
пристрій був оснащений заземленням і диференціальним вимикачем відповідно до
чинних законів.
Після цього необхідно видалити консерваційне мастило. Потім на спеціальному
фундаменті встановлюють електродвигун.
Перед пуском машини перевіряють затяжку болтових з’єднань: електродвигуна
приводу місильних органів; електродвигуна перекидання корита до горизонтальної
штанги; контролюють міцність кріплення підшипників кочення; змащують частини
машини, що труться; встановлюють огородження приводу і надійно його кріплять;
перевіряють натяг приводних ременів механізмів приводу місильних органів і
механізму підйому і перекидання корита. У разі необхідності роблять натяг клино-
пасової передачі.
Потім вручну перевіряють, чи вільно обертаються місильні лопаті і чи легко
перекидається корито. Якщо корито при опусканні треться об нерухому кришку, то
36
кришку піднімають і фіксують болтами (піднімають приварені до неї кронштейни по
вертикальних стойок). Опустивши корито в крайнє нижнє положення і потім підняв
його в крайнє верхнє положення, стежать, щоб скоби корита віджимали ролики
кінцевих вимикачів до кінця, що характеризується клацанням.
Після цього перевіряють надійність спрацьовування блокувального пристрою,
піднімаючи оглядові дверцята нерухомої кришки. При цьому упор кришки повинен
сходити з віджатого ролика кінцевого вимикача і виробляти клацання. Потім
включають машину на холостому ходу, короткочасно натискаючи на кнопку «Пуск».
При роботі машини не повинно бути стуку, вібрації, пробуксовування клинопасової
передачі і т. п.
Після пробного пуску та усунення помічених недоліків приступають до
експлуатації.
Переконавшись у нормальній роботі машини, її запускають в робочому режимі.
Усі складові частини повинні бути очищені від антикорозійного покриття. Робочі
органи, що стикаються з тістом, слід ретельно обтерти ганчір’ям, промити гарячим
розчином (мильним або содовим), потім чистою гарячою і холодною водою і витерти
сухою ганчіркою.
Після установки машини необхідно змастити усі поверхні тертя і залити в
редуктор індустріальне масло И20А або трансмісійне автомобільне МРТУ 38-1-185-
65 до контрольної риски на щупі.
При підключенні електродвигуна необхідно перевірити напрямок обертання
місильних органів. Потім машину короткочасно прокручують і в разі її нормальної
роботи ставлять на обкатку без навантаження протягом від 2 год до 3 год.
Перед пуском необхідно перевірити роботу автоблокування. Якщо при підйомі
кришки корита привід машини не зупинився, то натискають на кнопку «Стоп».
Мікроперемикач блокувального пристрою піднімають вгору до тих пір, поки він
своїм роликом не доторкнеться до упору кришки. У цьому положенні його стопорять
гайками.
Потім знову пускають машину і переконуються, чи спрацьовує при відкриванні
кришки автоблокування.
37
1.10 Технічне обслуговування тістомісильної машини ТМ-6ЗМ
При загальному спостереженні за машинами необхідно періодично
контролювати режим роботи, перевіряти і підтягувати усі сальникові ущільнення.
Технічний огляд слід проводити не рідше одного разу на 2 місяці.
Перед початком замісу тіста слід переконатися у відсутності в машині
сторонніх предметів, в наявності на місцях усіх огороджень.
Перед здачею зміни необхідно ретельно очистити місильне корито і лопаті від
тіста. У процесі роботи тістомісильних машин із складним рухом місильного органу
необхідно стежити, щоб в масляну ванну приводної головки не потрапляло борошно,
а також періодично очищати клинові ремені від муки та тіста. Змащувати машину
слід відповідно до карти змащення і таблицею мастила. Мастило усіх точок
здійснюється шприцом через спеціальні отвори і прес-маслянки, за винятком
черв’ячної передачі приводної головки, в масляну ванну якої наливається машинне
масло. У всіх редукторах масло міняють після попереднього промивання миючим
розчином.
Необхідно періодично перевіряти затяжку кріпильних деталей і підтягувати
болти і гайки. У процесі роботи тістомісильних машин безперервної дії регулярно
перевіряють ущільнення підшипників місильного валу і стежать, щоб тісто не
потрапляло в них, оскільки це викликає швидкий знос підшипників.
Ретельно перевіряють кріплення лопаток на валу і їх положення по відношенню
до осі валу. Періодично контролюють на вагах точність роботи дозувальних станцій
і дозаторів борошна і стежать, щоб дози відповідали прийнятій рецептурі. При появі
шуму, удару, стуку машину відразу відключають, з’ясовують причини цих явищ і
усувають їх.
При ремонті використовують тільки оригінальні запасні частини. Не чекають,
щоб деталі були зношені у зв’язку з їх використанням, перед проведенням заміни.
Заміна зношеної деталі до поломки сприяє запобіганню нещасних випадків,
викликаних несподіваною поломкою деталей, що може призвести до серйозних травм
людей і пошкодження майна.
38
При переході з одного сорту тіста на інший або після зупинки машини всі
робочі частини, які контактують з тістом, очищають від залишків тіста, промивають
водою і змащують олією.
Очищення має проводитись після кожного використання машини, відповідно
до норм гігієни та з метою забезпечення функціональності машини. За допомогою
дерев’яної або пластмасової лопатки видалити залишки тіста, потім, за допомогою
м’якої губки і гарячої води акуратно помити діжу, лопаті і знімне захисне
пристосування. Насухо витерти промокальним папером для харчових цілей, після
чого ще раз протерти зазначені вище поверхні, а потім всю машину чистою м’якою
ганчіркою, змоченою дезінфікуючим засобом, спеціально використовуваному для
кухонних машин.
Настійно рекомендується ні в якому разі не використовувати хімічні засоби
нехарчового характеру, абразивні або корозійні засоби. Категорично забороняється
використовувати водяні струмені, різні приналежності, шорсткі або абразивні засоби,
такі як мочалки з металевої стружки, ганчір’я тощо, які можуть пошкодити поверхні
і, особливо, поставити під загрозу надійність машини з точки зору гігієни.
1.11 Ремонт тістомісильної машини ТМ-6ЗМ
Розрахунки основного обладнання для проведення ППР.
Трудоємність (люд. год) ремонту ��р машини (агрегату, лінії) визначають за
формулою:
��р = ��р · ��, (1.1)
де ��р – норма трудоємності ремонту, (люд-год) на одну умовну одиницю;
�� – категорія ремонтної складності
Для тістомісильної машини ТМ-6ЗМ:
��р = ��р · �� = 115 · 5 = 575 люд. год., (1.2)
Структура ремонтних циклів і тривалість між ремонтами показана в табл. 1.2
39
Таблиця 1.2 – Структура ремонтних циклів і тривалість між ремонтних періодів
Назва Періоди між ремонтами, міс.
Структура
обладнання К С Т О
Тістомісильна К-О-О-О-О-О-Т-О-О-О-О-
машина О-С-О-О-О-О-О-Т-О-О-О- 24 12 6 1
ТМ-6ЗМ О-О-К
Трудоємність (люд. год) ремонтного циклу машини (агрегату, лінії):
��р.ц = �� (35 + 17,4 ∑ �� + 4,4 ∑ �� + 0,6 ∑ ��), (1.3)
де ∑ ��, – трудомісткість середнього огляду (люд. год);
∑ ��, – трудомісткість текучого ремонту (люд. год);
∑ ��, – трудомісткість профілактичного огляду (люд. год).
Для тістомісильної машини ТМ-6ЗМ:
��р.ц = 5(35 + 17,4 · 1 + 4,4 · 2 + 0,6 · 20) = 366 люд. год. (1.4)
Потрібна кількість контрольних слюсарів для міжремонтного обслуговування
по цехам і видам обладнання:
∑ ��
Чм.о = , (1.5)
Д
де Чм.о – кількість явочних робітників, необхідна для забезпечення
міжремонтного обслуговування в зміну;
∑ �� – сума ремонтних одиниць обладнання, що обслуговується;
Д – норма міжремонтного обслуговування, умовні ремонтні одиниці на одного
робітника в зміну.
40
Норми міжремонтного обслуговування (в умовних ремонтних одиницях на
один робітника в зміну) становлять: 300 – для устаткування з категорією складності
ремонту R > 5 (поточні, поточно-механізовані лінії, автоматичні лінії й агрегати); 600
– для обладнання з R < 5.
Для цеху:
5
Чм.о = = 0,017. (1.6)
300
Тривалість ремонту обладнання (у змінах) при складанні місячних планів
ремонту обладнання визначають по формулі:
��р · �� · ��н
�� = , (1.7)
�� · ��с · ��
де ��р – норма трудомісткості на ремонт однієї умовної одиниці, (люд. год);
�� – категорія ремонтної складності даного агрегату;
�� – кількість ремонтників, що працюють в одну зміну;
��с – тривалість зміни, год;
�� – змінність роботи на ремонті даної машини (агрегату);
��н – коефіцієнт виконання норм часу (не вище 1).
Для тістомісильної машини ТМ-6ЗМ:
35 · 5 · 0,95
�� = = 20,78 змін. (1.8)
1 · 8 · 1
Тривалість простою обладнання в ремонті (у змінах) при складанні річного
плану ремонту визначають по формулі:
24 · Пр · ��
�� = (1.9)
����
де Пр – норма простою обладнання в ремонті на одну ремонтну одиницю.
41
Тривалість простою обладнання в ремонті (у змінах) при однозмінному
робочому дні і при капітальному ремонті для машини елеватора подачі сировини:
24 · 0,8 · 5
�� = = 12 змін. (1.10)
8
Висновки до розділу 1
Аналіз літературних джерел свідчить, що тісто є складною системою і проявляє
проміжні властивості: пластичного тіла; неповністю пружного (твердого тіла); і
неповністю текучого (рідкого). Також у ньому одночасно протікають мікробіологічні,
колоїдні та біологічні процеси, внаслідок чого змінюються фізичні властивості.
Проаналізовано роботи в галузі теорії ТМ і приготування тіста, методологію аналізу
робочого процесу.
Змішування тіста є однією з важливих технологічних операцій, яка впливає на
фізичні та реологічні властивості тіста, активність процесу бродіння,
формоутворюючу і газоутворюючу здатність, його розпушеність а також на якість
готових виробів.
