Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів

Реферат: Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів містить камеру теплової обробки харчових продуктів, оснащену у верхній частині засобом для завантажування харчових продуктів, в якій розміщені один під одним щонайменше два горизонтальних конвеєри для переміщення харчових продуктів, вхідний повітропровід, розміщений в нижній частині камери, теплогенератор та блок вентиляторів. Конвеєрна стрічка горизонтальних конвеєрів для переміщення харчових продуктів виконана перфорованою. Відстань між нижньою поверхнею верхнього та верхньою поверхнею нижнього горизонтальних конвеєрів складає в межах 80…100 мм. Пристрій обладнаний вихідним повітропроводом, що розміщений у верхній частині камери та з'єднує камеру з теплогенератором через блок вентиляторів. UA 107020 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ТЕПЛОВОЇ ОБРОБКИ СИПУЧИХ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ UA 107020 U UA 107020 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв для теплової обробки сипучих харчових продуктів, зокрема для сушіння та обсмажування сипучих харчових продуктів, і може бути використана в харчовій промисловості при виробництві сухариків різних форм, арахісу, фісташок, насіння соняшника та ін. продуктів. Винахіднику відомо багато аналогічних рішень пристроїв для теплової обробки сипучих харчових продуктів, серед яких за сукупністю суттєвих ознак найближчими є наступні. Відомо пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів, що складається з камери, розділеної на зони сушіння й охолодження. Камера включає засіб для завантаження сипучих харчових продуктів, призначених для сушіння, і засіб для вивантаження готового продукту. У камері встановлені горизонтальні конвеєри, розташовані один під одним і призначені для переміщення оброблюваних харчових продуктів. Камера сполучена з теплогенератором, який в свою чергу з'єднаний з вентилятором для подачі повітря в теплогенератор, а також з вентилятором для подачі повітря в зону охолодження і вентилятором для відведення відпрацьованого сушильного агента ("Сельский механизатор", 1999. - № 6. - С. 9, 50). До недоліків даного пристрою для теплової обробки сипучих харчових продуктів належить нерівномірна сушка, а також відсутність ефекту обсмажування, наприклад, заготовок сухариків. Повітря в межах пристрою не циркулює, а подається та відводиться після проходження через харчовий продукт, що зменшує енергоефективність пристрою. За прототип прийнято пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів, що містить розділену на зони сушіння й охолодження камеру з засобом для завантаження заготовок сухариків і засобом для вивантаження готових сухариків. В камері розташовані один під одним горизонтальні конвеєри для переміщення сипучих харчових продуктів. Також пристрій містить сполучений з камерою теплогенератор, вентилятор для подачі повітря в теплогенератор, вентилятор для подачі повітря в зону охолодження і вентилятор для відведення відпрацьованого сушильного агента. Крім цього, поряд з зонами сушіння й охолодження передбачена зона обсмажування, відокремлена від зон сушіння та охолодження за допомогою перегородок і роторних затворів, причому зона обсмажування з'єднана з теплогенератором, а зона сушіння, через отвір, виконаний в одній з перегородок, - з зонами обсмажування і охолодження. Горизонтальні конвеєри зон сушіння та обсмажування забезпечені індивідуальними приводами для роздільного регулювання тривалості процесів сушіння і обсмажування відповідно (патент RU2233086, опублікований 27.07.2004 р.). Всі процеси теплової обробки (сушіння, обсмажування) у пристрої за даним прототипом здійснюються в різних зонах, які обмежені розділовими перегородками, роторними затворами, а горизонтальні конвеєри різних зон містять індивідуальні приводи, що на практиці ускладнює конструкцію, знижує надійність роботи та утруднює обслуговування. Повітря в межах пристрою не циркулює, а подається та відводиться після проходження через харчових продукт, що зменшує енергоефективність пристрою. В основу корисної моделі поставлено задачу покращення енергоефективності пристрою для теплової обробки харчових продуктів з одночасним забезпеченням рівномірного підсушування та обсмажування харчового продукту за рахунок спрощення конструкції пристрою та створення замкнутого контуру циркуляції повітря в межах пристрою. Додатковою задачею є забезпечення рівномірної теплової обробки харчового продукту і, як наслідок, досягнення оптимального об'єму виділення вологи під час просушування та/або обсмажування, що досягається шляхом