устройство для обработки пищевых продуктов

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, содержащее по меньшей мере один транспортный узел для подачи сырья и вывода готового продукта, рабочий орган из электропроводящего материала и трансформатор, отличающееся тем, что оно снабжено основанием, трансформатор смонтирован на последнем, а рабочий орган представляет собой короткозамкнутый виток трансформатора и образован набором режущих элементов произвольной формы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхности режущих элементов рабочего органа имеют антипригарное и антиадгезионное покрытия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бытовой технике и может быть использовано в пищевой промышленности, сельском хозяйстве и быту.

Известно, что приготовление продуктов питания из растительного и животного сырья, как правило, связано с двумя процессами его обработки механической, например, резание, дробление, формовка, транспортировка и тепловой (варка, жарение, сушка), которые обычно выполняются в разной последовательности и на различном оборудовании.

Для механической обработки известны резательные устройства с качательным движением вала с режущими лирами [1] для резки сыра, в которых обеспечивается только процесс резки продуктов, без транспортировки и тепловой обработки элементов.

Известны устройства для механической обработки различных продуктов, сочетающие разнообразную резку их и транспортировку в зону резания:

для обработки овощей с помощью режущих решеток [2] или режущим блоком из системы верхних, средних и нижних ножей, совершающих возвратно-поступательное движение в зазорах цилиндрических камер-ориентиров [3]

для переработки легко повреждаемых плодов арбузов, цитрусовых, томатов с помощью спиралевидного ножа, качающегося в лотковых питателях [4]

Известны устройства механической обработки продуктов, конструктивно объединяющие средства транспортировки сырья в зону резания, инструменты, режущие продукты по заданной программе, и средства транспортировки готовой продукции, например, машины для вырубки тестовых заготовок, состоящие из транспортера для подачи тестовой ленты, рабочего органа, совершающие прерывистые движения, режущего инструмента над транспортером [5] резательное устройство для нарезания ломтиков или кубиков из овощей типа картофеля, моркови, свеклы и др. содержащее полый качающийся питатель, неподвижный нож с дугообразным pычагом и транспортер для нарезанных овощей [6]

Однако, все указанные выше устройства, конструктивно сочетающие транспортные и резательные механизмы для механической обработки различных пищевых продуктов, не содержат нагревательных элементов для их тепловой обработки и, следовательно, не могут обеспечить одновременность механической и тепловой обработки в едином конструктивном объеме, что ограничивает функциональные возможности этих устройств, их производительность и эффективность использования.

С другой стороны, известны различные устройства, сочетающие в едином конструктивном комплексе тепловую обработку продуктов, их механическую транспортировку в зону тепловой обработки, а также осуществляемые механическими средствами перемещение и перемешивание продуктов в процессе тепловой обработки, в том числе:

сушильная камера, содержащая корпус с загрузочным и разгрузочным окнами и горизонтальный пластинчатый транспортер [7]

устройство для сушки сыпучих продуктов, содержащее сушильную камеру с встроенной горизонтальной сетчатой поверхностью, по которой с помощью транспортера с вертикальными скребками движется обрабатываемый продукт [8]

обжарочный барабан, для обработки зерен кофе, представляющий собой горизонтальный закрытый цилиндр с внутренней перфорированной поверхностью, содержащий прямолинейные или винтообразные скребки, укрепленные внутри цилиндра не неподвижном валу, выходящим за пределы днищ барабана. Барабан помещается в печь и приводится во вращательное движение сторонним электродвигателем [9]

печь с газовым подогревом для непрерывной выпечки хлебобулочных изделий, в прямоугольном корпусе которой имеются отверстия для входа и выхода конвейерного пода с решетчатыми носителями, конвейерный под имеет внешнюю и внутреннюю спиралевидные части, по которым движутся тестовые заготовки в процессе тепловой обработки [10]

машина для выпечки пиццы, состоящая из двух горизонтальных каруселей, несущих на периферии пекарные диски и вращающихся с одинаковой частотой навстречу друг другу. На их периферии установлены плоские нагревательные кольца, на которых находятся пекарные диски. В машине имеется дозатор для теста, устройства для переворота выпечки и для снятия готовой пиццы [11]