Встановлено, що для здійснення замішування тіста використовуються ТМ
безперервної та періодичної дії, що різняться між собою конструкцією. Прагнення
зменшити витрати на виробництво хлібобулочних виробів без зниження
органолептичних властивостей змушує шукати шляхи інтенсифікації процесів
змішування та бродіння тіста.
В розділі зроблено техніко-економічне обґрунтування роботи; приведена
класифікація хлібобулочних підприємств; розглянуто особливості хлібопекарського
виробництва та історія розвитку хлібопекарської галузі в Україні; розглянута
технологія та схема технологічної лінії виробництва подового хліба з пшеничного
борошна; зроблено аналіз процесу змішування тіста та конструкцій тістомісильних
машин; зроблено опис конструкції тістомісильної машини ТМ-63М, її монтаж,
технічне обслуговування та ремонт обладнання.
42
РОЗДІЛ 2
РОЗРАХУНКОВИЙ РОЗДІЛ
2.1 Технологічний розрахунок
Місткість місильної камери, м3 :
П(��з + ��в) 750 ∙ (360 + 300)
�� = = = 0,3 м3, (2.1)
3600 ∙ �� ∙ �� 3600 ∙ 1200 ∙ 0,55
де П = 750 кг/год – продуктивність тістомісильної машини, кг/год;
��з – час, необхідний для замісу тіста, ��з = 6 хв. = 360 с;
��в – час для здійснення допоміжних операцій, с;
�� – щільність тіста, кг/м3; �� = 1200 кг/м3;
�� – коефіцієнт використання об'єму діжі; �� = 0,45 … 0,65.
Час для здійснення допоміжних операцій, с:
��в = ��зав + ��вив + ��м = 90 + 60 + 150 = 300 с, (2.2)
де ��зав – час завантаження компонентів, ��зав = 1,5 хв. = 90 с;
��вив – час вивантаження тіста, ��вив = 1 хв = 60 с;
��м – час миття місильної камери, ��м = 2,5 хв = 150 с.
2.2 Розрахунок потужності електродвигунів
Загальна потужність приводів тістомісильних машин періодичної дії ��дв (кВт):
��1 + ��2
��дв = , (2.3)
��
де ��1 – потужність, необхідна для обертання місильного органу при замішуванні
тіста, кВт;
��2 – потужність, необхідна для перекидання діжі, кВт;
�� – ККД приводу.
43
Потужність електродвигуна приводу обертання місильних органів:
�� ∙ ��
��1 = 4 ∙ 10−4�� · �� · �� · �� · �� =
30
3,14 ∙ 30
= 4 ∙ 10−4 ∙ 0,55 ∙ 0,3 ∙ 1200 ∙ 0,15 ∙ ∙ 9,81 = 3,66 кВт (2.4)
30
де �� – коефіцієнт використання об'єму діжі, �� = 0,45 … 0,65, приймаємо �� = 0,55;
�� – об’єм діжі, �� = 0,3 м3;
�� – щільність тіста, �� = 1200 кг/м3;
�� – радіус обертання центру лопаті, 0,2 м;
�� – число обертів лопатей місильного органу, 30 хв−1;
�� – прискорення вільного падіння, �� = 9,81 м⁄с2.
По додатку В (таблиця 7) [7] вибираємо асинхронний електродвигун
АИР112МВ6 по ДСТУ 2582:2017 потужністю �� = 4 кВт; числом оборотів валу �� =
950 хв−1; коефіцієнтом корисної дії �� = 0,82.
Потужність електродвигуна приводу перекидання діжі:
3,14 ∙ 30
��2 = 10−3 ∙ ��(��д + ��т) ∙ �� ��ц =
30
= 10−3 ∙ 9,81(110 + 150) ∙ 0,3 ∙ 3,14 ∙ 0,15 = 0,41 кВт (2.5)
де �� – прискорення вільного падіння, �� = 9,81 м⁄с2;
��д – маса діжі, ��д = 110 кг;
��т – маса тіста в діжі, ��т = 150 кг;
�� – коефіцієнт тертя валу діжі в опорах, приймаємо �� = 0,3;
��ц – радіус цапфи, ��ц = 0,15 м;
�� – число обертів лопатей місильного органу, 30 хв−1.
По додатку В (таблиця 7) [7]. вибираємо асинхронний електродвигун АИР71А4
по ДСТУ 2582:2017 потужністю �� = 0,55 кВт; числом оборотів валу �� = 1390 хв−1;
коефіцієнтом корисної дії �� = 0,72.
44
Загальна потужність приводів тістомісильних машин періодичної дії ��дв (кВт):
��дв = ��1 + ��2 = 4 + 0,55 = 4,55 кВт (2.6)
ТМ періодичної дії зазвичай мають стаціонарну місильну ємність і розташовані
в ній обертаються або вчиняють круговий рух місильні органи. Інтенсивність замісу
в них може бути підвищена за рахунок застосування гальмівних лопатей або виступів
на стінках місильної камери.
2.3 Кінематичний розрахунок
Після визначення потужності двигуна для обертання лопатей слід провести
кінематичний розрахунок приводу. Він полягає у розрахунку клинопасової передачі
приводу місильних лопатей.
Потужність електродвигуна �� = 4 кВт; число оборотів валу �� = 950 хв−1;
коефіцієнтом корисної дії �� = 0,82. Передавальне відношення �� = 1,5, ковзання
ременя �� = 0,02.
Обертовий момент:
30�� 30 ∙ 4
��1 = = = 40 Н ∙ м, (2.7)
�� ∙ ��дв. 3,14 ∙ 950
де �� – потужність приводу, Вт;
��дв. – частота обертання електродвигуна, хв.-1
При даному крутному моменті обираємо тип пасу «Б».
Діаметр ведучого шківа:
3 3
��1 = 60 ∙ √��1 = 60 ∙ √41 = 205 мм. (2.8)
Округлюємо до найближчого стандартного значення ��1 = 224 мм.
45
Діаметр веденого шківа без ковзання:
��2 = ��1 ∙ ��(1 − ��) = 224 ∙ 1,5(1 − 0,02) = 330 мм = 0,33 м. (2.9)
де ��1 – діаметр ведучого шківа, мм;
�� – відносне проковзування ременя (�� = 0,02).
Округляємо до значення ��2 = 355 мм = 0,355 м.
Уточнюємо передаточне відношення:
��2 355
�� = = = 1,6. (2.10)
��1 ∙ (1 − ��) 224 ∙ (1 − 0,02)
Міжосьова відстань:
�������� = 0,55(��1 + ��2) = 0,55(224 + 355) = 320 мм. (2.11)
�������� = ��1 + ��2 = 500 + 1600 = 580 мм. (2.12)
Приймаємо: �� = 450 мм.
Розрахункова довжина ременя:
�� (�� − �� 2
2 1)
���� = 2�� + (��1 + ��2) + =
2 4��
3,14 (355 − 224)2
= 2 ∙ 450 + (224 + 355) + = 1819 мм (2.13)
2 4 ∙ 450
Найближче стандартне значення ���� = 2000 мм = 2 м.
Уточнюємо міжосьову відстань:
�� − �� 2
2 1 355 − 224 2
�� = ( ) = ( ) = 4290 мм2 (2.14)
2 2
46
�� = 0,5 ∙ �� ∙ (��1 + ��2) = 0,5 ∙ 3,14 ∙ (224 + 355) = 909 мм (2.15)
2
�� = 0,25 ((���� − ��) + √(���� − ��) − 8��) =
= 0,25 ((2000 − 909) + √(2000 − 909)2 − 8 ∙ 4290) = 542 мм (2.16)
Для компенсації відхилень і подовження під час експлуатації:
�� = 0,055 ∙ �� = 0,055 ∙ 542 = 30 мм (2.17)
Кут обхвату ременя малого шківа:
��2 − ��1 355 − 224
��1 = 180 − 57 ∙ = 180 − 57 ∙ = 166 ° (2.18)
�� 542
Обираємо коефіцієнти:���� = 0,968; ���� = 0,98; ���� = 1,2; ���� = 0,85.
Номінальна потужність: ��0 = 4,89 кВт
Розрахункова потужність:
���� ∙ ���� 0,968 ∙ 0,98
��р = ��0 = 4,89 ∙ = 3,87 кВт (2.19)
���� 1,2
Число ременів клинопасової передачі:
�� 4
�� = = = 1,2 (2.20)
��р ∙ ���� 3,87 ∙ 0,85
Приймаємо �� = 2 шт.
47
Швидкість ременів:
�� ∙ ��1 ∙ ��1 3,14 ∙ 0,224 ∙ 950 м
�� = = = 11,2 (2.21)
60 60 с
Тягове зусилля:
850 ∙ �� ∙ ���� ∙ ���� 850 ∙ 4 ∙ 1,2 ∙ 0,98
��0 = + �� ∙ ��2 = + 0,18 ∙ 11,22 = 207 Н (2.22)
�� ∙ �� ∙ ���� 2 ∙ 11,2 ∙ 0,968
Сила діюча на вали:
��1 166
���� = 2 ∙ ��0 ∙ �� ∙ sin = 2 ∙ 207 ∙ 2 ∙ sin = 820 Н (2.23)
2 2
Робочий ресурс:
���� 2000
��0 = ��оц. ∙ = 4,7 ∙ 106 ∙ = 235 год (2.24)
60 ∙ �� ∙ ��1 ∙ ��1 60 ∙ 3,14 ∙ 224 ∙ 950
де ��оц. = 4,7 ∙ 106 − число циклів.
2.4 Розрахунок конструкції валу на міцність
Схема навантаження для розрахунку валу на міцність зображена на рис. 2.1.
Діаметр валу конструктивно рівний 100 мм.
Розраховуємо лінійну швидкість обертання валу:
�� ∙ �� ∙ �� 3,14 ∙ 100 ∙ 30
�� = = = 9,5 хв−1 (2.25)
1000 1000
де �� – діаметр валу, мм;
�� – частота обертання валу, хв−1.
48
Розрахунок сили прикладання до валу ��1, Н:
��1 4000
��1 = = = 421 Н (2.26)
�� 9,5
де ��1 – потужність, необхідна для обертання місильного органу при замішуванні
тіста, ��1 = 4000 Вт.
