СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2021 года по МПК A21D8/06 A21B7/00 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к автоматизации технологических процессов, и может быть использовано в хлебопекарнях, на хлебозаводах для выпечки хлебобулочных изделий с применением теплонасосных технологий, в частности парокомпрессионного теплового насоса.

Известны многие способы производства хлебобулочных изделий [1. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства. – М.: Профессия, 2005. – 416 с.; 2. Апет Т.К., Пашук З.Н. Хлеб и хлебобулочные изделия. – Минск, 1997. – 255 с; 3. Цыганова Т.Б. Технология хлебопекарного производства. – М.: Дели, 2001, 4. Пащенко Л.П., Жаркова И.М. Технология хлебобулочных изделий. – М.: КолосС, 2008. – 391 с; А. с. СССР № 1690656, А 21 В 7/00], включающие смешивание муки, дрожжей, соли и воды, замес теста, брожение, разделку, формование, расстойку заготовок и выпечку хлеба.

Известные способы производства хлебобулочных изделий объединяет общий недостаток, в них не реализованы основные принципы энергосбережения, связанные с организацией рециркуляционных схем по материальным и энергетическим потокам; не созданы условия для утилизации и рекуперации вторичных энергоресурсов за счет рационального использования отработанных теплоносителей; не предусмотрено применение теплонасосных технологий в энергоснабжении энергоемких операций, что не создает реальных перспектив в значительном снижении энергозатрат на всех стадиях производства хлебобулочных изделий, прежде всего, включая расстойку, выпечку и охлаждение.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ управления производством хлебобулочных изделий (Пат. 2613283, А21D 8/00), предусматривающий непрерывное приготовление большой густой закваски и теста; брожение полуфабрикатов; деление теста на куски, их округление; расстойку тестовых заготовок в расстойном шкафу при температуре паровоздушной смеси 38–40°С и относительной влажности 80–85 %; выпечку хлебобулочных изделий в термомасляной поточной туннельной печи с секционной обогревающей рубашкой путем переменного четырехстадийного нагрева излучением при температуре: на первой стадии предварительного нагрева 100–120°С, на второй стадии нарастающего теплообмена 180–190°С, на третьей стадии интенсивного теплообмена 230–240°С и на четвертой стадии снижающейся интенсивности теплообмена 150–180°С и равномерным расходом воды на пароувлажнение на каждой стадии из расчета 5–7 л на 100–110 кг хлебобулочных изделий при относительной влажности паровоздушной смеси 75–80 %; охлаждение хлебобулочных изделий в кулере для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий до температуры 20°C смесью охлажденного воздуха и насыщенного пара с температурой 15–18°C и относительной влажностью 85–90 % с отводом охлажденных хлебобулочных изделий на хранение; утилизацию парообразующейся в процессе выпечки смеси путем охлаждения в конденсаторе-рекуператоре и сбора конденсата; разделения собранного конденсата в аппарате с греющей рубашкой методом отгонки на воду и другие компоненты, в том числе спирт; получение насыщенного пара в парогенераторе и подготовку паровоздушной смеси; подготовку термомасла температурой 260–280°C в конденсаторе парокомпрессионного теплового насоса и его подачу в змеевик парогенератора и в секции обогревающей рубашки термомасляной поточной туннельной печи с возвратом в конденсатор в режиме замкнутого цикла; отвода отработанной паровоздушной смеси в испаритель парокомпрессионного теплового насоса с последующей подачей вместе с частью пара из парогенератора в кулер для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий с образованием контура рециркуляции.

Однако использование одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса для подготовки теплоносителей в известном способе может привести к существенным энергозатратам, связанным с компрессионным сжатием хладагента для достижения высоких температур конденсации. Критические температуры известных рабочих сред холодильных машин, в зависимости от которых осуществляется выбор температуры конденсации паров хладагента в конденсаторе, достигаются при высоком давлении хладагента, что связано с увеличением мощности привода компрессора при одноступенчатом сжатии. В известном изобретении в качестве рабочего тела парокомпрессионного теплового используется фреон R 134, критическая температура которого составляет 101,5°C. Это свидетельствует о том, что процесс рекуперативного нагревания термомасла в конденсаторе теплового насоса до заданной температуры маловероятен.

Известный способ не обеспечивает точность и надежность управления технологическими параметрами на всех этапах производства хлебобулочных изделий, что не позволяет обеспечить стабилизацию технологических режимов в области допустимых значений, обусловленных получением готовой продукции высокого качества при минимальных энергетических затратах и ограничениях на производительность по исходному продукту.

В способе не предусмотрено использование оперативной информации с объекта управления для регулирования температурных режимов при подготовке термомасла, паровоздущной смеси, хладагента в конденсаторе и испарителе парокомпрессионного теплового насоса в пределах заданных значений, что в целом не может обеспечить оптимальных условий технологических процессов при производстве хлебобулочных изделий.

