Дозатор начинки высокопроизводительного устройства для изготовления полуфабрикатов с тестовой оболочкой

Дозатор начинки высокопроизводительного устройства для изготовления полуфабрикатов с тестовой оболочкой

Реферат

Заявляемое изобретение относится к пищевой промышленности. В частности, оно может быть использовано в мясной и мясоперерабатывающей, а также в рыбной и рыбообрабатывающей промышленности.

Отличительные признаки заявляемого изобретения могут быть реализованы в высокопроизводительном оборудовании кулинарных и кондитерских производств, предприятий общественного питания (в агрегатах столовых, ресторанов, кафе).

Заявляемое изобретение призвано обеспечить высокопроизводительное изготовление составного полуфабриката продукта питания, допускающего глубокую заморозку.

При этом в представляемых материалах под полуфабрикатом в основном подразумеваются изделия-заготовки из оболочки (преимущественно состоящей из теста) с начинкой вязкой консистенции (например, с фаршем), такие как колбаски, пельмени, равиоли, вареники, пирожки и т.п.

Уровень техники

Известно устройство для изготовления полуфабрикатов (Патент РФ на полезную модель №39448), включающее а) средство образования тестовой заготовки - раскатку, выполненную с возможностью формирования как минимум двух лент из материала оболочки посредством механизмов, в частном случае, посредством как минимум двух механизмов, содержащих два вращающихся навстречу друг другу валика, в частном случае, как минимум по два вращающиеся друг навстречу другу валика, установленных друг относительно друга с заданным зазором, б) средство подачи начинки с фрагментом клинообразной формы, ориентированным вершиной в сторону зоны формования полуфабрикатов - фаршепитатель, выполненный с возможностью подачи начинки или ее порций между лентами, в) блок нагнетания начинки - дозатор (начинки), выполненный с возможностью дозированного, в частном случае порционного, нагнетания начинки в фаршепитатель, например, посредством (иначе - через) выпускных(е) каналов(ы), и г) штампующий механизм - барабаны (с множеством ячеек), установленные с возможностью вращения друг навстречу другу - в противоположных направлениях. Дополнительно такое устройство содержит различные кинематические цепи, замкнутые как минимум на одном силовом агрегате. Данное устройство выбрано в качестве прототипа заявляемого объекта.

Прототип не требует высококвалифицированного обслуживающего персонала и обеспечивает производство полуфабрикатов с привлекательным внешним видом. При этом, однако, у прототитпа имеются некоторые недостатки:

- затруднена сборка и наладка,

- происходит забрызгивание лент начинкой,

- не обеспечивается постоянство массы порций начинки из-за присутствия в начинке большого количества упруго деформируемого воздуха,

- не обеспечивается постоянство параметров импульсной подачи начинки,

- предполагается высокое потребление электроэнергии,

- детали дозатора быстро изнашиваются,

- не обеспечивается стабильность подачи начинки,

- не обеспечивается идентичность порций при одновременной и последовательной подаче начинки над различными ячейками.

Сущность изобретения

Цель изобретения, отражающая общий технический результат, достигаемый при реализации заявляемых объектов, - создание высокопроизводительного устройства для производства пельменей с оптимальным с точки зрения привлекательности внешнего вида (без задиров, заусенцев, дефектных отклонений формы поверхностей) соотношением размеров и параметров.

В этом аспекте заявляемые изобретения позволяют также: упростить конструкцию оборудования для производства полуфабрикатов, уменьшить их материалоемкость и повысить компактность, транспортабельность, снизить требования к квалификации обслуживающего персонала.

В том числе заявляемый технический результат от использования представляемого изобретения заключается в: упрощении санитарной обработки деталей и узлов; увеличении срока службы оборудования; уменьшении брака.