RА=185 H P1=421 H RB=371 H P2=60 H P3=75 H
T
A B
100 100 20 30
185
OY(x)
+ 135
Н 75
+
+
0 0
-
-236
5,1
M (x) 2,4
Y +
Н·м 0 0
-
-19
Рисунок 2.1 – Схема навантаження валу
Проекція сил на вісь OY:
∑ ���� = 0; ���� − ��1 + ���� − ��2 − ��3 = 0 (2.27)
49
Сума моментів прикладених до валу відносно точки А:
∑ ������ А = 0; ��1 ∙ 0,1 − ���� ∙ 0,2 + ��2 ∙ 0,22 + ��3 ∙ 0,25 = 0 (2.28)
Розрахунок реакцій в опорі точка В:
��1 ∙ 0,1 + ��2 ∙ 0,22 + ��3 ∙ 0,25 421 ∙ 0,1 + 60 ∙ 0,22 + 75 ∙ 0,25
���� = 371 Н (2.29)
0,2 0,2
Розрахунок реакцій в опорі точка А:
���� = ��1 − ���� + ��2 + ��3 = 421 − 371 + 60 + 75 = 185 Н (2.30)
Функція Хавісайда сил прикладених до валу:
����(��) = ������(�� − 0) − ��1��(�� − 0,1) + ������(�� − 0,2) −
−��2��(�� − 0,22) − ��3��(�� − 0,25) (2.31)
�� (0−
�� ) = 0;
����(0+) = ���� = 185 Н;
����(0,1−) = ���� = 185 Н;
����(0,1+) = ���� − ��1 = 185 − 421 = −236 Н;
�� −
��(0,2 ) = ���� − ��1 = 185 − 421 = −236 Н;
����(0,2+) = ���� − ��1 + ���� = 185 − 421 + 371 = 135 Н;
50
����(0,22−) = ���� − ��1 + ���� = 185 − 421 + 371 = 135 Н;
����(0,22+) = ���� − ��1 + ���� − ��2 = 185 − 421 + 371 − 60 = 75 Н;
����(0,25−) = ���� − ��1 + ���� − ��2 = 185 − 421 + 371 − 60 = 75 Н;
�� +
��(0,25 ) = ���� − ��1 + ���� − ��2 − ��3 = 185 − 421 + 371 − 60 − 75 = 0 Н.
Функція Хавісайда моментів прикладених до валу:
����(��) = −����(�� − 0)��(�� − 0) + ��1(�� − 0,1)��(�� − 0,1) −
−����(�� − 0,2)��(�� − 0,2) + ��2(�� − 0,22)��(�� − 0,22) +
+��3(�� − 0,25)��(�� − 0,25) (2.32)
�� −
��(0 ) = 0;
����(0+) = 0;
����(0,1−) = −���� ∙ 0,1 = −185 ∙ 0,1 = −19 Н ∙ м;
����(0,1+) = −���� ∙ 0,1 = −185 ∙ 0,1 = −19 Н ∙ м;
����(0,2−) = −���� ∙ 0,2 + ��1 ∙ 0,1 = −185 ∙ 0,2 + 421 ∙ 0,1 = 5,1 Н ∙ м;
����(0,2+) = −���� ∙ 0,2 + ��1 ∙ 0,1 = −185 ∙ 0,2 + 421 ∙ 0,1 = 5,1 Н ∙ м;
����(0,22−) = −���� ∙ 0,22 + ��1 ∙ 0,12 − ���� ∙ 0,02 =
= −185 ∙ 0,22 + 421 ∙ 0,12 − 371 ∙ 0,02 = 2,4 Н ∙ м;
51
����(0,22+) = −���� ∙ 0,22 + ��1 ∙ 0,12 − ���� ∙ 0,02 =
= −185 ∙ 0,22 + 421 ∙ 0,12 − 371 ∙ 0,02 = 2,4 Н ∙ м;
�� −
��(0,25 ) = −���� ∙ 0,25 + ��1 ∙ 0,15 − ���� ∙ 0,05 + ��2 ∙ 0,03 =
= −185 ∙ 0,25 + 421 ∙ 0,15 − 371 ∙ 0,05 + 60 ∙ 0,03 = 0;
�� +
��(0,25 ) = −���� ∙ 0,25 + ��1 ∙ 0,15 − ���� ∙ 0,05 + ��2 ∙ 0,0
= −185 ∙ 0,25 + 421 ∙ 0,15 − 371 ∙ 0,05 + 60 ∙ 0,03 = 0;
Визначаємо напруження в перетині валу з найбільшим моментом на згин:
���� ���� 16����
[��] = = 3 = . (2.33)
�� ���� ����3
16
16 ∙ 19 304
�� = = = 190 МПа < [�� ] = 1300 МПа, 2.34
�� ∙ (80 ∙ 10−3)3 0,0016 т
де �� – найменший діаметр валу.
[��т] – довідникове значення межі текучості.
Висновки до розділу 2
В розділі зроблено технологічний розрахунок, в якому розраховано місткість
місильної камери �� = 0,3 м3 для продуктивності тістомісильної машини ТМ-6ЗМ
П = 750 кг/год, м3 .
Зроблено розрахунок потужності електродвигунів та вибрані електродвигуни:
для обертання лопатей асинхронний електродвигун АИР112МВ6 по ДСТУ 183-74
потужністю �� = 4 кВт; числом оборотів валу �� = 950 хв−1; коефіцієнтом корисної
дії �� = 0,82 та для приводу перекидання діжі асинхронний електродвигун АИР71А4
по ДСТУ 183-74 потужністю �� = 0,55 кВт; числом оборотів валу �� = 1390 хв−1;
коефіцієнтом корисної дії �� = 0,72.
52
Зроблено кінематичний розрахунок в якому розрахували клинопасову передачу
приводу місильних лопатей. При потужності електродвигуна �� = 4 кВт; числі
оборотів валу �� = 950 хв−1; коефіцієнту корисної дії �� = 0,82; передавальному
відношенні �� = 1,5; ковзанні ременя �� = 0,02 та обертовому моменті ��1 = 40 Н ∙ м
обираємо тип пасу «Б». Кількість ременів 2 штуки.
Зроблено розрахунок валу на міцність. Напруження в перетині валу з
найбільшим моментом на згин �� = 190 МПа менше довідникового значення межі
текучості [��] = 1300 МПа.
53
РОЗДІЛ 3
НАУКОВО-ДОСЛІДНА РОБОТА
3.1 Пшеничне дріжджове тісто як об’єкт реологічних досліджень
3.1.1 Типи неньтонівських матеріалів
Уілкінсон запропонував класифікувати неньютонівські матеріали в залежності
від виду зв’язку між напруженням і швидкістю зсуву.
Для систем першого типу, властивості яких не залежать від часу, швидкість
зсуву в кожній точці є деякою функцією тільки напруження зсуву в тій же точці:
�� = ��(��) (3.1)
Загальний вигляд кривої течії для рідин обох цих типів має вигляд ступеневого
закону, вперше запропонованого Оствальдом:
�� = ��∗ ��
1 · �� , (3.2)
де ��∗
1 – міра консистенції рідини, Пас-1;
�� – коефіцієнт, пропорційний ефективній в’язкості при одиничному значенні
градієнта швидкості зсуву;
n – індекс течії, що характеризує ступінь неньютонівської поведінки матеріалу
і визначається кутом нахилу лінії течії в логарифмічних шкалах.
Реологічні рівняння, які використовуються на практиці, описують рідину в
обмеженому діапазоні ��, при цьому величину n можна вважати сталою.
Принциповою відмінністю між псевдопластичними і дилатентними рідинами є
характер залежності в’язкості від швидкості зсуву. Для перших вона зменшується зі
збільшенням ��, для других – збільшується. Відповідно індекс течії для
псевдопластичних рідин знаходиться в межах 0 < n < 1, для дилатентних рідин n > 1.
Для матеріалів, які володіють дійсним або уявним граничним напруженням
зсуву, можна застосовувати видозмінене рівняння (1.2), назване моделлю Гершеля-
Балклі.
54
Згідно моделі Гершеля-Балклі:
�� − �� ∗ ��
�� = ��1 · �� (3.3)
Останній вираз знайшов широке використання при дослідженні реологічних
властивостей напівфабрикатів хлібопекарського виробництва.
До другої групи неньютонівських матеріалів належать тиксотропні та реопектні
системи, властивості яких залежать від часу дії напруження. Якщо тиксотропний
матеріал, що перебував у стані спокою, деформувати з постійною швидкістю зсуву,
то з часом його структура буде поступово руйнуватися, а уявна в’язкість знижуватися.
Тиксотропія є оберненим процесом, і після припинення деформування структура
матеріалу поступово, завдяки броунівським зіткненням часток, відновиться.
Відновлення структури відбуватиметься і при течії системи зі швидкістю менше тої,
яка обумовила дану ступінь руйнування. Реопектним рідинам властиве поступове
структуроутворення при невеликих швидкостях зсуву, однак при перевищенні певної
критичної величини зсуву утворення структури не відбувається.
Харчові матеріали при технологічній обробці піддаються дії зовнішніх
навантажень, що викликають їх деформацію, внаслідок якої в матеріалі виникають
внутрішні напруження. Деформаційні властивості всіх матеріалів можуть бути
віднесені до одного з наступних основних з досліджуваних типів: пружність; в’язка
течія; пластичність. Це одне з головних положень реології.
Для рельних матеріалів деформаційні властивості, що мають практичне
значення, часто є доволі складним сполученням вказаних трьох видів деформації.
Окрім того, такі фактори, як біохімічні процеси, тиксотропія (від грец. thixis-дотик и
trope-поворот, зміна), оборотня зміна фізико.-механічних. властивостей полімерних
та дисперсних систем при механічному. впливі в ізотермічних умовах.), ускладнюють
точне визначення практично важливих властивостей матеріалу на основі реологічних
уявлень. Навіть при незначних деформаціях, відношення між пружніми, в’язкими та
пластичними компонентами деформації не зберігається постійним, і в матеріалі
відбувається процес що розвивається з часом – релаксація (розсмоктування)
55
напружень. Під час цього процесу відбувається зниження та врівноваження
внутрішніх напружень внаслідок поступового переходу пружньої частини деформації
в пластичну.