Технической задачей изобретения является повышение точности и надежности управления процессом производства хлебобулочных изделий, снижение удельных энергозатрат и повышение качества готовой продукции.

Поставленная задача достигается тем, что в способе управления производством хлебобулочных изделий, предусматривающем непрерывное приготовление большой густой закваски и теста; брожение полуфабрикатов; деление теста на куски, их округление; расстойку тестовых заготовок в расстойном шкафу при температуре паровоздушной смеси 38–40°С и относительной влажности 75–80 %; выпечку хлебобулочных изделий в термомасляной поточной туннельной печи с секционной обогревающей рубашкой форсунками для впрыска воды путем переменного четырехстадийного нагрева излучением при температуре: на первой стадии предварительного нагрева 100–120°С, на второй стадии нарастающего теплообмена 180–190°С, на третьей стадии интенсивного теплообмена 230–240°С и на четвертой стадии снижающейся интенсивности теплообмена 150–180°С и равномерным расходом воды на пароувлажнение на каждой стадии из расчета 5-7 л на 100–110 кг хлебобулочных изделий при относительной влажности паровоздушной смеси 75–85 %; охлаждение хлебобулочных изделий в кулере для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий до температуры 20°C охлажденной паровоздушной смесью с температурой 15–18°C и относительной влажностью 60-65 % с отводом охлажденных хлебобулочных изделий на хранение; утилизацию парообразующейся в процессе выпечки смеси путем охлаждения в конденсаторе-рекуператоре и сбора конденсата; разделение собранного конденсата в аппарате с греющей рубашкой методом отгонки на воду и другие компоненты, в том числе спирт; получение паровоздушной смеси путем смешивания насыщенного пара из парогенератора и воздуха, забираемого из атмосферы; подготовку термомасла температурой 260–280°C в конденсаторе парокомпрессионного теплового насоса и его подачу в змеевик парогенератора и в секции обогревающей рубашки термомасляной поточной туннельной печи с возвратом в конденсатор в режиме замкнутого цикла; отвода отработанной паровоздушной смеси в испаритель парокомпрессионного теплового насоса с последующей подачей вместе с частью пара из парогенератора в кулер для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий с образованием контура рециркуляции, согласно изобретению используют двухступенчатый парокомпрессионный тепловой насос, включающий компрессоры первой и второй ступени, испаритель первой ступени, конденсатор второй ступени, терморегулирующие вентили первой и второй ступени и конденсатор–испаритель, который для первой ступени используют как конденсатор, а для второй ступени как испаритель; измеряют расходы муки, холодной и горячей воды для получения выброженной закваски; расходы выброженной закваски, муки, воды для получения замешанной закваски; количество тестовых заготовок, подаваемых в расстойный шкаф; расходы воздуха, насыщенного пара, паровоздушной смеси в расстойный шкаф; паровоздушной смеси на охлаждение тестовых заготовок; расход воды на пополнение уровня в парогенераторе; давление пара в парогенераторе; расход распыливаемой воды в секциях термомасляной поточной туннельной печи; расход термомасла из конденсатора второй ступени в змеевик парогенератора и в секции обогревающей рубашки термомасляной поточной туннельной печи; расход паровоздушной смеси из испарителя первой ступени вместе с частью пара из парогенератора, подаваемой в кулер для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий; расход отработанной паровоздушной смеси в испаритель первой ступени; температуру и относительную влажность паровоздушной смеси, подаваемой в расстойный шкаф; температуру четырехстадийного нагрева в секциях термомасляной поточной туннельной печи и относительную влажность в ее рабочем объеме; температуру кипения хладагента в испарителе первой ступени; температуру хладагентов в конденсаторе-испарителе теплового насоса; температуру конденсации хладагента в конденсаторе второй ступени; температуру термомасла на входе и выходе из конденсатора второй ступени; по температуре термомасла до и после конденсатора второй ступени и температуре конденсации хладагента определяют коэффициент теплопередачи от хладагента к термомаслу через теплообменную поверхность конденсатора второй ступени; по температуре паровоздушной смеси до и после испарителя первой ступени и температуре кипения хладагента в испарителе первой ступени определяют коэффициент теплопередачи от кипящего хладагента к паровоздушной смеси через теплообменную поверхность испарителя первой ступени; и осуществляют микропроцессорное управление параметрами паровоздушной смеси, хладагента в первой и второй ступени теплового насоса и термомасла; причем в соответствии с производительностью хлебобулочных изделий устанавливают соотношение расходов муки, холодной и горячей воды для получения выброженной закваски; по соотношению расходов выброженной закваски, муки, воды устанавливают расход замешанной закваски; в зависимости от количества тестовых заготовок, подаваемых в расстойный шкаф, устанавливают мощности приводов компрессоров двухступенчатого парокомпрессионного теплового насоса; стабилизируют температуру термомасла после конденсатора второй ступени воздействием на коэффициент теплопередачи от хладагента к термомаслу через теплообменную поверхность конденсатора путем изменения мощности привода компрессора второй ступени; устанавливают температуру паровоздушной смеси после испарителя первой ступени воздействием на коэффициент теплопередачи от кипящего хладагента к паровоздушной смеси путем изменения температуры кипения хладагента, которую корректируют по величине давления хладагента, дросселирующего через терморегулирующий вентиль первой ступени теплового насоса; стабилизируют расход, температуру и относительную влажность паровоздушной смеси на входе в расстойный шкаф воздействием на соотношение расходов воздуха из окружающей среды и насыщенного пара из парогенератора; по расходу и температуре парообразующейся в процессе выпечки смеси устанавливают расход холодной воды в конденсаторе-рекуператоре с последующим отводом образовавшегося конденсата в аппарат с греющей рубашкой для разделения собранного конденсата методом отгонки на воду и другие компоненты, в том числе этиловый спирт; стабилизируют относительную влажность паровоздушной смеси, подаваемой на охлаждение тестовых заготовок, воздействием на соотношение расходов паровоздушной смеси и насыщенного пара перед кулером конвективного охлаждения тестовых заготовок.

