Охлаждение теста на производстве: почему греется дежа и чем это лечат

В июле вода на замес идет 10 °C вместо 4, тесто выходит 33 °C вместо 29, водоохладитель стоит и не держит уставку (или его только выбирают). Разложение по формуле статьи объясняет 28,7 из 33 °C: вклад воды, муки и цеха в К равен их температуре / 3, к ним добавляется поправка Тх на нагрев при замесе. Оставшиеся 4,3 К формула не объясняет.

По формуле выходит 28,7 °C, а не 33: 4,3 К лежат вне формулы. Вклады по учебной формуле (веса по 1/3, это не физический тепловой баланс), числа расчетного примера при воде 10 °C:

Источник	Вклад, К
Вода 10 °C	3,3
Мука 30 °C	10,0
Цех 34 °C	11,3
Поправка Тх на нагрев при замесе (калибровка по машине, не физический нагрев)	4,0
Брожение до делителя	в формулу не входит
Итого после замеса	28,7 (ваш замер 33: на 4,3 К выше)

Вода 10 вместо 4 объясняет по формуле 2 К из +4 К (29 → 33; 6 К / 3). Если при воде 4 °C у вас получалось ровно 29 °C, ваш Тх = 29 − (4 + 30 + 34) / 3 = 6,3 К, а не 4 К из примера; тогда при воде 10 °C формула дает 31,0 °C, и недостающие 2 К лежат вне формулы (брожение до делителя, место замера, температуры муки и цеха выше принятых). Раздельные цифры дают замеры (блок «Проверка за 5 минут»). Разбор механизма, не диагноз установки.

Вывод: при Тх = 4 К из примера хватает воды 11 °C; при Тх = 6,3 К те же Тм и Тп дают 3 · (29 − 6,3) − 64 = 4 °C. Цель по воде задает Тх вашей машины, найденный пробным замесом. Если летом тесто выходит горячим, а водоохладитель не держит воду, это две разные причины. Холод не держится из-за мощности, гликолевого бака (накопитель между водоохладителем и пластинчатым теплообменником; бака с питьевой водой в этой схеме нет) и рабочей точки машины летом. Тесто горячее еще из-за муки, цеха и Тх, на которые водоохладитель не влияет. Обе причины проверяют расчетом и замерами. Числа для подбора берут из летних замесов: именно летом рабочая точка машины уходит дальше всего от паспортной.

Коротко

1. Греется тесто, а не дежа: трение на двухскоростной машине 2,9–4,9 К, гидратация муки около 3,4 К (допущение), плюс мука, цех, вода и брожение до делителя.
2. Воду считают: Тв = 3·(Тт − Тх) − Тм − Тп. В примере при Тх = 4 К получается 11 °C, а не 4.
3. 175 л с 22 до 11 °C — около 2,2 кВт·ч на замес: среднее около 5 кВт (замес раз в 30 минут), пик налива около 67 кВт (налив за 2 минуты, допущение) берет бак.
4. Лед реален, если льдогенератор в час пика дает не меньше замесов в час × 28–34 кг (вода 4 °C), лед тает за замес и его успевают засыпать между замесами; иначе считают водоохладитель с баком. Что выгоднее по деньгам, считают по вашим тарифам и ценам оборудования.
5. Нужны 7 данных, они в конце.

Температура теста после замеса: какая нужна и что ломается при +2–4 К

Нормируют температуру теста, не дежи; вилка 28–33 °C (Чижикова, Коршенко).

Тесто	После замеса	Источник
Пшеничное безопарное и сдобное	28–30 °C	Ауэрман; Lesaffre
Опара / тесто на опаре	опара 28–32 °C / тесто 28–30 °C	Ауэрман

Диапазон безопарного и сдобного общий: источники дают его одной строкой, раздельных значений нет. Для ржаного и ржано-пшеничного теста значений в проверенных открытых источниках нет; ориентируйтесь на технологическую инструкцию на ваше изделие.

