ТЕСТОМЕСИТЕЛЬНАЯ МАШИНА И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩЕВОГО ТЕСТА
DOUGH-KNEADING MACHINE AND METHOD FOR PREPARATION OF FOOD DOUGH

Изобретение относится к тестомесительной машине и к способу приготовления пищевого теста, в частности теста для хлеба и кондитерских изделий.
Известные тестомесительные машины как для домашнего, так и для промышленного использования содержат емкость, обычно выполненную из нержавеющей стали, в которой расположен ротор, закрепленный на валу электродвигателя с возможностью вращения, при этом ротор снабжен множеством перемешивающих лопаток.
Для того чтобы приготовить пищевое тесто, заданное количество ингредиентов в твердой форме, таких как смеси пудры и/или муки, засыпают в емкость и непрерывно перемешивают вращающимися лопатками ротора во время приготовления теста. В случае приготовления пищевого теста для хлеба или кондитерских изделий ингредиенты в твердой форме также содержат дрожжи.
Во время этапа перемешивания емкость обычно закрыта крышкой, и ингредиенты в жидкой форме, например вода, необходимые для приготовления требуемого теста, постепенно добавляют к ингредиентам в твердой форме. Этап перемешивания длится до получения однородного теста, пригодного для дальнейшей обработки.
Известно, что пищевое тесто играет очень важную роль, поскольку его физические, химические и структурные свойства определяют качество получаемого из него готового продукта. Последующие этапы обработки фактически могут только оптимизировать готовый продукт по отношению к начальным свойствам теста, но нельзя ни улучшить свойства исходного теста, ни скорректировать какие-либо ограничения и недостатки, обусловленные, например, низким качеством ингредиентов теста или неправильным режимом приготовления.
Также известно, что формирование пищевого теста начинается с добавления воды к смеси пудры и/или муки. Вода может быть добавлена сразу же или позже как часть жидких ингредиентов, таких как яйца. Для того чтобы получить оптимальную степень гидратации теста, в идеале следует смочить каждую отдельную частицу смеси пудры и/или муки таким образом, чтобы получить количество воды, пропорциональное массе смеси.
Гидратация частиц смеси пудры и/или муки инициирует ряд химических и физических процессов, приводящих к образованию клейковины. Во время перемешивания и замешивания молекулы клейковины образуют ряд химических связей, которые делают пищевое тесто все более и более плотным и эластичным.
Известно, что плотность и эластичность пищевого теста в значительной степени зависят от уровня гидратации частиц смесей пудры и/или муки. Для того чтобы способствовать гидратации частиц смесей пудры и/или муки, жидкие ингредиенты впрыскивают в емкость в виде струй.
В патентном документе GB 190826 раскрыт пример месильной машины, содержащей емкость, внутри которой установлен с возможностью вращения ротор, имеющий горизонтальную ось и снабженный множеством перемешивающих лопастей. Месильная машина также содержит резервуар, пригодный для содержания воды, масла или других жидких ингредиентов. Смеси пудры и/или муки, необходимые для приготовления теста, вводят в емкость через подающий трубопровод, снабженный вибрирующим устройством и заканчивающийся отверстием, образованным в крышке месильной машины. Следовательно, смеси пудры и/или муки поступают в емкость за счет силы тяжести в тонко измельченной форме в результате вибраций, создаваемых вибрирующим устройством. Поскольку насадки расположены в крышке месильной машины, частицы смесей пудры и/или муки вступают в тесный контакт с жидкими ингредиентами, которые впрыскиваются насадками, перед тем как они достигнут дна емкости и будут перемешаны ротором, таким образом позволяя получить достаточную степень гидратации. Благодаря этим особенностям смеситель позволяет снизить время перемешивания теста.