На фиг. 1 представлена схема, реализующая предлагаемый способ управления производством хлебобулочных изделий.

Схема содержит циклоны-разгрузители 1; машины тестомесильные 2, 7; дозировочные станции 3, 8; лопастной нагнетатель 4; бункер для брожения закваски 5; дозатор закваски 6; емкость для брожения теста 9; тестоделительную машину 10; ленточный округлитель 11; расстойный шкаф 12; термомасляную поточную туннельную печь 13 с секционной обогревающей рубашкой и форсунками для впрыска воды; кулер для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий 14; конденсатор-рекуператор 15; аппарат 16 с греющей рубашкой для разделения собранного конденсата методом отгонки на воду и другие компоненты, в том числе спирт; сборник спирта и других компонентов 17; двухступенчатый парокомпрессионный тепловой насос, включающий компрессор первой ступени 18, компрессор второй ступени 19, испаритель первой ступени 20, конденсатор-испаритель 21, конденсатор второй ступени 22, терморегулирующий вентиль первой ступени 23, терморегулирующий вентиль второй ступени 24; сборник конденсата 25; парогенератор 26; распределители потоков 27, 28; высокотемпературный циркуляционный масляный насос 29; насосы 30, 31; вентиляторы 32, 33, 34; микропроцессор 35; линии подачи и отвода материальных и тепловых потоков: 1.1 – муки; 1.2 – закваски; 1.3 – выброженной закваски; 1.4 - замешанной закваски; 1.51 – горячей воды; 1.52 – холодной воды 2.0 – подачи воздуха из окружающей среды в расстойный шкаф 10; 2.1 – отвода парообразующейся смеси в процессе выпечки из термомасляной печи 10 в конденсатор-рекуператор 12; 2.2 – отвода образовавшегося конденсата из конденсатора-рекуператора 15 в аппарат 16; 2.3 – отвода других компонентов и спирта в сборник 17; 1.5 – линии подачи воды на форсунки термомасляной печи и ее отвода; 3.0 – подачи насыщенного пара из парогенератора 23 на увлажнение воздуха из окружающей среды, в греющую рубашку аппарата 16 и на увлажнение паровоздушной смеси, подаваемой в кулер 11; 3.1 – отвода отработанной паровоздушной смеси из расстойного шкафа 9 и кулера 11 в испаритель первой ступени теплового насоса 20; 3.2 – подачи охлажденной и осушенной паровоздушной смеси из испарителя первой ступени теплового насоса 20; 3.3 – подачи увлажненной паровоздушной смеси в кулер 14; 4.0 – циркуляции хладагента в первой ступени теплового насоса; 4.1 – циркуляции хладагента во второй ступени теплового насоса; 5.0 – циркуляции термомасла; датчики: ТЕ – температуры, FE – расхода, МЕ – относительной влажности; НE – уровня.

Предлагаемый способ управления производством хлебобулочных изделий осуществляется следующим образом.

В тестомесильную машину 2 для замеса густой закваски через циклон-разгрузитель 1 непрерывно подают муку ржаную хлебопекарную по линии 1.1, воду из дозировочной станции 3 и 40 % выброженной закваски по линии 1.3. Замешанную закваску по линии 1.2 лопастным нагнетателем 4 направляют в шестисекционный бункер 5 для брожения. Выброженную закваску разгружают через отверстие в днище бункера и с помощью дозатора закваски 6, 60 % ее по одному трубопроводу направляют во вторую тестомесильную машину 7 для замеса теста, остальную часть (40 %) закваски по другому трубопроводу возвращают в первую тестомесильную машину для приготовления закваски.

