Ротационная печь — это вид профессионального теплового оборудования для хлебопекарной и кондитерской промышленности, в котором процесс выпечки осуществляется засчет комбинации принудительной конвекции (циркуляции горячего воздуха) и вращения стеллажной тележки с продукцией. Данный тип печей широко применяется на современных хлебозаводах и в пекарнях.
Предназначена для выпечки широкого ассортимента продукции — от формового хлеба до сдобных и кондитерских изделий.
История
Предшественники ротационных печей До появления ротационных печей в хлебопекарной и кондитерской промышленности использовались преимущественно подовые печи, в которых тестовые заготовки размещались на неподвижном поду (каменном или металлическом), а также конвейерные (туннельные) печи, где изделия перемещались через зоны нагрева на ленточном конвейере или люлечной цепи. Встречались также конструкции с вращающимся подом.
Основной проблемой этих печей была неравномерность пропекания: изделия, расположенные ближе к источнику тепла или у стенок камеры, получали неравномерную термическую обработку, что приводило к различиям в цвете корки, влажности мякиша и, как следствие, к нестабильному качеству готовой продукции. В люлечных и конвейерных печах эта проблема усугублялась неравномерным обдувом и разностью температур в различных зонах печи.
Изобретение первой ротационной печи Прорывным решением стало совмещение двух принципов: принудительной конвекции (циркуляции горячего воздуха) и вращения загрузочной тележки вокруг вертикальной оси. Такая конструкция позволяла каждому изделию последовательно проходить через все температурные зоны пекарной камеры, что обеспечивало требуемую равномерность выпечки.
Первая в мире ротационная печь для хлебопекарной и кондитерской промышленности была изобретена и запущена в производство в 1958 году в Швеции компанией Revent International AB.
Развитие технологии в мире Вслед за Revent на рынок ротационных печей вышли другие производители, каждый из которых внёс свой вклад в развитие технологии:
Sveba-Dahlen AB (Швеция, основана в 1948 году). В 1963 году компания изобрела первую ротационную печь с увеличенной поверхностью выпечки — систему IBS (Increased Baking Surface). Эта разработка позволила подводить больше тепловой энергии за меньшее время без повреждения поверхности изделий, сокращая время выпечки и увеличивая срок хранения продукции. Первая такая печь была установлена в сентябре 1964 года в стокгольмской кондитерской Wienerkronan Konditori. Характерно, что идея вращения тележки, по легенде, возникла у основателей компании при виде вращающегося в руке спичечного коробка. Bongard (Франция, основана в 1922 году). В 1975 году компания выпустила первую ротационную печь G1, которая позволяла выпекать 180 багетов одновременно на одной тележке за 24 минуты. Tagliavini S.r.l. (Италия, основана в 1934 году). Первая ротационная печь серии Rotative была разработана в 1969 году.
В последующие десятилетия производители совершенствовали системы распределения воздуха: Revent в 1988 году представила систему TCC (Total Convection Control — полное управление конвекцией), а в 2000-х годах были внедрены цифровые системы управления и многофазные режимы выпечки.
В России производство ротационных печей по западным технологиям началось в 1990-е годы, в в 2000-е годы на российском рынке появились печи отечественных производителей.
Устройство и принцип работы
Основные компоненты Теплоизолированный корпус с рабочей камерой. Система нагрева: электрические ТЭНы, газовые или дизельные горелки с теплообменником. Конвекционная система: вентилятор(ы) и система воздуховодов (воздушных каналов) для циркуляции горячего воздуха. Пароувлажнение: система подачи пара в рабочую камеру для формирования корки у хлеба. Привод вращения: механизм, обеспечивающий вращение стеллажной тележки внутри камеры. Система управления: программируемый контроллер для задания режимов выпечки.
Устройство ротационной печи (см. рис.1) 1. Контроллер для управления печью
2. Горелка
3. Устройство для фиксации тележки на поворотной платформе
4. Поворотная платформа
5. Зонт для улавливания паров упёка при открывании двери
6. Дверь
7. Тележка с хлебобулочными изделиями
8. Силиконовый уплотнитель двери
9. Пандус
Принцип действия Ротационная печь относится к оборудованию периодического (циклического) действия, в котором выпечка осуществляется в замкнутой термоизолированной камере. Технологический процесс реализуется в несколько последовательных стадий.
Загрузка продукции. На первом этапе тестовые заготовки размещаются на противнях, которые устанавливаются в многоярусную стеллажную тележку. Тележка вкатывается в пекарную камеру через дверь и фиксируется на поворотной платформе с нижним приводом вращения, либо подвешивается на кронштейн с верхним приводом вращения. Такая конструкция обеспечивает быструю загрузку/выгрузку всей партии и минимизирует теплопотери. Герметизация камеры. После установки тележки дверь печи плотно закрывается, формируя изолированное рабочее пространство. Герметизация необходима для поддержания заданных термовлажностных параметров и предотвращения утечек нагретого воздуха, что напрямую влияет на энергоэффективность агрегата. Нагрев и конвекция воздуха. Воздух внутри камеры нагревается с помощью теплового блока (электрические ТЭНы, газовые или дизельные горелки). Затем в действие вступает система принудительной циркуляции. Вентилятор теплового блока засасывает воздух из пекарной камеры, направляет его через нагревательные элементы и под давлением подаёт обратно через вертикальные шиберные блоки, расположенные на внутренних стенках. Ротация тележки. Одновременно с циркуляцией воздуха включается механизм вращения тележки. С помощью мотора с редуктором тележка приводится в медленное непрерывное вращение вокруг вертикальной оси со скоростью 2-5 оборотов в минуту. В процессе вращения каждый противень последовательно проходит через все температурные зоны камеры, включая области с максимальным тепловым потоком у места выхода горячего воздуха и более «холодные» участки вблизи дверцы. Благодаря ротации все изделия на всех ярусах тележки получают одинаковое термическое воздействие независимо от их положения в камере.