В итальянской заявке на патент МI2009А001318 раскрыта месильная машина для приготовления пищевого теста, включающая в себя емкость с герметичной крышкой, внутри которой установлен ротор, имеющий вертикальную ось и снабженный множеством перемешивающих лопаток. Месильная машина также содержит множество насадок, удерживаемых в крышке и приспособленных для впрыскивания ингредиентов, необходимых для приготовления теста, таких как вода и яйца, в емкость в виде струи. Вертикальная ось ротора выполнена таким образом, чтобы создавать эффект подъема пудры со дна емкости в сторону крышки, таким образом способствуя контакту между пудрой и ингредиентами, впрыскиваемыми в виде струй, благодаря чему возможно получение весьма однородного и эластичного теста при смешивании в течение более короткого промежутка времени по сравнению с промежутками времени при использовании месильных машин, известных из существующего уровня техники.
Однородность и плотность пищевого теста имеют решающее значение не только в области производства макаронных изделий, но также в областях производства хлеба и кондитерских изделий, где все более ощущается необходимость сокращения времени перемешивания в целях ограничения нежелательных явлений перегрева, которые обычно инициируют заквашивание.
Несмотря на существование многочисленных типов месильных машин, известных из существующего уровня техники, все еще имеется необходимость улучшения характеристик однородности и эластичности пищевого теста и дальнейшего уменьшения времени перемешивания теста при обеспечении достижения высоких органолептических показателей, что является задачей изобретения.
Решение задачи согласно изобретению заключается в приготовлении пищевого теста посредством перемешивания пудры и/или муки с необходимыми ингредиентами в противотоке, таким образом способствуя тесному контакту между ними для обеспечения однородности и эластичности теста. С этой целью ротор имеет вертикальную ось вращения и содержит скошенные поверхности, выполненные с возможностью создания эффекта подъема смесей пудры и/или муки со дна емкости в сторону крышки, герметично уплотняющей ее во время вращения ротора. Месильная машина содержит множество распыляющих насадок, удерживаемых в крышке и направляющих струи по направлению ко дну и стенкам емкости. Твердые ингредиенты, таким образом, перемешиваются с жидкими ингредиентами как традиционным способом на плоскости, параллельной дну емкости, благодаря вихревому движению, создаваемому вращением ротора вокруг его оси, так и противотоком на плоскости, перпендикулярной дну емкости и проходящей через ось вращения ротора, благодаря его подъемному эффекту.
Задача решается также посредством создания внутри емкости смесительного движения вихревого типа применительно к частицам твердых ингредиентов, находящимся в емкости, не только на плоскости, параллельной дну емкости, но и на плоскости, проходящей через ось вращения ротора и перпендикулярной его основанию.
Для этой цели ротор содержит первые и вторые перемешивающие лопатки, которые наклонены как по отношению к плоскому основанию ротора радиально наружу, так и к плоскости, проходящей через его ось вращения и перпендикулярной его основанию. Свободные концы первых перемешивающих лопаток изогнуты в сторону оси вращения ротора, тогда как свободные концы второстепенной перемешивающей лопатки изогнуты в направлении от оси вращения ротора. Каждая лопасть ротора содержит по меньшей мере пару лопаток, состоящую из первой и второй перемешивающих лопаток, при этом расстояние между второй перемешивающей лопаткой и осью вращения ротора меньше расстояния между первой перемешивающей лопаткой и осью вращения ротора. Первая и вторая перемешивающие лопатки каждой пары лопаток наклонены в противоположных направлениях относительно плоскости, перпендикулярной основанию ротора и проходящей через его ось вращения, так, что одна лопатка расположена впереди другой во время вращения ротора. Следовательно, частицы твердых ингредиентов, поднимаемые ротором, также циркулируют между первой и второй лопатками каждой пары перемешивающих лопаток и затем периодически падают на дно емкости. Такое вихревое движение позволяет гомогенизировать размер частиц твердых ингредиентов и максимально повысить степень их гидратации.
