В поточной выработки хлеба печь занимает ведущее место. Это объясняется тем, что в печных агрегатах завершается весь комплекс процессов, связанных с производством хлеба. Именно от процесса выпечки, который протекает в рабочих камерах хлебопекарных печей, в значительной степени зависит качество вырабатываемой продукции. Таким образом от режима работы хлебопекарной печи зависят не только ее технико-экономические показатели (удельный расход топлива, пара, электроэнергии), но и внешний вид, пропеченность и объемный выход выпекаемого хлеба.

Хлебопекарные печи могут быть классифицированы по нескольким признакам:

1) по технологическому назначению: печи универсальные - для выпечки широкого ассортимента и специализированные - для выпечки специальных сортов;

2) по производительности: печи сверхмалой производительности (для пекарен), малой производительности (площадью пода до 8м), средней производительности (до 25м ) и большой производительности (с площадью свыше 25м);

3) по конструктивным особенностям: печи тупиковые, туннельные и ротационные;

4) по способу обогрева пекарной камеры: печи жаровые, печи с канальным обогревом, с рециркуляцией продуктов сгорания, печи с пароводяным обогревом, печи с электрообогревом, печи с комбинированным обогревом (каналы и пароводяные трубки) [1, с 198].

Универсальные ротационные конвекционные печи (рис. 1), предназначенные для высококачественных выпечек хлебобулочных изделий и батонов, хлеба формового и подового из пшеничной и ржаной муки; кондитерских изделий.

Печи обеспечивают:

качество выпечки в соответствии с самыми высокими требованиями;

абсолютно равномерную выпечку всего ассортимента без перенастроек жалюзи;

идеальный глянец желаемой интенсивности на выпекаемых изделиях;

сокращение времени выпечки;

экономичность, надежность, безопасность, долговечность в эксплуатации за счет прогрессивных конструкторских решений, применения современных технологий и материалов;

минимальные сроки введения в эксплуатацию.

1-вытяжной вентилятор, 2-теплоизоляция, 3-панель управления, 4-дверь, 5-механизм вращения тележки, 6-система пароувлажнения

Рисунок 1 - Ротационная печь [1, с 232].

Печи имеют:

1. Цельносварную пекарную камеру и воздуховоды, что обеспечивает долговечность в эксплуатации, гарантированное отсутствие утечек паровоздушной смеси;

2. Компоновку с фронтальным расположением горелки и зоной обслуживания спереди и сверху, что позволяет устанавливать печи в ряд;

3. Топку и теплообменник, изготовленных из жаропрочных легированных сталей;

4. Системы управления;

5. Дверь пекарной камеры с улучшенной термоизоляцией;

6. Низкий порог пекарной камеры, оригинальную конструкцию пандуса, позволяющая избежать встряски тестовых заготовок при закатывании тележки;

7. Опору поворотной платформы;

8. Облицовку печи, пояс, потолок, порог пекарной камеры из нержавеющей стали.

Недостатком данных печей является то, что это новый вид печей еще мало изучен на предприятиях, загрузка тестовых заготовок осуществляется вручную и поэтому ротационную печь нельзя включить в комплексно-механизированную линию; при загрузки печи происходит потеря теплоты [4, с 27], печи туннельного типа с ленточным подом и блочно-каркасным ограждением получили широкое распространение на хлебозаводах средней и большой производительности. Для обогрева этих печей используется рециркуляция продуктов сгорания топлива (газ, жидкое топливо) и электроток.

1-приводной барабан, 2-конвейер печи, 3-вытяжные зонты, 4-изоляция, 5,12-транспортирующие каналы, 6-вентилятор рециркуляции, 7-топка, 8-пароувлажнительное устройство, 9-натяжной барабан, 10-греющий канал, 11-пекарная камера.

Рисунок 2 - Туннельная печь марки ПХС.

Печь марки ПХС (рис. 2) представляет собой металлическую конструкцию с изоляцией из минеральной ваты 4. Пекарная камера 11 обогревается газовыми каналами. В начальном участке пекарной камеры установлено пароувлажнительное устройство 8. Во второй зоне имеется два вытяжных отверстия, соединенных каналами с вентиляционной системой для удаления паров упека. По торцам печи установлены вытяжные зонты 3.

Печь оборудована двумя обогревательными контурами, один из которых обслуживает первую зону, а другой - вторую. В каждом контуре имеются: топка 7 со смесительной камерой, вентилятор рециркуляции 6, греющие 10 и транспортирующие 5 и 12 каналы и регулирующие устройства и т.п. Все элементы обогревательной системы, находящиеся под воздействием высоких температур, изготовлены из жаростойкой стали. Топки приспособлены для сжигания газа и жидкого топлива.