вирівнювання температурного поля у межах пристрою за рахунок циркуляції повітря. Поставлена задача вирішується таким чином, що у пристрої для теплової обробки сипучих харчових продуктів, що містить камеру теплової обробки харчових продуктів, оснащену у верхній частині засобом для завантажування харчових продуктів, в якій розміщені один під одним щонайменше два горизонтальних конвеєри для переміщення харчових продуктів, вхідний повітропровід, розміщений в нижній частині камери, теплогенератор та блок вентиляторів, відповідно до корисної моделі, конвеєрна стрічка горизонтальних конвеєрів для переміщення харчових продуктів виконана перфорованою, а відстань між нижньою поверхнею верхнього та верхньою поверхнею нижнього горизонтальних конвеєрів складає в межах 80…100 мм; при цьому пристрій обладнаний вихідним повітропроводом, розміщеним у верхній частині камери та з'єднує камеру з теплогенератором через блок вентиляторів. При цьому конвеєрна стрічка виконана у вигляді коміркової сітки. При цьому конвеєрна стрічка виконана з нержавіючої сталі. При цьому горизонтальні конвеєри приводяться в рух одним приводом синхронно. При цьому теплогенератор виконаний електричним. 1 UA 107020 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При цьому теплогенератор виконаний газовим. При цьому теплогенератор забезпечує нагрівання повітря не вище 250 °C. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом існує наступний. Відомо, що для забезпечення якісного виходу харчових продуктів, таких як сухарики, арахіс, фісташки, насіння соняшника та ін. продукти, вони повинні піддаватись рівномірному підсушуванню та обсмажуванню в процесі теплової обробки. Особливо добре це прослідковується при обсмажуванні, наприклад, сухариків з білого хліба, оскільки після теплової обробки, вони повинні виходити рівномірного золотистого кольору. Відомо, що для ефективного підсушування (обсмажування) сипучих харчових продуктів необхідним являється забезпечення відповідного температурного повітряного поля та досягнення конструктивно оптимального проходження харчового продукту через камеру теплової обробки. Для вирішення проблеми забезпечення рівномірного підсушування (обсмажування) харчових продуктів, відповідно до однієї з ознак корисної моделі, конвеєрна стрічка горизонтальних конвеєрів для переміщення харчових продуктів виконана перфорованою, а саме у вигляді коміркової сітки. Таке виконання конвеєрної стрічки дозволяє нагрітому повітрю, яке подається знизу камери, ефективно проходити через отвори конвеєрної стрічки та пронизувати сітчасту основу горизонтальних конвеєрів, на якій рухається харчовий продукт, і тим самим передавати свою теплову енергію. За рахунок цього забезпечується теплова обробка харчових продуктів з рівномірним ефектом підсушування та обсмажування. Крім цього, коміркова сітка конвеєрної стрічки виконана з нержавіючої сталі для забезпечення тривалого використання та уникнення можливості потрапляння небажаних елементів на поверхню харчового продукту, що можуть з'явитися внаслідок процесів окислення. Додатково для вирішення проблеми забезпечення рівномірного підсушування (обсмажування) харчових продуктів, відповідно до однієї з ознак корисної моделі, відстань між нижньою поверхнею верхнього та верхньою поверхнею нижнього горизонтальних конвеєрів складає в межах 80…100 мм. Таке виконання міжконвеєрної відстані не лише дозволяє забезпечити оптимальне проходження теплових повітряних потоків через конвеєрні стрічки горизонтальних конвеєрів, а й усунути ймовірність пошкодження окремих елементів сипучих харчових продуктів, наприклад окремих сухариків або зерен насіння соняшника, оскільки за такої відстані харчовий продукт під час руху легко пересипався з конвеєра на конвеєр, при цьому перемішуючись, але не пошкоджуючись. Також з рівня техніки відоме використання індивідуальних приводів для горизонтальних конвеєрів, що розміщені всередині камери теплової обробки харчових продуктів. Використання певної кількості приводів зумовлено наявністю декількох зон, розділених між собою. В процесі досліджень винахідником встановлено, що для забезпечення оптимальної роботи пристрою та досягнення рівномірного ефекту підсушування (обсмажування) достатнім є використання одного приводу, що синхронно приводить в рух всі горизонтальні конвеєри, розміщені в камері теплової обробки харчових продуктів. Таке виконання приводів дозволяє не тільки спростити конструкцію пристрою, а й забезпечити надійність та синхронність роботи горизонтальних конвеєрів в процесі роботи пристрою. Відповідно до ще однієї з ознак корисної моделі, що заявляється, пристрій обладнаний вихідним повітропроводом, розміщеним у верхній частині камери та сполучує її (камеру) з теплогенератором через блок вентиляторів. Наявність в пристрої для теплової обробки харчових продуктів вихідного повітропроводу, розміщеного у верхній частині камери, який сполучає її через блок вентиляторів з теплогенератором, який в свою чергу з'єднаний з вхідним повітропроводом, розміщеним в нижній частині камери, дозволяє забезпечення замкнутого контуру циркуляції повітря в межах пристрою, оскільки за допомогою теплогенератора здійснюється нагрівання повітря, що подається внизу камери для теплової обробки через вхідний повітропровід; далі нагріте повітря, проходячи через всі горизонтальні конвеєри і віддаючи тепло на сушіння та обсмажування харчових продуктів, піднімається вверх вже охолодженим і за допомогою вентиляторів через вихідний повітропровід потрапляє знову до теплогенератора, після чого процес повторюється. Таким чином, здійснюється так звана рециркуляція робочого повітря між теплогенератором та камерою для теплової обробки. Використання даної рециркуляції в поєднанні з добре термоізольованим повітропроводом дозволяє отримати суттєву економію по енергозатратам в процесі роботи пристрою, а також чітко здійснювати зміну і регулювання температурного режиму без інерції. З рівня техніки відомо пристрій, в якому камера теплової обробки харчових продуктів розділена на декілька зон: сушіння, обсмажування та охолодження з відповідними горизонтальними конвеєрами для переміщення харчових продуктів. Проте в процесі досліджень 2 UA 107020 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 встановлено, що для отримання оптимально обсмажених (підсушених) харчових продуктів, наприклад сухариків з рівномірним золотистим кольором, хорошим смаком та хрусткими властивостями, достатнім є наявність камери з однією зоною, в якій сипучі харчові продукти спочатку підсушуються на верхніх горизонтальних конвеєрах для переміщення харчових продуктів, а потім обсмажуються на нижніх. За рахунок створення замкнутого контуру циркуляції нагрітого повітря в межах пристрою немає необхідності використовувати різного роду розділові перегородки між горизонтальними конвеєрами, роторні затвори, що на практиці лише ускладнює конструкцію. Таким чином, за рахунок циркуляції нагрітого повітря по кругу в замкнутому просторі, а також виконання камери для теплової обробки з однією зоною для підсушування та обсмажування харчових продуктів, забезпечується рівномірність теплової обробки. Це зумовлено тим, що сипучі харчові продукти спочатку підсушуються на верхніх горизонтальних конвеєрах за рахунок повітря, що пройшло через горизонтальні конвеєри знизу вверх і втратило певну кількість тепла, є в деякій мірі охолодженим, проте не втратило температуру, необхідну для сушіння харчових продуктів. Потім сипучі харчові продукти обсмажуються на нижніх горизонтальних конвеєрах за рахунок подання гарячого повітря з теплогенератора через вхідний повітропровід, розміщений знизу камери. Відповідно до ще одних ознак корисної моделі, що заявляється, теплогенератор виконаний електричним, наприклад у вигляді трубчатих електронагрівачів, або газовим, наприклад з використанням газового або дизельного пальника. Виконання теплогенератора в той чи інший спосіб дозволяє застосовувати будь-який тип теплогенератора без зміни конструкції всього пристрою, при цьому суттєво не впливаючи на його роботу. Додатково теплогенератор виведений за межі камери, де знаходяться харчові продукти, і тому не здійснюється шкідливий вплив (перепалення) перегрітого металу, що знаходиться поруч з харчовими продуктами. Також для забезпечення ефективної теплової обробки теплогенератор, відповідно до однієї з ознак корисної моделі, забезпечує нагрівання повітря не вище 250 °C. Таке значення температури дозволяє створити оптимальне повітряне теплове поле, при якому не відбуватиметься пересушування або перегорання харчових продуктів, і навпаки, температура буде достатньою для приготування харчових продуктів. Запропонована корисна модель ілюструється наступними прикладами виконання, а також відповідними ілюстрованими матеріалами, на яких зображено наступне: - на фіг. 1 - загальний вид пристрою для теплової обробки сипучих харчових продуктів; - на фіг. 2 - вид пристрою для теплової обробки сипучих харчових продуктів зверху; - на фіг. 3 - вид збоку пристрою для теплової обробки сипучих харчових продуктів з витягнутими конвеєрами; - на фіг. 4 - схема руху харчового продукту на горизонтальних конвеєрах в камері для теплової обробки; - на фіг. 5 - схема ланцюгової передачі для горизонтальних конвеєрів; - на