Основным преимуществом согласно изобретению является возможность приготовления пищевого теста, которое является намного более однородным и эластичным, чем пищевое тесто, приготавливаемое в месильных машинах, известных из существующего уровня техники, и обладает очень высокой степенью гидратации, при этом перемешивание смесей пудры и/или муки и жидких ингредиентов осуществляется посредством вихревого движения одновременно на нескольких плоскостях, перпендикулярных друг другу.
Именно такой способ перемешивания также позволяет заметно снизить время приготовления пищевого теста и, таким образом, повысить производительность месильной машины при сохранении объема емкости, что создает значительное преимущество при промышленном изготовлении макаронных изделий.
Способ перемешивания посредством вихревых движений на нескольких плоскостях, которые взаимно перпендикулярны, также позволяет ограничить явления перегрева теста из-за трения частиц твердых ингредиентов во время перемешивания, что весьма важно в случае приготовления теста для хлеба и кондитерских изделий, для которых заквашивание теста начинается при температурах около 23°C, соответственно практически при комнатной температуре.
Ротор также может включать в себя множество углублений, образованных в его основании, которые проходят в поперечном направлении от скошенных поверхностей по направлению к противоположным краям. Эти углубления прерывают целостность скошенных поверхностей, ограничивая таким образом эффект подъема частиц твердых ингредиентов и способствуя их контакту с первыми и вторыми перемешивающими лопатками, а также вихревому движению.
Другие преимущества и особенности месильной машины и способа производства пищевого теста согласно изобретению станут понятны специалистам из последующего подробного и не имеющего ограничительного характера описания варианта осуществления со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 показана месильная машина согласно изобретению, вид в продольном разрезе, и
на фиг. 2, 3 и 4 - ротор месильной машины из фиг. 1, вид сверху, вид спереди и вид в перспективе соответственно.
Как показано на фиг. 1, месильная машина 10 согласно изобретению содержит емкость 20, например, выполненную из нержавеющей стали, внутри которой установлен с возможностью вращения ротор 30, снабженный множеством перемешивающих лопаток. Емкость 20 содержит дно 21 и открытый верх 22, предназначенный для засыпания ингредиентов в твердой форме, требуемых для приготовления теста, таких как смеси пудры и/или муки и дрожжей. Емкость 2 также содержит боковые стенки 23. В показанном варианте осуществления емкость 20 имеет, в частности, форму усеченного конуса, который расширяется от дна 21 по направлению к открытому верху 22.
Емкость 20 присоединена через соответствующую поддерживающую конструкцию, например фланец 40, к электродвигателю 50. Вал 60 электродвигателя 50 выступает внутрь емкости 20 и соединен с возможностью вращения с ротором 30, например, с помощью шпонки, полигонального соединения или подобного соединения. Месильная машина 10 также включает в себя крышку 70, предназначенную для герметичного закрывания открытого верха 22 емкости 20 во время приготовления пищевого теста.
В рабочей конструкции месильной машины 10 ось А вращения ротора 30, по существу, перпендикулярна дну 21 емкости 20, а также опорной поверхности месильной машины 10, и, таким образом, ротор 30 имеет, по существу, вертикальную ось вращения.
Ротор 30 содержит плоское основание, состоящее из нескольких лопастей, отходящих радиально наружу от соединительного участка 31, предназначенного для установки ротора 30 на вал 60 электродвигателя 50. Ротор 30 также содержит множество перемешивающих лопаток, прикрепленных к лопастям, образующим плоское основание; перемешивающие лопатки проходят в вертикальном направлении V, которое, по существу, перпендикулярно основанию.
Со ссылкой на фиг. 2-4 в показанном варианте осуществления плоское основание ротора 30 образовано, в частности, двумя лопастями 32, 33, которые отходят от соединительного участка 31 в противоположных направлениях в продольном направлении L, которое перпендикулярно вертикальному направлению V.