Більш складні системи, які володіють властивостями як твердого тіла, так і
рідини, називають в’язкопружними і відносять до третьої групи неньютонівських
рідин. Вони проявляють і пружне відновлення форми, і в’язку течію. Математичний
опис поведінки таких систем хоча і не є досконалим, все ж досить точно відображає
процеси, що в них відбуваються. Одне з перших рівнянь для опису властивостей
твердо-рідких матеріалів було запропоновано Максвеллом:
���� 1 ���� ��
= · + (3.4)
���� �� ���� ��
Припустивши, що деформація постійна, і проінтегрувавши (1.4), отримаємо
рівняння, назване експоненційним законом релаксації напружень:
��
�� = ��1 · ��− ⁄�� (3.5)
де �� – початкове напруження, Па;
��1 – початкове і поточне значення напруження, Па;
�� – основа натурального логарифма, �� ≈ 2,72;
�� – час, с;
�� – період релаксації, с
Період релаксації розраховується по формулі:
��
�� = (3.6)
��
Період релаксації T, за який напруження зменшується в �� разів, характеризує
швидкість релаксації внутрішніх напружень, утворених в зразку під час деформації.
Для тіста його величина вимірюється секундами або хвилинами. Якщо тривалість дії
сили менше періоду релаксації, енергія, яка підводиться до системи, викликає пружні
деформації по всьому об’єму, інакше процес відбувається з накопиченням енергії, що
56
призводить до залишкових деформацій. Для структурованих систем період релаксації
не є сталою величиною, а залежить від напруження зсуву, і ця залежність нелінійна.
3.1.2 Дріжджове тісто як об’єкт змішування
Пшеничне дріжджове тісто з борошна вищого ґатунку є складною
гетерогенною колоїдною дисперсною системою. З точки зору реології виброжене
пшеничне тісто характеризується як пружньо-в’язко-пластичний матеріал, з
притаманним йому невеликим граничним напруженням зсуву та залежністю в’язкості
від швидкості деформації.
Якщо розглядати фактори, які впливають на пористість хлібу, перш за
все необхідно сказати про вибір пшениці. На борошномельних підприємствах
– перевагу надають скловидним сортам пшениці з твердим, щільним
ендоспермом. Скловидне зерно в середньому дає більший вихід борошна,
підвищену вуглеводно-амілазну активність. Як правило, існує позитивний
зв'язок між скловидністю і хлібопекарськими властивостями. При випіканні з
високоскловидних м’яких сортів пшениці хліб одержують більшого об’єму,
ніж з низькоскловидних. Але підвищена скловидність засвідчує хороші
технологічні властивості тільки за умови, якщо зерно дозрівало і наливалося
при нормальній температурі.
Відомо, що під час замісу тіста до нього потрапляє деяка кількість
повітря у вигляді невеликих бульбашок. Хліб, який випечений з такого, не
розрихленого дріжджами тіста, має невелику пористість. Значно більше
розрихлення тіста і хлібу досягається за рахунок вуглекислого газу, який
виділяється діоксидами при бродінні. Однак вважається, що вуглекислий газ,
який виникає за рахунок дріжджів, не може створювати нових бульбашок у
тісті, а лише збільшує об’єм бульбашок повітря, які виникли під час замісу
тіста. При високій швидкості замісу тіста розмір бульбашок зменшується, а
кількість навпаки – збільшується, що є причиною кращої якості м’якіша хлібу
і більш рівномірної і тонкостінної структури його пор.
Однією з задач замісу є отримання оптимальної газоутримуючої
здатності тіста, обумовленої його реологічними властивостями.
57
Завдяки постійному утворенню вуглекислого газу і збільшенню таким
чином об’єму, дріжджове тісто є двояко напруженою системою. Кількість і
розміри бульбашок в тісті залежать від енергії і швидкості бродіння дріжджів,
структурно-механічних властивостей тіста, його газопроникністю.
Величина бульбашки вуглекислого газу, яка утворюється при бродінні,
у певний момент часу буде залежати від рівноваги розтягуючих:
���� = �� · ��2 · �� (3.7)
та стискуючих зусиль:
���� = 2 · �� · �� · ��, (3.8)
де �� – відношення окружності до діаметра;
�� – радіус бульбашки;
�� – надлишковий тиск;
�� – поверхневий натяг.
З вище зазначених рівнянь можна вивести наступне:
2 · ��
�� = (3.9)
��
Дане рівняння демонструє, що у початковий момент утворення газової
бульбашки, коли її розміри досить малі, величина надлишкового тиску
повинна бути значною. Сусідство бульбашок газу різного радіусу повинно
супроводжуватися дифузією СО2 крізь стінки у направленні від більшого
тиску до меншого і вирівнюванням його. При наявності визначеного
надлишкового тиску і середнього розміру газових бульбашок за законом
Стокса можна підрахувати, знаючи в’язкість тіста, швидкість їхнього підйому.
Згідно цьому закону сила, піднімаюча бульбашки газу:
4
���� = (3.10)
3 · �� · ��3 · g · (��2 − ��1)
перевищує силу їхнього тертя.
58
Сила тертя.
���� = 6 · �� · �� · �� · �� (3.11)
де: �� – поверхневий натяг;
�� – радіус бульбашки;
g – константа гравітації;
��2 – щільність тіста;
��1 – щільності газу;
�� – відношення окружності до діаметра;
�� – ефективна структурна в’язкість тіста;
�� – швидкість вертикального руху бульбашок газу у тісті
З двох останніх рівнянь можна знайти значення величини швидкості:
2 · g · ��2 · (��2 − ��1)
�� = (3.12)
9��
Дане рівняння має велике практичне значення, тому що дозволяє
встановити залежність швидкості збільшення об’єму тіста, яке бродить від
його щільності і в’язкості, розміру окремих пор.
При наявності в тісті сусідніх пор, що мають різні розміри і тиск газу,
починається розрив його стінок і, як наслідок, злиття пор.
Теоретичними дослідженнями реологічних характеристик тіста і
експериментальною перевіркою встановлена динаміка розвитку пористості
тістової заготовки і, як наслідок, м’якішу хлібу. У перші хвилини
вистоювання, в результаті спиртового бродіння навколо дріжджових клітин
виникають бульбашки вуглекислого газу, які з часом збільшуються в об’ємі.
Таких центрів газоутворення в тістовій заготовці дуже багато. Якщо
газоутворення продовжується, то об’єм бульбашок збільшується, а товщина
стінок зменшується. Коли вона досягає критичної величини, стінка
руйнується. У результаті злиття бульбашок, які знаходяться поряд, виникає
59
пора більшого об’єму зі стінками, товщина яких більша ніж критична. Такий
процес утворення й руйнування пор при розрихлені тіста багаторазово
повторюється. Тобто можна стверджувати, що товщина стінок пор у різні
періоди вистоювання тіста є величиною постійною. Це дозволяє вважати
товщину стінки пори однією з найважливіших характеристик якості тіста, яка
є основним показником його пористості при звичайній швидкості
розрихлення.
Стінка пори знаходиться, в основному, під дією трьох напружень:
1. Напруження, що виникають у результаті впливу сили поверхневого
натягу на поверхні розділу фаз “тісто – газ”. Ця сила надає порі сферичної
поверхні і обумовлює тиск газу в середині пори. Напруження знаходиться за
формулою:
��1,2
�� = (3.13)
��
2. Напруження, що виникають в результаті “бажання” пори піднятися по
рідині за законом Архімеда, тобто за рахунок відмінності питомої маси газу і
тіста. У результаті математичного опису цього процесу отримана наступна
рівність:
�� · ��2
��1 = (3.14)
��
де: �� – радіус пори, м;
�� – питома маса пружної частини тіста, кг/м3
3. Напруження, які виникають в результаті розтягування пори, під дією
безперервного газоутворення, і поступовим збільшенням її об’єму.
Формалізація цього фізичного процесу дозволила вивести наступну формулу:
�� · �� 2
р · ���� · ����
��3 = (3.15)
2 · ��3
де: ���� – початковий радіус пори
60
Якщо всі виникаючі при цьому напруження у стінках пор звести у суму
і зробити необхідні перетворення, то можливо отримати наступну формулу
для визначення критичного діаметра бульбашки:
�� · �� 2 2
кр �� · ��кр 2 · �� · (�� 2
1,2 − �� · �� )
��кр = · √ − (1.16)
�� · �� · �� ��2 · ��2 · ��2
р р �� · �� · ��р
Рішення кожного з приведених рівнянь і загального рівняння при різних
реологічних характеристиках тіста показує, що товщина стінки пори, у момент
розриву, знаходиться головним чином двома величинами: поверхневим
натягом на границі розділу фаз “тісто-повітря” і границею міцності ��кр.
Виникнення пор у динаміці підтверджує, що товщина стінки пори
формується у перший період вистоювання, а при розвитку пористості
відбувається тільки об’єднання і перегрупування газу у більш крупні пори з
попередньою товщиною стінки. Складові тіста можна об’єднати в три групи, що
утворюють відповідні фази: рідку, тверду і газову:
- Рідку фазу представляє вода, яка може перебувати в тісті у вільному і
зв’язаному станах, маючи різні форми зв’язку з рештою інгредієнтів. Кількість її для
замісу визначається рецептурним складом виробів і коректується з урахуванням
гідрофільних властивостей компонентів зерна. Залежно від виду та сорту виробів,
способів технологічної обробки, вологість борошняного тіста може досягти значної
величини.
- Газова фаза дріжджового тіста формується як за рахунок повітря, що
вноситься ще до початку замісу з борошном і не значною мірою з водою, а також під
час замісу завдяки його захоплюванню і утримуванню, так і за рахунок газоподібних
продуктів, утворених в результаті бродіння.
- Газоподібні продукти, що утворилися в тісті при бродінні, розчиняються у
вільній воді, адсорбуються на поверхнях молекул гідрофільних полімерів, а їх
надлишок в тісті призводить до утворення пухирців газу, стінки яких утворені
поверхнево - активними речовинами (ПАР).
61
Пористу структуру тіста одержують методом біологічного розпушення. Цей
метод передбачає розпушення тіста під дією діоксину вуглецю, що виділяється в
результаті спиртового і частково молочнокислого бродіння.
Дріжджі зброджують спочатку глюкозу і фруктозу, а потім сахарозу і мальтозу,
які попередньо перетворюються у моносахариди.
На інтенсивність бродіння впливають наступні фактори: температура і
вологість тіста, наявність іонів калію, магнію, сульфатів, фосфатів, вітамінів,
бродильна активність дріжджів, склад рецептури, інтенсивність замішування тіста,
наявність в тісті ферментних препаратів та значення тиску. Процес газоутворення
прискорюється при додаванні ферментних препаратів, підвищенні температури з 27
до 35 ˚C, та при інтенсивному замішуванні.