Указанные выше устройства для обработки различных продуктов, сочетающие в едином конструктивном объеме реализацию тепловых воздействий и механических перемещений обрабатываемых продуктов во-первых, практически предназначены только для обработки сыпучих продуктов или жидких полуфабрикатов и не приспособлены к разрезанию продуктов и сырья, на чаcти, так как не cодержат cоответcтвующих органов резания, что ограничивает сферу применения этих устройств и их функциональные возможности;

во-вторых, рабочие органы этих устройств, производящие тепловую обработку и механическую транспортировку пищевых продуктов функционально не объединены, что косвенно повышает материалоемкость этих устройств и снижает уровень активного использования их объема, т.е. ограничивает возможность их компактного исполнения.

Известно также более компактное устройство обработки пищевых продуктов, а именно устройство для непрерывного электроконтактного нагрева пищевых продуктов [12] которое включает в себя транспортный узел, выполненный в виде горизонтального трубопровода из неэлектропроводного материала для транспортировки и вывода готового продукта в процессе обработки, снабженный входным и выходным патрубками, установленными наклонно к трубопроводу, в которых закреплены пластинчатые электроды, обеспечивающие прохождение электрического тока через обрабатываемую среду в трубопроводе и ее нагрев (Беляев М. И. Оборудование предприятий общественного питания, т.3, Тепловое оборудование, М. Экономика, 1990, с.16-18).

Однако это устройств не содержит встроенных механических узлов для дробления и резки обрабатываемых пищевых продуктов, что уменьшает перечень продуктов и сырья, подлежащих обработке в устройстве и, следовательно, ограничивает его функциональные возможности;

обладает недостатками, обусловленными применением электроконтактного нагрева, т.е. может функционировать только при обработке предварительно измельченных и влагосодержащих продуктовых компонентов, представляющих достаточно равномерную электропроводящую среду. Тепловая энергия, выделяемая в этой среде при эксплуатации устройства, пропорциональна квадрату напряжения, приложенному к электродам-пластинкам входного и выходного патрубков и обратно пропорциональна омическому сопротивлению обрабатываемой среды, которое увеличивается по мере обезвоживания в результате тепловой обработки. В результате возникает необходимость применения высокого электрического потенциала на электродах, что предопределяет опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током, а электролизные процессы в обрабатываемой пищевой среде могут привести к образованию нежелательных включений в конечную продукцию.

Также известно устройство для обработки пищевых продуктов [13] принятое за прототип, содержащее транспортный узел для подачи сырья и вывода готового продукта и режущий орган с заостренной кромкой, выполненный в виде U-образной пластины, подключенной своими концами через трансформатор к источнику напряжения.

Однако основным недостатком этого устройства, ограничивающим его работоспособность и техническую эффективность (энергетические показатели, материалоемкость, надежность), является наличие механических разъемных контактов для электрического соединения U-образных пластин режущего органа с вторичной обмоткой понижающего трансформатора. Контактное сопротивление R_конт этого соединения соизмеримо с резистивным сопротивлением U-образного ножа R_нож и вторичной обмотки R_обм трансформатора и в нагретом состоянии даже может оказаться больше суммы двух последних

R_конт R_нож + R_обм (1)

Поэтому в этом устройстве-прототипе будет снижен КПД преобразования электрической энергии в тепловую нагрева режущего органа по крайней мере менее отношения R_нож/(R_конт + R_обм).

Для нагрева U-образного ножа с относительно малым сопротивлением R_нож необходим достаточно большой ток, измеряемый килоамперами, что при условии (I) приведет к существенному перегреву контактов, вплоть до их обгорания, что снижает надежность и долговечность устройства. Кроме того, наличие R_конт требует повышенного выходного напряжения понижающего трансформатора и соответственно увеличения числа витков вторичной обмотки, что приведет к росту материалоемкости трансформатора. При этом увеличивается потребляемая трансформатором реактивная мощность и снижается коэффициент мощности всей установки в целом и энергетический КПД.

Теоретически возможно увеличение КПД и снижение уровня перегрева контактных соединений за счет увеличения сопротивления ножа R_нож и соответствующего уменьшения тока в ноже при увеличении на последнем напряжения. Однако это увеличение напряжения не должно превышать допустимого для обеспечения электробезопасности (напряжение прикосновения 2 В при частоте 50 Гц, предусмотренного ГОСТ 12.1.038-82).