Достижению заявляемого технического результата способствует включение в известное устройство, содержащее: а) средство образования тестовой заготовки - раскатку, выполненную с возможностью формирования как минимум двух лент из материала оболочки посредством механизмов, а в частном случае - как минимум двух механизмов, содержащих два, а в частном случае - как минимум два вращающихся друг навстречу другу валика, установленных друг относительно друга с заданным зазором, б) средство подачи начинки с фрагментом клинообразной формы, ориентированным вершиной в сторону зоны формования полуфабрикатов - фаршепитатель, выполненный с возможностью подачи начинки, а в частном случае - ее порций, между лентами, в) блок нагнетания начинки - дозатор (начинки), выполненный с возможностью дозированного, в частном случае - порционного, нагнетания начинки в фаршепитатель, например, посредством (иначе - через) выпускных(е) каналов(ы), и г) штампующий механизм - барабаны (с множеством ячеек), установленные с возможностью вращения друг навстречу другу в противоположных направлениях, а также дополнительно - различные кинематические цепи, замкнутые как минимум на одном силовом агрегате, следующих главных и частных отличительных признаков.

Фаршепитатель может быть установлен на расстоянии от зоны формования полуфабрикатов, не превышающем максимального радиуса наружной поверхности барабанов, при этом дозатор может быть выполнен в виде расположенного над вершиной клинообразного фрагмента конструктивного элемента фаршепитателя, тогда как к последнему, например, через отверстие может быть подведен трубопровод, соединенный с фаршенасосом.

Дозатор может включать вентиль, представляющий собой цилиндр, и при этом последний может включать как минимум одно поперечное отверстие заданного диаметра.

Вентиль может быть кинематически связан с приводом, от которого он получает вращение вокруг своей оси, при этом может использоваться зубчатая или цепная передача с конечным элементом в виде звездочки.

Цилиндр может включать как минимум одну группу пересекающихся поперечных отверстий заданного диаметра, минимальные углы между осями ближайших из которых примерно одинаковы.

В ином исполнении вентиль может включать поперечное отверстие заданного диаметра.

Цилиндр (вентиль) может быть окружен втулкой со сквозным отверстием.

В отверстии вентиля может быть размещен предмет, выполненный с возможностью перемещения внутри указанного отверстия при воздействии на него силы, превосходящей 0,01 Н. Такой предмет может быть выполнен шарообразным или цилиндрическим.

При этом сквозное отверстие втулки может иметь меньшую площадь поперечного сечения по сравнению с поперечным отверстием вентиля.

Дозатор может содержать жиклер и клапан, выполненный в виде винта или болта, или резьбовой шпильки.

Цилиндр может включать несколько отстоящих друг от друга более чем на 5 мм групп пересекающихся поперечных отверстий заданного диаметра, минимальные углы между осями ближайших из которых одинаковы.

Цилиндр может включать как минимум одну пару групп, оси отверстий которых попарно параллельны.

Цилиндр может включать как минимум одну пару групп, оси всех отверстий которых не параллельны.

В ином исполнении вентиль может включать несколько отстоящих друг от друга более чем на 5 мм поперечных отверстий заданного диаметра.

Цилиндр (вентиль) может быть окружен втулкой со сквозными отверстиями в количестве, равном количеству групп отверстий на цилиндре или отверстий на вентиле.

В отверстиях вентиля могут быть размещены предметы, выполненные с возможностью перемещения внутри указанных отверстий при воздействии на них силы, превосходящей 0,01 Н (на каждый из предметов). Такие предметы могут быть выполнены шарообразным или цилиндрическим.

При этом сквозные отверстия втулки могут иметь меньшую площадь поперечного сечения по сравнению с поперечными отверстиями вентиля.

Дозатор может содержать жиклер, который может включать отверстия в количестве групп отверстий цилиндра и клапана, выполненные в виде винтов/болтов/резьбовых шпилек, по одному на каждое отверстие жиклера.

Клапаны могут навинчиваться на фторопластовые уплотнители.

Дозатор может содержать камеру для равномерного заполнения начинкой при заданном ее давлении, объем которой превосходит 10000 мм³.

В камере может быть расположен демпфер, представляющий собой подпружиненные упругим элементом или упругой средой поршень или мембрану, в пространство за которой через впускной клапан накачан воздух под давлением.

Вентиль может быть кинематически связан с барабанами таким образом, что момент перекрытия поперечным отверстием цилиндра отверстия втулки или жиклера примерно совпадет с моментом максимального сближения наиболее близко расположенных друг к другу нижних краев ячеек барабанов - ячеек, образующих зону формования полуфабрикатов. При указанной кинематической связи размеры поперечного отверстия цилиндра и отверстия втулки или жиклера могут быть выполнены с возможностью следующего за указанным перекрытием отверстий их полного перекрывания соответственно втулкой или жиклером и цилиндром при сближении верхних краев соответствующих ячеек после формования не менее 1/3 полуфабриката.

На выходе фаршенасоса или на входе фаршепитателя может быть установлен регулируемый клапан-задвижка, выполненный с возможностью управления давлением начинки в камере.

В фаршенасосе может использоваться частотно-регулируемый электропривод.

Фаршенасос может включать асинхронный двигатель и, например, насос центробежной конструкции с крыльчаткой.

Перечень фигур чертежей

На чертеже представлен один вариант конструктивного исполнения дозатора.

На чертеже приняты следующие обозначения:

1 - отверстие с резьбой для присоединения трубопровода, идущего от фаршенасоса - переходит в накопительную емкость (камеру),

2 - камера для равномерного заполнения начинкой при заданном ее давлении,

3 - фторопластовый уплотнитель, например, фторопластовая пленка,

4 - клапан, выполненный в виде резьбовой шпильки,

5 - жиклер, выполненный заодно с корпусом дозатора-фаршепитателя,

6 - отверстие жиклера с заборным конусом, например, сопрягаемым с фаской клапана (не показана),

7 - выполненная из упруго - или пластически деформируемого материала мембрана, подпружиненная упругой средой,

8 - пространство за мембраной, предназначенное для заполнения упругой средой, подпружинивающей мембрану,

9 - впускной клапан для заполнения пространства за мембраной упругой средой,

10 - корпус дозатора (фрашепитатель),

11 - звездочка цепной передачи, приводящая вентиль во вращение,

12 - вентиль,

13 - клинообразный фрагмент фаршепитателя (изображен схематично),

14 - ребро при вершине клинообразного фрагмента фаршепитателя,

15 - выходное отверстие фаршепитателя,

16 - группа пересекающихся отверстий,

17 - втулка,

18 - сквозное отверстие втулки (позицией отмечена часть такого отверстия),

19 - шарообразное тело - шарик, установленное в поперечном отверстии вентиля,

20 - сквозные поперечные отверстия вентиля, составляющие еще одну группу пересекающихся отверстий, углы между осями которых одинаковы и равны 90°, при этом данная группа составляет с группой 16 пару, оси всех отверстий которой не параллельны,

Сведения, подтверждающие возможность реализации изобретения

Заявляемое устройство для производства полуфабрикатов продукта питания из оболочки с начинкой может содержать следующие функциональные элементы: а) средство образования тестовой заготовки - раскатку, выполненную с возможностью формирования как минимум двух лент из материала оболочки посредством механизмов, в частном случае - как минимум двух механизмов, содержащих два, а в частном случае - как минимум по два вращающихся навстречу друг другу валика, установленных друг относительно друга с заданным зазором, б) средство подачи начинки с фрагментом клинообразной формы, ориентированным вершиной в сторону зоны формования полуфабрикатов - фаршепитатель, выполненный с возможностью подачи начинки или ее порций между лентами, в) блок нагнетания начинки - дозатор (начинки), выполненный с возможностью дозированного, а в частном случае - порционного, нагнетания начинки в фаршепитатель, например, посредством (иначе - через) выпускных(е) каналов (ы), и г) штампующий механизм - барабаны (с множеством ячеек), установленные с возможностью вращения друг навстречу другу - в противоположных направлениях.

Дополнительно такое устройство может содержать д) зону формования полуфабрикатов, в которую подаются ленты и начинка или ее порции - ячейки (формовочные), расположенные в непосредственной близости друг напротив друга и имеющие заданную форму внутренних поверхностей, соответствующую форме получаемых полуфабрикатов, либо включающие вставки соответствующей формы, например, чашеобразные элементы - экраны, различные, и е) выталкивающее средство - толкатель, расположенное в ячейках и выполненное с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно ячейки, а также различные кинематические цепи, замкнутые как минимум на одном силовом агрегате.

Взаимная ориентация барабанов и фаршепитателя 10 (см.чертеж) может быть выполнена такой, что минимальное расстояние между их поверхностями окажется больше 0,5, но меньше 2 мм, и при этом будет обеспечен гарантированный расчетный просвет между фаршепитателем и лентами, превышающий 0,1 мм, тогда как высота самого клинообразного фрагмента 13 может быть больше 10, но меньше 100 мм, и при этом угол а при его вершине может превосходить 10°.

Ребро 14 при вершине клинообразного фрагмента может быть выполнено притупленным и иметь радиус закругления, больший 0,1 мм.

Фаршепитатель может иметь как минимум одно выходное отверстие 15. Такое отверстие может иметь вытянутую форму с соотношением наибольшего размера к наименьшему, превосходящим 1,2.

Число выходных отверстий фаршепитателя может быть больше или равно числу ячеек, расположенных на барабанах одинаковым образом относительно образующих их наружных поверхностей.

Минимальный радиус кривизны выходного отверстия фаршепитателя может превышать 1 мм, тогда как его наибольший размер не превосходит 30 мм.

Фаршепитатель может быть установлен на расстоянии от зоны формования полуфабрикатов, не превышающем максимального радиуса наружной поверхности барабанов, при этом дозатор может быть выполнен в виде расположенного над вершиной клинообразного фрагмента конструктивного элемента фаршепитателя, тогда как к последнему, например, через отверстие 1 может быть подведен трубопровод, соединенный с фаршенасосом.

Дозатор может включать вентиль 12, представляющий собой цилиндр, и при этом последний может включать как минимум одно поперечное отверстие заданного диаметра.

Вентиль может быть кинематически связан с приводом, от которого он получает вращение вокруг своей оси, при этом может использоваться зубчатая или цепная передача с конечным элементом в виде звездочки 11.

Цилиндр может включать как минимум одну группу 16 пересекающихся поперечных отверстий заданного диаметра, минимальные углы между осями ближайших из которых примерно одинаковы.

В ином исполнении вентиль может включать поперечное отверстие заданного диаметра.

Цилиндр (вентиль) может быть окружен втулкой 17 со сквозным отверстием 18.

В отверстии вентиля может быть размещен предмет 19, выполненный с возможностью перемещения внутри указанного отверстия при воздействии на него силы, превосходящей 0,01 Н.

Такой предмет может быть выполнен шарообразным или цилиндрическим.

При этом сквозное отверстие втулки может иметь меньшую площадь поперечного сечения по сравнению с поперечным отверстием вентиля.

Под давлением начинки такой предмет будет выполнять функцию поршня, то обеспечивая плавное заполнение начинкой поперечного отверстия вентиля, то обеспечивая выдавливание начинки в выпускное отверстие фаршепитателя.

Цилиндр может включать как минимум одну пару групп, например, 16 и 20, оси всех отверстий которых не параллельны.

В ином исполнении вентиль может включать несколько отстоящих друг от друга более чем на 5 мм поперечных отверстий заданного диаметра.

Цилиндр может быть окружен втулкой со сквозными отверстиями в количестве, равном количеству групп отверстий на цилиндре или отверстий на вентиле.

В отверстиях вентиля могут быть размещены предметы, выполненные с возможностью перемещения внутри указанных отверстий при воздействии на них силы, превосходящей 0,01 Н (на каждый из предметов).

Такие предметы могут быть выполнены шарообразными или цилиндрическими.

При этом сквозные отверстия втулки могут иметь меньшую площадь поперечного сечения по сравнению с поперечными отверстиями вентиля.

Дозатор может содержать жиклер 5, который может включать отверстия 6 в количестве групп отверстий цилиндра и клапаны 4, выполненные в виде винтов и/или болтов, и/или резьбовых шпилек, по одному на каждое отверстие жиклера.

Клапаны могут навинчиваться на фторопластовые уплотнители 3.

Дозатор может содержать камеру 2 для равномерного заполнения начинкой при заданном ее давлении, объем которой превосходит 10000 мм³.

В камере может быть расположен демпфер, представляющий собой подпружиненные упругим элементом или упругой средой поршень или мембрану 7, в пространство за которой 8 через впускной клапан 9 накачан воздух под давлением.

Вентиль может быть кинематически связан с барабанами таким образом, что момент перекрытия поперечным отверстием цилиндра отверстия втулки или жиклера примерно совпадает с моментом максимального сближения наиболее близко расположенных друг к другу нижних краев ячеек барабанов - ячеек, образующих зону формования полуфабрикатов.

При указанной кинематической связи размеры поперечного отверстия цилиндра и отверстия втулки или жиклера могут быть выполнены с возможностью следующего за указанным перекрытием отверстий их полного перекрывания соответственно втулкой или жиклером и цилиндром при сближении верхних краев соответствующих ячеек после формования не менее 1/3 полуфабриката.

На выходе фаршенасоса или на входе фаршепитателя может быть установлен регулируемый клапан-задвижка, выполненный с возможностью управления давлением начинки в камере.

В фаршенасосе может использоваться частотно-регулируемый электропривод.

Фаршенасос может включать асинхронный двигатель, а также насос центробежной конструкции с крыльчаткой.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Между вращающимися в противоположные стороны вальцом и верхним валиком подают предварительно выдержанную в течение как минимум 30 с заготовку теста в виде широкого, но невысокого параллелепипеда, который захватывается ими и, попадая на нижний валик, направляется в зону формообразования ленты.

Ленты, полученные в раскатке, подаются на два барабана. При этом ширина лент на выходе раскатки существенно превышает ширину рабочей зоны барабанов, что позволяет компенсировать неконтролируемую утяжку лент, возникающую ввиду неоднородности материала оболочки, и устранить брак в работе крайних ячеек барабана, выражающийся, в частности, в раскрытии оболочки полуфабрикатов.

Захваченные вращающимися барабанами ленты перемещаются к зоне формования полуфабрикатов и посредством клинообразного фрагмента фаршепитателя гарантированно прижимаются к рабочей зоне барабанов - ножевая форма фаршепитателя выполняет роль направляющей для вспучивающегося теста.

Далее между лентами из выходных отверстий фаршепитателя подается начинка или ее порции. Указанные геометрические параметры выходного отверстия фаршепитателя позволяют полностью исключить забрызгивание лент начинкой.

Работу фаршепитателя обеспечивает дозатор, в который начинка поступает из фаршенасоса, предпочтительно имеющего регулируемый привод или регулируемые клапаны-задвижки. Регулировка давления начинки крайне необходима, в частности для поддержания постоянства отношения массы материала оболочки к массе начинки в полуфабрикатах вне зависимости от времени вылежки начинки. Дело в том, что последняя представляет собой смесь, например, мяса с воздухом (в пельменях), вследствие чего при изменении давления начинки меняется ее плотность, а значит и масса начинки в полуфабрикатах.

Работа дозатора основана на работе вентиля, попеременно перекрывающего поступление начинки в выходные отверстия фаршепитателя.

Особенности конструкций заявляемого дозатора обеспечивают постоянство массы истекающей в течение времени формообразования начинки или ее порций, невзирая на присутствие в ней большого количества упруго деформируемого воздуха, стабильность подачи начинки и постоянство параметров ее импульсной подачи, низкое потребление электроэнергии, большое время наработки дозатора на отказ, идентичность порций начинки в полуфабрикатах при ее одновременной и последовательной подаче над различными ячейками.

Начинка или ее порции несколько деформируют ленты в области входных отверстий ячеек, которые, смыкаясь при вращении барабанов друг навстречу другу, обеспечивают окончательное формование и разделение полуфабрикатов.

Описанное согласование подачи начинки или ее порций с входом ячеек в зону формования полуфабрикатов позволяет исключить образование в оболочке последних сколов, а также микро- и макротрещин.

Представленные конструктивные особенности заявляемого устройства обеспечивают простую сборку-разборку, в частности при проведении санобработки и наладку автомата.

В целом изобретения позволяют создавать высокопроизводительные устройства для изготовления пельменей с оптимальным с точки зрения привлекательности внешнего вида (без задиров, заусенцев, дефектных отклонений формы поверхностей) соотношением размеров и параметров. Общие затраты времени при эксплуатации заявляемого устройства в расчете на единицу продукции с учетом брака более чем в два раза ниже в сравнении с прототипом.

Использование отличительных признаков независимого пункта формулы изобретения позволяет упростить конструкцию оборудования для производства полуфабрикатов, уменьшить их материалоемкость и повысить компактность, транспортабельность, снизить требования к квалификации обслуживающего персонала. Стоимость соответствующих работ при реализации указанных признаков почти в два раза ниже по сравнению с прототипом.

Срок службы основных узлов заявляемого устройства примерно в три раза выше в сравнении с прототипом.

1. Устройство для производства полуфабрикатов продукта питания из оболочки с начинкой, содержащее предназначенную для формирования двух лент из материала оболочки раскатку, штампующий механизм - пару включающих ячейки барабанов, установленных с возможностью вращения друг навстречу другу, фаршепитатель, выполненный с возможностью подачи порций начинки между лентами и имеющий клинообразный фрагмент, ориентированный вершиной в сторону барабанов, а также дозатор, выполненный с возможностью порционного нагнетания начинки в фаршепитатель, отличающееся тем, что фаршепитатель установлен на расстоянии от зоны формования полуфабрикатов, не превышающем максимального радиуса наружной поверхности барабанов, а дозатор выполнен в виде расположенного над вершиной клинообразного фрагмента фаршепитателя конструктивного элемента последнего, тогда как к нему подведен трубопровод, соединенный с фарше-насосом, при этом дозатор включает вентиль, либо представляющий собой цилиндр, включающий поперечное отверстие заданного диаметра, в котором размещен предмет, либо представляющий собой цилиндр, включающий несколько отстоящих друг от друга более чем на 5 мм поперечных отверстий заданного диаметра, в которых размещены предметы, в то время как упомянутые предметы выполнены с возможностью перемещения внутри указанных отверстий при воздействии на эти предметы силы, превосходящей 0,01 Н.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый предмет или предметы выполнены шарообразными и или цилиндрическими.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вентиль кинематически связан с приводом, от которого он получает вращение вокруг своей оси, при этом используются зубчатая или цепная передачи.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вентиль окружен втулкой со сквозным отверстием или втулкой со сквозными отверстиями.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что сквозное отверстие втулки или ее сквозные отверстия имеют меньшую площадь поперечного сечения по сравнению с поперечным отверстием вентиля.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что вентиль окружен втулкой со сквозными отверстиями в количестве, равном количеству отверстий на вентиле.

7. Устройство по любому из пп.1 и 6, отличающееся тем, что дозатор содержит жиклер, который включает отверстия в количестве отверстий вентиля и клапана, выполненные в виде винтов, и/или болтов, и/или резьбовых шпилек, по одному на каждое отверстие жиклера.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что клапаны навинчиваются на фторопластовые уплотнители.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дозатор содержит камеру, объем которой превосходит 10000 мм³.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что в камере расположен демпфер, представляющий собой подпружиненные упругим элементом или упругой средой поршень или мембрану.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вентиль кинематически связан с барабанами таким образом, что момент перекрытия поперечным отверстием вентиля сквозного отверстия втулки или жиклера примерно совпадает с моментом максимального сближения наиболее близко расположенных друг к другу нижних краев ячеек барабанов - ячеек, образующих зону формования полуфабрикатов.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что при указанной кинематической связи размеры поперечного отверстия вентиля и сквозного отверстия втулки или жиклера выполнены с возможностью следующего за указанным перекрытием отверстий их полного перекрывания соответственно втулкой или жиклером и вентилем при сближении верхних краев соответствующих ячеек после формования не менее 1/3 полуфабриката.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходе фаршенасоса или на входе фаршепитателя установлен регулируемый клапан-задвижка, выполненный с возможностью управления давлением начинки в камере.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в фаршенасосе используется частотно-регулируемый электропривод.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что фаршенасос включает асинхронный двигатель.