В екструдері розрихлене дріжджове тісто стискається, до необхідного об’єму, а
при проходженні через матрицю, знову набуває первинного стану. Питання постає у
впливі вуглекислого газу при бродінні тіста на процес екструзії. Стискання
вуглекислого газу іноді пов’язують з абсорбційними процесами. А саме, СО2
поглинається водою, що входить до рідкої фази тіста. Розчинення СО2 у воді
супроводжується дисоціацією утвореної Н2СО3.
Збільшення об’єму пухирців пов’язано з дифузією СО2 через стінки пор в
напрямку від більшого надлишкового тиску, характерного для пухирців малих
розмірів, до меншого тиску, в результаті чого відбувається його вирівнювання. Для
того, щоб пухирець почав збільшуватися в розмірах різниця тисків всередині та ззовні
нього повинна перевищувати руйнівні сили поверхневої напруги та сил в’язкості,
тобто:
2 · �� ��
△ �� = + 4 · �� · (1.17)
���� ����
де △ �� – різниця тисків всередині та ззовні пухирця, Па;
�� – поверхнева напруга, Н/м
���� – критичний радіус пухирця, м
����
�� – швидкість зміни пухирця, м/с, �� =
����
62
Подальше збільшення кількості та об’єму газових пухирців викликає зменшення
товщини їх стінок, їх руйнування, злиття пор і видалення газу з поверхні тіста. Це
можливо при наявності в тісті сусідніх пор з різними розмірами і тиском газу.
Відносний вміст твердо-рідкої та газової фаз в тісті значно впливає на його
структурно-механічні властивості. Так, збільшення кількості газоподібних продуктів
і вологості тіста робить його структуру більш пористою, зменшуються міцносні
характеристики і питома вага.
3.2 Удосконалення роботи дозатора сипких компонентів
Для виробництва високоякісних хлібобулочних виробів важливу роль грає
дотримання рецептури. Більшість процесів дозування механізовано і автоматизовано.
Для науково-дослідної роботи (НДР) візьмемо процес дозування борошна.
Мета роботи:
- дослідження рівномірності роботи дозатора борошна ТМ-63М;
- визначення точності дозування муки;
- встановлення недоліків роботи дозатора.
Обладнання для проведення роботи:
- дозатор борошна;
- ваги електронні – точність вимірювання 1г;
- секундомір;
Хід роботи:
Для перевірки відповідності доз борошна заданій дозі робиться вибірка
борошна (4 серії замірів по 10 в кожній) після досягнення сталої роботи дозатора.
Маса кожної вибірки вноситься до таблиці 3.1 в графу 2.
Потрібно:
- вирахувати середню арифметичну величину ��ср, тобто середню масу одного
заміру;
- знайти 95 процентний довірчий інтервал (довірчі межі), тобто установити в
яких межах маса висипаного борошна буде відповідати ймовірності в 95 %;
- отримати статистичний розподіл інтервального варіаційного ряду.
63
Таблиця 3.1 – Маса кожної вибірки
Відхилення від середньої Квадрат відхилення від
№ Маса одного
арифметичної величини середньої арифметичної
п/п заміру ����, кг
(���� − ��ср) величини (���� − ��ср)
1 3,350 -0,004 0,000016
2 3,360 0,006 0,000036
3 3,320 -0,034 0,001156
4 3,215 -0,139 0,019321
5 3,290 -0,064 0,004096
6 3,215 -0,139 0,019321
7 3,440 -0,086 0,007396
8 3,250 -0,104 0,010816
9 3,195 -0,159 0,025281
10 3,180 -0,174 0,030276
11 3,080 -0,274 0,075076
12 3,080 -0,274 0,075076
13 3,315 -0,039 0,001521
14 3,345 -0,009 0,000081
15 3,345 -0,009 0,000081
16 3,335 -0,019 0,000361
17 3,355 0,001 0,000001
18 3,380 0,026 0,000676
19 3,380 0,026 0,000676
20 3,330 -0,024 0,000576
21 3,325 -0,029 0,000841
22 3,350 -0,004 0,000016
23 3,355 0,001 0,000001
24 3,340 -0,014 0,000196
25 3,375 0,021 0,000441
26 3,400 0,046 0,002116
27 3,310 0,056 0,003136
28 3,365 0,011 0,000121
29 3,340 -0,014 0,000196
30 3,440 0,086 0,007396
31 3,415 0,061 0,003721
32 3,435 0,081 0,006561
33 3,395 0,041 0,001681
34 3,540 0,186 0,034596
35 3,550 0,196 0,038416
36 3,570 0,216 0,046656
37 3,445 0,091 0,008281
38 3,480 0,126 0,015876
39 3,410 0,056 0,003136
40 3,440 0,086 0,007396
64
Розраховується середня арифметична величина маси однієї виміряної дози:
∑ ���� 134,16
��ср = = = 3,354 кг, (1.18)
�� 40
де ���� – сумарна маса всіх доз вибірки, що складається з суми 40 доз вибірки і
дорівнює ���� = 134,16 кг;
�� – кількість замірів, �� = 40.
Визначається відхилення маси від середньої арифметичної величини для
кожного заміру зі знаком ( + ) або ( - ) і заноситься в графу 3 табл.1:
(���� − ��ср). (1.19)
Визначається квадрат відхилення маси і заноситься в графу 4 табл.1 та сума
квадратів відхилена маси для кожної вибраної дози борошна від середньої величини:
∑(���� − ��ср) = 0,452620 кг. (1.20)
Середній квадрат відхилень ��2 від середньої арифметичної величини є
показником що характеризує варіацію:
∑(���� − ��ср) 0,452620
��2 = = = 0,0113155. (1.21)
�� 40
Середнє квадратичне відхилення:
2
√∑(���� − ��ср)
�� = = √0,0113155 = 0,1063743. (1.22)
��
65
Коефіцієнт варіації, що характеризує стабільність роботи дозатора борошна:
100�� 100 · 0,1063743
�� = = = 3,1716 %. (1.23)
��ср 3,354
Середня квадратична помилка:
��
��Хср = = 0,01682 кг. (1.24)
√40
Знаходимо 95 процентний довірчий інтервал маси дози борошна:
��[��ср + 2��Хср > ���� > ��ср − 2��Хср] = 0,95;
��[3,2 > ���� > 3,44] = 0,95. (1.25)
Знаючи масу ���� вибраних доз, слід упевнитись що розподіл вибірки не сильно
відрізняється від нормального розподілу. Для цього Виконують такі операції:
Вся вибірка (40) замірів поділяється на ряд рівних інтервалів (�� = 8).
Для цього спочатку визначається інтервал:
��������
�� − ��������
�� = 0,49 кг. (1.26)
Підраховуємо кількість спостережень в одному інтервалі:
від 3,08 до 3,14 – 2(шт.)
від 3,14 до 3,2 – 3 (шт.)
від 3,2 до 3,26 – 3 (шт.)
від 3,26 до 3,32 – 3 (шт.)
від 3,32 до 3,38 – 16 (шт.)
від 3.38 до 3,44 – 8 (шт.)
від 3,44 до 3,5 – 2 (шт.)
від 3,5 до 3,57 – 3 (шт.)
66
Гістограма для всього розподілу показана на рис. 3.1.
ni,шт
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
3,08 3,14 3,2 3,26 3,32 3,38 3,44 3,50 3,57 Хі, кг
Рисунок 3.1 – Гістограма для всього розподілу
67
Отже, було перевірено рівномірність роботи дозатора. Експериментально
встановлено, 30 із 40 вибраних доз борошна попадають під 95 процентний довірчий
інтервал, а 10 виходять за його межі. З цього можна зробити висновок, що дозатор
борошна працює не точно, та потребує модернізації.
3.3 Технічна пропозиція
Для підвищення продуктивності лінії запропоновано замінити тістомісильну
машину ТМ-63 на тістомісильну машину ТМ-63М. Продуктивність лінії збільшиться
з 570 кг/год до 750 кг/год. При цьому потужність приводів лопатей і перекидання діжі,
тривалість замісу і габаритні розміри машини ТМ-63М не зміняться, що підтверджено
розрахунками приведеними в розділі 2.
Висновки до розділу 3
В розділі розглянуто пшеничне дріжджове тісто як об’єкт реологічних
досліджень де приведено:
- типи неньтонівських матеріалів;
- дріжджове тісто як об’єкт змішування.
Також приведена НДР в якому досліджування роботи дозатора борошна:
- вирахувано середню арифметичну величину ��ср, тобто середню масу одного
заміру;
- знайдено 95 процентний довірчий інтервал (довірчі межі), тобто установлено
в яких межах маса висипаного борошна буде відповідати ймовірності в 95 %;
- отримано статистичний розподіл інтервального варіаційного ряду.
Представлена технічна пропозиція.
68
РОЗДІЛ 4
ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ
4.1 Вибір матеріалу деталі
Зубчаста передача слугує для передачі крутного моменту від одного валу до
другого. Деталь «колесо зубчасте» при експлуатації відчуває дію різних навантажень:
статичних, динамічних, поверхневих. Тому обраний матеріал повинен володіти
високим комплексом стандартних механічних властивостей, визначених при різних
способах навантаження. Однак ці властивості повністю не гарантують надійну і
тривалу роботу виробу. Необхідно враховувати, що в реальних умовах експлуатації
діють фактори, які можуть знижувати пластичність і ударну в'язкість і збільшувати
небезпеку крихкого руйнування.
Це підтверджується випадками, раптового крихкого руйнування виробів,
виготовлених із сталей високої пластичності.
До факторів, що збільшує схильність сталей до крихкого руйнування
відносяться, концентратори напружень, які завжди є в реальних умовах експлуатації.
З усіх відомих у техніці матеріалів найкраще поєднання конструктивної
міцності, надійності та довговічності має конструкційна сталь, тому вона стала
основним матеріалом для виготовлення деталі зубчасте колесо.
Під конструктивної міцністю розуміють таку міцність, яку сталь має в
результаті реальних умов її застосування. Надійність – це властивість матеріалу
протистояти крихкому руйнуванню. Для попередження раптових тендітних поломок
високонавантажених деталей важливо враховувати не тільки пластичність і ударну
в'язкість сталі, але і параметри конструктивної міцності, що характеризують її
надійність: ударну в’язкість, температурний поріг холодноламкості, в’язкість
руйнування.
