устройство для укупорки стеклянных банок при малосерийном и домашнем консервировании

Формула изобретения

1. Устройство для укупорки стеклянных банок при малосерийном и домашнем консервировании, содержащее жесткую крышку, гибкий элемент, размещенный с внутренней стороны жесткой крышки и герметически соединенный с ней, и узел крепления крышки к горловине банки, отличающееся тем, что оно снабжено сигнальным узлом, выполненным в виде удлиненной детали, взаимодействующей с гибким элементом, ось удлиненной детали совпадает с направлением деформации гибкого элемента при изменении давления внутри банки, при этом в жесткой крышке выполнено отверстие для размещения в нем удлиненной детали с возможностью свободного перемещения вдоль ее оси, а жесткость гибкого элемента удовлетворяет соотношению



где C нормальная жесткость гибкого элемента в месте его сопряжения с сигнальным элементом, Н/М;

[P] - предельно допускаемое для данного продукта и степени его стерилизации увеличение давления при длительном хранении, Па;

S_эфф эффективная площадь гибкого элемента, м²;

[l] нормированное допускаемое перемещение сигнального элемента, являющееся браковочным признаком для данного вида продукта, м;

K 0,3 5 безразмерный коэффициент, зависящий от вида продукта, степени заполнения банки, отношения площади поперечного сечения банки к эффективной площади гибкого элемента.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гибкий элемент выполнен в виде мембраны.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что гибкий элемент выполнен в виде плоской мембраны.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что гибкий элемент выполнен в виде гофрированной мембраны.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гибкий элемент выполнен в виде сильфона.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено защитной крышкой, размещенной между гибким элементом и полостью банки, и жестко соединенной с жесткой крышкой.

7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что зазор между гибким элементом и жесткой крышкой меньше предельно допустимой деформации гибкого элемента.

8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что зазор между гибким элементом и защитной крышкой меньше предельно допустимой деформации гибкого элемента.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что защитная крышка выполнена перфорированной.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что перфорация в защитной крышке выполнена в центральной ее части.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что перфорация в защитной крышке выполнена в ее периферийной части.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что удлиненная деталь выполнена в виде стержня.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что в поперечном сечении стержень имеет форму круга.

14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что в поперечном сечении стержень имеет форму кольца.

15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что в поперечном сечении стержень имеет форму уголка.

16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что в поперечном сечении стержень имеет форму прямоугольника.

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что удлиненная деталь выполнена в виде глухого цилиндра за одно целое с гибким элементом.

18. Устройство по п.11, отличающееся тем, что стержень прикреплен к гибкому элементу.

19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что удлиненная деталь разделена на две части, расположенные по разные стороны от жесткой крышки, и при этом на эти части нанесены покрытия, контрастные по цвету между собой и поверхностью жесткой крышки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приспособлениям для укупорки стеклянных банок крышками многоразового пользования.

Известно, что в консервной банке из жести при порче продукта происходит выпучивание крышки, и известны соответствующие рекомендации по наблюдению за этим выпучиванием с целью контроля сохранности продукта (см. Наместников А. Ф. Консервирование плодов и овощей в домашних условиях, Москва, издательство "Пищевая промышленность", 1969 г, стр. 215-217). Недостаток обычный крышки в качестве индикаторов порчи продукта является трудность визуального контроля небольших выпучиваний плоских поверхностей. Кроме того, невоспроизводимость условий заделки краев крышки при ее закатке зачастую приводит к неконтролируемому начальному прогибу крышки, и, следовательно, к совершенно различному поведению крышек при одинаковой повышении давления внутри банки. Некоторые крышки выпучиваются равномерно, а некоторые могут прощелкивать. Перечисленные факторы резко снижают надежность обнаружения момент начала порчи продукта, что влечен опасность отравления, особенно при длительном хранении домашних консервов.