Как подробно показано на фиг. 2, лопасти 32, 33 содержат скошенные поверхности 34, которые образованы на периферии с боковых сторон и обращены в направлении вращения ротора 30, которое схематично показано на фиг. 2 стрелкой R. Благодаря такой конструкции вращение ротора 30 придает твердым ингредиентам, помещенным в объеме емкости 20, вихревое движение, в общем, параллельное дну 21 емкости 20, что вынуждает частицы смещаться к боковым стенкам 23 из-за центробежного эффекта и в то же время поднимает их по направлению к верху 22, обеспечивая тонкую дисперсию частиц.
Месильная машина 10 дополнительно содержит множество распыляющих насадок 80, предназначенных для впрыскивания необходимых для приготовления пищевого теста жидких ингредиентов, например воды, в распыленной форме внутрь емкости 20.
Насадки 80 удерживаются в крышке 70 и расположены так, чтобы направлять соответствующие струи по направлению к дну 21 и боковым стенкам 23 емкости 20, т.е. по направлению к частицам твердых ингредиентов, перемещаемых ротором 30. На фиг. 1 струи, направляемые из насадок 80, схематично показаны пунктирными линиями.
Насадки 80 подсоединены по меньшей мере к одному трубопроводу подачи, который, в свою очередь, подсоединен по меньшей мере к одному резервуару, предназначенному для содержания жидких ингредиентов, необходимых для приготовления теста. Жидкие ингредиенты подают насосом подачи.
В показанном на фиг. 1 варианте осуществления месильная машина 10 содержит, в частности, шесть распыляющих насадок 80, которые расположены по окружности и подсоединены к одному трубопроводу подачи 90; трубопровод подачи, в свою очередь, подсоединен к одной емкости 100, на выходе которой установлен насос 110 подачи. На виде в продольном разрезе на фиг. 1 показаны только четыре из шести насадок 80.
Понятно, что количество насадок 80 и их расположение по отношению к крышке 70, а также количество трубопроводов подачи и резервуаров может варьироваться в зависимости от нужд производства. Тем не менее, ввиду осесимметричной формы емкости 20 осесимметричное расположение насадок, например по окружности, соосной с осью А вращения, является предпочтительным, поскольку это позволяет распределять струи, поступающие из насадок, весьма равномерно.
Как описано выше, насадки 80 расположены таким образом, чтобы они направляли струи по направлению ко дну 21 и к боковым стенкам 23 емкости 20. Таким образом, частицы твердых ингредиентов, поднимающиеся от ротора 30 по направлению к верху 22 емкости 20, сталкиваются с противотоком жидких ингредиентов, впрыскиваемых в виде струй, которые образуются насадками 80, и тесно связываются с ними, образуя весьма однородные и эластичные смеси.
Согласно изобретению ротор 30 выполнен с возможностью создания смесительного движения вихревого типа применительно к ингредиентам, находящимся в емкости 20 не только на плоскости, параллельной дну 21 емкости 20, но и на плоскости, перпендикулярной дну 21 емкости 20 и проходящей через ось А вращения ротора 30.
Для этой цели, как показано, в частности, на фиг. 2-4, перемешивающие лопатки содержат первые перемешивающие лопатки 35, которые наклонены как по отношению к плоскому основанию ротора 30 радиально наружу, то есть к противоположной стороне по отношению к оси А вращения ротора 30, так и к плоскости Р, проходящей через его ось А вращения и перпендикулярной к его основанию. Как показано, в частности, на фиг. 4, свободные концы первых перемешивающих лопаток 35 изогнуты в направлении к оси А вращения ротора 30.
Перемешивающие лопатки также содержат вторые перемешивающие лопатки 36, которые наклонены как по отношению к плоскому основанию ротора 30 радиально наружу, так и к плоскости Р, проходящей через ось А вращения ротора и перпендикулярной его основанию. Как показано на фиг. 4, свободные концы вторых перемешивающих лопаток 36 изогнуты в направлении от оси А вращения ротора 30.
Каждая лопасть ротора 30 содержит по меньшей мере одну пару перемешивающих лопаток, состоящую из первой и второй перемешивающих лопаток 35, 36, при этом расстояние между второй перемешивающей лопаткой 36 и осью А вращения ротора 30 меньше расстояния между первой перемешивающей лопаткой 35 и осью А вращения ротора 30. Другими словами, начиная от оси А вращения ротора 30 и далее в направлении свободного конца лопасти основания ротора, вторая перемешивающая лопатка 36 и первая перемешивающая лопатка расположены друг за другом.
Во время вращения ротора 30 это конкретное расположение первой и второй перемешивающих лопаток 35, 36 вынуждает частицы твердых ингредиентов, которые поднимаются ротором 30, периодически перемещаться от одной лопатки к другой лопатке каждой пары на плоскости Р, проходящей через ось А вращения ротора 30 и перпендикулярной его основанию, и затем падать в направлении дна 21 емкости 20, что обеспечивает вихревое движение вблизи дна емкости 20.
Кроме того, в каждой паре лопаток первая и вторая перемешивающие лопатки 35, 36 наклонены в противоположных направлениях относительно плоскости Р, перпендикулярной основанию ротора 30 и проходящей через его ось А вращения. Такая конструкция обеспечивает то, что в каждой паре перемешивающих лопаток одна лопатка расположена впереди другой в направлении вращения ротора 30, благодаря чему частицы твердых ингредиентов, поднятые и смещенные от лопаток, которые находится впереди, собираются у идущей следом лопатки и, таким образом, направляются ко дну 21 емкости 20.
В показанном варианте осуществления вторые перемешивающие лопатки 36 расположены впереди первых перемешивающих лопаток 35 в направлении вращения ротора 30, которое показано стрелкой R. Таким образом, частицы твердых ингредиентов, поднятые скошенными поверхностями 34, периодически направляются радиально наружу от вторых перемешивающих лопаток 36 и сталкиваются с первыми перемешивающими лопатками 35, которые направляют их ко дну 21 емкости 20.
Вихревое движение частиц твердых ингредиентов на плоскости Р, показанных на фиг. 1 посредством множества точек, схематично проиллюстрировано последовательностью стрелок В, С, D.
Понятно, что перемешивание частиц твердых ингредиентов и жидких ингредиентов, впрыскиваемых в виде струи через насадки 80, происходит как во время подъема частиц твердых ингредиентов по направлению к крышке 70, так и во время вихревого движения, создаваемого перемешивающими лопатками.
В обоих случаях перемешивание происходит в противотоке благодаря тому, что струи, выпущенные из насадок, расширяются по направлению к дну 21 и к боковым стенкам 23 емкости 20.
Понятно также, что вихревое движение частиц твердых ингредиентов по отношению к плоскости Р комбинируется с их вихревым движением на плоскости, параллельной дну 21 емкости 20, которое создается вращением ротора 30. Таким образом, перемешивание имеет место одновременно на плоскостях, которые взаимно перпендикулярны, что обеспечивает весьма высокую степень гомогенизации компонентов пищевого теста. Это также позволяет получать очень высокую степень гидратации частиц твердых ингредиентов, в частности частиц пудры и/или муки, которые должны образовывать клейковину, которая значительно улучшает эластичные свойства теста, а также свойства обрабатываемости и сохранности.
Вихревое движение, создаваемое перемешивающими лопатками относительно плоскости Р, также позволяет создавать множество столкновений частиц твердых ингредиентов, которые пригодны для уменьшения размера частиц и делают их размер одинаковым на начальных этапах процесса приготовления теста; это приводит к образованию весьма однородных матриц клейковины, которые пригодны для внедрения и удержания частиц других ингредиентов, таких как дрожжи, и, таким образом, делают пищевое тесто исключительно плотным и эластичным.