Конвейер 2 печи состоит из ленты, изготовленной из стальной спирально-стержневой сетки, приводного барабана 1, натяжного механизма грузового типа, роликовых опор для холостого участка ленты и натяжного барабана 9.

Конвейер печи приводится в движение от электродвигателя через две клиноременные передачи, цепной вариатор, редуктор и зубчатую передачу. В конструкции приводного механизма предусмотрен ручной привод. Наличие вариатора позволяет регулировать продолжительность выпечки в пределах от 12 до 72мин. Конвейер имеет сигнализатор, который включается, когда нарушаются установленные зазоры между кромками сетчатой ленты и боковыми стенками пекарной камеры.

Увлажнительное устройство 8 состоит из ряда перфорированных трубок, водоотделителя, вентилей и манометра, и соединено с заводской паровой системой. Для удаления излишней влаги пекарная камера соединена с двумя вытяжными отверстиями и каналами с вентиляционной системой предприятия.

Для обеспечения безопасности эксплуатации горелок предусмотрен автоматический клапан-отсекатель, прекращающий подачу газа при угасании факела, останове рециркуляционного вентилятора и других аварийных ситуациях.

Перед розжигом печи производят продувку системы свежим воздухом. Для этого клапаном 3 перекрывается канал движения газов, и через патрубок они выбрасываются наружу, а свежий воздух через патрубок 9 и топки поступает в систему и проходит по всем каналам [1, с 221], [8, с 184].

Печь Брувера-Салихова (рис. 3) используется для выпечки национальных изделий республик Средней Азии и Казахстана.

1-ведущий вал, 2-ведомый вал, 3-ленточный транспортер, 4-бегущая форсунка распылитель, 5-термопара, 6-увлажнительное устройство, 7-газовая горелка нижнего канала, 8-газовая горелка верхнего канала.

Рисунок 3 - Печь Брувера-Салихова.

Печь имеет тоннельную пекарную камеру с канальной системой обогрева и двумя генераторами тепла (один - в нижнем канале, другой - в верхнем). Сжигание газа производится при помощи инжекционных горелок низкого давления. Четыре горелки установлены в верхнем канале и две - в нижнем. Такая система обогрева позволяет осуществлять независимую регулировку температурного режима в верхней и нижних зонах > обогрева. Нижний обогревательный .канал предназначен для нагревания керамических подиков нижней холостой ветви конвейера, а верхний канал - для передачи тепла к выпекаемым на керамических подиках лепешкам. Для экранирования нижней зоны¹ обогрева от верхней между ветвями конвейера установлен экран, выполненный в виде кирпичного свода.

В рабочей камере смонтирован цепной конвейер, имеющий приводной и натяжной валы. Цепь конвейера - втулочно-роликовая с шагом 140 мм. Ходовые ролики цепей движутся по направляющим. Конвейер пода состоит из 50 рамок - подиков размером 1920 х 230 мм. Движение конвейера прерывистое, и управление производится от реле времени ВС-21. При выходе из печи лепешки опрыскиваются из форсунки, передвигающейся вдоль фронта печи [2, с 281].

Туннельные печи имеют ряд преимуществ. Их применение обеспечивает организацию поточности производственного процесса, возможность механизации загрузки тестовых заготовок и выгрузки готовых изделий, визуальное наблюдение за процессом выпечки и т.д. Наряду с этим, туннельные печи имеют и ряд недостатков. Рабочей площадью пода у этих печей является только верхняя ветвь конвейера, печи занимают большую производственную площадь. Это повышает стоимость строительства хлебопекарных предприятий и эксплуатационные расходы [1, с 198].

1-транспортер, 2-посадочное устье, 3-пароувлажнительное устройство, 4-конвейер, 5-пекарная камера, 6-обогревательные каналы, 7-натяжной барабан, 8-горелочное устройство, 9-топочное устройство, 10-камера смешивания.

Рисунок 4 - Тупиковая печь РЗ-ХПА.

Тупиковые конвейерные хлебопекарные печи имеют наибольшее распространение не только среди конвейерных печей, но и среди любых печей, устанавливаемых на хлебозаводах.