Комбинированное действие двух факторов — принудительной конвекции горячего воздуха и непрерывного вращения загрузочной тележки — составляет основу технологического преимущества ротационных печей перед конвекционными печами. Конвекция обеспечивает интенсивный теплообмен и высокую скорость прогрева, а ротация гарантирует равномерность обработки каждого изделия, исключая образование зон перегрева или недопёка.
Классификация ротационных печей Ротационные печи классифицируются по следующим основным признакам.
По типу нагрева (энергоносителю) электрические (с ТЭНовыми блоками); газовые (с теплообменником и горелкой); дизельные (с теплообменником и горелкой)
Тип нагрева зависит от доступности энергоносителя.
Некоторые модели допускают замену теплового блока, что позволяет переходить с одного энергоносителя на другой — см. раздел Универсальность по энергоносителям.
По вместимости Вместимость ротационной печи определяется габаритами стеллажной тележки (количеством уровней, расстоянием между ними) и размером используемых противней. На рынке промышленного оборудования стандартизированы следующие форматы противней:
40×60 см — для малых и средних печей; 60×80 см — наиболее распространённый формат для печей средней и большой вместимости; 60×90 см — увеличенный формат, позволяющий разместить большее количество заготовок на одном уровне.
Одна и та же модель печи может комплектоваться тележками с разным количеством стеллажей и разным шагом между ними. Расстояние между стеллажами варьируется в зависимости от типа выпекаемой продукции:
Меньший шаг (50-120 мм) — для мелкоштучных булочных и кондитерских изделий (печенье, пирожки, круассаны, мелкие булочки), позволяет разместить больше уровней в той же высоте камеры; Больший шаг (более 120 мм) — для формового хлеба, крупных булок и изделий, требующих объёма для подъёма теста.
Таким образом, в печь одного типоразмера можно установить тележку с разной компоновкой, адаптируя оборудование под конкретный ассортимент.
В отраслевой практике вместимость ротационных печей часто пересчитывают на количество булок формового хлеба (стандартная масса буханки — 0,5-0,75 кг). По этому критерию выделяют:
Малые (компактные) печи — до 50 булок за один цикл. Обычно рассчитаны на 8-10 противней формата 40×60 см. Средние печи — 100—200 булок. Наиболее распространённый сегмент, вмещающий до 20 противней 60×80 см. Большие (промышленные) печи — 200 и более булок. Вмещают до 20 противней размером 60х90 см и более, могут комплектоваться одной или двумя тележками.
При выпечке мелкоштучной продукции (изделия массой менее 200 г) на тех же тележках может размещаться значительно большее количество заготовок за счёт меньшего размера каждого изделия и возможности использовать дополнительные уровни.
По типу циркуляции воздуха с односторонней подачей (вентилятор расположен сзади или сверху); с симметричной / многопоточной подачей (два вентилятора или система встречных потоков) — см. раздел Система циркуляции воздуха.
По материалу корпуса:
с использованием конструкционной (чёрной) стали (частично или полностью); из нержавеющей стали (полное исполнение корпуса и внутренних элементов) — см. раздел Материалы корпуса и ресурс печи.
Указанные параметры независимы — одна и та же модель может быть газовой, средней вместимости, с многопоточной подачей и корпусом из нержавеющей стали.
Конструктивные особенности и их влияние на качество выпечки Конструкция ротационной печи включает ряд узлов и систем, от технических решений которых напрямую зависят равномерность выпечки, энергоэффективность, срок службы оборудования и удобство его обслуживания. Ниже рассмотрены основные вариации конструктивных элементов, встречающиеся в мировом промышленном оборудовании, и их влияние на технологический процесс.
Система циркуляции воздуха Качество выпечки в ротационной печи в значительной степени определяется аэродинамикой рабочей камеры — характером движения нагретого воздуха, интенсивностью теплообмена и равномерностью температурного поля.
Традиционное расположение вентилятора. В классических конструкциях вентилятор, обеспечивающий принудительную конвекцию, размещается в задней или верхней части пекарной камеры. Такое расположение технологически просто и широко распространено. Однако оно имеет недостатки: двигатель вентилятора подвергается постоянному тепловому воздействию, что сокращает его ресурс и может приводить к преждевременному выходу из строя. Кроме того, односторонняя подача горячего воздуха создаёт неравномерность теплового потока по объёму камеры, что вынуждает производителей применять реверсивное вращение тележки для частичной компенсации этой неравномерности.
Симметричные и многопоточные системы.