Типы печей

Тунельные печи Типы печей

В настоящее время МКИ в основном выпекают в конвейерных печах, но многие мел­кие производители выпекают изделия на противнях, помещаемых в стационарную печь, которая может быть одного из следующих типов:

1. с установкой противней на неподвижный под печи с помощью пекарской лопаты или одной пластины;

2. конвейерная люлечная печь, в которой противни помещаются на платформы, вращающиеся в горизонтальной плоскости при закрытой печи;

3. ярусная печь, где противни помещаются на стеллажи, которые затем вкатывают в печь и вращают в вертикальной плоскости при закрытой печи.

Большинство печей для обеспечения равномерного распределения тепла обычно предусматривают принудительную конвекцию.

Имеется сообщение о конвейерной печи, построенной в 1810 г., в которой исполь­зовалась движущаяся лента из проволочной сетки, но она оказалась неудачной. Тем не менее конвейерные печи в Великобритании были внедрены на фабриках печенья при­мерно в 1849-1851 гг., но почти до конца столетия они не получили широкого распро­странения.

Туннельные печи примерно до 1950-х гг. оставались относительно короткими. В 1972 г. появились конвейерные печи длиной около 19 м. Первоначально в роли лен­ты пода выступали цепи, на которые помещались противни, которые после выхода из печи снимали. Позднее, когда стал доступен длинный стальной прокат (в начале 1930- х гг.), были внедрены непрерывные ленты. С начала эти ленты были только стальными шириной около 600 мм, но вскоре стандартной стала ширина 32 дюйма (около 800 мм), и для некоторых изделий стали применять проволочные сетки различных форм. В настоящее время стандартной является ширина 1000 или 1200 мм, причем применя­ются и еще более широкие ленты.

В первых печах внутренняя облицовка огнеупорным кирпичом позволяла запасать значительное количество тепла, которое помогало уменьшить изменения температуры печи при «порционном» движении изделий. Для нагрева этих кирпичей требовалось некоторое время, когда печь зажигалась, и длительное время — для охлаждения, то есть при увеличении и снижении нагрева наблюдалась значительная инерция. Поэтому вы­печка регулировалась в основном путем изменения длительности. При этом важным было то, что значительное количество тепла могло быть передано изделию в печи при небольшой конвективности. Печи с внутренней облицовкой кирпичом в настоящее вре­мя встречаются очень редко. Переход к более легким конструкциям, изолированным минеральной ватой или стекловолокном, с повышенной конвективностью для улучше­ния передачи тепла от газовой горелки или горячих каналов позволил снизить стоимость печей и значительно улучшить регулирование температуры в печи.

Вопрос идеальной конструкции печи для выпечки длительное время был предме­том споров и предпринимались многочисленные попытки создать математические модели теплораспределения в печи. То, что существует много конструкций, каждая из которых называется лучшей, наводит на мысль о том, что мы еще не пришли к опти­мальной конструкции. Сложности обусловлены в основном невозможностью измере­ния температуры тестовой заготовки в печи или микроклимата вокруг нее. До сих пор точно не известна роль тепла, поступающего к изделию в виде излучения и путем кон­векции. Некоторое регулирование величины подъема изделия может быть достигнуто с помощью изменения условий в первой части печи, но величина этих изменений и оптимальные параметры для каждого типа печенья еще далеко не определены. Необхо­димы более тщательные измерения условий в печи и параметров изделий, получаемых в этих условиях.

Существуют печи для выпечки МКИ, работающие на различных видах топлива (газах и нефтепродуктах различного качества) и электрические печи, рассеивающие тепло непосредственно или косвенно в печную камеру. Для прямого нагрева атмосфе­ры печи можно использовать только газ, светлые нефтепродукты с низким содержани­ем серы и электричество. Тепло от других нефтепродуктов должно передаваться кос­венным путем через теплообменники.

Применение электричества допускает некоторые другие виды теплообмена. Кро­ме проволочных нагревательных элементов, которые могут быть раскалены докрасна, для передачи электроэнергии могут быть использованы высокочастотное излучение (диэлектрический нагрев), микроволны или индукционный нагрев металлических частей (например, ленты пода печи). Виды электрического нагрева будут рассмотре­ны ниже.
Основные типы систем нагрева печей для печенья

 В печах с прямым газовым нагревом (DGF, Digest Gas Fired) над и под лентой пода расположено много ленточных горелок. К каждой горелке подается карбюрированный газ и воздух, причем давление этой смеси определяет выделяемую мощность. Для обес­печения равномерного нагрева поперек ленты существуют различные устройства регу­лирования размера пламени. DGF-печи могут быть оснащены дополнительной систе­мой формирования воздушных потоков, которая повышает скорость теплообмена. Верх печной камеры обычно низок, и горелки располагаются как можно ближе к ленте пода. Это означает, что значительную долю достигающего изделия тепла составляет лучистое тепло. Электрические печи подобны DGF-печам, но нагреватели в них элект­рические.