При замесе теста в тестомесильную машину 7 с помощью дозировочной станции 8 дозируют воду и другие жидкие рецептурные компоненты, муку хлебопекарную ржаную и пшеничную – барабанным или ленточным дозатором. Замешанное тесто нагнетателем теста 4 по трубопроводу 1.4 подают в емкость для брожения 9. Выброженное тесто самотеком поступает в приемную воронку тестоделителя 10. Тестовые заготовки округляют на ленточном округлителе 11 и с помощью посадчика ленточного типа подают на люльки шкафа окончательной расстойки 12, в который подают паровоздушную смесь из воздуха, нагнетаемого вентилятором 29 из окружающей среды по линии 2.0, и насыщенного пара, подаваемого из парогенератора 20 по линии 3.0.

Расстоявшиеся тестовые заготовки в расстойном шкафу 12 при температуре среды 38–40°С и относительной влажности 75–80 % перекладывают на транспортерную ленту, выполненную в виде плетеной стальной сетки, термомасляной поточной туннельной печи 13 с секционной обогревающей рубашкой.

Четырехсекционная конструкция печи обеспечивает выпечку хлебобулочных изделий путем четырехсадийного теплового излучения: в первой секции – стадия предварительного нагрева до 100–120°С, во второй секции – стадия нарастающего теплообмена при температуре 180–190°С, в третьей секции – стадия интенсивного теплообмен при 230–240°С и в четвертой секции – снижающаяся интенсивность теплообмена 150–180°С с равномерным расходом воды на пароувлажнение в каждой секции из расчета 5–7 л на 100–110 кг хлебобулочных изделий при относительной влажности среды 75–85 %.

В процессе выпечки осуществляют утилизацию парообразующейся смеси, которую отводят из каждой секции термомасляной поточной туннельной печи по линиям 2.1 с помощью вытяжного вентилятора 31 в теплообменник-рекуператор 15 и охлаждают путем рекуперативного теплообмена с холодной водой, которую подают по линии 1.51, а горячую воду отводят по линии 1.52. При этом образовавшийся конденсат собирают в аппарате 16 и разделяют методом отгонки на воду, которую затем по линии 1.52 отводят в сборник конденсата 19, и другие компоненты, в том числе этиловый спирт, которые отводят по линии 2.3 в емкость для спирта 17.

После выпечки хлебобулочные изделия подают на охлаждение в кулер 14, представляющий собой спиральный конвейер, до температуры 20°C смесью охлажденного воздуха и насыщенного пара, подаваемой вентилятором 30 в кулер по линии 3.3, с температурой 15–18°C и относительной влажности 60–65 % с отводом охлажденных хлебобулочных изделий на хранение.

Информация о ходе технологических процессов в производстве хлебобулочных изделий с помощью датчиков передается в микропроцессор 35, который по заложенному в него программно-логическому алгоритму осуществляет оперативное управление технологическими параметрами с учетом накладываемых на них ограничений посредством исполнительных механизмов, обусловленных как экономической целесообразностью, так и заданным выходом хлебобулочных изделий высокого качества.

Для подготовки теплоносителей в замкнутых термодинамических циклах по термомаслу, которое используют в качестве промежуточного теплоносителя для получения насыщенного пара в парогенераторе 26 и в качестве основного энергоносителя, подаваемого в секционную обогревающую рубашку термомасляной печи 13, используют двухступенчатый парокомпрессионный тепловой насос, работающий по следующему термодинамическому циклу.

Хладагент первой ступени, фреон R600а, всасывается компрессором первой ступени 18, сжимается до давления конденсации и направляется по замкнутому контуру 4.0 в конденсатор-испаритель 21. За счет компрессионного сжатия в компрессоре первой ступени 18 хладагент доводят до температуры конденсации, например 110°С, и за счет рекуперативного теплообмена в конденсаторе-испарителе 19 он отдает теплоту на кипение хладагента второй ступени, в качестве которого используют хладагент R718 (воду). Затем хладагент первой ступени направляется в терморегулирующий вентиль 23, где дросселируется до заданного давления. С этим давлением хладагент поступает в испаритель первой ступени 20 и кипит при температуре минус 11,7 °С, что позволяет довести температуру отработанной паровоздушной смеси после кутера до «точки росы» и обеспечить конденсацию водяных паров в виде капельной жидкости с отводом образовавшегося конденсата в сборник 25.

Пары хладагента второй ступени после конденсатора-испарителя 19 сжимаются компрессором второй ступени 19 и конденсируются в конденсаторе второй ступени 20 при температуре 300°С, что позволяет обеспечить подготовку термомасла с температурой 260–280°С. После конденсатора второй ступени хладагент дросселируется через терморегулирующий вентиль второй ступени 24, доводится до давления кипения и по контуру рециркуляции 4.1 подается в конденсатор-испаритель 21, после чего термодинамический цикл повторяется.

В соответствии с производительностью хлебобулочных изделий микропроцессор сначала в заданном соотношении устанавливает расходы муки в линии 1.1, холодной воды в линии 1.51, горячей воды в линии 1.52 при получении выброженной закваски, а затем в заданном соотношении расходы выброженной закваски в линии 1.3, муки в линии 1.1, и воды в линии 1.52 при получении замешанной закваски.

