Машина предназначенная для механизации процесса взбивания различных кондитерских смесей
Взбивальные машины и механизмы
Взбивальные машины или миксеры применяются в цехах предприятий общественного питания для механизации приготовления различных кондитерских полуфабрикатов и готовых продуктов (безе, взбитых сливок, муссов, самбуков, кремов, изготовления мягкого теста, бисквитной массы и других продуктов), представляющих собой стойкую мелкодисперсную пену.
Технологический процесс, осуществляемый машинами, разделяется на три стадии. При взбивании смеси компонентов происходит их равномерное распределение и растворение некоторых продуктов в общем объеме с образованием однородной массы и насыщение ее воздухом. Взбивание сливок, яиц, кремов и других продуктов осуществляется энергичным и довольно длительным воздействием рабочих органов на продукты. В результате происходит перемешивание частичек продуктов с воздухом, который равномерно распределяется по всей смеси в виде отдельных мелких пузырьков, придавая ей пышность. Насыщение жидкой смеси воздухом осуществляется главным образом за счет сложного движения месильных лопастей, имеющих сильно развитую поверхность и обтекаемую форму. Продолжительность взбивания определяется, как правило, органолептически и зависит от технологических требований к готовому продукту, а также от конструктивных особенностей привода взбивателя и съемного рабочего инструмента (взбива- теля) и составляет от 5 до 12 мин.
Взбивальные устройства являются исполнительными целевыми механизмами, которые либо встраиваются в специализированные взбивальные машины, либо присоединяются к универсальному приводу.
По устройству взбивальные машины можно классифицировать следующим образом: с горизонтальным расположением рабочего вала (со съемным и несъемным взбивателем); с вертикальным расположением рабочего вала и съемным взбивателем (с движением взбивателя вокруг оси и с планетарным движением взбивателя).
Конструкция машин с горизонтальным расположением рабочего вала и съемными рабочими органами проста и технологична. Однако их характеризует малая частота вращения взбивателей и наличие одной угловой скорости вращения, затрудненная санитарная обработка при переходе от одного вида полуфабриката к другому. Машины с горизонтально расположенным рабочим валом и несъемными взби- вателями предназначены для замеса высоковязких смесей. Их отличает жесткость и прочность рабочих органов, сравнительная простота конструкции и возможность применения стандартных редукторов, безопасность обслуживания. Машины данного типа имеют ограниченное применение на предприятиях общественного питания.
Машины с вертикальным расположением рабочего вала обладают рядом преимуществ по сравнению с рассмотренными выше. Так, наличие сменных бачков разного объема и возможность их быстрой замены упрощают обслуживание, возможность регулирования скоростей и взаимозаменяемость взбивателей различной конструкции создают возможность обработки более широкого ассортимента продуктов.
Эти машины делятся на две группы: с вращением взбивателя вокруг собственной оси и с планетарным вращением взбивателя, т. е. совершающие одновременное вращение вокруг оси бачка и вокруг собственной оси.
Машины с вращением взбивателя вокруг собственной оси и регулировкой радиуса его вращения способны взбивать смеси в бачках различного объема, что способствует снижению потерь продукта. Однако сравнительно малые прочность и жесткость механизма привода взби- вателя и регулировки его радиуса вращения не позволяют использовать машину для взбивания высоковязких смесей и размешивания сливочного масла. Вращающийся вокруг собственной оси взбиватель не разминает масло, а растирает его по стенкам бачка. Также такое движение создает очень малую разность скоростей собственной и обрабатываемой массы. Поскольку объем тела вращения намного меньше объема продукта в бачке, то не высока степень воздействия взбивателя на продукт. Ввиду быстрого вращения смеси в бачке образуется глубокая центральная воронка, что еще больше уменьшает степень воздействия взбивателя на продукт.
Машины с планетарным движением взбивателя превосходят описанные выше. Рабочей емкостью у этих машин служит неподвижный объемный бачок, имеющий форму вертикального цилиндра с днищем в виде шарового сегмента. Такая форма днища способствует усилению осевых потоков, что особенно важно при взбивании высоковязких продуктов, так как обеспечивает перемешивание взбиваемых слоев по высоте. Для равномерного воздействия взбивателя на обрабатываемую массу передаточное отношение между солнечным колесом и шестерней-сателлитом рабочего вала подбирается в виде бесконечной дроби.
Шестерня-сателлит имеет с солнечным колесом или внешнее, или внутренне зацепление. При внешнем зацеплении точки взбивателя движутся по удлиненной эпициклоиде, а при внутреннем — по удлиненной гипоциклоиде. При движении по эпициклоиде наибольшая скорость точек взбивателя у стенок бачка, что способствует образованию воронки и растиранию масла по стенкам бачка. При движении по удлиненным гипоциклоидам обеспечивается больший обхват обрабатываемой смеси, а также меньшие габаритные размеры всего устройства. Кроме того, при такой траектории движения наибольшая скорость точек взбивателя ближе к центру бачка, при этом воронка не образуется и процесс протекает быстрее. Практика показала, что такая траектория движение наиболее целесообразна, поэтому в современных конструкциях взбивальных машин реализуется именно такой вид движения.
Настройка частоты вращения взбивателей обеспечивается механическими или электронными регуляторами. Первый вид регуляторов осуществляет настройку ступенчато, посредством коробки скоростей или сменных шкивов, и бесступенчато с помощью вариатора скорости. В качестве электронных регуляторов используются частотные преобразователи, позволяющие управлять скоростью вращения привода плавно и в широком диапазоне.