Довговічність – це властивість матеріалу чинити опір розвитку постійного
руйнування і втрати працездатності протягом заданого часу. Для забезпечення
довговічності важливо зменшити до допустимого рівня швидкість розвитку процесів
руйнування.
69
Опір втоми, зносу і деякі інші характеристики довговічності залежать від
властивостей поверхневого шару виробу. Для отримання необхідних властивостей
конструкційну сталь піддають хіміко-термічній обробці, яка призводить до
поверхневого зміцнення і створення на поверхні залишкових стискаючих напруг, що
ускладнюють виникнення і розвиток тріщин.
При виборі марки сталі для виготовлення деталі зубчасте колесо необхідно, щоб
вона поєднала в собі підвищену міцність:��в = 850 Н/мм , в'язкість �� = 80 Дж/см2,
загартований поверхневий шар 1,3 − 1,5 мм і поєднання твердої зносостійкої
поверхні ������ = 60 − 62 і м'якою серцевини ������ = 24 − 26.
Сталь 20ХН3А підвищеної міцності, в'язкості і глибокої загартованості
застосовується в умовах зносу при терті. З неї виготовляють зубчасті колеса, зірочки,
шестерні, шліцьові вали, силові шпильки та інші, особливо відповідальні деталі, до
яких пред'являються вимоги високої міцності та поверхневої твердості у поєднанні з
пластичною і в'язкою серцевиною працюючих в умовах статичних і динамічних
навантажень.
Таблиця 4.1 – Хімічний склад сталі 20ХН3А ГОСТ 8479-70
Cu S Р
Si % Mn % Ni % Сr %
Не більше %
0,17 – 0,37 0,30 – 0,60 2,75 – 3,15 0,60 – 0,90 0,30 0,025 0,025
Таблиця 4.2 – Механічні властивості сталі 20ХН3А ГОСТ 8479-70
Границя міцності Границя Відносне Відносне Ударна
при розтягу, МПа текучості, МПа видовження, % звуження,% в'язкість, Дж/м2
��в ��т ���� �� ��н
Не менше
835 685 13 42 59
4.2 Вибір принципової схеми маршруту обробки деталі
Принципова схема маршруту обробки деталі (МОД) – укрупнений план
обробки заготовки, що встановлює послідовність обробки різанням, а також місце в
плані обробки термічних, гальванічних, слюсарних та контрольних операцій. Як
70
початковий матеріал використано рекомендації літературних джерел щодо поділу
технологічного процесу на етапи.
Нумеруємо поверхні деталі. Нумерація поверхонь показана в таблиці 4.3.
Визначаємо точність обробки поверхонь.
Таблиця 4.3 – Варріаіантнит миетмодеівт обдріовбкоиб проовебркхионпь оверхонь
2
1
8
9 3
5
4
6 7
№пов. Вид Розмір Шорст- Тз, Тд, n, Варіанти МОП
поверхні кість мкм мкм шт 1 2
1, 2 Зовнішня 140h11 Ra3,2 1000 250 4 1 Фрезерув. чорнове Точіння чорнове
торцева
3 Внутрішня 70Н7 Ra2.5 740 30 24.7 3 Розсвердлювання Розточування:
циліндрична Зенкерування чорнове
Розгортання півчистове
чистове
4 Зубчаста m=5 Ra1.25 - - - - Зубофрезерування Зубодовбання
Зубошліфування Зубошевінгування
5 Шліцева 20Js6 Ra3.2 - 6.5 - - Протягування Прошивання
6, 7 Зовнішня конічна 2х45 Ra6,3 - 250 - - Точіння чорнове Шліфування чорнове
8, 9 Внутрішня конічна 4х45 Ra6,3 - 300 - - Точіння чорнове Зенкерування
Лит. Масса Масштаб
Изм. Лист № докум. Подп. Дата Варіанти методів
Разраб. Кравець
4.3 Вибір і обґрунтування технологічних баз - -
Пров. Хандюк обробки поверхонь
Т.контр. Лист Листов 1
Н.контр. ЗПВ-31
Для отримання готової деталі потрібно виконати ряд операцій, кожнУтва. Озсип еняко ких Копировал Формат A1
матиме відповідну схему базування.
Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата Справ. № Перв. примен.
71
Оптимальний варіант базування вибирається за такими критеріями:
- більша точність обробки;
- більша простота реалізації теоретичної схеми базування за допомогою
пристроїв;
- придатність тієї чи іншої поверхні для використання, як бази.
Аналізуючи вищенаведені критерії, а також функції, які виконують поверхні
деталі згідно свого службового призначення, та розмірні зв’язки між поверхнями
деталі визначаю технологічні бази деталі на першій та наступних операціях і
пропоную варіант базування, наведений у додатку.
Маршрути обробки поверхонь деталі показано в таблиці 4.4.
Таблиця 4.4 – Маршрутна таблиця обробки поверхонь деталі
№ поверхні Стан Позначення
17 Отримання заготовки Заготівельна
16
15
14 Чорнова обробка Однократна обробка
13
12
11 Напівчистоова обробка Попередня обробка
10
9
8 Чистова обробка Остаточна обробка
7
6
4.4 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь (МОП)
На вибір МОП заготовки впливають такі фактори, як:
- службове призначення деталі;
- функціональне призначення поверхонь;
- вимоги по точності, шорсткості, геометричної форми тощо.
Квалітет
1
2
3
4
5
6
7
8
9
72
Визначення числа ступенів обробки на основі розрахунків уточнення:
��
��з ��з ��1 ����−1
�� = = ∙ ∙ … ∙ = ��1 ∙ ��2 ∙ … ∙ ���� = ∑ ���� (4.1)
��д ��1 ��2 ����
��=1
де �� – загальне уточнення;
��з – допуск параметра, що розглядається відповідно до заготовки;
��д – допуск параметра, що розглядається відповідно до деталі;
���� – допуск параметра, що розглядається відповідно і-ого ступеня обробки
��1– окремі ступені уточнення;
����– n-ний ступінь уточнення;
п – число ступенів обробки;
���� – і-тий ступінь уточнення
Розробляємо маршрутну схему поетапної механічної обробки поверхонь деталі.
Визначення числа ступенів обробки на основі розрахунків загального уточнення:
Величина уточнення:
- для першого ступеня чорнової обробки величина уточнення �� < 6;
- для проміжних ступенів напівчистової обробки �� = 3 ÷ 4;
- для ступенів чистової обробки з допусками точності IT5 – IT7 �� = 1,5 ÷ 2.
Для найбільш спрямованого вибору числа ступенів використовується формула:
log ��р
�� = (4.2)
0,46
Поверхні 1, 2, розмір 140h11, допуск на розмір заготовки ��з = 1,0 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
��з 1,0
��р = = = 4 (4.3)
��д 0,25
73
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
log ��р log 4
�� = = ≈ 1 (4.4)
0,46 0,46
Варіанти МОП:
- фрезерування чорнове (IT11) ��1 = 0,25 мм:
��з 1,0
��1 = = = 4 (4.5)
��1 0,25
- точіння чорнове (IT11) ��1 = 0,25 мм
��з 1,0
��1 = = = 4 (4.6)
��1 0,25
Поверхня 3 розмір 70Н7, допуск на розмір заготовки ��з = 0,74мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
��з 0,74
��р = = = 24,7 (4.7)
��д 0,08
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
log ��р log 24,7
�� = = ≈ 3 (4.8)
0,46 0,46
Варіанти МОП:
- розсвердлювання (IT11) ��1 = 0,22 мм:
��з 0,74
��1 = = = 3,89 (4.9)
��1 0,19
74
зенкерування (IT9) ��1 = 0,22мм:
��з 0,19
��2 = = = 2,57 (4.10)
��2 0,074
- розгортання (IT7) ��1 = 0,22мм:
��з 0,074
��3 = = = 2,47 (4.11)
��3 0,08
��1 ∙ ��2 ∙ ��3 = 3,89 ∙ 2,57 ∙ 2,47 = 24,7 ≥ ��р = 24,7 (4.12)
- розточування чорнове (IT11) ��1 = 0,22 мм:
��з 0,74
��1 = = = 3,89 (4.13)
��1 0,19
- розточування напівчистове (IT9) ��1 = 0,22мм:
��з 0,19
��2 = = = 2,57 (4.14)
��2 0,074
- розточування чистове (IT7) ��1 = 0,22мм:
��з 0,074
��3 = = = 2,47 (4.15)
��3 0,08
��1 ∙ ��2 ∙ ��3 = 3,89 ∙ 2,57 ∙ 2,47 = 24,7 ≥ ��р = 24,7 (4.16)
��1 = 2,4 = ��р = 24 (4.17)
75
Методи обробки поверхонь показано в табл. 4.5
Таблиця 4.5 – Методи обробки поверхонь
4.5 Вибір варіантів маршрутів обробки деталі (МОД)
Обидва варіанти передбачають отримання заготовки з відливки, та обробку
заготовок на універсальному обладнанні. Пропонуємо дещо змінити маршрут
обробки деталі, зокрема відмовитися від використання вертикально фрезерного
верстата, зубофрезерного та зубошліфувального, натомість використати
зубодовбальний та зубофевінгувальний. Висока точність даних верстатів дозволяє
проводити обробку з високими параметрами точності форми і взаємного
розташування поверхонь.
Два варіанти маршруту обробки деталі (базовий і поліпшений) наведені нижче
в таблицях 4.6 і 4.7 відповідно. До першого комплексу повинні увійти поверхні які
будуть використані в якості технологічних баз на наступних операціях для обробки
більш точних поверхонь. До цього комплексу входять та два торці деталі, та
внутрішня циліндрична поверхня. До другого комплексу увійдуть поверхні які
будуть оброблені на наступній операції від першого комплексу баз. Тобто це всі інші
оброблювані поверхні. З додаткових операцій призначаю термічну обробку, миття і
контроль.
