способ производства макаронных изделий и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ производства макаронных изделий, включающий загрузку смешиваемых компонентов теста в емкость тестосмесителя, герметизацию и вакуумирование емкости тестосмесителя, замешивание теста в вакууме, выпрессовку макаронных изделий экструдером, формование продавливанием теста через матрицу, отличающийся тем, что замешивание в вакууме ведут до полного преобразования загруженных компонентов в однородную комковатую массу, после готовности массы емкость тестосмесителя разгерметизируют и перед формованием производят ее ворошение и дозированную подачу в приемную камеру экструдера при атмосферном давлении, причем формование ведут при атмосферном давлении.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что о готовности массы судят по сигналу вибродатчика или по времени.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что разгерметизацию производят после разбухания клейковины макаронного теста.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для загрузки в емкость тестосмесителя используют воду с температурой до +50°С.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что равномерное распределение теста по объему емкости тестосмесителя обеспечивают наклоном емкости относительно ее первоначального положения до герметизации.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что выпрессовывание макаронных изделий производится в непрерывном режиме.

7. Установка для производства макаронных изделий, содержащая тестосмеситель с приводом, выполненный в виде емкости с крышкой и месильного органа в виде вала с наклонными лопастями, размещенного в емкости, вакуумный насос с входом и выходом, экструдер с приводом и камерой, имеющей вход и выход, матрицу с фильерами, систему охлаждения макаронных изделий, включающую вентилятор, отличающаяся тем, что снабжена средствами контроля за готовностью массы в тестосмесителе, накопителем, включающем ворошитель и дозирующее устройство, причем вход вакуумного насоса сообщен с емкостью тестосмесителя, ворошитель выполнен в виде вала с наклонными лопастями, дозирующее устройство выполнено в виде размещенных на валу ворошителя дополнительных лопастей, имеющих наклон в сторону, противоположную лопастям последнего, система охлаждения дополнительно включает цилиндрический кожух, охватывающий корпус экструдера, вентилятор закреплен в кожухе, а на конце вала месильного органа тестосмесителя со стороны крышки закреплены дополнительные лопасти, имеющие наклон в сторону, противоположную лопастям вала месильного органа.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что экструдер выполнен шнековым.

9. Установка по п.7 или 8, отличающаяся тем, что емкость тестосмесителя выполнена с механизмом наклона.

10. Установка по п.8, отличающаяся тем, что соединение ведущего вала привода шнека выполнено шлицевым, другой конец шнека выполнен самоцентрирующимся.

11. Установка по одному из пп.8 или 10, отличающаяся тем, что матрица и выход шнековой камеры образуют камеру для выравнивания давления по радиусу шнековой камеры.

12. Установка по любому из пп.8-11, отличающаяся тем, что привод шнекового экструдера выполнен гидравлическим.

13. Установка по любому из пп.8-12, отличающаяся тем, что выход накопителя и вход камеры экструдера сообщены между собой и находятся на одном уровне.

14. Установка по любому из пп.7-13, отличающаяся тем, что в фильерах матрицы размещены фторопластовые вкладыши.

15. Установка по любому из пп.7-14, отличающаяся тем, что средства контроля за готовностью массы в тестосмесителе включают в себя вибродатчик, закрепленный на емкости, и блок управления, вход которого связан с вибродатчиком, а выход - с сигнализирующим устройством.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам и оборудованию для переработки зернопродуктов и может быть использовано в пищевой промышленности для приготовления и обработки теста, в частности для производства макаронных изделий и изготовления полуфабрикатов.

Известен способ производства макаронных изделий с помощью шнекового пресса - экструдера, включающий в себя загрузку смешиваемых компонентов в емкость тестосмесителя, замешивание теста и формование изделий продавливанием через фильеры. При производстве этим способом смешиваемые компоненты теста непрерывно поступают в емкость тестосмесителя, где непрерывно смешиваются до образования крошкообразной массы. Далее, полученная масса поступает непосредственно в шнековый канал, где под воздействием давления уплотняется, пластифицируется, приобретает однородную структуру и свойства, необходимые для последующего формования в фильерах. (Технологическое оборудование хлебопекарных и макаронных предприятий. Под ред. С.А. Мачихина. М.: Агропромиздат, 1986, стр. 188-192).

К недостаткам данного способа можно отнести невысокие потребительские качества вырабатываемых изделий. Такие макароны не прочны, имеют мучнистый, от кремового до белого, цвет, непрозрачны, при варке - развариваются.

Известен способ производства макаронных изделий с помощью шнекового пресса - экструдера, включающий а себя загрузку смешиваемых компонентов в емкость тестосмесителя, замешивание теста с его вакуумированием и формование изделий продавливанием через фильеры, при этом замешивание теста производится в несколько (обычно - в три) этапа в разных камерах, соединенных между собой, причем в последней камере создается разрежение 5-40 кПа. Далее тесто поступает в шнековый канал, непосредственно соединенный с емкостью тестосмесителя (см. Технологическое оборудование хлебопекарных и макаронных предприятий. Под ред. С. А. Мачихина. М.: Агропромиздат, 1986, стр. 189-194). Изделия, вырабатываемые данным способом, отличаются высокими качествами. Они прочны, имеют янтарно-желтый цвет. При варке они хорошо сохраняют форму, не развариваются и имеет привлекательный вид. Правильно сваренные макароны сохраняют твердость внутри, что чувствуется при раскусывании. Недостаток данного способа - большая сложность и, как следствие, высокая стоимость технического оборудования, которая может быть оправдана только большой его производительностью. В настоящее время способ широко используется на больших макаронных предприятиях производительностью >500 кг/час и мало используется (из-за дороговизны оборудования) на линиях малой и средней производительности.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) в части объекта изобретения "способ" заявителем выбран способ производства макаронных изделий, включающий загрузку смешиваемых компонентов теста в емкость тестосмесителя, герметизацию и вакуумирование емкости тестосмесителя, замешивание теста в вакууме, выпрессовку макаронных изделий экструдером, формование продавливанием теста через матрицу (см. Медведев Г.М. Технология макаронного производства. М.: Колос, 1998, стр. 105).

Недостатком известного способа является сложность и, как следствие, высокая стоимость технического оборудования, повышенная энергоемкость, нерентабельность при использовании в линиях малой и средней производительности.

Уже известна установка для производства макаронных изделий, содержащая пресс ЛПМ-2М, установленные на станине дозаторы муки и воды с приводом, редуктор, который обеспечивает прерывистое вращение шнека дозатора муки и непрерывное вращение барабана черпакового дозатора воды, смеситель, на валу которого в определенной последовательности укреплены нож для очистки торцевой стенки корыта, пальцы и лопатки для обеспечения необходимого смешивания теста в корыте, необходимого смешивания теста в корыте, его переработки и перемещения внутри корыта, толкатель и заслонку, обеспечивающие регулируемое поступление теста в установленный ниже параллельно корыту прессующий корпус с прессующей головкой, механизмы обдува и резки. Дозированные потоки воды и муки падают в тестосмеситель, вращением вала лопатки перемещают вверх образовавшиеся комочки смеси и муки, которые вновь под действием силы тяжести ссыпаются, перемешиваясь при соприкосновении с мукой, с увлажненными комочками и раствором. Время замеса зависит от времени проникновения раствора вовнутрь образующихся комков, но из-за неравномерности образования комков и распределения раствора оно составляет 20-25 мин (Справочник по макаронному производству. Медведев Г.М., Чернов М.Е., Негруб В.П. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, с. 128).

Недостатком известной установки является неравномерное распределение раствора при смешивании с мукой, приводящее к налипанию отдельных частиц на рабочие органы, к образованию либо крупнокомковатых структур, из-за чего тесто плохо проходит в выходное отверстие корыта, а готовая продукция из-за чрезмерной пластичности деформируется под действием собственной тяжести, либо мелкокомковатых структур, поэтому продукция имеет непромесы, белесоватость, шероховатость. Массогабаритные характеристики пресса велики: при высоте 2,9 м устройство занимает 2,72,9 м², а установленная мощность составляет 22,4 кВт при производительности 325 кг/ч. Применение хлебопекарной муки для изготовления макаронных изделий проблематично, так как раствор не успевает равномерно распределиться по всей массе теста, и при прессовании видны следы непромеса, ухудшающие внешний вид продукции и ее качество. Для уменьшения непромеса требуется дополнительный расход раствора, что в последующем влечет увеличение времени сушки и затрат энергии.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) в части объекта изобретения "установка" заявителем выбрана установка для производства макаронных изделий, содержащая тестосмеситель с приводом, выполненный в виде емкости с крышкой и месильного органа в виде вала с наклонными лопастями, размещенного в емкости, вакуумный насос с входом и выходом, экструдер с приводом и камерой, имеющей вход и выход, матрицу с фильерами, систему охлаждения макаронных изделий, включающую вентилятор (см. патент РФ 2158523, опубл. 10.11.2000).

Недостатком известной установки является невысокая эффективность вакуумирования, а также недостаточная производительность за счет того, что выпрессовывание происходит в прерывистом режиме.

Задача заявленного изобретения в части способа направлена на повышение качества выпускаемой продукции, упрощение технологического процесса производства макаронных изделий с вакуумированием теста на стадии замеса.

Задача в части объекта изобретения "установка" направлена на создание простой технологической линии малой производительности в рамках защищаемой установки, а также модернизацию линии, предназначенной для выпрессовки макаронных изделий без вакуумирования теста на стадии замеса, на упрощение и удешевление оборудования для производства макарон с вакуумированием теста с сохранением высоких потребительских качеств вырабатываемых макаронных изделий.

Поставленная задача в части объекта изобретения "способ" решается за счет того, что в известном способе производства макаронных изделий, включающем загрузку смешиваемых компонентов теста в емкость тестосмесителя, герметизацию и вакуумирование емкости тестосмесителя, замешивание теста в вакууме, выпрессовку макаронных изделий экструдером, формование продавливанием теста через матрицу, замешивание в вакууме ведут до полного преобразования загруженных компонентов в однородную комковатую массу, после готовности массы емкость тестосмесителя разгерметизируют и перед формованием производят ее ворошение и дозированную подачу в приемную камеру экструдеpa при атмосферном давлении, причем формование ведут при атмосферном давлении.

О готовности массы можно судить по сигналу вибродатчика или по времени.

Разгерметизация может производиться после разбухания клейковины макаронного теста.

Для загрузки в емкость тестосмесителя можно использовать воду с температурой до +50^oC.

Равномерное распределение теста по объему емкости тестосмесителя может быть обеспечено наклоном емкости относительно ее первоначального положения до герметизации.

Выпрессовывание макаронных изделий может производиться в непрерывном режиме.

Поставленная задача в части объекта изобретения "установка" решается за счет того, что установка для производства макаронных изделий, содержащая тестосмеситель с приводом, выполненный в виде емкости с крышкой и месильного органа в виде вала с наклонными лопастями, размещенного в емкости, вакуумный насос с входом и выходом, экструдер с приводом и камерой, имеющей вход и выход, матрицу с фильерами, систему охлаждения макаронных изделий, включающую вентилятор, снабжена средствами контроля за готовностью массы в тестосмесителе, накопителем, включающем ворошитель и дозирующее устройство, причем вход вакуумного насоса сообщен с емкостью тестосмесителя, ворошитель выполнен в виде вала с наклонными лопастями, дозирующее устройство выполнено в виде размещенных на валу ворошителя дополнительных лопастей, имеющих наклон в сторону, противоположную лопастям последнего, система охлаждения дополнительно включает цилиндрический кожух, охватывающий корпус экструдера, вентилятор закреплен в кожухе, а на конце вала месильного органа тестосмесителя со стороны крышки закреплены дополнительные лопасти, имеющие наклон в сторону, противоположную лопастям вала месильного органа.

Экструдер может быть выполнен шнековым.

Емкость тестосмесителя может быть выполнена с механизмом наклона.

Соединение ведущего вала привода шнека может быть выполнено шлицевым, другой конец шнека может быть выполнен самоцентрирующимся.

Матрица и выход шнековой камеры могут образовывать камеру для выравнивания давления по радиусу шнековой камеры.

Привод шнекового экструдера может быть выполнен гидравлическим.

Выход накопителя и вход камеры экструдера могут быть сообщены между собой и находиться на одном уровне.

В фильерах матрицы могут быть размещены фторопластовые вкладыши.

Средства контроля за готовностью массы в тестосмесителе могут включать в себя вибродатчик, закрепленный на емкости, и блок управления, вход которого связан с вибродатчиком, а выход - с сигнализирующим устройством.

На чертеже показан общий вид установки для изготовления макаронных изделий.

Установка для реализации заявленного способа содержит тестосмеситель 1 с приводом, выполненный в виде емкости с крышкой и месильного органа в виде вала с лопастями, размещенного в емкости, вакуумный насос 2, соединенный с емкостью тестосмесителя 1, ворошитель 3, шнековый экструдер 4 с гидравлическим приводом и шнековой камерой, имеющей вход и выход, матрицу с фильерами, систему охлаждения экструдера и первичного обдува макаронных изделий, включающую кожух 5 и вентилятор 6. Тестосмеситель 1 выполнен с механизмом наклона емкости, ворошитель 5 выполнен в виде корытообразной емкости и месильного органа в виде вала с лопастями, размещенного в корытообразной емкости, на валах смесильных органов тестосмесителя и ворошителя 3 размещены дополнительные лопасти, имеющие наклон в сторону, противоположную лопастям смесительных органов, система охлаждения дополнительно включает кожух 5, охватывающий экструдер, и вентилятор 6, размещенный на кожухе 5. Соединение ведущего вала привода экструдера и одного из концов шнека может быть выполнено шлицевым, другой конец шнека может быть выполнен самоцентрирующимся. Матрица и выход шнековой камеры образуют камеру для выравнивания давления по радиусу шнековой камеры. Выход ворошителя и вход шнековой камеры экструдера сообщены между собой и находятся на одном уровне. В фильерах матрицы могут быть размещены фторопластовые вкладыши. Средства контроля за готовностью массы в тестосмесителе включают в себя вибродатчик, закрепленный на емкости, и блок управления, вход которого связан с вибродатчиком, а выход - с сигнальным устройством.

К технологическим факторам, имеющим наибольшее влияние на потребительские качества макарон, можно отнести качество клейковины макаронной муки, наличие в ней пигментных веществ группы каротиноидов, которые придают янтарный, желтый цвет готовым изделиям, степень гомогенности макаронного теста, отсутствие в тесте макро- и микропузырьков воздуха, режим сушки, соответствующий качеству выпрессовываемых изделий. Наилучшим качеством клейковины обладает макаронная мука твердых сортов пшеницы, далее по степени убывания качества, с точки производства макарон, можно назвать муку из стекловидной пшеницы и муку из пшеницы мягких сортов. Даже при наличии макаронной муки лучшего качества получение макаронных изделий с высокими потребительскими качествами невозможно при недостаточной степени гомогенности макаронного теста и наличии в нем пузырьков воздуха. На степень гомогенности макаронного теста наибольшее влияние оказывает степень разбухания клейковины в тесте, зависящая от температуры и времени замеса. Понижение температуры при замесе увеличивает время, необходимое для разбухания клейковины. Увеличение температуры выше 45^oС приводит к клейстеризации теста. Недостаточное время замеса приводит к появлению в тесте неоднородностей и сухих комков. Избыточное время замеса приводит к окислению красящих пигментов клейковины. Оптимальным временем замеса для нормальных условий можно считать 20-25 мин. Наличие в макаронном тесте пузырьков воздуха не дает "проявиться" цвету изделий за счет, во-первых, окисления красящих веществ клейковины во время замеса и прессования в шнековом канале, во - вторых, снижения прозрачности готовых изделий, придания им "мучнистого" вида. Кроме того, пузырьки способствуют развариванию готовых изделий в процессе варки. Удаление пузырьков воздуха из теста возможно двумя способами:

1. Созданием достаточно высокого давления при выпрессовывании изделий (порядка 20 МПа). Этот способ используется в производстве макарон на поршневых прессах.

2. Вакуумирование макаронного теста. Этот способ используется при производстве макарон на шнековых прессах-экструдерах, причем чем на более ранней стадии замеса производится вакуумирование, тем более оно эффективно. При сушке выпрессованных изделий подбирается такой режим, который бы обеспечивал быстрейшее равномерное высушивание до нужного уровня влажности (обычно 12-13%) без слипания и растрескивания. При этом следует учитывать, что макаронные изделия, производимые на шнековых прессах без вакуумирования теста на стадии замеса, допускают более "жесткие" режимы сушки, а вакуумированные изделия требуют более длительной сушки с этапами, отволаживания, что обеспечивает высокую прочность изделий при отсутствии внутренних напряжений и трещин.