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является "Затвор для многоразовой укупорки стеклянных банок" по авторскому свидетельству СССР N 1784552, B 65 D, 41/00, заявл. 18.03.91, опубл. 30.12.92. Указанное устройство содержит жесткую крышку, герметически соединенный с ней гибкий герметизирующий элемент с тарелкообразным выгибом, размещенный со стороны консервируемого продукта. При порче продукта происходит выделение газов и тарелкообразный выгиб прогибается наружу, что является признаком порчи для потребителя. Недостатком этого устройства является невысокая чувствительность, так как крышка и гибкий герметизирующий элемент выполнены штамповкой из одного листа, и поэтому тарелкообразный выгиб не может быть сделан достаточно тонким. Кроме того, начальный прогиб гибкого элемента обращен внутрь банки, что еще больше увеличивает давление, необходимое для его выгиба наружу. Таким образом, для прощелкивания гибкого элемента наружу нужно большое внутреннее давление, т. е. далеко процесс разложения продукта. Однако начальные этапы порчи ряда пищевых продуктов, когда уже образовались опасные для человека токсины, далеко не всегда сопровождаются выделением большого объема гнилостных газов, достаточного для такого повышения внутреннего давления в банке, которые могло бы обеспечить прощелкивание выгиба элемента наружу. Тем самым вследствие невысокой чувствительности известного устройство момент начала порчи продукта определяется неточно, и консервы становятся опасными для человека. Особенно опасны с этой точки зрения консервы из грибов и корнеплодов, изготовленные в домашних условиях или на небольших производствах на фермах, совхозах и т. п. т. е. когда трудно обеспечить стерилизацию с достаточной степенью надежности.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков, т. е. на повышение безопасности использования консервов путем повышения точности и надежности определения момента начала порчи продукта в банке.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройство для укупорки стеклянных банок при малосерийном и домашнем консервировании, содержащее жесткость крышку, гибкий элемент, размещенный со стороны консервируемого продукта с внутренней стороны жесткой крышки, и герметически соединенный с жесткой крышкой узел крепления крышки к горловине банки, введен сигнальный элемент, выполненный в виде удлиненного выступа, взаимодействующего с гибким элементом, ось удлиненного выступа совпадает с направлением перемещения поверхности гибкого элемента в месте его сопряжения с удлиненным выступом при изменении давления внутри банки, в жесткой выполнено отверстие, в котором размещен свободный конец сигнального элемента с возможностью свободного перемещения вдоль его оси, при этом жесткость гибкого элемента равна умноженному на безразмерный коэффициент частному от деления произведения предельно допускаемого для данного продукта и степени его стерилизации увеличения давления при длительном хранении и эффективной площади гибкого элемента на нормированное допускаемого перемещение сигнального элемента, являющееся браковочным признаком.

При этой совокупности существенных признаков во всех случаях будет получен новый результат повышена безопасность использования консервов путем повышения точности и надежности определения момента начала порчи продукта в банке.

Кроме того, указанный новый результат может быть достигнут при нижеуказанных формах выполнения отдельных элементов устройства.

Гибкий элемент может быть выполнен в виде мембраны, плоской мембраны, гофрированной мембраны, в устройство может быть введена защитная крышка, размещенная между мембранной и внутренней полостью банки, и жестко соединенная с жесткой крышкой, зазор между мембраной и жесткой крышкой меньше предельно допускаемого упругого перемещения мембраны, зазор между мембраной и защитной крышкой меньше предельно допускаемого упругого перемещения мембраны, защитная крышка выполнена с перфорацией в центральной части или по периферии, гибкий элемент может быть выполнен в виде сильфона, который может быть отделен от содержимого банки перфорированной защитной крышкой, жестко соединенной с жесткой крышкой, причем зазор между днищем сильфона и защитной крышкой меньше предельно допускаемого перемещения днища сильфона. Кроме того, сигнальный элемент может быть выполнен в виде стержня круглого, полоцилиндрического, уголкового или прямоугольного поперечного сечения, один конец которого может быть жестко прикреплен к гибкому элементу или взаимодействовать с ним без жесткого прикрепления. Сигнальный элемент может быть также выполнен в виде глухого цилиндра заодно целое с гибким элементом. Сигнальный элемент может быть выполнен из металла или пластмассы. На части сигнального элемента, расположенные снаружи и внутри по разные стороны от жесткой крышки, и на внешней поверхности жесткой крышки могут быть нанесены покрытия, контрастные по цвету между собой.