Эти печи позволяют вырабатывать почти все виды продукции. Управление продолжительностью выпечки осуществляется при помощи реле времени. В данной печи обогрев печи каркасно-блочного исполнения производится в результате сжигания газообразного или жидкого топлива в горел очном устройстве 8. Продукты сгорания из топочного устройства 9 направляются в камеру смешивания 10, куда поступает поток рециркуляционных газов. Печь оборудована системами автоматического регулирования температурного режима и безопасности сжигания топлива [1, с 217].

Печь ХПА-40 (рис. 5) имеет комбинированную систему обогрева, состоящую из пароводяных трубок и каналов.

Такая система обеспечивает теплотехнические преимущества по сравнению только с пароводяным обогревом, так как в этом случае температура уходящих газов после обогрева пекарной камеры при всех прочих равных условиях значительно ниже, чем при пароводяном обогреве. Преимуществом этой комбинации является также возможность подбора желаемой степени экранирования топки в зависимости от рода и качества сжигаемого топлива. При чисто пароводяном обогреве большая степень экранирования топки затрудняет сжигание топлива с большой зольностью и высокой влажностью.

1-люльки, 2-транспортер, 3-нагревательные трубки, 4-сборная камера, 5-топка, 6-каналы, 7-вертикальные каналы.

Рисунок 5 - Тупиковая печь ХПА-40.

При применении пароводяных трубок и каналов с малым термическим сопротивлением (металлических) система обогрева имеет относительно небольшую тепловую инерцию, что позволяет быстро разогревать печь и изменять тепловой режим в пекарной камере. Кроме того комбинация пароводяных трубок иканалов, позволяет конструктивно удобно располагать поверхности теплообмена относительно конвейера в соответствии с условиями теплообмена в пекарной камере.

Печной конвейер приводится в движение через вариатор скорости, при помощи которого длительность выпечки можно регулировать от 40 до 65 мин. Грузовая натяжная станция обеспечивает постоянное натяжение цепей.

Два кирпичных канала 6 расположены внизу камеры, а 9 дымогарных труб 4 диаметром 150мм - под ее верхним перекрытием.

В средней части камеры установлено 110 нагревательных трубок 3 в виде четырехрядного нагревательного пучка длиной 5300 мм с шагом по вертикале 85 мм и по горизонтали 70 мм и с уклоном 40 мм на 1м.

Дымовые газы из топки 5, отдав часть теплоты нагревательным трубкам, поступают в каналы 6; затем газы поднимаются по вертикальным каналам 7 в дымогарные трубы и, отдав часть теплоты водогрейным котелкам, направляются в дымовую трубу.

Передача тепла в зоне обжарки происходит через металлическую стенку, отделяющую сборную камеру 4 от пекарной камеры печи.

Генератор тепла у большинства хлебопекарных печей является топка. Топки бывают двух видов: для сжигания газообразного или жидкого топлива и твердого топлива.

Газообразное топливо, особенно природный газ, широко применяется в хлебопекарной промышленности. Оно имеет ряд преимуществ перед твердым и даже жидким топливом: транспортируется по трубам, при этом отсутствует необходимость в складах для топлива; при сжигании газа поверхности греющих каналов не загрязняются золой и даже сажей; улучшаются условия труда обслуживающего персонала.

В пекарной камере на расстоянии 1,2м от посадочной дверцы над нижней ветвью конвейера установлен механизм, который опрыскивает водой одновременно четыре люльки с хлебом [1, с 218], [ 7, с 159].

Вместе с тем, применение газа имеет ряд недостатков: горючие газы ядовиты и могут быть причиной отравлений, поэтому газопроводы и арматура на них должны быть плотными; горючие газы могут образовывать с воздухом взрывоопасную смесь, но недостаток воздуха может привести к нарушению нормального протекания процесса горения (к неполному сгоранию топлива) [1, с 199].

Теперь рассмотрим конструкцию и принцип действия печи, на основе которой необходимо разработать новую печь с электрообогревом.

Печь ФТЛ-2 (рис. 6) относится к группе тупиковых печей средней производительности с цепным люлечно-подиковым конвейером и канальным обогревом.

В тупиковой пекарной камере размещен люлечно-подиковой двухниточный конвейер 3. К двум цепям с шагом 140 мм через каждые три звена подвешено 24 люльки 1 длиной 1920 мм и шириной 345 мм. Конвейер печи имеет два вала - передний 2 приводной, задний 6 натяжной. Предусмотрен также вариант с тремя парами блоков.

Пекарная камера ограждена сверху металлическим сварным перекрытием 5, состоящим из двух частей, для удобства транспортирования и монтажа. Винтовое натяжное приспособление конвейера смонтировано на заднем валу 6. В печи ФТЛ-2-66 подшипники валов делают выносными вместо внутренних, размещенных в нишах обмуровки пекарной камеры, что предотвращает воздействие на них высоких температур и влажности.

1-люльки, 2-приводной вал, 3-конвейер, 4-гребенки паровые, 5-сварное перекрытие, 6-натяжной вал, 7-греющая поверхность газохода, 8-радиатор.

Рисунок 6 - Тупиковая печь ФТЛ-2.

Движение печного конвейера прерывистое, достигаемое остановкой приводного электродвигателя с помощью копиршайбы (кулачка), укрепленной на валу червячного колеса редуктора; электродвигатель включается при помощи реле времени, в приводе печи предусмотрен сменяемый предохранитель - палец, срезаемый при перегрузки конвейера.

Периодическое движение конвейера осуществляется механизмом, состоящим из зубчатой передачи, четырех выдвижных упоров с фиксаторами и конечного выключателя. При работе печи на 24 широких люльках включаются два выдвижных упора, расположенных через 180°С, а при 36 узких люльках включается три упора, расположенных под углом 120°С.

Длина конвейера увеличена за счет удлинения печи на 450мм, перемещения переднего блока к посадочному устью и более крутого подъема люлек вверх в посадочной части печи; это позволяет увеличить поверхность нагрева верхнего и нижнего газохода и радиаторной коробки на 28% по сравнению с печью ФТЛ-2 модели 1944г.

В зависимости от выпекаемого сорта хлеба движение дымовых газов можно направить в сторону посадки или в сторону топки, что изменяет тепловые напряжения греющих поверхностей верхнего газохода в начальной зоне выпечки.

Среда пекарной камеры увлажняется паром из котельной с помощью гребенок 4. Предусмотрен также вариант снабжения печи паром двумя трубчатыми парогенераторами диаметром 200 мм, установленными в газоходе. Производительность парогенератора достигает 60-70 кг в час. Пар от парогенераторов подается в пекарную камеру по двум перфорированным трубам диаметром 50 мм, расположенным над второй и третьей люльками.

Для уменьшения вентиляционных потерь при сохранении высоты печи и отказе от выноса вала в пекарной камере над сводом нижнего газохода, по всей ширине, уложен кирпичный порог высотой 390 мм и одновременно посадочное окно печи опущено на 160 мм. Это мероприятие обеспечивает соблюдение принципа подгазосливного пространства, но ухудшает условия очистки рабочей поверхности свода нижнего канала (тесто, хлеб, крошки и пр.).

Готовые изделия выгружаются с помощью копира , наклоняющего люльку на 45°С.

В печи улучшен паровой режим, усилены подшипниковые узлы конвейера, улучшена конструкция подвески люлек, модернизирована конструкция привода [2, с 289], [6, с 75].

Преимуществами канальных печей является то, что в топках можно сжигать разнообразное топливо, а также относительная простота конструкции, различная степень механизации, широкий диапазон производительности при разнообразном ассортименте изделий.

Недостатком печи ФТЛ-2 является то, что верхний лист среднего канала в местах входа дымовых газов перегревается и довольно быстро изнашивается. Поэтому сконструируем печь с электрообогревом на основе печи ФТЛ-2 с канальным обогревом пекарной камеры [5, с 171].

2. Разработка (модернизация) конструкции хлебопекарной печи

В печах с электрообогревом пекарные камеры обогреваются трубчатыми электрическими нагревательными элементами. Они предназначены для выпечки широкого ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий [3, с863].

Печи с электрообогревом являются наиболее перспективными в районах, где стоимость электроэнергии достаточно низкая [1, с 199] и в связи с введением в эксплуатацию электростанций огромных мощностей [5, с 285].

При электрообогреве можно автоматически регулировать тепловой режим пекарной камеры в соответствии с заданной кинетикой расхода тепла.

Электрические печи хлебопекарных производств имеют ряд преимуществ по сравнению с печами с другим способом обогрева пекарной камеры. Небольшая тепловая инерция конструкции, гибкость в отношении температурного режима и автоматическое регулирование позволяют устанавливать режим в пекарной камере по заданному графику. Отсутствие топочных устройств и легкость конструкции (небольшая удельная нагрузка) позволяет устанавливать печь на любом этаже здания.

Электроэнергия, вырабатываемая на гидростанциях, значительно дешевле энергии, вырабатываемой на тепловых электростанциях. При получении дешевой электроэнергии печи являются более экономичными, по сравнению с печами, работающими на топливе [5, с 285].

2.1 Описание конструкции