В зависимости от количества тестовых заготовок, подаваемых в расстойный шкаф 12 ленточным округлителем 11 микропроцессор 25 устанавливает мощности приводов компрессоров двухступенчатого парокомпрессионного теплового насоса и стабилизуют температуру термомасла после конденсатора второй ступени 20 и непрерывно определяет текущее значение коэффициента теплопередачи от хладагента к термомаслу через теплообменную поверхность конденсатора 20 по формуле

,

где – количество теплоты, подаваемой термомаслом в конденсатор 20, кДж/ч; – средние значения теплоемкости, кДж/(кг⋅К), плотности, кг/м³,термомасла; V – объемный расход термомасла, м³/ч; F – площадь теплообменной поверхности конденсатора, м²; - среднелогарифмический температурный напор, °С; t₁, t₂ – температура термомасла на входе и выходе из конденсатора, °С; t₃ – температура конденсации хладагента в конденсаторе, °С.

При отклонении температуры термомасла на выходе из конденсатора 19 от заданного значения микропроцессор воздействует на коэффициент теплопередачи путем изменения мощности привода компрессора второй ступени 19.

По температуре насыщенного пара в парогенераторе 26 и температурам среды в секциях термомасляной поточной туннельной печи 13 микропроцессор устанавливает расходы термомасла в змеевик парогенератора и секции обогревающей рубашки термомасляной печи с помощью распределителя потока 27 в контурах рециркуляции 5.0.

По температуре паровоздушной смеси до и после испарителя первой ступени 20 и температуре кипения хладагента микропроцессор аналогично определяет коэффициент теплопередачи от кипящего хладагента к паровоздушной смеси через теплообменную поверхность испарителя первой ступени.

При отклонении температуры паровоздушной смеси на выходе из испарителя 20 в линии 3.2 от заданного значения микропроцессор воздействует на коэффициент теплопередачи путем изменения температуры кипения хладагента в испарителе первой ступени, которая корректируется величиной давления хладагента, дросселирующего через терморегулирующий вентиль 23 в линии рециркуляции 4.0.

В испарителе первой ступени 20 теплового насоса в процессе охлаждения паровоздушной смеси происходит льдообразование на теплообменной поверхности, что приводит к снижению коэффициента теплопередачи в испарителе и, как следствие, негативно отражается на скорости охлаждения. Поэтому при снижении коэффициента теплопередачи ниже заданного значения, например 5,8 кВт/(м² K), микропроцессор отключает испаритель 20 из контура рециркуляции хладагента 4.0 первой ступени теплового насоса и подключает резервный испаритель (на схеме не показан), что позволяет обеспечить непрерывность процесса охлаждения паровоздушной смеси.

Микропроцессор стабилизирует расход, температуру и относительную влажность паровоздушной смеси в линии 2.0 на входе в расстойный шкаф 12 воздействием на соотношение расходов воздуха, нагнетаемого вентилятором 32 из окружающей среды по линии 2.0 и насыщенного пара из парогенератора 26, подаваемого по линии 3.0 через распределитель потока 28.

По расходу и температуре парообразующейся в процессе выпечки смеси, отводимой из термомасляной печи 13 по линиям 2.1 с помощью вентилятора 34 микропроцессор устанавливает расход холодной воды в конденсатор 15 с последующим отводом образовавшегося конденсата по линии 2.2 в аппарат с греющей рубашкой для разделения собранного конденсата методом отгонки на воду и другие компоненты, в том числе этиловый спирт.

Микропроцессор стабилизирует относительную влажность паровоздушной смеси, подаваемой на охлаждение тестовых заготовок в кулер конвективного охлаждения 14, воздействием на соотношение расходов паровоздушной смеси, подаваемой по линии 3.2 вентилятором 39, и насыщенного пара, подаваемого в кулер по линии 3.0.

Микропроцессор непрерывно контролирует уровень конденсата в аппарате 16 с греющей рубашкой для разделения собранного конденсата методом отгонки на воду и другие компоненты, в сборнике 25 и парогенераторе 26. При увеличении давления в парогенераторе 26 выше заданного срабатывает предохранительный клапан.

Способ производства хлебобулочных изделий реализован в условиях АО «Хлебозавод № 7» г. Воронежа на линии производства хлебобулочных изделий производительностью 0,8–1,2 т/ч, включающей циклон-разгрузитель, машины тестомесильные А2-ХТТ для замеса закваски и теста; дозировочную станцию СДМ-4М; лопастной нагнетатель; бункер для брожения закваски И8-ХТА-12/2; дозатор закваски И8-ХТА-12/4; дозировочную станцию СДМ5; емкость для брожения теста И8-ХТА-12/6; тестоделитель «Кузбасс-68-2М»; ленточный округлитель; шкаф окончательной расстойки Т1-ХРЗ-120; термомасляную поточную четырехсекционную туннельную печь РРС-238, каждая секция которой имеет греющую рубашку с патрубками для подвода и отвода масла; кулер КВЛ-1 для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий паровоздушной смесью в виде спирального конвейера.