фіг. 6 - схема руху нагрітого повітря між камерою для теплової обробки та теплогенератором, виконаним електричним; - на фіг. 7 - схема руху нагрітого повітря між камерою для теплової обробки та теплогенератором, виконаним газовим; - на фіг. 8 - схема циркуляції повітря по замкнутому контуру в межах пристрою; - на фіг. 9 - загальний вид горизонтальних конвеєрів; - на фіг. 10 - загальний вид горизонтальних конвеєрів в межах камери для теплової обробки; - на фіг. 11 - загальний вид конвеєрної стрічки, виконаної у вигляді комірчастої сітки. Зображені матеріали, що ілюструють заявлену корисну модель, а також наведений приклад конкретного виконання пристрою ніяким чином не обмежують обсяг домагань, викладений у формулі, а тільки пояснюють суть корисної моделі. На фігурі 1 зображений загальний вид пристрою для теплової обробки сипучих харчових продуктів. Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів являє собою складену конструкцію. Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів містить засіб для завантажування харчових продуктів 1, розміщений у верхній частині камери теплової обробки харчових продуктів 2. Засіб для завантажування харчових продуктів 1 може бути виконаний у вигляді конвеєра ковшового типу для рівномірної подачі харчового продукту в камеру. Камера теплової обробки харчових продуктів 2 оснащена горизонтальними конвеєрами для переміщення харчових продуктів 3, розміщеними один під одним, де верхній горизонтальний конвеєр 3 завжди лінійно рухається в протилежному напрямку від нижнього і т.д. Між верхнім і нижнім горизонтальними конвеєрами 3 існує певне лінійне зміщення. За рахунок цього, коли 3 UA 107020 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 харчовий продукт потрапляє на верхній горизонтальний конвеєр 3, він лінійно рухається в певному напрямку, а коли довжина горизонтального конвеєра 3 закінчується, то харчовий продукт пересипається на горизонтальний конвеєр 3, розміщений на рівень нижче і рухається в зворотному лінійному напрямку. Таким чином, харчовий продукт постійно рухається з верхньої в нижню частину пристрою до виходу. При цьому відстань між нижньою поверхнею верхнього та верхньою поверхнею нижнього горизонтальних конвеєрів 3 складає 90 мм, щоб харчовий продукт під час руху легко пересипався з верхнього горизонтального конвеєра 3 на нижній горизонтальний конвеєр 3, при цьому перемішуючись, але не пошкоджуючись. Кількість горизонтальних конвеєрів 3 може бути різною, що залежить від типу харчового продукту, а також від продуктивності пристрою. Конвеєрна стрічка 4 горизонтальних конвеєрів 3 перфорована, виконана у вигляді коміркової сітки з нержавіючої сталі. В рух всі горизонтальні конвеєри 3 приводяться синхронно за допомогою одного привода 5 (на фіг. не показано) з редуктором 6. Між собою горизонтальні конвеєри 3 сполучені ланцюговою передачею 7. Швидкість руху горизонтальних конвеєрів 3 регулюється за допомогою частотного перетворювача. Всі горизонтальні конвеєри 3 можуть повністю висуватись з камери теплової обробки харчових продуктів 2 для здійснення чищення їх внутрішньої частини камери 2 та для проведення технічного огляду та регламенту. Пристрій містить теплогенератор 8, виконаний у вигляд окремої камери, всередині якої розміщений теплоносій. Теплоносій може бути електричним, наприклад у вигляді трубчатих електронагрівачів 9, або газовим, наприклад у вигляді газового або дизельного пальника 10. Газовий теплоносій 10 являє собою герметичну стальну ємність, що містить камеру згорання 11 і радіаторні ребра 12. Оскільки камера згорання 11 герметична, циркулююче повітря, яке смажить харчові продукти, не має прямого контакту з полум'ям та чадними газами пальника 10. Теплогенератор 8 забезпечує нагрівання повітря не вище 250 °C. Пристрій також оснащений блоком вентиляторів 13, що являють собою сукупність декількох відцентрових вентиляторів, об'єднаних в повітропровід. Блок вентиляторів 13 сполучає камеру теплової обробки харчових продуктів 2 з теплогенератором 8 за допомогою вихідного повітропроводу 14, розміщеного у верхній частині камери 2. В нижній частині камери теплової обробки харчових продуктів 2 розміщений вхідний повітропровід 15. Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів працює наступним чином. Сипучий харчовий продукт безперервно поступає в пристрій через вхідний отвір 16, розташований в верхній частині пристрою, за допомогою засобу для завантажування харчових продуктів 1 у вигляді конвеєра ковшового типу. Потік харчового продукту потрапляє на верхній горизонтальний конвеєр 3 і за принципом "змійки" рухається зверху вниз від верхнього горизонтального конвеєра 3 до нижнього. Під час лінійного руху по горизонтальним конвеєрам 3 харчовий продукт піддається дії нагрітого повітря, який інтенсивно подається знизу через вхідний повітропровід 15 вверх до вихідного повітропроводу 14. Нагріте повітря дуже добре пронизує коміркову сітку конвеєрної стрічки 4, на якій розміщені харчові продукти, і тим самим передає їм свою теплову енергію. За рахунок цього харчові продукти піддаються процесам сушіння та обсмажування з рівномірним ефектові. Проходячи через харчовий продукт, повітря охолоджується за рахунок теплопередачі. Більш охолоджене повітря, піднявшись в найвищу частину камери 2, потрапляє у вихідний повітропровід 14, який з'єднаний з блоком вентиляторів 13. Вентилятори блока 13 через вихідний повітропровід 14 безперервно втягують повітря з камери 2 і видувають його під певним надлишковим тиском в теплогенератор 8. Далі потік повітря проходить через нагріті радіаторні ребра 12 або через блок електричних нагрівачів 9 (в залежності від вибору теплоносія). При цьому повітря знову нагрівається і під тиском рухається в нижню частину камери 2, а потім повторює рух через горизонтальні конвеєри 3. Такий кругообіг (рециркуляція) повітря між камерою 2 та теплогенератором 8 повторюється безперервно. Повітря в такому процесі виступає робочим середовищем, яке постійно забирає тепло від теплоносія і віддає харчовому продукту. Температура всередині камери 2 виставляється оператором на пульті управління і автоматично підтримується контролером. Під час пересипання між верхніми і нижніми горизонтальними конвеєрами 3 харчові продукти дбайливо перемішуються, забезпечуючи рівномірність обсмажування з усіх сторін, при цьому харчові продукти проходять оптимальну кількість перемішувань. Готовий обсмажений (підсушений) харчовий продукт безперервним потоком вивантажується з камери теплової обробки 2 пристрою за допомогою найнижчого горизонтального конвеєра 3. 4 UA 107020 U 5 10 Харчовими продуктами, що піддаються тепловій обробці, переважно є сухарики різної форми, але також можуть бути арахіс, фісташки, насіння соняшника та ін. продукти. Таким чином, застосування заявленої корисної моделі дозволяє покращити енергоефективність пристрою для теплової обробки харчових продуктів з одночасним забезпеченням рівномірного підсушування та обсмажування харчового продукту за рахунок спрощення конструкції пристрою та створення замкнутого контуру циркуляції повітря в межах пристрою. Крім цього, додатково застосування заявленої корисної моделі забезпечує рівномірну теплову обробку харчового продукту і, як наслідок, дозволяє досягти оптимальний об'єм виділення вологи під час просушування та/або обсмажування, що досягається шляхом вирівнювання температурного поля у межах пристрою за рахунок циркуляції повітря. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 1. Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів, що містить камеру теплової обробки харчових продуктів, оснащену у верхній частині засобом для завантажування харчових продуктів, в якій розміщені один під одним щонайменше два горизонтальних конвеєри для переміщення харчових продуктів, вхідний повітропровід, розміщений в нижній частині камери, теплогенератор та блок вентиляторів, який відрізняється тим, що конвеєрна стрічка горизонтальних конвеєрів для переміщення харчових продуктів виконана перфорованою, а відстань між нижньою поверхнею верхнього та верхньою поверхнею нижнього горизонтальних конвеєрів складає в межах 80…100 мм, при цьому пристрій обладнаний вихідним повітропроводом, що розміщений у верхній частині камери та з'єднує камеру з теплогенератором через блок вентиляторів. 2. Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів за п. 1, який відрізняється тим, що конвеєрна стрічка виконана у вигляді коміркової сітки. 3. Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів за п. 1, який відрізняється тим, що конвеєрна стрічка виконана з нержавіючої сталі. 4. Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів за п. 1, який відрізняється тим, що горизонтальні конвеєри приводяться в рух одним приводом синхронно. 5. Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів за п. 1, який відрізняється тим, що теплогенератор виконаний електричним. 6. Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів за п. 1, який відрізняється тим, що теплогенератор виконаний газовим. 7. Пристрій для теплової обробки сипучих харчових продуктів за п. 1, який відрізняється тим, що теплогенератор забезпечує нагрівання повітря не вище 250 °C. 5 UA 107020 U 6 UA 107020 U 7 UA 107020 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8