Одним из основных факторов, влияющих на производительность устройства для изготовления макаронных изделий, является пластичность теста, которую легко регулировать изменением влажности и температуры теста. Особенностью известных установок является то, что время замеса теста зависит от времени увлажнения комков и частичек муки, от времени равномерного распределения их по всей массе и от времени, требуемого для уплотнения тестовой массы в прессующем корпусе, где тесто превращается в связанную, пластичную, пригодную для формования массу.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Замес макаронного теста производят в тестосмесителе 1, представляющем собой цилиндрическую емкость, горловина которой герметично закрывается крышкой. Внутри емкости установлен вал с месильными лопастями, приводимый в движение электродвигателем посредством редуктора. В корпусе тестосмесителя 1 у горловины расположен штуцер, через который шлангом тестосмеситель соединен с вакуумным насосом 2 любой известной конструкции. Механизм наклона емкости тестосмесителя позволяет приводить ее в различные рабочие положения. Механизм наклона может представлять собой шарнирное соединение емкости тестосмесителя со станиной. Загрузку тестосмесителя компонентами производят в вертикальном положении, далее емкость закрывается крышкой и производится вакуумирование. Оптимальное остаточное давление в камере тестомеса < 40 КПа. Затем включают привод месильного органа. Время замеса должно быть не меньше 20 мин, что необходимо для достаточного разбухания клейковины в тесте, для образования комковатой массы. Причем даже при существенном увеличении времени замеса в вакууме заметного окисления клейковины не происходит из-за недостатка кислорода в среде. Оптимальным средним размером комков можно считать 3-5 см. Наличие дополнительных лопастей на валу смесильного органа тестосмесителя с наклоном в сторону, противоположную лопастям смесильного органа, позволяет интенсифицировать процесс перемешивания. Дополнительные лопасти "топят" компоненты теста, циркулирующие вдоль вала. После начала замеса емкость наклоняют, добиваясь равномерного распределения макаронного теста по объему емкости, причем во время замеса производится контроль за готовностью массы. В качестве средств контроля за готовностью массы могут быть применены, например, вибродатчик, закрепленный на емкости, и блок управления, вход которого связан с вибродатчиком, а выход - с сигнальным устройством. По окончании замеса тестосмеситель разгерметизируется. Выгрузка полученной массы производится в горизонтальном положении емкости тестосмесителя. При открытой крышке включается привод месильного органа, и комки теста выталкиваются лопастями через горловину.

Дальнейшие этапы производства происходят при нормальном атмосферном давлении. Полученные комки теста имеют гомогенную структуру, в них отсутствуют пузырьки воздуха, причем удаление пузырьков воздуха описываемым способом происходит более эффективно, чем при вакуумировании традиционными методами, т.к. пузырьки при этом не удаляются из теста, а они не образуются при образовании комков. Полученные таким образом комки макаронного теста в нормальных условиях сохраняют свои физико-химические свойства в течение времени, достаточного для выпрессовывания из них макаронных изделий. На следующем этапе полученная однородная комковатая масса загружается в накопитель, где производится накопление, ворошение комков массы, препятствующее слипанию комков, и дозированная подача массы в камеру пресса-экструдера. Дозированную подачу массы в камеру экструдера 4 обеспечивают дополнительные лопасти на валу месильного органа ворошителя. Привод шнека выполнен малооборотным около 20 об/мин, соединение ведущего вала привода шнека и одного из концов шлицевым, другой конец шнека выполнен самоцентрирующим (центрируется массой теста), не касается матрицы, за счет чего конец корпуса шнека образуют камеру для выравнивания давления по радиусу шнековой камеры. Охлаждение нагревающегося шнека обеспечивается вентилятором первичного обдува с направляющими средствами. Шнек работает в непрерывном режиме. Матрица выполнена с фторопластовыми вкладышами в отверстиях. Далее после выхода макарон из матрицы происходит первичный обдув холодным воздухом макарон с целью неслипания. Обдув производится вентилятором 6.

Изобретение может быть использовано для улучшения потребительских свойств макаронных изделий при производстве на макаронных прессах. Допускается добавка в муку пищевого красителя, добавка кукурузной муки, крахмала, обладающего отбеливающим эффектом.