cap 7-divizarea-aluatului-masini-de-divizatpdf

Procese şi utilaje pentru panificaţie 61

7. MAŞINI DE DIVIZAT ALUATUL

După frământare şi după fermentare, aluatul este supus în continuare operaţiilor de prelucrare care constau în divizarea, premodelarea, fermentarea intermediară, modelarea şi dospirea finală, înainte de condiţionarea bucăţilor şi introducerea lor în cuptorul de pâine.

Operaţia de divizare reprezintă împărţirea aluatului în bucăţi de o anumită greutate, în funcţie de greutatea produselor finite ce se doresc a fi obţinute.

Divizarea aluatului se poate executa manual sau mecanizat. Divizarea mecanică se realizează cu maşini speciale care împart aluatul în bucăţi uniforme de o anumită greutate, ceea ce face ca şi dospirea şi coacerea să fie uniforme.

Prin construcţie, maşinile de divizat funcţionează pe principiul volumetric, având o precizie relativ redusă, datorită masei specifice variabile a aluatului, chiar dacă divizarea acestuia se realizează în volume egale. Masa specifică a aluatului variază între ρal = 1,10…1,22 kg/dm3 în funcţie de presiunea exercitată asupra lui.

Divizarea aluatului se poate face în diferite moduri: prin decuparea unui cilindru de aluat în lungimi egale; prin tăierea unei benzi de aluat în bucăţi egale; prin introducerea aluatului în cavităţi cu volum determinat; etc. [1,2,4,7,8,9,11,15].

Pentru divizarea aluatului este nevoie deci de presarea lui, astfel încât acesta să capete o masă specifică cât mai uniformă.

În principiu, o maşină de divizat se compune din: a) un rezervor tampon de aluat; b) un generator de presiune; c) un dispozitiv de divizat.

Astfel, există maşini de divizat care realizează presarea aluatului cu spire elicoidale, cu valţuri şi tambure, cu camere cu volum reglabil, cu pistoane, etc. 7.1. Maşini de divizat cu spire elicoidale

Din această categorie face parte maşina de divizat model Novicov, prezentată în fig.7.1, [4]. Aceasta este alcătuită dintr-o spiră elicoidală 2, care preia aluatul din pâlnia de alimentare 3 şi îl deplasează prin carcasa 1, până la ştuţul (ajutajul) demontabil 9, cu secţiunea de trecere mai mică decât a carcasei, unde este forţat să treacă pe o bandă de transport 7. La ieşirea din ajutaj, cilindrul de aluat format este tăiat periodic de un cuţit 5 care este acţionat în mişcare de rotaţie de mecanismul cu excentric 6.

Maşina poate avea una sau două spire elicoidale amplasate într-o carcasă comună.

Considerând aluatul ca o piuliţă blocată radial, care are o deplasare numai axială, debitul teoretic poate fi determinat cu relaţia:

( ) ]/[..4

60 22 hkgnpdDQt ρπ−= (7.1)

Maşini de divizat aluatul 62

Debitul real ţine seama de deplasarea radială a aluatului, adică de deformarea sa, ceea ce se poate scrie astfel: (7.2) tr kQQ =unde: k este un coeficient de debit funcţie de proprietăţile aluatului; k = 0,25…0,3 – pentru maşini cu o singură spiră elicoidală; k = 0,4…0,45 – pentru maşini cu două spire elicoidale.

Fig.7.1.Maşina de divizat aluatul model Novicov 1.carcasă; 2.spiră elicoidală (şnec); 3.pâlnie de alimentare; 4.clapetă de reglare debit;

5.cuţit de divizare; 6.mecanism cu acţionare cuţit; 7.transportor de evacuare; 8.canal de evacuare; 9.ştuţ demontabil.

Valorile lui k arată că numai o mică parte din energie se transformă în

deplasare axială, restul fiind consumată pentru deplasarea radială (care apare sub formă de căldură) şi pentru unele transformări de stare ale aluatului (prin modificarea proprietăţilor fizico–tehnologice ale acestuia).

În timpul procesului de divizare temperatura aluatului creşte cu 3…50, acoperind oarecum pierderile ulterioare de căldură. Presiunea în carcasa spirei elicoidale, montată în consolă, se realizează numai pe ultimele trei spire ale elicei, aceasta având, de obicei, circa 5 spire. Presiunea la ieşire depinde de construcţia canalului de evacuare, de valoarea debitului, variind cu pătratul vitezei.