Сущность изобретения поясняется чертежами фиг. 1-7.

На фиг. 1, 8 изображен общий вид устройства, установленного на банке, в разрезе.

На фиг. 2 изображен общий вид устройства в разрезе с гибким элементом в виде сильфона.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение сигнального элемента в виде круга.

На фиг. 4 изображено поперечное сечение сигнального элемента в виде кольца.

На фиг. 5 изображено поперечное сечение сигнального элемента в виде уголка.

На фиг. 6 изображено поперечное сечение сигнального элемента в виде прямоугольника.

На фиг. 7 изображен сигнальный элемент, размещенный в отверстии жесткой крышки по скользящей посадке без прикрепления к гибкому элементу, с нанесенными контрастными покрытиями.

Описание устройства.

Устройство содержит жесткую крышку 1, выполненную из металла или стекла, гибкий элемент 2, размещенный со стороны консервируемого продукта 3, с внутренней стороны жесткой крышки 1. Консервируемый продукт находится в стеклянной банке 4. Гибкий элемент 2 герметически соединен с жесткой крышкой 1, которая, в свою очередь, герметически к горловине 5 стеклянной банки 4 узлом крепления, в качестве которого могут быть использованы пружинный зажим 6 или резьбовая пара 7. С гибким элементом 2 взаимодействует сигнальный элемент 8, выполненный в виде удлиненного металлического или пластмассового выступа, размещенного в отверстии 9 выполненном в жесткой крышке 1. При этом сигнальный элемент 8 может свободно перемещаться в отверстии 9 в любую сторону, соответственно прогибу гибкого элемента 2. Сигнальный элемент может быть жестко прикреплен к гибкому элементу 2 пайкой, сваркой и т. п. либо опираться на него под действием собственного веса. Верхняя 10 и нижняя 11 части сигнального элемента 8, находящиеся по разные стороны от жесткой крышки 1, могут иметь покрытия, контрастные по цвету между собой и цветом наружной поверхности 12 жесткой крышки 1. Например, сам сигнальный элемент 8 и наружная поверхность 12 жесткой крышки 1 могут быть хромированными или полированными, т. е. светлыми, а нижняя часть 11 может быть зачернена. Возможно также использование цветных покрытий ярких оттенков: белого, красного, оранжевого на фоне черного, синего и т. п. а также фосфоресцирующих покрытий, святящихся в темноте.

Гибкий элемент 2 может быть выполнен в виде мембраны, плоской мембраны, гофрированной мембраны, как это показано на фиг. 1. Гофры могут иметь полукруглую, синусоидальную, треугольную, трапециедальную и другие форму, используемые в мембранах.

Для защиты гибкого элемента 2 от механического повреждения продуктом 3 служат защитная крышка 13 с перфорацией 14, которая может быть выполнена в центральной части защитной крышки 13 или на ее периферии. Выбор места перфорирования зависит от вида консервируемого продукта. Защитная крышка 13 может быть выполнена в нескольких модификациях и входить в комплект для одной жесткой крышки 1. Защитная крышка соединяется с жесткой крышкой 1 жестким разъемным или неразъемным соединением.

В некоторых случаях гибкий элемент может быть выполнен в виде сильфона 15, который также может быть закрыт защитной крышкой 13. Зазор h₁ между гибким элементом 2 в виде мембраны и жесткой крышкой 1 меньше предельно допускаемого упругого перемещения гибкого элемента 2. Зазор h₂ между гибким элементом 2 и защитной крышкой 13, и зазор h₃ между днищем сильфона 15 и защитной крышкой 13 также меньше допускаемых упругих перемещений мембраны и сильфона соответственно.

Сигнальный элемент 8 может быть выполнен из металла, стекла, пластмассы и т. п. и иметь поперечное сечение в виде круга /фиг. 3/, полого стержня с поперечным сечением в виде кольца /фиг. 4/, стержня с сечением в виде уголка /фиг. 5/, стержня с сечением в виде прямоугольника /фиг. 6/, например, вырубленного из листового материала.