Энергоэффективные режимы технологических операций в области допустимых свойств получаемой хлебной продукции осуществлялись с помощью двухступенчатого парокомпрессионного теплового насоса со следующими параметрами:

Рабочее тело первой ступени (хладагент) Фреон R600а Температурой кипения в испарителе первой ступени, °С минус 12 Коэффициент теплопередачи в испарителе, кВт/(м² ЧK) 5,8-8,0 Температура конденсации в конденсаторе-испарителе, °С 110 - 120 Коэффициент теплопередачи в конденсаторе, кВт/(м²ЧК) 2,2-3.5 Компрессор первой ступени ФВБС6 Мощность электродвигателя компрессора первой ступени, кВт 4,2-4.5 Рабочее тело второй ступени (хладагент) R718 (вода) Температура кипения в конденсаторе-испарителе, °С 100 Температура конденсации в конденсаторе второй ступени, °С 260-280 Компрессор второй ступени Cross Air Мощность злектродвигателя компрессора второй ступени, кВт 7,5-8,2

При регулировании технологическими параметрами в процессах расстойки, выпечки и охлаждения в области заданных значений (табл. 1) в соответствии с технологическими инструкциями [Сборник технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий. – М.: Прескурантиздат, 1989. – 494 с.] получены хлебобулочные изделия высокого качества (табл. 2).

Табл. 1

Параметры Наименование хлеба дарницкий
подовый украинский
новый подовый Температура, °С: в расстойном шкафу 38 ± 0,5 39 ± 0,5 в первой зоне выпечки 110 ± 0,5 118 ± 0,5 во второй зоне выпечки 180 ± 0,5 187 ± 0,5 в третьей зоне выпечки 230 ± 0,5 238 ± 0,5 в четвертой зоне выпечки 150 ± 0,5 170 ± 0,5 в кулере конвективного охлаждения 15 ± 0,5 16 ± 0,5 термомасла после конденсатора 260 ± 0,5 280 ± 0,5 Относительная влажность паровоздушной смеси, %: в расстойном шкафу 77,0 ± 2,5 78,0 ± 2,5 в первой зоне выпечки 77,5 ± 2,5 78,5 ± 2,5 во второй зоне выпечки 77,5 ± 2,5 78,5 ± 2,5 в третьей зоне выпечки 77,5 ± 2,5 78,5 ± 2,5 в четвертой зоне выпечки 77,5 ± 2,5 78,5 ± 2,5 в кулере конвективного охлаждения 60,5 ± 2,5 65,5 ± 2,5

Табл. 2

Показатели Хлеб дарницкий подовый Хлеб украинский новый
подовый по ГОСТ
26983-2015 По предлагаемому способу по ГОСТ
2077-84 По предлагаемому способу Температура охлаждения заготовок 15-18 15-16 15-18 15-17 Внешний вид
Форма Продолговато-овальная, нерасплывчатая, без притисков Поверхность Шероховатая, без крупных трещин и подрывов Цвет От светло-коричневого до темно-коричневого Состояние мякиша
пропеченность Пропеченный, не липкий, не влажный на ощупь, эластичный промес Без комочков и следов непромеса пористость Развитая, без пустот и уплотнений Вкус Свойственный данному виду изделия,
без постороннего привкуса Запах Свойственный данному виду изделия,
без постороннего запаха Вла.жность мякиша, % не более 47,0 46,7±0,3 не более 47,5 47,2±0,3 Кислотность мякиша, гра.д не более 8,0 7,7±0,3 не более 9,0 8,7±0,3 Пористость мякиша (%) не менее 57,0 67,5±2,5 не менее 56,0 63,5±2,5 Удельный объем, см³∕100 г не нормируется 192±7 не нормируется 190±7

Двухступенчатый парокомпрессионный тепловой насос обеспечивал необходимую производительность трубчатого конденсатора второй ступени при получении термомасла для энергоэффективной реализации процессов расстойки тестовых заготовок, выпечки и охлаждения хлебобулочных изделий.

Использование воды в качестве хладагента второй ступени парокомпрессионного теплового насоса имеет существенные преимущества. С экологической точки зрения вода не влияет ни на глобальное потепление, ни на разрушение озонового слоя; не токсична, не горюча, химически инертна при высоких температурах максимально безопасна и, кроме того, легко доступна, ее можно считать самым дешевым рабочим веществом, как наилучшим хладагентом для высокотемпературного применения. Установлена возможность сжатия водяных паров в зависимости от типа компрессора в цикле (одно- и многоступенчатый центробежный, многоступенчатый осевой, водокольцевой, роторный типа Рутc, эжекторный) до высоких температур [Chamoun M., Rulliere R., Haberschill P, Berail J.F. Вода как хладагент для нового высокотемпературного теплового насоса / Холодильная техника. 2012. № 12. С. 30-35].