Горячее тесто плохо идет через делитель и округлитель; при 32–33 °C созревание заметно ускоряется, при 34–35 °C страдают дрожжи и клейковина. Справка: нормы проектирования ВНТП 02-92 (документ 1992 г.) предусматривают летом воду на тесто не выше 18–20 °C для дежей и не выше 8 °C для бункерных тестоприготовительных агрегатов (п. 7.7.19).

Откуда берется тепло в замесе и как посчитать воду

Трение на двухскоростных машинах: 7,8–13,3 кДж/кг теста (НУХТ, Дробот и др.), то есть 2,9–4,9 К или 1,0–1,8 кВт·ч на замес 300 кг муки. Раздельных данных по 1-й и 2-й скорости не найдено, даны суммарно по двухскоростной машине.

Брожение — отдельная статья: формула и Тх описывают тесто на выходе из дежи, а от конца замеса до делителя оно греется дальше, в зависимости от времени и условий. Сколько К набегает, источники не дают; цифру находят замером теста на выходе из дежи и у делителя.

Тв = 3 · (Тт − Тх) − Тм − Тп

Тв — вода, Тт — нужное тесто, Тм — мука, Тп — воздух в цехе (все °C); Тх — поправка на нагрев при замесе, К (находят пробным замесом). Для безопарного способа.

Пример: 300 кг муки, вода 58% = 175 л, Тт = 29, Тм = 30, Тп = 34, Тх = 4, сеть 22 °C. Без охлаждения тесто выходит 32,7 °C: (22 + 30 + 34) / 3 + 4. Нужная вода: 3 · (29 − 4) − 64 = 11 °C; вода 4 °C нужна при Тм + Тп = 71 °C, при большей сумме вода должна быть холоднее 4 °C (следствие данных примера, не норма).

Числа примера расчетные, не измерения:

Допущение	Значение	Источник или статус
Сеть / мука / цех; налив	22 / 30 / 34 °C; 2 минуты	допущение
Тх (двухскоростная или спиральная машина)	4 К	допущение; Чижикова и Коршенко: 3,7 К
Потери при промежуточном хладоносителе	×1,12	ВНТП 02-92, п. 7.7.15: 12 % (документ 1992 г.)
Теплоемкость 30% пропиленгликоля	3,9 кДж/(л·К)	допущение
Гидратация муки	3,4 К	оценка по словам представителя производителя в отраслевом журнале, первоисточник не найден
Электроэнергия на градус воды ниже	+2,3–3 %	оценка
Нагрев от механической энергии на машинах интенсивного замеса (не Тх)	5–18 К	рекомендуемая ВНИИХП энергия 15–50 кДж/кг, пересчет в К наш; Тх для такой машины находят только пробным замесом

Прочие источники одной строкой: King Arthur Baking Pro (friction factor 24 °F = 3·Тх, Тх ≈ 4,4 К), машина А2-ХТЗ-Б (12 мин — 11,9 кДж/кг, 15 мин — 13,3, разница около 0,5 К). Тх получен калибровкой конкретных машин, это не константа: для другой машины, времени и массы замеса его находят заново.

Проверка за 5 минут

1. Возьмите летний замес с записанными температурами: воды в замесе (на выходе дозатора, уже после охлаждения), муки на выходе из силоса, цеха у дежи, теста на выходе из дежи и у делителя (разница — брожение).
2. Найдите Тх = Тт,факт − (Тв + Тм + Тп) / 3.
3. Подставьте Тх в формулу и получите воду для нужного Тт. Сменили машину, режим или массу замеса — найдите Тх заново.
4. Переведите воду в холод: Q = 0,001164 × V × (Тсети − Тв), кВт·ч на замес.
5. Сравните с льдом: на воду 4 °C 28–34 кг на замес 300 кг муки при сети 20–24 °C, на воду 11 °C около 19 кг при сети 22 °C.

Охлаждение теста: лестница от дешевых мер к системным

Ступень	Дает в тесте	Потолок
1. Мука, режим замеса, цех	10 К муки дают 3,3 К в тесте; на одной машине (А2-ХТЗ-Б) замес 12 минут вместо 15 дает примерно на 0,5 К меньше нагрева; режим замеса задает качество теста, поэтому это не основной рычаг	мука задана складом, режим и цех — изделием и теплом печей
2. Чешуйчатый лед	как вода 4 °C (5–9 К), если лед растаял в воде замеса: 28–34 кг на замес 300 кг муки	время таяния, дозирование, ручной труд
3. Ледяная вода из накопителя	как охлажденная вода: 0,33–0,56 К на градус	уставку и объем накопителя считают под конкретную линию; водяной бак требует санитарной программы
4. Водоохладитель с баком	5–9 К (вода на 16 К холоднее, например с 20 до 4 °C, × 0,33…0,56)	вода не ниже +2…+4 °C как ориентир (для водоохладителя, охлаждающего воду напрямую, при такой уставке кипение около −3…0 °C, испаритель чувствителен к замерзанию; в схеме с гликолем и пластинчатым теплообменником гликоль и кипение холоднее; предел уточняют по паспорту); мощность и бак
5. Рубашка дежи	2,2–3,3 К вместе с охлаждаемой мешалкой (заявление производителей горизонтальных месилок; для спиральной дежи данных нет)	оценка по подобию: площадь рубашки растет как m^(2/3), тепло — как m

Отрицательная вода по формуле значит «нужен лед, охлаждение муки или цеха, либо рубашка». Вывод «вода дает больше рубашки» сделан по горизонтальным месилкам; для спиральной дежи данных о теплосъеме рубашки мы не нашли. Один из производителей спиральных месилок считает достаточной одну охлажденную воду.

На фото: генератор льда КРИО-ЧЛ-1000 — смотреть в каталоге

Водоохладитель для пекарни и хлебозавода: холод на замес, мощность по среднему и бак

Холод на замес. Q [кВт·ч] = 0,001164 × V [л] × (Тсети − Тцель) [К]. Для 175 л и сети 22 °C: цель 4 °C — 3,67 кВт·ч, цель 11 °C — около 2,2. Пик = Q × 60 / время налива [мин]; при 2 минутах это Q × 30: 110 и около 67 кВт.

На фото: генератор ледяной воды КРИО-ЛВ-25000 — смотреть в каталоге

Мощность по среднему. P ≈ Q × 60 / ритм × 1,12 (ритм в минутах). При ритме 30 минут Q 3,67 дает 8,2 кВт против пика 110 кВт, то есть в 13 раз меньше.

Бак (гликолевый) считается на один налив: V [л] = Q × 3600 / (3,9 × ΔТбака [К]). Для Q 3,3–4,3 кВт·ч (цель 4 °C, сеть 20–25 °C) и подъема температуры контура 4 / 5 / 6 / 8 К выходит 760–990 / 610–790 / 510–660 / 380–500 л; для примера с целью 11 °C (Q около 2,2 кВт·ч) при подъеме 5 К — около 410 л. Подъем температуры гликоля за налив определяет температуру воды в конце налива: она выше гликоля на подход пластинчатого теплообменника (берут из паспорта теплообменника). Поэтому подъем 4–8 К выбирают по допуску на Тв в конце налива. Бортовой бак серийных водоохладителей может быть меньше расчетного (проверяют по паспорту модели), тогда ставят внешний изолированный бак; вариант подбирают через форму подбора.

Частота замесов. Пример: цель 11 °C, Q около 2,2 кВт·ч, с потерями около 2,5. Машина по среднему для ритма 30 минут (около 5 кВт) за интервал возвращает около 2,5 кВт·ч, то есть налив целиком. При ритме 15 минут она возвращает около 1,2 кВт·ч, половину: недобор копится, и бак на один налив перестает хватать уже на втором наливе. Для ритма 15 минут среднее вдвое выше, около 10 кВт, либо бак больше.

Несколько тестомесов и масштаб. Одновременные замесы складывают Q, растут и пик, и бак. Для 3 тестомесов с одновременным наливом, цель 11 °C: Q = 3 × 2,2 = 6,6 кВт·ч, пик около 200 кВт, бак при подъеме 5 К около 1 200 л, среднее при ритме 30 минут около 15 кВт. В тоннах муки в сутки (замес 300 кг, цель 11 °C, сеть 22 °C, те же допущения):

Мука, т/сутки	Замесов в сутки	Холод, кВт·ч/сутки (2,2 на замес)	Лед, кг/сутки (около 19 на замес)
5	17	37	323
15	50	110	950
30	100	220	1 900

Для цели 4 °C на замес приходится 3,67 кВт·ч или 28–34 кг льда. Стоимость холода считают по вашему тарифу и EER выбранной машины: ₽ на замес = Q [кВт·ч холода] / EER × тариф [₽/кВт·ч]. Кг льда считают по удельному расходу энергии льдогенератора из паспорта.

Летний режим. Паспортная мощность дана для одной рабочей точки (температуры кипения и конденсации), при пакетной нагрузке она уходит: налив поднимает температуру возврата в бак (в расчете бака принято 4–8 К), конденсация следует за воздухом у печей. Поправка: снимите по диаграмме модели мощность при температуре гликоля на выходе из испарителя (уставка контура) в конце восстановления и Тконд (воздух у конденсатора плюс подход), поделите на паспортную; расчетное P поделите на этот коэффициент.

Лед или водоохладитель. Пример: замес 300 кг муки раз в 30 минут (2 в час), сеть 22 °C. Цель 4 °C: 28–34 кг льда на замес, 56–68 кг/ч, 448–544 кг за смену 8 часов (допущение). Цель 11 °C: около 19 кг на замес, около 38 кг/ч, 304 кг за смену. Лед реален, если одновременно: льдогенератор покрывает и час пика (не меньше этих кг/ч), и сутки (N замесов × 28–34 кг); лед успевает растаять за замес; 28–34 кг успевают взвесить и засыпать между замесами. Порог ручной засыпки (кг/ч) и порог по тоннажу муки в сутки, после которых лед перестает быть рабочим вариантом, в открытых источниках не найдены, поэтому мы их не называем. Для примера выше 28–34 кг на 300 кг муки; для вашего режима считайте по шагам блока «Проверка за 5 минут». При нарушении любого условия лед не закрывает потребность, и считают водоохладитель с баком.

Типовые ошибки при расчете воды и холода на замес

• Считать воду по формуле без калибровки Тх на своей машине → 1 К ошибки в Тх дает 3 К ошибки в воде.
• Брать Тх из чужого примера или подставлять физический нагрев 8 К вместо калиброванного 3,7–4,4 К → вода на 12 К холоднее нужной (в примере −1 °C), теплообменник под угрозой замерзания.
• Мерить температуру воды в сети вместо выхода дозатора → на бумаге сходится, а в замес идет более теплая вода.
• Считать водоохладитель по пику налива, а не по среднему с баком → машина в 13 раз мощнее нужной (пример: 110 против 8,2 кВт).
• Гнаться за 4 °C, когда по вашему расчету достаточно 11 °C → по оценке +2,3–3 % электроэнергии на кВт·ч холода на каждый градус ниже, а тесту один градус воды дает лишь 0,33–0,56 К.
• Не проверять Тконд в горячем цехе → летом рабочая точка уходит от паспортной, машина не держит уставку.

Для технолога: перекрестная проверка формулы по тепловому балансу

Тепловой баланс (вода 55 % и мука 45 % теплоемкости смеси, нагрев 6–8 К = механика 2,9–4,9 К + гидратация около 3,4 К, влияние цеха не учтено; расчет для Тм = 30 °C и Тт = 29 °C, оценка) дает воду около 13–17 °C против 11 °C по формуле. Расхождение показывает, что формула надежна только рядом с точкой калибровки, поэтому делают два пробных замеса с разной температурой воды и проверяют наклон «градус воды — градус теста». По балансу 10 К муки дают 4,4–4,6 К в тесте (по формуле 3,3 К), вода 10 вместо 4 — до 3,3 К (по формуле 2 К).

Для технолога и сервиса. Физический нагрев с гидратацией около 8 К против калиброванного Тх 3,7–4,4 К: Тх — калибровочная константа, а не физический нагрев. В формуле вода, мука и цех взяты по трети, а по тепловому балансу вода дает около 0,55, мука около 0,45. Если подставить 8 К вместо Тх, вода выйдет на 12 К холоднее (3 × 4 К). Стальная дежа (масса около 150 кг — допущение) составляет около 5 % теплоемкости смеси, поэтому прямой вклад цеха физически мал, а в формуле он «треть».