Для того чтобы дополнительно способствовать процессу гомогенизации размера зерна частиц твердых ингредиентов, ротор 30 также может предпочтительно содержать множество углублений 37, образованных в лопастях 32, 33 его основания. Углубления 37 проходят в каждой лопасти 32, 33 ротора 30 в поперечном направлении Т, перпендикулярном продольному направлению L и вертикальному направлению V, от скошенных поверхностей 34 по направлению к противоположному краю.
Углубления 37 прерывают целостность скошенных поверхностей 34, уменьшая эффект подъема частиц твердых ингредиентов во время вращения ротора 30. Экспериментально было установлено, что такая конструкция позволяет поднимать частицы твердых ингредиентов, по существу, не выше перемешивающих лопаток 35, 36, которые в результате создают вихревое движение с максимальной эффективностью, что способствует гомогенизации размера частиц и гидратации частиц твердых ингредиентов.
Способ перемешивания на плоскостях, перпендикулярных друг другу, возможный благодаря наличию первых и вторых перемешивающих лопаток 35, 36, позволяет приготовить пищевое тесто за очень короткое время по сравнению со временем приготовления в месильных машинах, известных из существующего уровня техники.
Например, посредством прототипа месильной машины в соответствии с изобретением было установлено, что можно приготовить 24 кг пищевого теста для хлеба из муки типа "00" менее чем за 1 минуту, откуда следует, что часовая производительность месильной машины может превышать 700 кг в час, учитывая время загрузки месильной машины.
Согласно другому аспекту изобретения ротор 30 также включает в себя третьи перемешивающие лопатки 38, которые расположены на свободных концах лопастей 32, 33 на основании ротора 30. Третьи перемешивающие лопатки 38 проходят в вертикальном направлении V радиально наружу и, подобно первым и вторым перемешивающим лопаткам 35, 36, наклонены как по отношению к основанию ротора 30, так и к плоскости Р, проходящей через ось А вращения ротора 30 и перпендикулярной его основанию. Третьи лопатки 38, в частности, наклонены в противоположные стороны относительно основания ротора 30 и плоскости Р.
В отличие от первых и вторых перемешивающих лопаток 35, 36, свободные концы которых изогнуты, третьи перемешивающие лопатки 38, по существу, прямые и их функцией является обработка внешней поверхности пищевого теста во время его формирования и создание эффекта наматывания на них, что позволяет получать тесто в форме цельного однородного плотного блока, который может быть легко выгружен из емкости 20.
Третьи лопатки 38 могут предпочтительно содержать множество углублений 39, образованных в поперечном направлении Т. Углубления 39, образованные на третьих перемешивающих лопатках 38, позволяют ограничивать поверхности захватывания, пригодные для вращения теста, в частности, во время последнего этапа процесса перемешивания теста, когда масса обладает, по существу, определенным объемом и необходимо создать эффект наматывания, описанный выше, что позволяет уплотнить тесто перед выгрузкой.
Раскрытый и проиллюстрированный вариант осуществления изобретения является только примером и допускает многочисленные варианты. Например, количество лопастей, которые образуют плоское основание ротора 30, может быть более двух, что позволяет выполнять различные роторы в зависимости от размера месильной машины и постоянных производственных нужд. Следовательно, можно увеличить количество пар первых и вторых перемешивающих лопаток 35, 36, прикрепленных к лопастям 32, 33 ротора 30. Кроме того, месильная машина 10 может содержать автоматическую систему управления, предназначенную для осуществления управления частотой вращения ротора 30 и рабочими параметрами месильной машины, такими как давление впрыскивания жидких ингредиентов, согласно одной или нескольким программам, записанным в блоке управления. Также возможен запуск программ переработки твердых ингредиентов для уменьшения размера частиц, прежде чем они будут подвержены гидратации впрыскиваемыми жидкими ингредиентами в виде струи.