76
Таблиця 4.6 – Маршрут №1 виготовлення деталі
77
Продовження таблиці 4.6
Таблиця 4.7 – Маршрут №2 виготовлення деталі
78
Продовження таблиці 4.7
79
4.6 Логічна оцінка варіантів МОД і вибір найбільш прийнятного
Критеріями вибору варіанта технологічного процесу є:
1. Оцінка доцільності прийнятого метода виготовлення заготовки;
2. Забезпечення заданої точності по всім розмірам, а також заданих параметрів
шорсткості;
3. Можливість використання стандартного різального, вимірювального
інструменту і пристроїв;
4. Число, складність технологічного обладнання, пристроїв, різальних і
вимірювальних інструментів;
5. Оцінка можливості автоматизації операцій і процесу в цілому.
За другим маршрутом обробки деталі забезпечення точності розмірів по
лінійним розмірам більша за рахунок меншої кількості установок та переустановок.
Параметри шорсткості в обох маршрутах однакові.
Як в першому так і в другому маршрутах можна використовувати стандартний
різальний та вимірювальний інструмент.
Скорочення трудомісткості виготовлення деталі забезпечується за рахунок
скорочення допоміжного часу, часу на переналадку верстатів за рахунок
використання зменшення кількості використаних верстатів, а також за рахунок
зменшення кількості спеціальних верстатних пристроїв.
Зваживши на все, приходимо до висновку, що другий варіант МОД є більш
раціональним, тому приймаю його за базовий для подальшої розробки.
4.7 Вибір інструменту
4.7.1 Вибір пристроїв
При дрібносерійному типі виробництва доцільно застосовувати як універсальні
так і спеціальні верстатні пристрої, тобто при неможливості або ускладненості
застосування універсального обладнання можливе використання спеціального. Для
обробки даної деталі на токарно-гвинторізній операції з ЧПК її конструкція дозволяє
застосувати універсальні патрони. На інших операціях, а саме вертикально-фрезерна
та вертикально-свердлильна можна використати різні лещата, притискачі, підкладки,
пластини і т.д.
80
В залежності від розмірів оброблюваної заготовки, виду і точності обробки,
типу виробництва вибираємо різальний і допоміжний інструмент.
Для закріплення деталі на токарній операції з ЧПК вибираємо патрон
зображений на рис. 4.1.
Рисунок 4.1 – Патрон 7100-0009 ГОСТ 2675-85
4.7.2 Різці
Різці призначені для обточки зовнішніх поверхонь обертання, тобто
циліндричних валиків, конічних поверхонь великої довжини і подібних до них
деталей. Для виготовлення шківів доцільно використовувати прохідні різці.
Прохідні різці бувають прямі і відігнуті.
Відігнуті різці зображені на рис. 4.2.
Відігнуті різці отримали широке застосування із-за їх універсальності, більшій
жорсткості, можливості вести обробку в менш доступних місцях. Відігнутими
різцями можна працювати при подовжній і поперечній подачах і вести обточування
зверху, підрізування торців, зняття фасок.
Прохідні різці можуть бути чорнові і чистові. Чистові різці мають більший
радіус закруглення, що забезпечує чистіше отримання обробленої поверхні. Для
виготовлення шківів обираємо два різця: для чорнового та чистового точіння.
81
Рисунок 4.2 Відігнуті різці
Характеристики токарних прохідних упорних різців з кутом в плані 900 (праві і
ліві) зображені на рис. 4.3.
Рисунок 4.3 – Характеристики токарних прохідних упорних різців
з кутом в плані 900
4.7.3 Свердла
Свердло є різальним інструментом для обробки отворів в суцільному матеріалі,
або для розсвердлювання отворів при двох одночасних рухах, що відбуваються:
обертанні свердла навколо його осі і поступальному русі подачі уздовж осі
інструменту.
82
У промисловості застосовуються наступні основні типи свердел: спіральні,
перові, гарматні, рушничні, для кільцевого свердління, центрувальні, спеціальні.
Свердла виготовляються зі швидкорізальної сталі марок Р18, Р12, Р9, Р6МЗ,
Р9К5 та ін.
Геометричні параметри свердл зображено на рис. 4.4.
Рисунок 4.4 – Свердло. Геометричні характеристики
Спіральне свердло є основним типом свердел, найбільш широко поширеним в
промисловості. Воно використовується при свердлінні і розсвердлюванні отворів
діаметром до 8 мм і забезпечує обробку отворів по 4 – 5-у класу точності і з чистотою
поверхонь 2 – 3-го класів.
4.7.4 Фрези
Фреза – різальний багатолезовий інструмент у вигляді тіла обертання із зубами
для фрезерування. Бувають циліндричні, торцеві, черв'ячні та ін. Матеріал різальної
частини – швидкорізальна сталь, твердий сплав, мінералокераміка, алмаз.
Фрези зображені на рис. 4.5.
Для обробки деталі вибираємо: токарний правий підрізний різець з
пластинками з твердого сплаву Т5К10, 2112-0061, ГОСТ 18880-73; токарний
розточний різець з пластинками з твердого сплаву Т5К10, 2141-0043, ГОСТ 18883-73;
токарний прохідний правий різець з пластинками з твердого сплаву Т5К10, 2103-
0073, ГОСТ 18879-73; черв’ячна фреза цільна 2523-0031 ГОСТ 15127-83; круг
шліфувальний тарілчастий 100х10х20 24А 10-П
83
Рисунок 4.5 – Торцева фреза
4.8 Вибір верстатів
Попередньо обладнання вибираємо паралельно з розробкою МОД відповідно
до типу виробництва. Згідно з класифікацією верстатів, верстатне обладнання
поділяється на такі види: верстати широкого або загального призначення
(універсальні); верстати високої продуктивності; верстати спеціалізовані та
спеціальні.
У відповідності із визначеним типом виробництва для виготовлення заданої
деталі (по формі і розмірам) можна запропонувати такі види технологічного
обладнання, які забезпечать також точність і продуктивність обробки.
Для обробки деталі використовуємо верстати:
- токарно-гвинторізний верстат моделі 16Б05П з системою ЧПК;
- вертикально-свердлильний верстат моделі 2Н125;
- зубофрезерний верстат моделі 5М310;
- зубошліфувальний верстат моделі 5А841.
Використання цих верстатів дасть змогу обробити деталь повністю.
84
4.8.1 Токарно-гвинторізний верстат моделі 16Б05П
Токарно-гвинторізний верстат моделі мод. 16Б05П показаний на рис. 4.6.
Універсальний токарно-гвинторізний верстат моделі мод. 16Б05П виконує такі види
робіт:
- обробку деталей в вигляді циліндричної і конічної форми;
- рихтування торців;
- нарізання різьби різного виду;
- Операції по свердлінню і відрізанню.
Рисунок 4.6 – Токарно-гвинторізний верстат моделі мод. 16Б05П
85
Технічна характеристика токарно-гвинторізного
верстату моделі 16Б05П
Найбільший діаметр оброблюваної заготовки:
над станиною …………………………………..……………..…….….....250
над супортом……………………………………....…………………..….145
Найбільша довжина оброблюваної заготовки……………………...................500
Крок різьби метричної…………………………….….................................0,2 – 28
Частота обертання шпинделя хв-1……………………………………....30 – 3000
Поздовжня подача, мм/об ……………………………………………....0,02 – 0,35
Поперечна подача мм/об ….…………………………………………..0,01 – 0,175
Потужність електродвигуна головного руху кВт……………………………..1,5
Габаритні розміри, мм
довжина……………………………………………………….………….1510
ширина…………………………………………………………...…..…….725
висота………………………………………………………......................1360
Маса верстата, кг………………………………………………..………...……..715
4.8.2 Вертикально-свердлильний верстат мод. 2Н125
Вертикально-свердлильний станок 2Н125, с умовним діаметром свердління 25
мм, використовується на підприємствах з одиничним і мілко-серійним виробництвом
продукції і призначені для виконання наступних операцій: свердління,
розсвердлювання, зенкування, розвертання, нарізання різьби и підрізання торців
ножами.
Конструкція вертикально-свердлильного станок 2Н125 достатньо жорстка і
міцна, що виключає можливість вібрації під час обробки. Можлива обробка деталей
з різноманітних матеріалів (сталь, чавун, кольорові метали. полімерні та інші
матеріали), швидкоріжучим (Р6М5, Р18) твердосплавним (ТК, ВК) інструментом.
Наявність на станку механічної подачі шпинделя, при ручному управлінні
циклами роботи, допускає обробку деталей в широкому діапазоні розмірів.
86
Установлений на станку електричний пристрій для реверсивного руху двигуна
головного подачі, дозволяє проводити нарізання різьби машинними мітчеками при
ручній подаче шпинделя.
Вертикально-свердлильний станок моделі 2Н125 показаний на рис. 4.6.
Рисунок 4.6 – Вертикально-свердлильний станок моделі 2Н125
87
Технічна характеристика вертикально-свердлильного станка 2Н125
Найбільший діаметр свердління, мм……..………….…………………..………25
Робоча поверхня стола, мм….………………………...……………….......400х450
Найбільша відстань від торця шпинделя до поверхні стола, мм.…………….700
Найбільший хід шпинделя, мм…….……………………………………………200
Найбільше вертикальне переміщення, мм:
свердлильної головки………………………………...…………………...170
стола………………………………………………………………………..270
Конус Морзе отвору шпинделя……………………………...…………………….3
Число швидкостей шпинделя…………………………………………………….12
Частота обертання шпинделя хв-1………………………………….……45 – 2000
Число подач шпинделя………………………………………….………………....9
Подача шпинделя, мм/об…………………………………………………..0,1 – 1,6
Потужність електродвигуна головного руху кВт……………..………………2,2
Габаритні розміри, мм
довжина………………………………………………………..…………..915
ширина……………………………………………………………….....….785
висота………………………………………………………………….….2350
Маса верстата, кг……………………………………………………………..….880
4.9 Ремонт зубчастих коліс
4.9.1 Загальні відомості
У зубчастих коліс спостерігаються такі основні дефекти: зношення зубів по
товщині і довжині; втомлене руйнування у виді раковин на поверхні; викришування
(при вмиканні передач); поломка зубів; зношення отвору маточини; тріщини в ободі
чи маточині (рис. 4.7).
На рис. 4.7, а показано зношення від тривалої роботи зубчастої передачі при
нормальних умовах експлуатації.
На рис. 4.7, б показано зношення торців зубів від вмикання находу.
88
На рис. 4.7, в показано втомлене викришування зубів.