Debitul maşinilor cu şnec variază cu proprietăţile de curgere ale aluatului. Pentru diferite rezistenţe ale canalului se obţine o familie de curbe Q = f(H).

Debitul maşinii se reglează cu ajutorul unei clapete 4 (fig.7.1), HII şi HIII fiind rezistenţe suplimentare introduse de clapetă (fig.7.2). Trebuie realizat acordul între spiră (pompă) şi canalul de evacuare, pentru a exista un echilibru între acestea (căderea de presiune pe canal să fie egală cu presiunea produsă de spiră).


Fig.7.2. Diagramele de corelare a debitului cu presiunea exercitată de spiră

Masa bucăţii de aluat depinde de lungimea acesteia, la ieşirea din ajutaj: ][kgSLm alb ρ= (7.3)

Pentru o secţiune de ieşire S şi o masă specifică a aluatului constante (S, ρal = const.), masa bucăţii de aluat va depinde numai de lungimea acesteia: mb = f(L).

Dar, lungimea bucăţii de aluat depinde de viteza v şi de timpul t, de trecere prin ajutaj:

tvL .= (7.4) ceea ce face ca expresia masei bucăţii de aluat să devină: ][... kgtvSm alb ρ= (7.5) şi în aceste condiţii, masa bucăţii va depinde de viteza de trecere v: m = f(v).

Debitul real al maşinii este egal aşadar cu: ]/[... skgQkvSQ talr == ρ (7.6)

Cunoscând debitul real al maşinii şi timpul de trecere a unei bucăţi de aluat prin dreptul secţiunii de ieşire, masa bucăţii de aluat poate fi determinată cu relaţia: (7.7) tQm rb =de unde rezultă că aceasta depinde de debitul maşinii: mb = f(Qr), adică de coeficientul de debit k: mb = f(k). O maşină de divizat cu spiră elicoidală este şi maşina MINI-DUA, realizată de firma TEHNOPAM Bucureşti, prezentată în fig.7.3. În rezervorul de alimentare al acestei maşini se află două valţuri care asigură alimentarea uniformă cu material a spirei elicoidale, efectuând totodată si comprimarea aluatului astfel încât acesta să capete o masă specifică constantă, în procesul de divizare.


Fig.7.3.Maşina de divizat cu spiră elicoidală MINIDUA – TEHNOPAM 7.2. Maşini de divizat cu valţuri şi tambure

Există maşini care realizează divizarea aluatului cu ajutorul unor tambure prevăzute cu camere speciale de dozare, în interiorul cărora se deplasează alternativ câte un piston cu rolul de a degaja incinta de dozare. Dintre acestea face parte şi maşina de divizat cu valţuri şi tambur, prezentată schematic în fig.7.4, [4].

La această maşină, aluatul este preluat din rezervorul de alimentare cu ajutorul unor valţuri 1 şi 3, cu suprafaţa striată sau netedă, şi forţat să pătrundă în cilindrii tamburului de dozare 2, în interiorul cărora se află pistoanele 5 cu mişcare pe camă. Cama este fixă dar se poate regla în anumite limite pentru a mări sau micşora cursa de retragere a pistoanelor şi prin aceasta masa bucăţilor de aluat.

Fig.7.4. Maşină de divizat cu valţuri şi tambur cu buzunare 1.valţ neted (sau cu striaţiuni superficiale); 2.tambur cu buzunare de divizare; 3.valţ neted de curăţire a valţului 1; 4.cuţit răzuitor pentru valţul 3; 5.pistoane; 6.role; 7.camă centrală


Din categoria maşinilor cu valţuri face parte şi maşina de divizat “Orlandi”, la care aluatul nu trebuie să intre într-o cavitate de dozare. Maşina, prezentată în fig.7.5, funcţionează tot pe principiul volumetric, dar aici se face, mai întâi, laminarea aluatului sub formă de bandă cu ajutorul a două valţuri şi apoi tăierea ei cu ajutorul unor cuţite, în formă paralelipipedică de un anumit volum, [1,4,6,9].

Pentru a obţine greutăţi diferite ale bucăţilor, se poate modifica grosimea benzii de aluat.

Partea de jos a rezervorului de aluat 1, se compune din două valţuri 2 şi 3. Distanţa dintre aceste discuri este închisă cu ajutorul unui cuţit radial 4. Cuţitele radiale 4 se ascund sau ies în afara valţului 3, prin intermediul unor deschideri în suprafaţa valţului. Comanda de retragere şi ieşire a cuţitelor se face din afară prin intermediul rolelor 5, puse în legătură cu cuţitele prin legături rigide, rolele urmărind profilul căii de rulare 7-7’. Modificarea distanţei A şi, deci, reglarea grosimii benzii de aluat se face prin deplasarea în dreapta sau stânga a valţului purtător de cuţite.

Fig.7.5. Maşina de divizat “Orlandi”

Pentru a menţine constantă distanţa A, calea de rulare se compune din două segmente care se suprapun în zona de legătură. Segmentul 7 este legat rigid de valţul 3 şi se deplasează sub acţiunea şurubului 8, în timp ce segmentul 7’ este legat de partea fixă a maşinii, dar se poate deplasa inde-pendent de segmentul 7. Maşina pre-lucreză corespunzător numai aluatu-rile consistente, deoarece aluaturile moi curg prin neetanşeităţi şi se des- prind greu de valţul purtător de cuţite. Fig.7.6.Maşină de divizat cu cuţit [8,9]

1.pâlnie alimentare; 2.cilindri presare; 3.cilindru alimentare; 4.cuţit sertar; 5.cameră de dozare; 6.piston; 7.clapetă închidere; 8.bandă transport.


7.3. Maşini de divizat cu pistoane

Divizarea aluatului poate fi efectuată şi cu maşini de divizat cu pistoane realizate în diverse variante constructive. Acestea pot fi cu şibăr şi piston, cu sanie şi pistoane, etc. [2,4,9,16]. Maşina de divizat cu sanie şi piston este prezentată în fig.7.7, în care sunt arătate si poziţiile caracteristice ale şibărului 3, pistonului de presare 2 şi camerei de dozare de pe tamburul dozator 5, împreună cu diagrama de funcţionare a unui ciclul complet al maşinii.

În timpul unei rotaţii complete a arborelui de comandă 6, toate organele active (şibăr, piston, tambur receptor) execută un ciclu complet de mişcări şi realizează divizarea unei bucăţi de aluat (sau a mai multora). I ( 0° ) II ( 60° )

IV ( 180° )

I II III IV V

α

Fig.7.7. Maşină de divizat cu şibăr şi piston 1.cilindru orizontal; 2.piston; 3.şibăr; 4.rezervor de aluat; 5.tambur receptor cu una

sau mai multe cavităţi; 6.arbore antrenare disc receptor; 7,8.role întidere lanţ; 9.came de ghidare; 10.pârghie; 11.şurub reglare a poziţiilor limită piston.


În poziţia I şibărul 3 şi pistonul 2 se găsesc în poziţie retrasă, cilindrul 1 este plin cu aluat, iar tamburul receptor se află în rotaţie. Începând cu α = 00 pentru axul de comandă, şibărul şi pistonul încep să avanseze, o parte din aluatul din cilindru fiind obligat să revină în rezervor. Pentru α = 60o şibărul şi pistonul se află la jumătatea cursei (II), pistonul se opreşte în timp ce şibărul îşi continuă mişcarea închizând (poziţia III) comunicarea dintre cilindru şi rezervor. Tamburul receptor aduce cavitatea de măsurare în dreptul cilindrului 1 (poziţia III), iar pistonul continuă cursa presând aluatul din cilindru în buzunarul (cavitatea cilindrică) discului care în acest timp se află în poziţie fixă. Aluatul presează pistonul de refulare din buzunar până se realizează volumul de aluat stabilit anterior printr-un limitator de cursă reglabil (poziţia IV).

Şibărul şi pistonul rămân în poziţie avansată, iar discul printr-o mişcare violentă rupe bucata de aluat la volumul stabilit, revenind apoi la o mişcare uniformă de rotaţie şi închide prin peretele lateral, evacuarea cilindrului.

Bucata de aluat este refulată în afara tamburului, pistonul şi şibărul se retrag în poziţia iniţială, aluatul din rezervor intră din nou în cilindru şi ciclul se reia.

Pe baza diagramei de funcţionare a organelor de lucru (şibăr, piston, tambur) se stabileşte profilul camelor 6 şi 9, fixate pe arborele de comandă.

Pentru a realiza oprirea discului din mişcarea de rotaţie uniformă, în intervalul α =1200…1800, lanţul nu trebuie să mai antreneze roata de lanţ corespunzătoare tamburului, deşi roata de lanţ motoare (de pe arborele de comandă) se roteşte în continuare. Aceasta se realizează prin mişcarea pe camă a rolei cu pârghie ce susţine roata de întindere 7, cama având un gol în intervalul 120o…180o, care schimbă poziţia rolei şi deci a roţii 7.

Prin faptul că aluatul suferă mai multe presări înainte de a fi divizat, maşinile de acest gen au o precizie mai mare, însă constructiv ele sînt mai complicate.

La maşina de divizat cu sanie şi pistoane model Tehnofrig (fig.7.8), presiunea de introducere a aluatului în cavitatea de dozare se realizează cu ajutorul unui piston, iar forfecarea aluatului se face fără şibăr prin deplasarea saniei pe suprafaţa de glisare a batiului, [4].

Maşina are în componenţă un subansamblu superior mobil “sanie” care în decursul unei rotaţii a arborelui de comandă execută o mişcare de translaţie în plan orizontal. Ea realizează o dozare bună fără a exercita o acţiune mecanică intensă asupra aluatului, însă are un consum mare de ulei special pentru ungerea sistemelor glisante.

Presiunea pistonului 18 asupra aluatului poate fi controlată prin comprimarea resortului 16.


Fig.7.8. Maşină de divizat cu sanie şi pistoane, model Tehnofrig

1.arbore de comandă; 2.manivelă; 2’.bielă; 3.articulaţia sănii la mec de antrenare; 4.rezervor de aluat; 5.cilindru receptor de aluat; 6.pistonul cilindrului receptor; 7.şurub de reglare a cursei şi volumului cilindrului receptor; 8.tijă de ghidare verticală; 9.culisă (ţevi glisate); 10.şurub de

ajustare a cursei pistonului 6; 11.rolă; 12.pârghie de acţionare a pistonului 6; 13.şurub de reglare şi de antrenare pârghiei 12; 14.articulaţie fixă; 15.pârghie articulată; 16.resort;

17.tijă limitatoare de destindere; 18.piston.


7.4. Analiza operaţiei de divizare

Bucata de aluat este formată dintr-o fază incompresibilă (făină + apă) şi o fază compresibilă (CO2, H2 şi alte substanţe în stare gazoasă), [4].

Volumul bucăţii de aluat Vb este aşadar o sumă de două volume: (7.8) galb VVV +=

unde: Val este volumul aluatului fără gaze, iar Vg - volumul gazelor din aluat. Expresia masică a bucăţii de aluat este : (7.9) galb mmm +=

Din această relaţie se deduce că: ggalalbb VVV ρρρ += (7.10) unde: ρb, ρal, ρg sunt masele specifice ale bucăţii de aluat, aluatului incompresibil, respectiv a gazelor din aluat.

Neglijând masa gazelor (ρg este de ordinul 10 -3), rezultă: (7.11) alb mm =Înlocuind expresia (7.8), în relaţia (7.10), se obţine: ( ) ggalgbbb VVVV ρρρ +−= (7.12)

din care rezultă:

gal

bal

b

g

VV

ρρρρ

−−

= (7.13)

Considerând volumul bucăţii de aluat egal cu unitatea (Vb=1) şi neglijând densitatea gazelor (ρg≅0), relaţia (7.13) se transformă în:

ρρ

al

bgV −= 1 (7.14)

adică: ( )V galb −= 1ρρ (7.15)

Dacă divizarea are loc la temperatură constantă, iar aluatul intrat în volumul Vb (de măsurare) se află la o presiune pi mai mare decât presiunea atmosferică: pi =pa+p, atunci relaţia se corectează cu:

(7.16) agiig pVpV =

sau: (7.17) aibib pp ρρ =

de unde rezultă:

a

gig

pp

VpV+

=1

1)( (7.18)

sau: ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

abib p

pp 1)( ρρ (7.19)

Aşadar, la presiune atmosferică, masa bucăţii de aluat va fi egală cu:


1.)1( balalgalb VVm ρρρ ==−= (7.20) în timp ce la o presiune oarecare pi va fi:

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

+−=

a

galib

pp

Vpm1

11)( ρ (7.21)

sau:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

abib p

ppm 1)( ρ (7.22)

Deci, pentru ρal=const., masa bucăţii de aluat nu depinde decât de volumul gazelor Vg şi de presiunea la care este supus pi:

( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−=

pVfm gb

1;1 (7.23)

Masa specifică a aluatului fără gaze variază între 1-1,41 kg/dm3 (pentru cazuri normale ρal=1,26 kg/dm3), deci, între masa specifică a apei şi masa specifică a făinii, în funcţie de proporţia apă-făină de la frământare:

apaf

apaapaffal mm

mm+

+=

ρρρ (7.24)

Exemplu de calcul Pentru o divizare la volum constant Vb=1 dm3, masa bucăţii de aluat, la presiunile pa şi pa+p, va fi:

a. Din punct de vedere teoretic: În această situaţie volumul gazelor este . Rezultă: 0=t

gV31 dmVV t

alb == şi 3/26,1 dmkgaltb == ρρ

kgVVm altal

tbb

tb 26,1=== ρρ

Aceasta duce la concluzia că, în lipsa fazei incompresibile, masa bucăţii de aluat nu variază cu presiunea.

b. Din punct de vedere real: b1. Pentru aluat proaspăt frământat (1), situaţie în care avem:

31 /12,11,1 dmkgb −=ρ ; ; ; 01 ≠gV talal VV <1

Rezultă: 311 1 dmVV alg =+

Volumul gazelor la presiunea pa se calculează cu relaţia (7.14): 3

11 13,01 dmV

al

bg =−=

ρρ

Procese şi utilaje pentru panificaţie 71 şi: 311 87,01 dmVV gal =−=iar masa bucăţii de aluat calculată cu relaţia (7.20) va fi:

kgVVm alalgalb 1,1)1( 111 ==−= ρρ La presiunea p1=2.pa, volumul gazelor se calculează cu relaţia (7.18):

311

1 065,01

1)( dm

pp

VpV

a

agg =

+=

şi: ( ) ( ) 31

11

1 935,01 dmpVpV gal =−=iar masa bucăţii de aluat este egală cu:

( ) ( ) kgpVpm alalb 18,111

11 == ρ

b2. Pentru aluat în stare fermentată (2): În acest caz divizarea unei şarje de aluat durează între 5-30 min, iar ultima

bucată de aluat divizată va conţine o cantitate de gaze mai mare decât prima. Astfel: )1(

212 ktqVV sCOgg −+=

unde: qCO2 este debitul specific de CO2 în cm3/min.kg aluat; ts – timpul şarjei; k – coeficient de pierderi. În cazul unor valori normale: ts=30 min; qCO2=10 cm3/min.kg; k=0,5; volumul gazelor formate prin fermentare este:

315,0)1(2

dmkqtV COsf

g =−= La presiunea atmosferică avem aşadar:

312 28,015,013,0 dmVVV fggg =+=+=

în timp ce la presiunea p1=2.pa, vom avea: 32

12 14,0

2128,0

1

1)( dm

pp

VpV

a

agg ==

+=

Masa bucăţilor de aluat divizate la sfârşitul şarjei ts, va avea valorile: - la presiunea atmosferică:

kgVm galb 91,0)1( 22 =−= ρ - la presiunea de divizare p1:

( ) ( ) kgpVpm alalb 08,112

12 == ρ

Din acest exemplu se constată că semnificaţia mărimilor fizice care intervin în procesul de divizare diferă de semnificaţia aparentă a acestora si că diferenţele masice ale bucăţilor divizate dintr-o şarjă de aluat variază direct proporţional cu timpul de divizare, debitul de bioxid de carbon care se formează, cu gradul de reţinere a gazelor si invers proporţional cu presiunea la care se face divizarea.

Technology

cap 7-divizarea-aluatului-masini-de-divizatpdf