Нижний конец сигнального элемента 8 прикрепляется к гибкому элементу 2 или к днищу сильфона 15 сваркой, пайкой, склеиванием и т. п. способами, гарантирующими многоразовое использование устройства. Сигнальный элемент 8 можно также выполнить при формовании мембраны или сильфона путем выдавливания удлиненного тонкостенного цилиндра, ось которого совпадает с направлением перемещения поверхности гибкого элемента или сильфона в этой точке при изменении давления в банке.

Если сигнальный элемент 8 опирается на гибкий элемент 2 или сильфон 15 собственным весом, то его нижний конец не закреплен, т. е. сигнальный элемент может вынимать из отверстия 9 или вставлять в него.

Устройство работает следующим образом.

После закладки консервируемого продукта 3 в банку 4 устройство закрепляет на горловине 5 и размещен определенное число банок внутри стерилизатора /например, кастрюля-скороварка, небольшой автоклав и т. п./, и нагревают в соответствии с технологическим процессом для данного вида продукта. В ходе нагрева часть нагретого воздуха и растворенных в продукте газов выходит через щель между горловиной 5 банки 4 и жесткой крышкой I/ в начальной момент, или стерилизации, уплотнение отсутствует, и газообразные продукты могут свободно выходит наружу через эту щель/. Однако, поскольку крышка 1 может быть по ошибке оператора слишком сильно закручена, или прижата, а также в тех случаях, когда уже на первой стадии стерилизации нужна герметичность /это возможно для ускорения процесса консервирования для некоторых видов продукции при большом коэффициенте заполнения банки, т. е. при малом количестве воздуха и небольшом количестве растворенных в продукте газов/, то для предотвращения необратимой пластической деформации гибкого элемента 2, выполненного в виде мембраны, приводящей к смещению нулевого положения и к ухудшению работы устройства, зазор между мембраной и жесткой крышкой I h₁ меньше, чем предельно допускаемое упругое перемещение мембраны. Благодаря этому при слишком большом повышении внутреннего давления мембрана упирается снизу в жесткую крышку 1, что предотвращает появление пластической деформации. В случае использования сильфона 15 нет необходимости в защите его от перегрузки внутренним давлением в банке 4 вследствие большой прочности сильфона на сжатие.

После выдержки при заданной температуре в течение заданного времени в соответствии с технологическим процессом стерилизации банки извлекают из стерилизатора, в случае необходимости уплотняют пружинным зажимом 6 или резьбовой парой 7, просто закручивая крышку до упора. Затем банки охлаждают. При этом происходит падение давления внутри банки 4, и гибкий элемент 2 или сильфон 15 прогибаются внутрь. Затем h₂ и h₃ выбраны так, чтобы предотвратить перемещение мембраны или сильфона большее, чем предельно допускаемое упругое.

Если сигнальный элемент 8 не прикреплен к гибкому элементу 2 или к сильфону 15, то опускают его в отверстие 9 и замечают его начальное положение. Можно измерить длину выступающей части, или нанести на нее риску, или цветную метку и т. п. В ряде случаев, когда выпускается большая партия продукта, коэффициент заполнения банок одинаков, можно заранее нанести контрастные по цвету покрытия.

Затем закладывают банки 4 на хранение и периодически визуально контролируют положение сигнального элемента 8 относительно жесткой крышки 1. Если продукт начинает портиться, в результате газовыделения давления внутри банки 4 увеличивается по сравнению с начальным давлением в момент закладки на хранение. При этом гибкий элемент 2 или сильфон 15 перемещаются вверх и поднимают сигнальный элемент 8. Перемещение сигнального элемента большее, чем допускаемое, является браковочным признаком, определяющим момент начала порчи продукта.