На рис. 4.7, г показано сколювання і викришування зубів внаслідок
підвищеного питомого тиску
На рис. 4.7, д показано абразивне зрошення зубів, що виникає при попаданні в
зчеплення сторонніх частинок разом зі змащенням з навколишнього середовища.
На рис. 4.7, е показано злам зуба
На рис. 4.7, ж показано виникнення втомленої тріщини.
Рисунок 4.7 – Зношення зубів в зубчастих передачах
4.9.2 Зношення зубів
При зношуванні зубів по товщині від 10% до 12 зубчасті колеса звичайно
ремонтують обмежуючись зачищенням поверхонь зубів від напливів і задирок. Якщо
дозволяє конструкція передачі, то при зношуванні зубів від 10% до 15 колесо можна
89
перевернути, щоб зуби працювали незношеною стороною. Колеса перевертають
також при зношуванні зубів у торцевій частині з боку вмикання. Використовуючи цей
спосіб, нерідко доводиться виконувати додаткову обробку такої деталі: наприклад
зрізують частину маточини 2 (рис. 4.8) і приварюють з другого торця частину 1, якої
не вистачає.
Зуби, що досягли граничного зносу, відновлюють способами наплавлення,
коригування і заміни зубчастого вінця. Наплавлення зубів застосовують при ремонті
тихохідних зубчастих передач з модулем 12 і більше. Для зменшення жолоблення
колеса проводять наплавлення почергово протилежно розташованих зубів або
занурюють колесо в ванну з водою щоб над поверхнею води була тільки частина
обода з зубом що наплавляється (рис. 4.9).
1 – приварена частина з другого торця колеса; 2 – зрізана частина колеса
Рисунок 4.8 – Додаткова обробка при перевертанні зубчастого колеса
У випадку зношення чи пошкодження зубів одного з вінців блока шестерень
можна зрізати ці зуби, напресувати заготовку для нового вінця, приварити її по
90
торцевій поверхні, обробити на токарному верстаті до потрібних розмірів і нарізати
зуби, (рис. 4.10). Якщо зубчасте колесо термічно оброблене, то перед відновленням
зношений вінець відпалюють. Видалення зношеного вінця можливо анодно-
механічною обробкою.
а – наплавлення звичайними електродами з нанесенням поверхневого шару
з твердого сплаву; б – установлення шпильок на нарізці з наступним
зварюванням і обробкою зуба по шаблону; в – наплавлення зубу
електрозварюванням в мідних шаблонах
Рисунок 4.9 – Відновлення зубів
а – до диска електрозварюванням; б – до маточини штифтами
Рисунок 4.10 – Ремонт передачі заміною зубчастого вінця з закріпленням
91
4.9.3 Поломка зубів
У відповідальних передачах, що зазнають значні навантаження, зубчасте колесо
зі зламаними (повністю чи частково) зубами необхідно замінити новим. Заміна
зламаних одного – двох зубів слюсарними прийомами можлива в тихохідних і
неточних передачах як тимчасова міра (до отримання запасного колеса) показана на
рис. 4.11 і 4.12.
а – шпильки, що закріплюється в ободі гайками;
б – шпильки, що загвинчується в ободі на нарізці
Рисунок 4.11 – Відновлення зламаних зубів встановленням шпильок
і наплавленням електродами з наступною обробкою
4.9.4 Зношення шліців
У сталевих зубчастих коліс шліци наплавляють дуговим зварюванням, після
чого підрізають торці маточини, розточують отвори і довбають нові шліци. У
чавунному колесі шліци і зношені зуби не відновлюються.
4.9.5 Тріщини
У відповідальних передачах зубчасті колеса з тріщинами слід замінити новими.
В мало навантажених передачах великогабаритне сталеве колесо з тріщиною в ободі
чи маточині можна відновити за допомогою двох накладок; закріплених болтами чи
зварюванням. Не наскрізні тріщини в маточині заварюють. Якщо дозволяє
конструкція деталі, запресовують на маточину сталевий бандаж, попередньо нагрітий
до 350 – 400 оС (рис. 4.13)
92
а, б – закріплення зуба за допомогою бокових накладок; в – закріплення зуба до
ободу гвинтами. Установлення окремих зубів чи секцій в паз типу
«Ластівчин хвіст» з закріпленням їх до ободу: г – штифтами;
д – гвинтом з гайкою; е – зварювання; ж – гвинтами через западину
Рисунок 4.12 – Відновлення поламаних зубів зубчастих коліс
93
а, б – за допомогою накладок, що одягаються на стержні в попередньо нагрітому
стані (б – пластини, що одягаються на стержні для стягування тріщини);
в – за допомогою накладок, що закріплюються до диску болтами;
г – скобами, що одягаються на стержні і стягуються болтами
Рисунок. 4.13 – Ремонт тріщини на ободі зубчастого колеса
Висновки до розділу 4
В розділі розроблений технологічний процес виготовлення деталі.
Для розробки технологічного процесу вибрано «Колесо зубчасте» та проведено:
- вибір матеріалу деталі;
- вибір принципової схеми маршруту обробки деталі;
94
- вибір і обґрунтування технологічних баз;
- вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь (МОП);
- вибір варіантів маршрутів обробки деталі (МОД);
- логічна оцінка варіантів МОД і вибір найбільш прийнятного.
Проведено вибір:
- пристроїв;
- інструменту (різців, свердл, та фрез).
Проведено вибір та технічні характеристики деяких верстатів:
- токарно-гвинторізного верстату моделі 16Б05П;
- вертикально-свердлильного верстату мод. 2Н125.
Розглянуто методи ремонту зубчастих коліс.
Розроблений технологічний розділ можна використовувати на підприємстві для
ремонту та виготовлення зубчастих коліс в механічних цехах.
95
ЗАГАЛЬНИЙ ВИСНОВОК
Метою магістерської кваліфікаційної роботи є вдосконаленні процесу
замішування тіста лінії виробництва хлібобулочних виробів.
Основними науковими та практичними результатами МКР були:
1 Вирішено комплекс науково-практичних завдань, направлених на
обґрунтування раціонального технологічного процесу замішування тіста для
виробництва хлібобулочних виробів;
2 Виконано розрахунки:
- Технологічний розрахунок;
- розрахунок потужності електродвигунів;
- кінематичний розрахунок;
- розрахунок конструкції валу на міцність;
3 Виконано теоретичні дослідження методом математичного моделювання:
- типів неньтонівських матеріалів;
- пшеничного дріжджового тіста як об’єкта реологічних досліджень;
4 Методом фізичного експерименту досліджено рівномірність роботи дозатора
борошна тістомісильної машини А2-ХТА. Дослідження проводили використовуючи
дозатор борошна; ваги електронні з точністю вимірювання 1г та секундомір;
5 Розроблено технологічний процес виготовлення деталі «колесо зубчасте»;
6 Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що ми знайшли в
яких межах маса висипаного борошна буде відповідати ймовірності в 95 % та
отримали статистичний розподіл інтервального варіаційного ряду;
7 Практичне значення полягає у рекомендації використання результатів роботи
до вдосконалення роботи дозатора борошна тістомісильної машини А2-ХТА;
8 Пропозиції про продовження виконаних досліджень є визначення точності
дозування рідких компонентів дозувальної станції.
96
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Рвачов В.В., Гуртовий М.В. Технологічне обладнання харчових виробництв.
Механічне обладнання. Навчальний посібник для студентів вищих навчальних
закладів. - О.: Астропринт, 2005. – 348 с.
2. Боровик А.І. Монтаж, діагностика, ремонт технологічного обладнання,
навчальний посібник: - Черкаси: ЧДТУ. - 2006 р. – 311 с.
3. П.С. Берник, З.А. Стоцько, І.П. Паламарчук, В.В. Яськов, І.А. Зозуляк.
Механічні процеси і обладнання переробного та харчового виробництва. - Львівська
політехніка, 2004р.
4. Малежик І.Ф. Процеси та апарати харчових виробництв . - К.: НУХТ, 2003. –
400 с.
5. Домарецький В.А., М.В. Остапчук, А.І. Українець. За ред. А.І. Українця.
Технологія харчових продуктів. Підручник для студентів вузів. - К.: НУХТ, 2003. –
572 с.
6. Ванін В.В., Бліок А.В., Гнітецька Г.О. Оформлення конструктторської
документації: Навч. посіб., 3-є вид. – К.: Каравела, 2004. – 160 с.
7. Практикум з годівлі сільськогосподарських тварин / І.І. Ібатуллін, Ю.О.
Панасенко, В.К. Кононенко – К.; Вища освіта, 2003. – 432 с. ISBN 966-8081-06-4
8. Богомолов О.В., Гурський П.В., Богомолова В.П. Курсове та дипломне
проектування обладнання переробних і харчових підприємств: Навч. посібник для
студ. вищих навч. закл. – Х.: Еспада, 2005. – 429 с.
9. Закалов О.В., Закалов І.О, Технологічне обладнання харчових виробництв. –
Тернопіль, 2000. – 406 с.
10. Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни «Технологічне
обладнання харчових виробництв та галузі» для студентів денної та заочної форм
навчання освітньо-професійного рівня бакалавр за напрямом підготовки 6.050503
«Машинобудування» /Укладачі: А.Л. Яцук – Дніпродзержинськ, ДДТУ, 2015. – с. 35.
11. Методичні рекомендації до практичних занять з дисципліни: «Технологічне
обладнання харчових та торгівельних підприємств» для здобувачів освітнього
97
ступеня бакалавр зі спеціальності 133 «Галузеве машинобудування» освітньо-
професійної програми «Обладнання харчових, торгівельних та машинобудівних
підприємств» всіх форм навчання /Укладачі В.І. Осипенко, О.В. Батраченко Л.М.
Мізнік, М.В. Хандюк – Черкаси: ЧДТУ, 2021. – 78 с.
12. Методичний посібник щодо написання та захисту кваліфікаційної роботи
бакалавра для здобувачів освітнього ступеню бакалавр спеціальності 133 «Галузеве
машинобудування» освітня програма «Обладнання харчових, торгівельних і
машинобудівних підприємств» [Електронний ресурс] / [упоряд. Василь Осипенко,
Олександр Батраченко, Лариса Мізнік, Микола Хандюк ]; М-во освіти і науки
України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2023. – 45 с.
13. ДНАОП 1.8.10 – 1.27 – 02 Правила безпеки для виробництва хліба,
хлібобулочних та макаронних виробів.
98
ДОДАТКИ