По исполнению миксеры бывают напольные (стационарные), настольные и их разновидность — ручные. Стационарные оснащены планетарным редуктором и выпускаются в нескольких исполнениях: кондитерские; малогабаритные; универсальные.
Малогабаритные миксеры оснащаются дежой объемом менее 10 л и располагаются на производственных столах. Они выполняют те же функции, что и большие кондитерские планетарные миксеры (только в меньших количествах), и применяются в основном на малых предприятиях.
Ручные миксеры, которые также называют гомогенизаторами, выполняют функции по измельчению, перемешиванию и взбиванию предварительно подготовленной продукции до состояния пюре непосредственно в той емкости, где она готовилась. По назначению и конструктивному исполнению гомогенизатор является гибридом миксера и блендера.
С помощью миксеров для баров можно готовить коктейли — молочные, из мороженого и алкогольные — путем измельчения и перемешивания компонентов, входящих в коктейль, а также взбивать сливки и крем.
В маркировке взбивальных машин цифрами обычно указывают объем бачка в литрах. В некоторых миксерах бачок перемещается в вертикальном направлении механическими (ручными) или электрическими подъемниками, а также устанавливаются таймер для установки времени перемешивания, защитная решетка для бачка или пластиковый кожух (для стационарных миксеров), переключатель скоростей, фиксатор непрерывной работы/кнопка кратковременной работы.
Рабочим органом взбивального устройства является взбиватель, т. е. легкосъемная мешалка той или иной конструкции. В зависимости от вида взбиваемых продуктов применяют различные виды сменных взбивателей: для легковзбиваемых смесей, таких как сливки, яично-сахарные и белково-сахарные смеси, муссы и т. п., — прутковые «венички»; для кремов на основе сливочного масла, блинного теста и т. п. — лопастные, плоскорешетчатые или рамные с перемычками- ребрами; для замеса теста, взбивания помадки и т. п. — крюкообразные. Более легкие смеси взбиваются при больших скоростях движения рабочего органа. От конфигурации взбивателя зависят производительность взбивальных машин, интенсивность и эффективность процесса взбивания.
Типовые конструкции взбивателей представлены на рис. 11.32. Прутковые взбиватели типа «веничек» (см. рис. 11.32, а, в, ж, и, л, п), применяемые для взбивания самых жидких смесей, состоят из ряда прутков. Крепление прутков у различных взбивателей осуществляется по разному: у одних — верхние концы прутков закреплены на несущем каркасе, имеющем форму кольца и соединенном со ступицей; у других — прутки расположены по винтовой линии и закреплены на центральном стержне и т. д. Данные взбиватели имеют форму тела вращения, причем их прутки направлены по образующей поверхности этого тела. Форма образующих максимально приближена к форме образующей боковой поверхности и днища бачка взбивальной машины, поскольку при этом обеспечивается полная проработка всего объема взбиваемой смеси. В конструкциях таких взбивателей верхняя часть чаще всего цилиндрическая, а нижняя — сферическая. Отношение шага прутков t (в точках их крепления к верхнему кольцу) к диаметру прутков d’ колеблется в пределах от 3 до 4.
Рис. 11.32. Типовые конструкции взбивателей
Основным недостатком прутковых взбивателей является низкая жесткость прутков, несмотря на скрепление их между собой дисками, кольцами, скобами и др. В процессе эксплуатации прутки таких взбивателей подвергаются деформации (скручиванию, изгибу, отрыву от кольца). Другим недостатком этих взбивателей является затрудненная санитарная обработка, особенно в нижней части, где прутки скрещиваются в разных направлениях и в несколько слоев, тесно примыкая друг к другу.
С целью увеличения жесткости конструкции и облегчения санитарной обработки взбивателей в последнее время применяются взби- ватели, снабженные центральным стержнем, к которому крепятся нижние концы прутков. При этом точки крепления соседних прутков на стержне располагаются по винтовой линии (см. рис. 11.32, ж). Это увеличивает турбулентность, создаваемую взбивателем, и улучшает перемешивание слоев взбиваемой смеси за счет создания мощного осевого потока. Шаг прутков влияет на интенсивность взбивания. Уменьшение шага прутков увеличивает интенсивность взбивания, но затрудняется санитарная обработка взбивателя. В типовых конструкциях отношение шага прутков (в точках крепления их к верхнему кольцу) к диаметру прутков колеблется в пределах от 3 до 4.
Плоскорешетчатые взбиватели (см. рис. 11.32, б, г, н, о) и сдвоенные плоскорешетчатые и фигурные (см. рис. 11.32, з, к, м) используемые для взбивания продуктов средней консистенции (заварное тесто, крем сливочный и др.) представляют собой рамку, форма которой соответствует форме образующей бачка. Для предотвращения выплескивания массы при интенсивных режимах обработки верхняя часть рамки выполняется суженной, либо в этой части рамки предусматриваются специальные выступы.
Лопастные взбиватели (см. рис. 11.32, р), применяемые для обработки густых смесей (творожного крема, полуфабриката для песочного теста, бисквитное и заварное тесто и др.), обеспечивают высокую интенсивность процесса. Они представляют собой стержень с двумя или несколькими приваренными с постоянным шагом лопастями, внутри которых иногда вставлены прутки, как правило, прямые. Шаг между лопастями влияет на производительность машины. Увеличение количества лопастей на взбивателе (уменьшение шага) повышает производительность машины, но затрудняется санитарная обработка взбивателя. Контуры всех лопастей также соответствуют форме образующей бачка.