Изобретение направлено на создание устройства для обработки пищевых продуктов с более высокими энергетическими показателями КПД и коэффициента мощности, имеющего высокую надежность и относительно малую материалоемкость.

Это достигается в предлагаемом устройстве для обработки пищевых продуктов, содержащем по крайней мере один транспортный узел для подачи сырья и вывода готового продукта, режущий орган и трансформатор, причем трансформатор выполнен встроенным, а режущий орган представляет собой короткозамкнутый виток вторичной обмотки и выполнен в виде набора режущих элементов произвольной формы из электропроводящего материала. Режущий орган на своих поверхностях может иметь антипригарное и антиадгезионное покрытие.

На чертеже представлено предлагаемое устройство для обработки пищевых продуктов (продольный разрез и вид сверху).

Предлагаемое устройство для резки и термообработки продуктов содержит трансформатор с первичной обмоткой 1, подключаемой к источнику переменного напряжения, и шихтованным сердечником 2, изолированным от катушки первичной обмотки 1 и элементов вторичной обмотки слоем термостойкой изоляции 3. Вторичная обмотка состоит из двух частей первой в виде полувитка 4 с большим поперечным сечением и второй части, представляющей собой режущий орган, выполненный в виде набора режущих элементов 5 из электропроводящего материала (титана, нержавеющей стали и т.д.), электрически замкнутых на полувиток 4, причем электрическое сопротивление режущих элементов 5 значительно превышает сопротивление полувитка 4. Таким образом замкнутый контур 4-5-4 образует вторичную одновитковую обмотку и является источником тепловой энергии, выделяющейся в режущих элементах 5. Это обусловлено, во-первых, тем, что омическое сопротивление существенно выше в режущих элементах, чем в полувитке 4; во-вторых, тем, что в процессе обработки теплосъем осуществляется только с режущих элементов, как самих элементов, так и полувитка 4.

Режущие элементы 5 имеют заостренные кромки 6 и могут быть покрыты антипригарным и антиадгезионным покрытиями.

Трансформатор с режущим органом в виде режущих элементов 5 установлен на основании 7 произвольной формы. Транспортный узел выполнен, например, в виде направляющих салазок 8, жестко связанных с основанием 7, и каретки 9, свободно перемещающейся по салазкам 8.

На каретке 9 установлен гребенчатый толкатель 10 с прорезями 11 для транспортировки обрабатываемого продукта 12, например, картофеля, в зону резания и тепловой обработки между греющими режущими элементами 5 режущего органа, а также выталкивания долек этого продукта из зоны нагрева после их готовности. Каретка 9 может совершать возвратно-поступательное движение.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. После подключения первичной обмотки 1 к источнику переменного напряжения, в сердечнике трансформатора возникает переменный магнитный поток, создающий во вторичном контуре 4-5-4 соответствующую ЭДС (менее 2-х В по условию электробезопасности), в результате действия которой в этом контуре будет протекать ток, разогревающий режущие элементы 5.

Выделяемая тепловая энергия обеспечивает их быстрый разогрев в зоне обработки продуктов до необходимой температуры. Продукт, подлежащий обработке, устанавливается и гребенчатым толкателем 10 перемещается в зону обработки с одновременным нарезанием на дольки и их двухсторонним нагревом.

Технический эффект предлагаемого устройства с вышеописанным обрабатывающим узлом, обеспечивающим механическое разрезание продукта одновременно с его термообработкой, по сравнению с прототипом, состоит в следующем.

В предлагаемом устройстве режущий орган представляет собой одновитковую вторичную обмотку произвольной формы встроенного в устройство трансформатора, что приводит к следующему:

отсутствуют контактные сопротивления R_конт 0;

отсутствуют соединительные провода между рабочим органом и вторичной обмоткой;

отсутствует тепловое сопротивление между режущим органом и вторичной обмоткой.

Таким образом, в предложенном устройстве обеспечивается:

высокое использование энергии источника: КПД и коэффициент мощности близки к единице;

повышенная надежность и долговечность;

относительно меньшая материалоемкость;

высокая электробезопасность.