установка для изготовления брикетов из зернового сырья

Формула изобретения

Установка для изготовления брикетов из зернового сырья, имеющая, как минимум, две рабочие позиции, содержащие загрузочное устройство, включающее питатель, совмещенный со съемным кольцевым дозатором подающего шибера, установленного в направляющих поддона, снабженного окном, под которым укреплен на корпусе ограничитель камеры спекания, образованной соосно подвижными верхней и нижней матрицами, оснащенными нагревателями, отличающаяся тем, что верхние матрицы, шиберы и нижние матрицы жестко связаны между собой, а в поддоне на позиции загрузки выполнен сквозной паз шириной, превышающей диаметр дозатора, перекрытый поперечной задвижкой, установленной над приемником с возможностью перемещений в плоскости поддона.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для обработки пищевых продуктов, а именно к производству вспученных и спеченных зерновых брикетов из взорванного зерна или круп без дополнительной обработки в виде галет, вафель, крекеров или печенья.

Уровень техники характеризует установка приготовления из взорванных зерен продуктов типа вафель, сухарей и т.п., которая содержит верхнюю и нижнюю подвижные нагреваемые матрицы, размещенные коаксиально с подвижным ограничителем боковой поверхности формируемого продукта, которые образуют камеру спекания. В состав установки входит бункер, объемный дозатор с клещевыми захватами, связанными с приводом подачи вдоль поддона к камере спекания (1).

Недостатками указанного устройства являются низкая производительность, неудовлетворительное качество зернового продукта из-за большого градиента температур в камере спекания, что является причиной вкрапления на периферии неразорвавшихся зерен, неплотностей, а также неравномерная загрузка доз зерна клещевым механизмом, вызывающая некондицию и неправильную геометрическую форму готовых изделий, потерю товарного вида. Технологические возможности установки по зерну ограничены тем, что объем дозаторов не регулируется, не изменяется оперативно.

Отмеченные недостатки устранены в установке для изготовления брикетов из зернового сырья, выбранной авторами в качестве ближайшего аналога, имеющей, как минимум, две рабочие позиции, каждая из которых содержит загрузочное устройство и камеру спекания (2).

Загрузочное устройство включает в состав питатель зернового сырья, совмещенный с объемным дозатором подающего шибера, который установлен в направляющих поддона, снабженного аксиальным камере спекания окном. Дозатор представляет собой набор 2 сменных, съемно устанавливаемых в шибере, втулок с различным мерным внутренним объемом доя разного зернового сырья.

Камера спекания образована подвижными соосно расположенными верхней и нижней матрицами и укрепленным на корпусе под окном поддона ограничителем, которые оснащены электронагревателями.

Известная установка универсальна по сырью, имеет замкнутый автоматический цикл совмещенного действия параллельных позиций формирования зерновых брикетов.

Однако продолжением достоинств являются недостатки, присущие этой установке, заключающиеся в том, что качество формуемых изделий неидентично в одной партии из-за различного суммарного вспомогательного времени на параллельных автономных позициях при последовательном выполнении операций подачи мерных доз сырья на позиции загрузки в камеры спекания, возвратно-поступательных ступенчатых перемещений матриц для уплотнения и нагрева зерна, разрежения, выдержки и разъема камеры и выгрузки готовых изделий, что отрицательно сказывается на качестве брикетов, так как реальные режимы выходят за пределы доверительного диапазона, гарантирующего необходимые потребительские показатели и органолептические свойства пищевых изделий, снижает производительность.

Недостатком известной конструкции является трудоемкость смены втулок дозаторов по виду или качеству зернового сырья, так как при этом необходимо вручную освободить бункер, что трудоемко и неудобно в полном объеме дочиста, потому что питатели жестко закрепленного на корпусе бункера глухо замыкаются плоскостью подающего шибера.