Использование мембран и сильфонов в качестве гибкого элемента 2 существенно повышает чувствительность устройства к повышению давления, что позволяет надежно определить момент начала порчи продукта. При этом для обеспечения полной надежности необходимо учитывать свойства продукта 3. Чем больше допускаемое для данного продукта и степени его стерилизации увеличение давления и чем меньше нормальная жесткость гибкого элемента 2, тем больше при прочих равных условиях будет нормированное допускаемого перемещение сигнального элемента 8, являющееся браковочным признаком.

Поэтому оптимальная нормальная жесткость гибкого элемента 2 выбирается прямо пропорциональной допускаемому для данного продукта и степени его стерилизации увеличению давления при длительном хранении, и эффективной площади гибкого элемента, и обратно пропорциональной нормированному допускаемому перемещению сигнального элемента, являющемуся браковочным признаком для данного вида продукта.

Коэффициент пропорциональности К в этом соотношении может быть рассчитан теоретически, но точность и достоверность этого расчета, как правило, известны, поэтому он определяется экспериментально для каждого продукта, или группы однородных продуктов. Практика показывает, что этот коэффициент может изменяться от 0,3 до 5.

Защитная крышка 13 также предохраняет гибкий элемент 2 и сильфон 15 от налипания на них частиц продукта 3. Размеры и расположение отверстий перфорации 14 зависит от вида консервируемого продукта 3. Если куски продукта 3 имеют размеры несколько сантиметров, например, огурцы, предпочтительна перфорация 14 в центральной части защитной крышки 13, т. к. легче ее мыть. Если частицы продукта мелкие, например, грибы, то предпочтительнее перфорация по периферии.

Наиболее простым с точки зрения технологичности изготовления и легкости мытья является выполнение гибкого элемента 2 в виде плоской мембраны. Такое выполнение может быть рекомендовано для ряда продуктов с большим газоотделением, например, кольраби, брюссельской капусты и т. п. о чем может быть сделана надпись на крышке. Для продуктов с меньшим газоотделением нужна большая чувствительность, т. е. большее перемещение сигнального элемента 8 при небольшом повышении давления внутри банки 4. В этих случаях используют более чувствительную гофрированную мембрану с гофрами различной формы или тонкостенный сильфон.

Выполнение сигнального элемента 8 в виде сплошного или полого стержня /фиг. 3 и 4/ наиболее просто, но крепление в случае необходимости к гибкому элементу 2 или к днищу сильфона 15 требует сварки или специальной пайки. Такое выполнение предпочтительно, когда сигнальный элемент 8 не прикрепляется к гибкому элементу 2 или днищу сильфона 15, а удерживается на месте собственным весом. Сигнальные элементы 8 с поперечным сечением в виде уголка несколько сложнее /фиг. 5/, но их прикрепление к гибкому элементу 2 позволяет обойтись обычной пайкой не отогнутой лапке /фиг. 5/. То же относится и к сигнальному элементу с поперечным сечением в виде прямоугольника /фиг. 6/, который можно просто нарубить из листа.

Сигнальные элементы с сечениями, показанными на фиг. 3 и 4, могут быть выполнены из капролактама, чтобы обеспечить легкое скольжение в отверстии 9 /фиг. 7/ в случаях, когда нижняя часть сигнального элемента 8 не прикреплена к гибкому элементу 2 или сильфону 15.

Окончательный выбор формы сечения сигнального элемента определяется дизайном устройства и возможностями производства.

Нанесение на верхнюю 10 и нижнюю 11 части сигнального элемента 8 контрастных по цвету между собой и с наружной поверхностью 12 жесткой крышки 1 покрытий позволяет легче фиксировать момент, когда вследствие повышения газоотделения гибкий элемент начинает выпучиваться или сильфон сжиматься, что повышает надежность визуального определения момента начала порчи продукта.

Устройство позволяет с высокой точностью фиксировать момент начала порчи консервированных продуктов, изготовленных и хранимых в домашних условиях, или в условиях малосерийного производства. Это особенно важно для консервов из корнеплодов или овощей, соприкасающихся в процессе выращивания с грунтом /кабачки, томаты, огурцы, хрен, различные сорта капусты и т. п./, из грибов, особенно дикорастущих.