У незамкнутых (крюкообразных) взбивателей (см. рис. 11.32, е), применяемых для замешивания крутого теста, наружная часть крюка по форме соответствует образующей бачка, а в нижней его части имеется небольшой отросток, направленный внутрь дежи. Незамкнутый контур препятствует наматыванию теста на рабочий орган. Наружная часть крюка обычно заострена или имеет специальный скребок для снятия теста со стенок бачка. Также для замеса крутого теста применяют рамные (см. рис. 11.32, е) взбиватели. Они представляют собой рамку с ребрами или прутками, причем форма рамки соответствует форме образующих бачка. Толщина рамок взбивателей по условиям жесткости выбирается равной 8
0,06d (где d — диаметр взбивателя);
Механизм ВМ производства ООО «Завод “Торгмаш”» для взбивания и перемешивания продуктов (рис. 11.33, а) состоит из редуктора 1 с кронштейном 2, сменных нержавеющих бачков 7 и сменных рабочих органов (взбивателей) 8. Кронштейн прикреплен к корпусу редуктора с помощью винтов. К бачку приварены две накладки 3 с приклепанными к ним алюминиевыми ручками 4. На кронштейн, на два пальца 6 устанавливается бачок 7 ручками 4 и фиксируется рукоятками 5. Для предотвращения от разбрызгивания на бачок 7 устанавливается крышка 9.
Редуктор (рис. 11.33, б) состоит из следующих основных узлов: корпуса 1, водила 10, зубчатой конической пары 2,5 и хвостовика 7 В расточке литого алюминиевого корпуса на двух шарикоподшипниках 3 установлен вал 4, на нижний конец которого насажено водило 10. Корпус водила закреплен на валу 4 с помощью шпонки 17, концевой шайбы и болта. В расточке корпуса водила на двух шарикоподшипниках 11 установлен вал 16 с шестерней-сателлитом 9. Для предотвращения выталкивания масла из редуктора в крышке 15 расположена манжета. На валу 16 насажена пластмассовая чаша 12, служащая для сбора капель масла при нарушении работы и выхода из строя манжеты. Держатель 13 и муфта 14 служат для крепления сменных рабочих органов. Держатель закреплен на валу 16 с помощью штифта, а муфта расположена в нижней части держателя.
Рис. 11.33. Механизм ВМ для взбивания и перемешивания продуктов:
а — общий вид: 1 — редуктор; 2 — кронштейн; 3 — накладка; 4 — ручка;
В корпусе водила 10 винтами закреплено коническое колесо 2, которое зацепляется с конической шестерней 5 и передает вращение от приводного вала водилу. Солнечное колесо 8, укрепленное в корпусе 1 винтами, и шестерня-сателлит 9 образуют планетарный редуктор. С помощью хвостовика 7 редуктор подсоединяется к приводу и фиксируется в его горловине.
Фаршемешалка (рис. 11.33, в) служит для перемешивания мясного и рыбного фаршей, салатов и винегретов. Прутковый взбиватель (рис. 11.33, г) предназначен для взбивания легкоподвижных масс (сливок, мусса, самбука и яично-белковой сахарной смеси), а четырехлопастной взбиватель (рис. 11.33, д) — для перемешивания блинного теста и приготовления сливочных кремов и майонеза.
При взбивании сливок, белково-сахарных смесей и кремов бачок загружается на 1/5 объема, при перемешивании салатов и винегретов — на 1/2, при перемешивании фаршей — на 1/3 объема.
Работа механизма происходит следующим образом. Вращение от вала универсального привода передается валу хвостовика 7
(см. рис. 11.33, б). Водило получает вращение через коническую пару 2, 5. При этом рабочий орган совершает вращение вокруг оси вала 16. Шестерня-сателлит 9, обкатываясь внутри солнечного колеса 8, передает вращение рабочему органу вокруг собственной оси. Таким образом, рабочий орган совершает планетарное движение.
Производительность механизма ВМ при перемешивании фарша 150 кг/ч; емкость бачка — 20 л; частота вращения рабочих органов: на I скорости вокруг оси бачка — 71 об/мин, вокруг собственной оси — 176 об/мин, на II скорости вокруг оси бачка — 138 об/мин, вокруг собственной оси — 344 об/мин; габаритные размеры — 450 х 610 х 620 мм.
Механизм для взбивания и перемешивания МВПП-1 (Россия) по конструкции и принципу действия аналогичен механизму ВМ. Некоторые конструктивные отличия касаются отдельных элементов редуктора (рис. 11.34). В приведенном варианте редуктора вал 6 монтируется в корпусе хвостовика 7 на двух конических роликоподшипниках 5 (в механизме ВМ использованы шарикоподшипники). Для установки вала 3 применен съемный стакан 2, закрепляемый в корпусе 1 совместно с крышкой (в механизме ВМ стакан выполнен в виде прилива на корпусе). Следует отметить, что редуктор механизма МВПП-1 за время своего выпуска имел конструктивные оформления, близкие и к редуктору механизма ВМ, и к приведенному на рисунке.
Рис. 11.34. Редуктор механизма для взбивания и перемешивания МВПМ-1:
Производительность механизма МВПП-1: при взбивании —
4—6 циклов/ч, при перемешивании фарша — 150 кг/ч; емкость бачка — 25 л; частота вращения рабочих органов: вокруг оси бачка —
71/138 об/мин, вокруг собственной оси — 176/344 об/мин; габаритные размеры — 450x610x620 мм.
Механизм взбивальный МКР-25 к кухонной многооперационной машине NMK-110 производства фирмы «NZMiUS Spomasz-Naklo Sp. z. о. о.» предназначен для взбивания кремов, яиц, сметаны, замешивания теста для блинов и тортов и др.
Механизм (рис. 11.35) имеет корпус 1, в котором размещены коробка скоростей, обеспечивающая ступенчатое регулирование, конический зубчатый редуктор, планетарный механизм, бачок 16 и взбиватель 17.
Особенностью механизма является то, что шестерня-сателлит 12 имеет с солнечным колесом 13 внешнее зацепление. Выходной конец рабочего вала 8 выходит за крышку 11, на которой закреплено солнечное колесо 13. Водило 15, с установленным в нем валом 19, получает вращение от рабочего вала. На одном конце вала 19 установлена шестерня-сателлит 12, вступающая в зацепление с солнечным колесом, а к другому концу присоединяется взбиватель 17 посредством муфты 18. Таким образом, обеспечивается движение точек взбивателя по удлиненной эпициклоиде. Для снижения нежелательных явлений, имеющих место при таком движении, рабочий орган устанавливается наклонно.
Рис. 11.35. Механизм взбивальный МКР-25:
а — разрез: 1 — корпус; 2,3 — колеса зубчатые; 4 — вал промежуточный; 5 — вал приводной; 6 — блок шестерен; 7 — крышка редуктора; 8 — вал рабочий;
9 — шестерня коническая; 10 — колесо коническое; 11 — крышка; 12 — шестерня-сателлит; 13 — колесо солнечное; 14 — винт; 15 — водило; 16 — бачок; 17 — взбиватель; 18 — муфта; 19 — вал; б — взбиватели типа «веничек»
Корпус имеет два прилива-кронштейна, на которых посредством винтов 14 закрепляется бачок 16 емкостью 25 л.
Частоту вращения изменяют путем перемещения по приводному валу 5 блока шестерен 6 посредством рукоятки, выведенной на корпус механизма. При этом вводится в зацепление одна пара зубчатых цилиндрических колес с разными диаметрами.
Введя в зацепление требуемую пару зубчатых колес, включают привод кухонной машины. Вращение от привода через пару цилиндрических колес, коническую зубчатую передачу передается на рабочий вал, с которого через планетарный механизм оно передается взбивателю. Продукт, находящийся в бачке, перемешивается и насыщается воздухом.
Габаритные размеры механизма МКР-25 — 500x340x550 мм.
Машина взбивальная МВ-6 производства ОАО «Мунаймаш» (Казахстан) предназначена для механизации процесса взбивания небольших количеств (2—3 кг) различных кондитерских смесей (белково-и яичносахарных, сливок, муссов, самбуков, сливочных кремов) в небольших кондитерских предприятиях и предприятиях общественного питания.
Машина взбивальная МВ-6 (рис. 11.36) состоит из корпуса 1, электродвигателя 2, ползуна 25, редуктора с вариатором скоростей, водила 33, бачка 27 емкостью 6 л и взбивателя пруткового 29.
Корпус 1 выполнен в виде колонны с основанием и консолью. В верхней части корпуса смонтирован привод взбивателя, а на приливе передней стенки укреплен кронштейн 28 для установки бачка.
Привод взбивателя состоит из электродвигателя 2, установленного на ползуне 25, перемещающегося по направляющим, клиноременного вариатора, цилиндрического и конического редуктора и планетарного механизма.
Вариатор состоит из шкива 26, установленного на выходном валу электродвигателя, и раздвижного шкива, установленного на ведущем валу 16 привода взбивателя. Раздвижной шкив состоит из неподвижного диска 17 и подвижного диска 19, поджимаемого пружиной 20 посредством гайки 21.
На валу 16 установлена цилиндрическая шестерня 23, зацепляющаяся с зубчатым колесом 15, установленным на валу 14. С вала 14 вращение передается коническими шестерней 13 и колесом 36 на вал 35.
На нижнем хвостовике вала 35 установлено водило 33 планетарного механизма, в котором смонтирован вал-шестерня 31, зацепляющийся с солнечным колесом 34, установленным неподвижно на нижней расточке корпуса машины. Бачок 27 устанавливается на лапах кронштейна 28 таким образом, чтобы фиксатор бачка попал в паз кронштейна, и закрепляется рукоятками 12.
Взбиватель 29 устанавливается следующим образом: кольцо 30, свободно скользящее по муфте переходной, поднимается в верхнее положение до освобождения лыски, взбиватель подводится к муфте, затем кольцо опускается.
Натяжка ремня 26 осуществляется посредством винта 3 с контргайкой. После натяжки ремня необходимо отрегулировать показания стрелки по шкале на нужное число оборотов. Это достигается регулировкой длины тяг 4.
Рис. 11.36. Взбивальная машина МВ-б:
Для изменения числа оборотов взбивателя вращают рукоятку 6, при этом электродвигатель посредством винтовой передачи 5 и ходового винта 24 перемещается по направляющим и изменяется межцентровое расстояние. Диски ведомого шкива раздвигаются, и ремень занимает другой диаметр рабочей поверхности. Значение частоты вращения контролируют по шкале 22.
Стрелка 8 с внутренней стороны корпуса за шкалой 22 закреплена контргайкой на оси 7. Ось связана посредством рычага 8 с тягами 4, закрепленными на ползуне 25. При вращении рукоятки происходит перемещение ползуна, который увлекает за собой тягу 4, вследствие чего стрелка 9 отклоняется на определенный угол и указывает необходимое число оборотов.