Указанный недостаток снижает функциональную надежность работы установки в целом, потому что не представляется практически возможным оперативно проводить ремонт, профилактическое обслуживание исполнительных механизмов в режиме ручной наладки и холостых ходов без подачи зернового сырья в камеры спекания, так как известная конструкция работает в режиме замкнутого цикла, где не предусмотрены разрывы потока. Это увеличивает брак в продукции и может служить причиной заклиниваний, поломок и т.д.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является гарантированное обеспечение потребительских свойств изготовляемых брикетов, их идентичного качества, повышение функциональной надежности и производительности установки.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной установке для изготовления брикетов из зернового сырья, имеющей, как минимум, две рабочие позиции, содержащие загрузочное устройство, включающее питатель, совмещенный со съемным дозатором подающего шибера, установленного в направляющих поддона, снабженного окном, под которым укреплен на корпусе ограничитель камеры спекания, образованной соосно подвижными верхней и нижней матрицами, оснащенными нагревателями, согласно изобретению, по предложению авторов, верхние матрицы, шиберы и нижние матрицы жестко связаны каждые между собой, а в поддоне на позиции загрузки выполнен сквозной паз шириной, превышающей диаметр дозатора, перекрытый поперечной задвижкой, установленной над приемником с возможностью перемещений в плоскости поддона.

Отличительные признаки обеспечивают повышение функциональной надежности установки за счет синхронизации циклов технологического процесса, операций и переходов, адекватность режимов формообразования зерновых брикетов на параллельных позициях с гарантированно идентичным качеством. При этом упрощается ремонтное обслуживание установки, сокращается вспомогательное время, что повышает производительность и снижает себестоимость продукции.

Каждый существенный признак необходим, а их совокупность достаточна для достижения новизны качества - нового сверхэффекта, не присущего им в разобщенности, то есть получена не сумма эффектов, а эффект от суммы признаков.

Предложенная установка пригодна для промышленного производства и использования в серийном изготовлении зерновых брикетов, является неизвестной по выявленным источникам информации уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста - пищевика, то есть соответствует критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, которые имеют только иллюстративные цели, не ограничивают объема прав совокупности признаков формулы и где изображены:

- на фиг. 1 - общий вид установки в разрезе;

- на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1;

- на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1;

- на фиг. 4 - схематично рабочие позиции.

Каждая из двух позиций установки (фиг. 1, 3) содержит камеру 1 спекания, образованную верхней и нижней матрицами 2 и 3 соответственно (фиг. 4) и ограничителем 4, в которых установлены электронагреватели 5 и загрузочное устройство, в состав которого входят бункер 6 зернового сырья и подающий шибер 7, установленный в призматических направляющих 8 неподвижного поддона 9.

Матрицы 2 и 3 с возможностью соосных перемещений от гидроприводов 10 и 11 соответственно смонтированы на колонках 12 (фиг. 3) несущего корпуса 13, а ограничитель 4 закреплен на корпусе 13 неподвижно. Верхние матрицы 2 между собой жестко связаны перемычкой 14 (фиг. 2), а нижние матрицы 3 - перемычками 15.

В корпусе 13 расположены привод 16 давления и модуль 17 управления циклом работы.

За рабочей позицией, камерой 1 спекания, установлены наклонный склиз 18 выгрузки и тара 19 для готовых изделий.

В шиберах 7 загрузочного устройства, жестко связанных между собой перемычкой 20 и с приводами 21 возвратно-поступательных перемещений (фиг. 3), установлена дозирующая сменная кольцевая втулка 22 под разное сырье. Поддон 9 имеет совмещенное с камерой 1 спекания окно 23 и под питателем бункера 6 сквозной паз 24, в котором установлена поперечная задвижка 25 на уровне поддона 9, перекрывающая диаметр дозирующей кольцевой втулки 22. Под пазом 24 поддона 9 в корпусе 13 установлен приемник 26 (фиг. 1).

Установка работает следующим образом. Предварительно приготовленное зерновое сырье загружают в бункер 6, включают нагреватели 5, которые обеспечивают нагрев матриц 2, 3 и ограничителя 4 до температуры в диапазоне 270 - 300^oC.

В зерновую основу 95,1 - 95,7 мас.% вливают 19 - 23% водный раствор 1,6 - 2,4 мас.% поваренной соли, которую затем в течение 4 - 6 ч перемешивают, чтобы достичь необходимой 12,5 - 24,2% влажности зерна для вспучивания при брикетировании. Затем вносят вкусовые добавки в суммарном количестве 0,6 - 1,0 мас. % (молотые и измельченные перец, укроп, тмин, кориандр и т.п., чеснок и сушеный лук, раздельно) и 1,6 - 1,9 мас.% рафинированного растительного масла (подсолнечного, соевого, арахисового, кукурузного), после чего смесь выдерживают в течение 30 - 50 мин для обеспечения распределения их в объеме зернового сырья.

Для повышения пищевой ценности (калорийности, присутствия микроэлементов, витаминов и т.д.), вкусовых качеств и экономической целесообразности в рецептуре зерновую пшеницу можно использовать в композиции с рисовой, гречневой, перловой и овсяными крупами. Для этой же цели в зерновую основу можно добавлять 6 - 10% пшеничных отрубей.

В исходном положении зерновое сырье из бункера 6 через его питатель заполняет объем кольцевых втулок 22 дозатора, дном которых является поверхность задвижки 25. Далее включают модуль 17 управления последовательными операциями изготовления брикетов.

Приводами 21 шиберы 7 синхронно подаются по поддону 9 к камерам 1 спекания, при этом объемные дозы зернового сырья во втулках 22 отсекаются шиберами 7 от массы в питателях бункера 6.

При совмещении втулок 22 с окном 23 поддона 9 дозы зернового сырья просыпаются на матрицы 3 внутрь ограничителя 4. Шибера 7 возвращаются в исходное положение под загрузку втулок 22 следующими дозами, а матрицы 2 приводом 10 опускаются внутрь ограничителей 4, сжимая зерновое сырье до размера 1,0 мм - происходит спекание под давлением 25-55 кг/см². Затем матрицы 2 и 3 резко разводят на высоту изделия 3-6 мм в зависимости от состава, создавая разрежение, и выдерживают в течение 4,5-7,0 с для вспучивания зерновых гранул и формирования брикета правильной формы и геометрии без рыхлот и наплывов, диаметром 50 - 80 мм.

Разница давлений при этом внутри зерен и в камере 1 спекания столь велика, что пар изнутри разрывает поверхность зерен, которые увеличиваются в объеме и развитой поверхностью заполняют объем камеры 1 спекания, создавая пористую микроструктуру.

Далее матрицы 2 и 3 перемещаются вверх, матрицы 2 - в исходное положение, а матрицы 3 подают готовые брикеты на уровень поддона 9, с которого они сталкиваются в склиз 18 выгрузки профилированными торцами шиберов 7 при подаче следующих доз зерна в камеру спекания, при этом матрицы 3 опускаются в исходное положение, и цикл работы повторяется.

В случае необходимости замены зернового сырья в бункере 6, при окончании работы (чтобы состав не высыхал) или для ремонта, профилактики и т.п. задвижку 25 при остановленном приводе 16 выдвигают по пазу 24 поперек поддона 9, открывая его для сообщения посредством кольцевых втулок 22 с бункером 6. Зерновое сырье из бункера 6 под собственным весом высыпается в приемник 26.

Установка мобильно готова для ручной наладки в режиме холостого хода, ремонта, профилактики или смены зернового сырья, для чего задвижку 25 возвращают в исходное положение, перекрывая паз 24. В бункер 6 засыпают сырье, и работа продолжается.

Готовые брикеты имеют хрупкую консистенцию, легко ломающуюся, цвета от белого до светло-коричневого. Вкус и запах без порочащих признаков органолептических свойств, что, в частности, обеспечивается защитными функциями растительного масла, содержание которого в составе не дает пригара и образования канцерогенов.

Повышение динамики вспучивания зерен и оптимизированные режимы спекания при строгом соблюдении длительности операции, обеспеченных синхронизацией действия исполнительных механизмов параллельных позиций установки, обеспечивают сохранение ценных питательных веществ без их разложения, идентичность качества однотипных брикетов и высокую производительность работ за счет сокращения вспомогательного времени.

При изготовлении пищевых изделий в предложенной установке используется зерно и крупы без предварительной подготовки, помола, закваски теста и т.п. операций, используемых в хлебопекарной промышленности.

Сухие брикетированные пищевые изделия в виде вафель, крекеров, сухарей или печенья с высокой питательной ценностью и разнообразными вкусовыми особенностями могут быть использованы вместо хлеба для предприятий общественного питания, школьных завтраков, диетического и диабетического питания.

Использованная литература

1. Патент Бельгии N 1000927, кл. A 23 P 1/14, 1992.

2. Патент РФ N 2080085, МПК⁶ A 23 L 1/18, опубл. 27.05.97. В бюл. N 15 - прототип.