Таким образом, предлагаемый способ управления процессом производства хлебобулочных изделий

- обеспечивает стабилизацию параметров в области оптимальных значений, обеспечивающих высокое качество хлебобулочных изделий за счет высокой точности и надежности управления;

- сужает интервал отклонения параметров теплоносителей, подготовленных в двухступенчатом парокомпрессионном тепловом насосе, от заданных значений, а следовательно, стабилизирует режимы работы основного и вспомогательного оборудования в области стандартных свойств получаемых хлебобулочных изделий;

- сокращает поле допуска на показатели качества получаемых хлебобулочных изделий, снижая разброс значений на 0,1–0,5 %;

- позволяет снизить удельные энергозатраты на 5–10% за счет рационального использования энергоносителей в замкнутых термодинамических циклах;

- повышает экологическую чистоту производства.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ предусматривает непрерывное приготовление выбраженной закваски, замешенной закваски и теста, брожение полуфабрикатов, деление теста на куски, их округление, расстойку тестовых заготовок в расстойном шкафу, выпечку хлебобулочных изделий в термомасляной поточной туннельной печи с секционной обогревающей рубашкой и форсунками для впрыска воды путем переменного четырехстадийного нагрева излучением при температуре: на первой стадии предварительного нагрева 100–120°С, на второй стадии нарастающего теплообмена 180–190°С, на третьей стадии интенсивного теплообмена 230–240°С и на четвертой стадии снижающейся интенсивности теплообмена 150–180°С, и равномерным расходом воды на пароувлажнение на каждой стадии из расчета 5-7 л на 100–110 кг хлебобулочных изделий при относительной влажности паровоздушной смеси 75–85%, охлаждение хлебобулочных изделий в кулере для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий. Способ также предусматривает конденсацию парообразующейся в процессе выпечки смеси, разделение собранного конденсата в аппарате с греющей рубашкой методом отгонки на воду и другие компоненты, в том числе этиловый спирт, получение паровоздушной смеси путем смешивания насыщенного пара, получаемого в парогенераторе, и воздуха, забираемого из атмосферы. Причем способ предусматривает использование двухступенчатого парокомпрессионного теплового насоса для подготовки термомасла в конденсаторе второй ступени теплового насоса и его подачу в змеевик парогенератора и в секции обогревающей рубашки термомасляной поточной туннельной печи с возвратом в конденсатор в режиме замкнутого цикла и подачу отработанной паровоздушной смеси в испаритель первой ступени теплового насоса с последующей подачей вместе с частью пара из парогенератора в кулер для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий. При этом осуществляют микропроцессорное управление параметрами паровоздушной смеси, хладагента в испарителе первой и конденсаторе второй ступени теплового насоса и термомасла. Осуществляют стабилизацию соотношения расходов муки, холодной и горячей воды для получения выброженной и замешенной закваски, стабилизацию температуры термомасла после конденсатора второй ступени воздействием на коэффициент теплопередачи от хладагента к термомаслу через теплообменную поверхность конденсатора путем изменения мощности привода компрессора второй ступени, стабилизацию температуры паровоздушной смеси после испарителя первой ступени воздействием на коэффициент теплопередачи от кипящего хладагента к паровоздушной смеси путем изменения температуры кипения хладагента по величине давления хладагента, дросселирующего через терморегулирующий вентиль первой ступени теплового насоса. Осуществляют стабилизацию расхода, температуры и относительной влажности паровоздушной смеси на входе в расстойный шкаф воздействием на соотношение расходов воздуха из окружающей среды и насыщенного пара из парогенератора, конденсацию парообразующейся в процессе выпечки смеси воздействием на расход холодной воды в конденсаторе-рекуператоре с последующим отводом образовавшегося конденсата в аппарат с греющей рубашкой для разделения собранного конденсата методом отгонки на воду и другие компоненты, в том числе этиловый спирт. Осуществляют стабилизацию относительной влажности паровоздушной смеси, подаваемой на охлаждение тестовых заготовок, воздействием на соотношение расходов паровоздушной смеси и насыщенного пара перед кулером конвективного охлаждения. Изобретение позволяет повысить точность и надежность управления процессом производства хлебобулочных изделий, снизить удельные энергозатраты, повысить качество готовой продукции. 1 ил., 2 табл.

Способ управления технологией получения хлебобулочных изделий, предусматривающий непрерывное приготовление выбраженной закваски, замешенной закваски и теста; брожение полуфабрикатов; деление теста на куски, их округление; расстойку тестовых заготовок в расстойном шкафу при температуре паровоздушной смеси 38–40°С и относительной влажности 75–80%; выпечку хлебобулочных изделий в термомасляной поточной туннельной печи с секционной обогревающей рубашкой и форсунками для впрыска воды путем переменного четырехстадийного нагрева излучением при температуре: на первой стадии предварительного нагрева 100–120°С, на второй стадии нарастающего теплообмена 180–190°С, на третьей стадии интенсивного теплообмена 230–240°С и на четвертой стадии снижающейся интенсивности теплообмена 150–180°С, и равномерным расходом воды на пароувлажнение на каждой стадии из расчета 5-7 л на 100–110 кг хлебобулочных изделий при относительной влажности паровоздушной смеси 75–85%; охлаждение хлебобулочных изделий в кулере для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий до температуры 20°C охлажденной паровоздушной смесью с температурой 15–18°C и относительной влажностью 60-65% с отводом охлажденных хлебобулочных изделий на хранение; утилизацию парообразующейся в процессе выпечки смеси путем охлаждения в конденсаторе-рекуператоре и сбора конденсата; разделение собранного конденсата в аппарате с греющей рубашкой методом отгонки на воду и другие компоненты, в том числе этиловый спирт; получение паровоздушной смеси путем смешивания насыщенного пара из парогенератора и воздуха, забираемого из атмосферы; подготовку термомасла температурой 260–280°C в конденсаторе парокомпрессионного теплового насоса и его подачу в змеевик парогенератора и в секции обогревающей рубашки термомасляной поточной туннельной печи с возвратом в конденсатор в режиме замкнутого цикла; отвод отработанной паровоздушной смеси в испаритель парокомпрессионного теплового насоса с последующей подачей вместе с частью пара из парогенератора в кулер для конвективного охлаждения хлебобулочных изделий с образованием контура рециркуляции, при этом используют двухступенчатый парокомпрессионный тепловой насос, включающий компрессоры первой и второй ступени, испаритель первой ступени, конденсатор второй ступени, терморегулирующие вентили первой и второй ступени и конденсатор–испаритель, который для первой ступени используют как конденсатор, а для второй ступени как испаритель; информация о ходе технологических процессов в производстве хлебобулочных изделий с помощью датчиков передается в микропроцессор, который по заложенному в него программно-логическому алгоритму осуществляет оперативное управление технологическими параметрами с учетом накладываемых на них ограничений посредством исполнительных механизмов, микропроцессор определяет температуру кипения хладагента в испарителе первой ступени; температуру хладагентов в конденсаторе-испарителе теплового насоса; температуру конденсации хладагента в конденсаторе второй ступени; температуру термомасла на входе и выходе из конденсатора второй ступени; по температуре термомасла до и после конденсатора второй ступени и температуре конденсации хладагента микропроцессор определяет коэффициент теплопередачи от хладагента к термомаслу через теплообменную поверхность конденсатора второй ступени; по температуре паровоздушной смеси до и после испарителя первой ступени и температуре кипения хладагента в испарителе первой ступени микропроцессор определяет коэффициент теплопередачи от кипящего хладагента к паровоздушной смеси через теплообменную поверхность испарителя первой ступени; осуществляют микропроцессорное управление параметрами паровоздушной смеси, хладагента в испарителе первой и конденсаторе второй ступени теплового насоса и термомасла; причем в соответствии с производительностью хлебобулочных изделий микропроцессор устанавливает расходы муки, холодной и горячей воды для получения выброженной закваски; по соотношению расходов выброженной закваски, муки, воды микропроцессор устанавливает расход замешенной закваски; в зависимости от количества тестовых заготовок, подаваемых в расстойный шкаф, микропроцессор устанавливает мощности приводов компрессоров двухступенчатого парокомпрессионного теплового насоса; микропроцессор стабилизирует температуру термомасла после конденсатора второй ступени воздействием на коэффициент теплопередачи от хладагента к термомаслу через теплообменную поверхность конденсатора путем изменения мощности привода компрессора второй ступени; микропроцессор устанавливает температуру паровоздушной смеси после испарителя первой ступени воздействием на коэффициент теплопередачи от кипящего хладагента к паровоздушной смеси путем изменения температуры кипения хладагента, которую корректируют по величине давления хладагента, дросселирующего через терморегулирующий вентиль первой ступени теплового насоса; микропроцессор стабилизирует расход, температуру и относительную влажность паровоздушной смеси на входе в расстойный шкаф воздействием на соотношение расходов воздуха из окружающей среды и насыщенного пара из парогенератора; по расходу и температуре парообразующейся в процессе выпечки смеси микропроцессор устанавливает расход холодной воды в конденсаторе-рекуператоре с последующим отводом образовавшегося конденсата в аппарат с греющей рубашкой для разделения собранного конденсата методом отгонки на воду и другие компоненты, в том числе этиловый спирт; микропроцессор стабилизирует относительную влажность паровоздушной смеси, подаваемой на охлаждение тестовых заготовок, воздействием на соотношение расходов паровоздушной смеси и насыщенного пара перед кулером конвективного охлаждения тестовых заготовок.