Сверху и с тыльной стороны корпус закрывается крышками. На внутренней боковой стенке корпуса укреплен пускатель магнитный 11.
При включении машины вращение с вала электродвигателя через клиноременную, цилиндрическую и коническую зубчатые передачи передается водилу. Взбиватель, закрепленный фиксатором на валу водила, получает вращение вокруг оси бачка и одновременно вращается вокруг собственной оси с направлением вращения в сторону, обратную вращению водила, чем достигается интенсивное перемешивание или взбивание помещенного в бачок продукта.
Частота вращения взбивателя машины МВ-6 вокруг оси бачка 110— 220 об/мин, вокруг собственной оси 370—670 об/мин; габаритные размеры — 450x300x550 мм; установленная мощность — 0,18 кВт.
Машина взбивальная МВ-10 производства ОАО «Мунаймаш» (рис. 11.37) предназначена для механизации процесса приготовления различных кондитерских смесей (безе, взбитых сливок, муссов, сам- буков, кремов и т. п.) в кондитерских цехах предприятий общественного питания. Процесс смешивания и взбивания кондитерских смесей, помещенных в бачок 17, производится в результате осевого и планетарного вращения рабочего органа — взбивателя 16.
Рис. 11.37. Взбивальная машина МВ-10:
1 — корпус; 2 — крышка; 3 — колесо зубчатое; 4 — вал приводной; 5 — крышка подшипниковая; 6,9 — шкивы; 7, 21 — вал-шестерня; 8 — ремень; 10 — электродвигатель; 11 — основание; 12 — панель; 13 — пост управления; 14 — амортизатор; 15 — кронштейн; 16 — взбиватель; 17 — бачок; 18 — кольцо; 19 — муфта переходная; 20 — чашка; 22 — корпус; 23 — крышка; 24 — солнечное
Основные узлы машины размещены в корпусе 1. К корпусу машины крепятся основание 11 для установки и крепления двухскоростного электродвигателя 10, кронштейн 15 для установки бачка и поста управления 13.
В корпусе 1 машины размешаются приводной вал 4 с зубчатым колесом 3, вал-шестерня 7, шкивы 6 и 9. К корпусу крепится солнечное колесо 24, в зацеплении с которым находится вал-шестерня 21, являющийся выходным звеном привода машины. Вал-шестерня установлен в корпусе 22, закрепленном на выходном конце вала 4. К валу-шестерне прикреплены переходная муфта 19 и чашка 20. К муфте с помощью кольца 18 крепится взбиватель, а чашка служит для улавливания смазки в случае подтекания последней через манжету.
Крутящий момент с вала электродвигателя, через клиноременную и зубчатую передачи, передается на корпус 22. При вращении последнего вал-шестерня 21 обкатывается по солнечному колесу, что и обеспечивает осевое и планетарное движение рабочего органа. Поскольку зацепление солнечного колеса и шестерни внутреннее, движение точек взбивателя осуществляется по удлиненной гипоциклоиде.
Описанная машина имеет и второе исполнение, в котором вместо одноручьевых шкивов установлены двухручьевые и изменение скорости обеспечивается перестановкой клинового ремня (ступенчатое регулирование).
Емкость бачка взбивальной машины МВ-10 — 10 л; производительность (по белково-сахарной смеси) — не менее 6,1 кг/ч; частота вращения взбивателя: вокруг своей оси — 313/609 об/мин, вокруг оси бачка — 90/175 об/мин; габаритные размеры — 455x310x575 мм; номинальная мощность — 0,12/0,18 кВт.
Взбивальная машина ММ-23 производства ООО «Бежецкий опытноэкспериментальный завод» (Россия) предназначена для взбивания и замеса различных по составу и консистенции кондитерских масс (масляный и белковый кремы, суфле, муссы, бисквитное и песочное тесто, безе и т. п.), замеса дрожжевого теста и приготовления картофельного пюре.
Регулирование частоты вращения рабочих органов (рис. 11.38) осуществляется посредством коробки скоростей, имеющей три ступени. Выбор режима работы определяется положением рукоятки переключателя скоростей 8 и выбирается в соответствии с типом замешиваемой массы.
В комплект поставки машины входят три сменных месильных органа: крюк (см. рис. 11.38, б), лопатка (см. рис. 11.38, в) и венчик (см. рис. 11.38, г).
Особенностью машины является наличие предохранительной прутковой решетки 6, одна часть которой закреплена на станине 4 машины посредством болтового соединения, а вторая выполнена откидной с фиксацией нижнего положения упором 9, в поднятом положении она укладывается на кожух привода 10. Наличие в рабочей зоне защитной решетки исключает попадание в нее посторонних предметов и рук оператора.
Машина оснащена устройством подъема-опускания бачка, приводимым в действие вручную посредством рычага 2. После опускания бачка можно произвести замену месильного органа, а также чистку и мойку машины или замену самого бачка.
Рис. 11.38. Взбивальная машина ММ-23:
а — общий вид: I — электродвигатель; 2 — рычаг механизма подъема;
Емкость бачка взбивальной машины ММ-23 — 23 л; частота вращения взбивателя: I скорость — 90 об/мин, II — 180 об/мин, III — 300 об/ мин; габаритные размеры — 710x510x800 мм; номинальная мощность — 1,1 кВт.
Взбивальная машина МВ-35 (2М) производства ООО Завод «Киев- продмаш» (Украина) предназначена для механизации процесса взбивания различных кондитерских смесей (белковых, яично-сахарных, кремов) и замеса дрожжевого теста в кондитерских цехах предприятий общественного питания.