Если водоохладитель «под замес» летом не держит температуру

Для сервиса. Разбор механизма, не диагноз конкретной установки. Без проекта сверяйте с паспортной кривой и табличкой машины. Замеры ведите непрерывно от начала налива до возврата бака к уставке (в примере выше около 30 минут), окно не короче 15 минут.

На фото: чиллер воздушного охлаждения КРИО-AL-116 — смотреть в каталоге

Что мерить	Чем	С чем сравнивать	Что означает отклонение
1. Расход через испаритель	расходомер	проект; иначе паспортная кривая, табличка	выше нормы: байпас или перетекание через бак
2. Температуры воды: вход, выход, бак, возврат, выход дозатора	логгер	одновременные замеры по всем точкам за цикл налива и восстановления	рост от 4 до 10–15 °C по ходу налива: объем бака и расслоение, не мощность
3. Ток компрессора и баланс ṁ·c·ΔТ	токовые клещи	паспортная кривая	баланс ниже кривой: ступень разгружена или датчик врет
4. Воздух на входе конденсатора, подходы к Те и Тконд	термометр, манометры	табличка, паспорт	высокая Тконд и большой подход Тконд − Твозд.вх: горячий воздух на входе, грязный конденсатор, вентилятор

Если вода идет в тесто: схема, санитария и 7 данных для расчета

Вода, непосредственно контактирующая с сырьем, и лед должны быть питьевого качества (ТР ТС 021/2011, ст. 12). Конкретные документы на питьевую воду, мойку и дезинфекцию оборудования при подготовке статьи не найдены: требование выносится в проект и в программу ХАССП предприятия, перечень уточняет служба качества.

На фото: чиллер КРИО-C-35 — смотреть в каталоге

• Схема (инженерная рекомендация, нормой не задана). Хладоноситель — пищевой пропиленгликоль, контур отделен от воды замеса пластинчатым теплообменником; гликоль идет через бак по закрытому контуру, вода замеса в бак не попадает.
• Застой. Между наливами вода стоит в водяной стороне теплообменника и в линии до дозатора. После выходных и простоев, когда вода дошла до цеховой температуры, рекомендуем сливать ее перед подачей в замес; то же для водяного накопителя, если он есть.
• Мойка. Водяную сторону теплообменника и линию до дозатора (и водяной накопитель, если он есть) моют и дезинфицируют по санитарной программе предприятия, включая запуск после простоя.
• Давление между контурами. Двустенный теплообменник или контроль давления между гликолем и водой замеса: нормы на это в найденных документах нет, решение закладывают в проект. Один из приемов — держать давление воды замеса в теплообменнике выше давления гликоля, чтобы при микротечи гликоль не попал в продукт; попадание воды в гликолевый контур (разбавление, риск замерзания) учитывают отдельно.

Что сообщить нам, чтобы получить расчет:

1. Масса муки на замес.
2. Доля воды, л на замес.
3. Температура воды из сети летом (замер на вводе в июле–августе в часы пика).
4. Температуры муки (Тм) и воздуха в цехе (Тп) летом, нужная температура теста (Тт) и фактическая после замеса или замеренный Тх. Воду по формуле посчитаем мы.
5. Число замесов в час, число тестомесов, одновременность.
6. Город (наружная температура по СП 131, обеспеченность 0,98 — допущение подбора).
7. Место установки: цех у печей или снаружи, температура у конденсатора.

В ответ: вода по формуле, кВт·ч на замес, среднее и пиковое кВт, бак и вывод «лед или водоохладитель». Данные отправляйте через форму подбора, устройство машины — в статье «Принцип работы чиллера». Серийные водоохладители и чиллеры — в каталоге, генераторы чешуйчатого льда — отдельным разделом. Сервису: пришлите четыре измерения и тип машины.

Читайте также

• Охлаждение бетона: зачем массивным конструкциям ледяная вода