这篇文章最近在Baking & Biscuit International上发表.
Reading Bakery Systems 通过其连续搅拌系统实现了搅拌工艺的完全自动化。其最终目标是让系统独立运行,无需任何人员干预。虽然搅拌可能是烘焙工厂里最复杂的生产工艺之一,但当今的搅拌技术已经非常接近这一目标。“这是因为,虽然该工艺可能很复杂,但其由有序、可测量和可控制的步骤组成。最新的搅拌机不仅可控制,而且控制系统中还有丰富的数据可证明该工艺是可重复的,”RBS 的专家强调。集成控制已经可以解决决策点,而不需要繁复培训和有丰富经验的操作员。通过使用全自动搅拌机,“质量和一致性是在烘焙工艺开始时就已经确认,而不是在生产工艺结束时才确认,”他们补充道。连续搅拌系统可以从生产线的其他环节获取信息,例如料斗料位、下游设备的运行状态以及温度等数据信息,并通过这些数据信息来自动调整搅拌系统参数,以确保生产过程和产品品质的一致性。
材料处理
对于连续搅拌机和批量搅拌机而言,材料处理的工艺类似,贯穿整个搅拌工艺的每个步骤:原料配量:自动连续搅拌的好处是,在一天或一季的任何时刻,均能保证配方的准确性。“计量设备的配量对于这一步至关重要。重要的是使用重量计量而不是体积计量,以保证所需的高精度。失重计量机用于粉末计量,而泵和流量计则用于液体计量,”RBS 解释道。固体脂肪或精细成分(例如浆果)需要更专门的设备。
- 搅拌:RBS 始终致力于完善专门的搅拌机设计,其前提是没有一台搅拌机可以用来制作所有类型的烘焙产品。这就是为什么美国专家提供五种类型的连续搅拌机,每种有 4 到 6 种尺寸,适用于不同的生产量。不同型号在施加的剪切力、能量输入、搅拌特性和其他设计因素方面都有所不同。针对特定产品来选择正确类型的搅拌机是完善自动化生产的关键因素。
- 卸料:管理批量搅拌后的面团排出会是一项挑战;相比之下,连续搅拌机则不会构成这类问题。面团从搅拌机中排出时呈“块状”或稳定地持续输出。“搅拌机出口处的切刀将面团切成易于处理的小块,以方便皮带运输。然后,面团可以直接进入下游成型设备,省去了批量搅拌机后端将面团切成小块所需的大型面团处理设备。
准确的工艺监控 = 自动化
工艺监控对于搅拌工艺的自动化至关重要。它使搅拌系统能够根据搅拌范围之外的变化进行自动调整。它概述了工艺变量,强调了恒定值和不太稳定的参数,以便更深入地了解工艺并支持进一步发展。“液体的瞬时偏差应为 ¼%,干料的瞬时偏差应为 ½% 或更低。通常,超过 5 秒 ½% 以上的偏差就会向操作员发出警报。然而,该系统具有自我纠正功能,这些警报在调试后很少出现,”RBS 解释道。
定义警报所需的实际偏差是可调整输入的。通常可以设置三个级别的警报,时长由 RBS 在调试期间预设:
- 1 级:参数超出范围。系统开始自我纠正。
- 2 级:如果系统在操作团队预设的时间内(通常为 5 秒)没有自我纠正,则会激活警报。系统会继续自我纠正,又或者由操作员进行干预。
- 3 级:如果系统在设定的时间内(通常为 15 秒)没有自我纠正,且操作员没有进行干预,则系统将自行关闭,直到操作员重新启动系统。这是当配料无法正确计量时(配料即将用完),当加工线在下游某处停止时,或者当成型设备的料斗填满时,就会发生这种情况。
自动搅拌系统通过料斗上方的光电传感器来调整产量,使料斗保持恒定的料位。如果系统从下游设备收到生产线已停止工作的信号,它也可以完全停止整个生产过程。
连续搅拌期间自动监控并记录的工艺参数还包括: 配料输送率与工艺值、配料温度和成品面团温度、所有搅拌机参数、能量输入、总产量以及自上一轮转换以来的面团总量。“烘焙工厂想要跟踪的任何工艺条件均可被记录并保存到称为趋势的数据库中,”该名专家解释道。
目前,通过使用全自动搅拌系统,操作员每小时只需要几分钟时间视察系统。其主要任务只是处理偶尔出现的警报并观察面团以确认品质。这种解决方案可以解决日益严重的人员短缺问题,这也是其采用率提高的一个驱动因素。相比之下,批量搅拌仍然需要大量劳动力。
成本分析和回报期
连续搅拌系统的初始投资高于批量搅拌。后者的总成本将取决于批量搅拌系统的自动化水平和生产线的面团产量。RBS 估算,如果将劳动力成本的节省也考虑进去,连续搅拌系统的投资回报期通常为半年至两年之间。在适用的情况下,“这初始投资的回报期是值得的,除此以外,连续搅拌会提供其他好处,包括更一致的面团、更底的烤炉能耗、更低的操作安全和食品安全风险、更底的面团处理设备投资等等。”