Машина (рис. 11.39) имеет корпус, изготовленный из алюминиевого сплава, который состоит из основания 21, станины 16 и крышки корпуса 15, собранных в единую конструкцию. В крышке 15 смонтированы основные узлы взбивальной машины: электродвигатель 14,
клиноременной вариатор скорости, органы регулирования вариатора, планетарный редуктор 3, а также пульт управления машиной.
Рис. 11.39. Взбивальная машина МВ-35 (2М):
а — общий вид; 6 — кинематическая схема: 1 — бачок; 2 — взбиватель;
Клиноременной вариатор скорости состоит из шкивов, каждый из которых выполнен в виде двух половинок — полушкивов, смонтированных на двух шлицевых валах. Пара полушкивов 12 и 13 смонтирована на шлицевом валу электродвигателя 14 и является ведущей. Нижний полушкив 13 жестко закреплен на валу, а верхний полушкив 12 имеет возможность перемещаться по шлицам вала электродвигателя 14 вверх, преодолевая сопротивление пружины 11. Ведомая пара полушкивов 8 и 9 установлена на шлицевом конце приводного вала, при этом верхний полушкив 9 жестко закреплен на ступице цилиндрической шестерни 23, а нижний полушкив 8 имеет возможность перемещаться по шлицам вдоль оси вала под действием маховика. Обе пары полушкивов соединены бесконечным клиновым ремнем 10, образуя бесступенчатый вариатор скорости. Изменение частоты вращения приводного вала, который передает крутящий момент планетарному редуктору, осуществляется путем изменения передаточного отношения вариатора.
Частоту вращения взбивателя изменяют вращением маховика 6 и связанных с ним ходового винта 5 с гайкой, вилки 4, тяги и нижнего полушкива 8. При вращении маховика по часовой стрелке полушкив 8 приближается к полушкиву 9, и диаметр рабочей поверхности ведомого шкива увеличивается, так как клиновый ремень при этом переместится по радиусу шкива от его центра к периферии. Одновременно ремень, преодолевая давление пружины, раздвинет полушкивы 12 и 13 ведущего шкива, переместившись по его радиусу к центру, благодаря чему диаметр его рабочей поверхности уменьшиться. Частота вращения взбивателя при этом уменьшается. При вращении маховика против часовой стрелки частота вращения взбивателя увеличивается.
При вращении ходового винта 5, через установленную на нем шестерню, поворачивается зубчатый диск со шкалой. Положение шкалы с указанием частоты вращения взбивателя (в цифровом выражении), определяется по риске указателя 7
Планетарный редуктор устанавливается в расточку головки взбивателя и крепится с помощью шпилек и гаек. Редуктор состоит из крышки, в которую запрессована полая опора. На опоре на двух радиальных подшипниках установлен литой корпус водила 25, причем нижний подшипник помещен в стакан. Водило закреплено в опоре в осевом направлении резьбовой втулкой, которая через промежуточную втулку запирает внутренние обоймы подшипников. Внутри опоры на двух радиальных подшипниках установлен приводной вал, на нижнем конце которого установлена шестерня 23. К водилу 25 болтами и штифтами присоединена литая алюминиевая крышка. В крышке и водиле имеется соосная расточка, в которой на двух радиальных подшипниках установлен выходной рабочий вал 24, причем нижний подшипник находится в стакане. На валу смонтированы: на верхнем шлицевом конце — шестерня- сателлит 26, в середине вала на шпонке — зубчатое колесо 22 и на нижнем конце посредством штифта — гильза. От осевого перемещения выходной вал 24 удерживает крышка. Зубчатое колесо 22 находится в зацеплении с шестерней 23, а шестерня-сателлит 26 — с солнечным колесом 27, которое крепится к нижнему торцу крышки болтами и штифтом. Для уравновешивания планетарного механизма на водиле закреплен противовес.
В гильзу выходного вала 24 устанавливается взбиватель 2 и штифтом заводится в байонетный паз. По гильзе перемещается втулка, которая блокирует выпадение взбивателя в процессе работы машины. От проворачивания втулку удерживает фиксатор, входящий в шпоночный паз.
Бачок 1 устанавливается на штыри кронштейна 20, соединенного с платформой 19, которая, в свою очередь, установлена на штангах 18 с возможностью свободного перемещения. Подъем и опускание бачка осуществляются ручным приводом с помощью рукоятки 29. При этом через коническую зубчатую передачу 28 вращение передается ходовому винту 17. Гайка ходовая 30, зафиксированная от поворота пазом платформы 19, перемещается по ходовому винту, увлекая за собой платформу, кронштейн 20 и бачок 1. Бачок перемещается вверх до упора. Ходовой винт вращается в чугунном корпусе и опирается на упорный подшипник.
Емкость бачка взбивальной машины МВ-35 (2М) — 35 л; частота вращения взбивателя вокруг оси бачка — 60. 185 об/мин, вокруг собственной оси — 200—625 об/мин; габаритные размеры — 750x530x1160 мм; номинальная мощность — 1,2 кВт.
Машина взбивальная МВ-60 производства ОАО «Бежецкий опытноэкспериментальный завод» предназначена для насыщения рецептурных смесей воздухом при приготовлении сбивных начинок, различных кремов, сливок и т. п. Машина (рис. 11.40) состоит из следующих основных сборочных единиц: плиты 1, станины 2, коробки скоростей 19, бачка 28, механизма его подъема, взбивателя 30.