Печи прямого действия с принудительной конвекцией. В каждой зоне печи имеется большой нагреватель, а продукты горения подают в смесительные камеры, располо­женные над и под лентой. Возможно регулирование скорости продува и соотношения горячего воздуха, циркулирующего выше и ниже ленты. Для поддержания равномер­ных воздушных потоков свод печной камеры обычно выше, чем в печи с прямым газо­вым нагревом. Это означает, что в печах с принудительной конвекцией доля лучистого тепла в общей теплопередаче меньше, но условия теплопередачи и температурные ус­ловия поперек печной камеры более однородны.

Печи конвективно-излучательного действия. Горячие газы от горелки данной зоны проходят через трубы, расположенные над и под лентой, а затем выпускаются через другие трубы и проходят над первыми трубами в направлении ленты. Первые трубы излучают на печенье тепло, а затем вышедший из них воздух создает конвекционные потоки воздуха. Для максимизации действия излучения излучающие трубы распола­гают как можно ближе к ленте.

 Печи косвенного действия с принудительной конвекцией аналогичны печам прямого действия с принудительной конвекцией, но здесь теплообменник, расположенный ря­дом с нагревателем данной зоны, нагревает воздух, проходящий через смесительные камеры в печной камере.

Печь косвенного действия (Cyclotherm). Горячие газы проходят через трубы над и под лентой и возвращаются обратно к нагревателю. Продукты горения проходят в печ­ную камеру. В печной камере и над горячими трубами предусмотрена отдельная систе­ма циркуляции воздуха.

 Эти печи представляют собой комбинацию двух описанных выше типов. Широко рас­пространенная печь смешанного действия состоит из первой зоны с прямым газовым нагревом и последующих двух или более зон с принудительной конвекцией. Принцип работы заключается в выделении в начале выпечки максимальной мощности и боль­шого количества лучистого тепла, а затем в обеспечении большого количества тепла путем конвекции в той части печи, где происходит сушка.

Если продукты горения выделяются в атмосферу печи, в ней значительно увеличи­вается количество водяного пара, и возникает необходимость увеличения отвода из камеры. В печах всегда предусматривается возможность регулирования количества тепла, выделяемого в каждой зоне печи, а также соотношения количества тепла, пода­ваемого сверху и снизу изделия.

Печи с косвенным нагревом обычно разделены по длине на большие зоны и осна­щены несколькими большими нагревателями. Печи с прямым нагревом обычно осна­щены большим количеством небольших нагревателей, для регулирования режимов сгруппированных в аналогичных больших зонах печи. В таких печах отдельные на­греватели (как над лентой, так и под ней) можно отключать. Для регулирования и перенаправления горячих газов в различные части печной камеры или по воздухово­дам в атмосферу в печи предусмотрены заслонки. Кроме печей с прямым и косвенным нагревом, существуют конструкции с усиленной конвекцией или тепловым излуче­нием. В последовательно расположенных зонах может быть обеспечено преобладание какого-либо типа теплопередачи, а печи смешанного действия в различных зонах могут использовать различные источники тепла (например, электрических излучающих па­нелей).

Печи всех типов обычно имеют множество контрольных точек, предоставляющих огромный диапазон возможностей, но затрудняющих выбор. Во многих случаях про­блема усугубляется тем, что средства регулирования калиброваны довольно грубо и расположены по всей длине печи. Например, на выходном воздуховоде может быть просто установлена заслонка. Рычаг, поворачивающий эту заслонку для регулирова­ния проходящего по воздуховоду количества газа, может иметь линейную шкалу, гра­дуированную от 0 до 10, но при значениях от 0 до 5 выход может составлять примерно 10-80%, а при значениях от 5 до10 — примерно 80-100%.

Количество независимо контролируемых зон и их длина в идеале должны быть сконструированы так, чтобы соответствовать виду выпекаемого изделия и времени, в течение которого изделие находится в определенной зоне. Для упрощения конструи­рования и снижения производственных затрат обычно все зоны делают одинаковой длины, а мощность, подводимая к каждой из них, различается. Первые зоны должны иметь максимальную мощность, так как именно здесь должна быть нагрета лента пода, а тестовые заготовки доведены до температуры начала удаления влаги.

Горячие газы из пекарной камеры поднимаются по воздуховодам за счет естествен­ной конвекции, но обычно дополнительно используют вентилятор. Тем не менее на­ружная температура, скорость и направление ветра влияют на скорость выхода газов из воздуховода. Движение горячих газов в печной камере важно для равномерности теплопередачи, и при этом интересно, что, насколько известно автору, нигде в печах с прямым подогревом не предусмотрен отвод (дымовых) газов и сверху, и снизу. Даже в случае принудительного отвода всегда предполагается, что горячие газы должны от­водиться сверху печной камеры, что, к сожалению, зачастую влияет на движение воз­духа и теплопередачу по краям ленты пода.