Коробка скоростей 19 служит для передачи вращения от электродвигателя 8 к взбивателю 30 и для изменения частоты его вращения. На вал электродвигателя насажена шестерня 9, приводящая во вращение три шестерни-сателлита 11, оси которых закреплены в корпусе водила 12. Шестерни-сателлиты 11, обкатываясь вокруг неподвижного солнечного колеса 10, приводят во вращение водило 12, которое передает вращение ведущему валу-шестерне 15 с жестко закрепленными на нем двумя шестернями 13 и 17 разного диаметра. По промежуточному шлицевому валу 14 с помощью механизма переключения скоростей перемещается блок шестерен 16, который входит в зацепление с одной из шестерен на приводном валу. На консоль шлицевого вала насажена коническая шестерня 18, передающая вращение через коническое колесо 20 вертикальному промежуточному валу 21. От вертикального вала через планетарную передачу (водило 24, рабочий вал 25, шестерня-сателлит 23 и солнечное колесо 22 ) получает планетарное движение взбиватель 30.
Вращение от вала электродвигателя передается шестерне ведущей, трем шестерням-сателлитам, водилу и приводному валу коробки скоростей. Далее от одной из трех пар зубчатых цилиндрических передач и конической вращение получают вертикальный вал, водило, рабочий вал с шестерней-сателлитом и взбивателем. В результате взбиватель совершает сложное движение, вращаясь вокруг собственной оси и вокруг оси бачка.
Рабочий вал 25 на выходе уплотнен самоподвижным каркасным сальником и войлочным кольцом. Сменные взбиватели 30 крепятся с помощью байонетного соединения 26. В зависимости от вида взбиваемого продукта применяют один из трех прилагаемых к машине взби- вателей.
На бачке устанавливается надставка 27, предотвращающая разбрызгивание взбиваемых продуктов. Бачок устанавливают на кронштейне 29, который имеет пластину, скользящую по вертикальным направляющим станины 2 с помощью червячной пары 4 и 5, шестерни и зубчатой рейки 6. Поднимают и опускают бачок вручную маховиком.
Рис. 11.40. Взбивальная машина МВ-60:
Бачок 28, снабженный рукоятками, устанавливают на кронштейн 29 и поднимают вверх до упора 7 регулировочным маховиком. С помощью механизма переключения вводят в зацепление требуемую пару шестерен, устанавливая тем самым необходимую частоту вращения взбива- теля. Нажимают на кнопку «Пуск» и включают машину. Частоту вращения регулируют только при выключенной машине. По окончании взбивания электродвигатель выключают, опускают бачок, снимают взбиватель, надставку, а затем — бачок.
Емкость бачка взбивальной машины МВ-60 — 60 л; частота вращения взбивателя: I скорость — 70 об/мин, II — 210 об/мин, III — 320 об/ мин; габаритные размеры — 1165x650x1300 мм; установленная мощность — 2,2 кВт.
Взбивальные машины под маркой МВ-60 выпускались и выпускаются разными производителями, как с механическими, так и с электронными регуляторами настройки частоты вращения взбивателей и за годы своего выпуска имели различные модификации. Например, на рис. 11.41 показана кинематическая схема взбивальной машины с выходным валом 13 для присоединения сменных механизмов, т. е. данная компоновка машины идентична современным комбинированным кухонным машинам.
Рис. 11.41. Взбивальная машина МВ-60:
а — принципиальная кинематическая схема; б — кинематика подъема бачка:
Машина взбивальная МВ-60 вариаторного типа производства ООО ПТП «Станкостроитель» (Россия) предназначена для механизации процесса взбивания кондитерских смесей (белково- и яично-сахарных, муссов, сливок, различных кремов) и замеса дрожжевого теста в кондитерских целях и на предприятиях общественного питания.
Машина работает в полуавтоматическом режиме: нажатием кнопки на панели управления осуществляется подъем бачка, необходимая скорость вращения устанавливается поворотом рукоятки вариатора, время работы устанавливается с помощью таймера, по окончании технологического времени работы вращение автоматически отключается и бачок автоматически опускается вниз. Бачки, устанавливаемые на машину, снабжены колесами. Подкатной бачок при установке на машину не требует ручной фиксации и при подъеме в верхней точке автоматически фиксируется подпружиненным упором.
Частота вращения взбивателя машины МВ-60: вокруг собственной оси — 83—279 об/мин, вокруг оси бачка — ЗА—119 об/мин; габаритные размеры — 750x720x1285 мм; номинальная мощность электродвигателя: привода взбивателя — 1,5 кВт, привода подъема бачка — 0,37 кВт.
В настоящее время ООО Фирма «Аякс» (Россия) выпускает более совершенную модификацию взбивальной машины МВ-60. Она предназначена для взбивания различных кондитерских смесей: белковых и масляных кремов, сливок, муссов, а также для замешивания мягкого теста. Возможно добавление в смесь твердых продуктов по специальной рецептуре (изюм, орехи и т. д.).
В конструкции взбивальной машины (рис. 11.42) предусмотрен частотный преобразователь, позволяющий бесступенчато изменять число оборотов взбивателя от нуля до максимума без снижения крутящего момента на валу. Также в машине предусмотрено до 25 режимов работы, программируемых частотным преобразователем. Дополнительно машина оснащена съемным скребком 4, позволяющим подавать в зону перемешивания весь продукт, находящийся в бачке, устраняя налипание продукта на стенках. Машина комплектуется подкатной тележкой 10 и двумя сменными взбивателями — венчиком 9 и лопаткой 7.
Частота вращения съемного скребка взбивальной машины МВ-60 — 0—120 об/мин; частота вращения взбивателя — 0—340 об/мин; габаритные размеры — 1000x690x1280 мм; установленная мощность —
Главным техническим параметром однопозиционных взбивальных устройств является не производительность, а объемная продуктовая вместимость бачка. Это объясняется неоднозначностью продолжительности технологического цикла, зависящего от свойств продукта и других факторов. В настоящее время отечественные взбивальные машины выпускаются с бачками вместимостью 6, 10, 20, 35, 60 и 100 л. Наиболее часто бачки имеют форму вертикального цилиндра с днищем в виде шарового сегмента, что способствует усилению осевых потоков. Это особенно важно при взбивании высоковязких продуктов, поскольку обеспечивается равномерное перемешивание взбиваемых смесей по высоте. Бачки изготовляют примерно со следующими соотношениями размеров:
где Я и D — высота и диаметр цилиндрической части; Я’ и D’ — высота и диаметр днища.
Рис. 11.42. Взбивальная машина МВ-60:
а — общий вид; б — скребок: 1 — станина; 2 — бачок; 3 — механизм подъема;
В мировой практике для машин с вертикальными сменными взбива- телями и бачками нередко соблюдается геометрическое подобие, выражаемое отношением их размеров к максимальному диаметру взбива- теля типа «веничка» (рис. 11.43):
где е — эксцентриситет оси взбивателя относительно оси бачка, равный разности радиусов делительных окружностей солнечного колеса и сателлитной шестерни; h — высота взбивателя; d’ — диаметр прутков взбивателя; t — шаг прутков в сечении, соответствующем максимальному диаметру.
Из ук азанных соотношений размеров следует, что диаметр взбивателя d = yjv / 3,46 (где V — объем бачка, м 3 ). Таким образом, задавшись вместимостью бачка, можно определить диаметр взбивателя и другие геометрические параметры устройства, а затем и частоту вращения взбивателя, продолжительность взбивания и потребную мощность.
Рис. 11.43. Расчетная схема взбивальной машины типа МВ-6:
Производительность Q взбивальных машин рассчитывается по формуле:
Плотность р смеси продуктов может быть определена по формуле
Продолжительность взбивания t0 определяется по формуле
где Ст — постоянная для данного продукта (табл. 11.5); vcp — средняя скорость взбивателя, м/с.
Средняя скорость взбивателя vcp, движущегося по удлиненной гипоциклоиде, может быть определена по одному из двух уравнений:
где гк и гш — радиус делительной окружности, соответственно, солнечного колеса и сателлитной шестерни, м, при расчете значение гш принимается по конструктивным соображениям, а значение гк = гш + е; озв — угловая скорость приводного вала (водила), рад/с; гл — максимальный радиус взбивателя в нормальном сечении, м.
Технологическая мощность N находится как мощность, затрачиваемая на преодоление сил межмолекулярного сцепления между частицами продукта:
где Р — сопротивление, оказываемое средой движущемуся взбивателю, Н; v — скорость движения взбивателя относительно продукта, м/с,
где п0 — частота вращения взбивателя вокруг своей оси, об/мин; а — коэффициент проскальзывания, при v в пределах от 0,7 до 8 м/с значение а принимают равным от 0,8 до 0,2.
Сила сопротивления среды Р определяется по формуле Ньютона в начальный момент процесса, характеризующийся наибольшей энергоемкостью:
где 4 — коэффициент лобового сопротивления; F — миделево сечение взбивателя или лопасти (площадь проекции движущегося взбивателя на плоскость, перпендикулярную вектору скорости его перемещения), м 2 ; z — количество лопастей, шт.
Приведенная формула (11.63) справедлива для тела, движущегося прямолинейно в бесконечной среде с постоянными физическими характеристиками, поэтому полученные результаты могут отличаться от действительных.
Значения коэффициента сопротивления взбиваемого в крем сливочного масла для некоторых типов взбивателей при разных средних линейных скоростях их движения рекомендованы Л. П. Проничкиной:
для крючкообразного взбивателя. 3,5-10 3
для плоскорешетчатого взбивателя. 4,5-10 3
для крючкообразного взбивателя. 2,010 2
для плоскорешетчатого взбивателя. 2,4-10 2
для пруткового взбивателя. 20
Также мощность электродвигателя N можно рассчитать по формуле
где Мкр — момент, необходимый для преодоления лопастями сопротивления среды, Н-м; г)а — коэффициент запаса мощности, ца = 1,1; г) — КПД передаточного механизма.
С. В. Харламов рекомендует при расчете взбивальных машин пользоваться методикой И. М. Гольденберга как более предпочтительной.
Оптимальное с технологической точки зрения значение средней скорости точки М прутка взбивателя (рис. 11.44), движущейся по удлиненной гипоциклоиде L в плоскости горизонтального сечения и находящейся от оси взбивателя на расстоянии г = 0,5d, можно принять
где Cv — постоянная величина для данного вида смеси (табл. 11.5).
Рис. 11.44. Схема движения точки взбивателя по удлиненной гипоциклоиде
Тогда необходимая частота п0 вращения взбивателя 
Технологическая мощность Nr на валу взбивателя, потребная для осуществления процесса взбивания, ориентировочно определяется из критериального уравнения
где р — плотность смеси в момент готовности, кг/м 3 ; Сп — постоянная для данного продукта (табл. 11.5); р — динамическая вязкость смеси в момент готовности, Па-с.
Значения постоянных величин (по И. М. Гольденбергу)