Производительность печи определяется ее длиной и длительностью выпечки, не­обходимой для получения изделия с нужной структурой, цветом и влагосодержанием. Для большинства изделий скорость выпечки определяется временем, необходимым для их удовлетворительного высушивания. Для весьма ориентировочных расчетов можно

использовать следующие загрузки для различных видов теста при условии выбора со­ответствующей мощности в печи:

тесто проволочной резки песочное тесто полусладкое тесто тесто для сливочных крекеров тесто для содовых крекеров

16-18 кг/час/м2 ленты; 18-20 кг/час/м2 ленты; 16-22 кг/час/м2 ленты; -22 кг/час/м2 ленты;

22-25 кг/час/м2 ленты.

Эффективность печи может быть вычислена на основе измерений количества топли­ва с известной теплотворной способностью, сгорающего за заданный период, потерь мас­сы за счет испарения воды и увеличения температуры ингредиентов изделий.

Для удовлетворительной выпечки крекеров и печенья на воде печи с косвенным подогревом обычно не обладают достаточной мощностью в первой зоне. Чтобы сделать их более универсальными, эти печи можно дополнить прямым газовым нагревом или электрическими элементами.

Ленты пода обычно имеют ширину 800,1000 и 1200 мм, хотя у них могут быть и другие размеры. Существуют различные типы лент, обладающие разной степенью открытости, весом и сроком службы (рис. 38.4). Ленты из листовой стали могут быть толщиной 1,2 или 1,3 мм с массой квадратного метра около 9 кг. Существуют перфорированные стальные ленты с отверстиями заданного диаметра — они дороги, но при прочности и долговечности сплошных стальных лент обладают улучшенной вентиля­цией основания изделия. Существуют также разнообразные проволочные ленты — от очень легких с квадратным отверстием сетки (например, 5 х 5 и др., где числа указывают количество переплетений на дюйм, с массой квадратного метра около 3,5 кг), до петлевых проволочных, обеспечивающих лучшую поддержку изделия, улучшенную долговечность и большую гибкость на конечных валах. Тяжелые упло­щенные проволочные сетки с шевронным переплетением обладают максимальной для лент массой квадратного метра — около 19 кг. Эти ленты особенно популярны в США, но следует учитывать, что для нагрева ленты у загрузочного отверстия печи требуется большая мощность. Подготовку лент к работе и уход за ними мы рассмотрим в следу­ющем разделе.

На концах печи имеются конечные валы. На выходе печи вал оснащен приводом, а на загрузочном конце имеется натяжное устройство, удерживающее ленту натяну­той, но не настолько тугой, чтобы она повреждалась (особенно это касается легких проволочных лент). Диаметр этих валов достаточен, чтобы ленты и их соединения при изгибании не были натянуты, а их оси валов для облегчения регулирования могли быть наклонены. Для предотвращения скольжения иногда необходимо покрывать ве­дущий вал волокнистым жароупорным материалом. Ленты в печи поддерживаются на металлических или графитовых полозах или валках, которые для предотвращения значительного провисания ленты между ними расположены достаточно близко.

Расстояние, на которое лента пода выходит за границы печной камеры с каждой стороны, зависит от того, каким способом продукт помещается на ленту, а также от того, какое охлаждение требуется перед съемом изделий. Отсадные или разрезанные проволокой изделия требуют на вводе значительного пространства для размещения над лентой формующего оборудования. Изделия с большим содержанием сахара или тонкие изящные изделия требуют длинного выхода — возможно, с подачей воздуха при помощи вентилятора или разбрызгивания воды под лентой, чтобы дать изделиям затвердеть перед их съемом с ленты.

Выпускаются печи длиной примерно до 150 м, однако средняя длина печи состав­ляет около 60 м при производительности около 1,2 т печенья в час или около 100 двух­сотграммовых упаковок в минуту.

Изделия снимаются с ленты при помощи специального ножа, который должен по­зволять чисто снимать изделия и переносить их с минимальным нарушением отно­сительного расположения. Это обеспечивает хорошую подачу на упаковочную маши­ну или на последующую обработку изделий. Снимающий нож может представлять собой тонкое лезвие из стали или твердого синтетического материала или проволоч­ный скребок; для съема разных изделий используются разные виды снимающих но­жей. Печенье с малым содержанием жира к моменту съема обычно довольно жесткое, и поэтому нож может располагаться немного ниже изгиба ленты, проходящей вокруг ведущего вала; более гибкие виды печенья в некоторых случаях должны сниматься совершенно плоскими ножами (для предотвращения поперечного растрескивания). Важно, чтобы нож не повреждал и не царапал поверхность ленты. Чистка ленты для удаления запекшихся на ней частиц или жира — это отдельная, выполняемая позже операция, на которой мы остановимся в разделе 38.6.3.

С учетом растущей озабоченности экономией энергии были разработаны схемы ути­лизации некоторой части низкопотенциального тепла, теряемого в воздуховодах печи. Основная проблема при этом заключается в том, что выходящие газы характеризуются высокой влажностью и могут содержать много щелочных и смолистых материалов (про­изводных серосодержащих соединений топлива и продуктов разложения химических разрыхлителей печенья, например, гидрокарбоната аммония, и летучих фракций при­сутствующих в тесте жиров).

Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы