устройство для бесконтактного формования и охлаждения молочных конфетных масс

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного формования и охлаждения молочных конфетных масс, содержащее конвейер с рабочей пневматической камерой, камеру поддержания, приемный транспортер и отливочное устройство, отличающееся тем, что рабочая пневматическая камера образована боковыми стенками и полотном цепного пластинчатого конвейера, элементы которого выполнены из двух подвижных относительно друг друга в вертикальной плоскости пластин, в верхней пластине выполнен один ряд перфорированных ячеек для приема конфетной массы, в нижней - перфорированные ячейки, в которые засыпаны сферические зерна из упругого материала, при этом верхние и нижние ячейки сопряжены.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к кондитерской промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, состоящее из пневматической камеры, образованной его вертикальными стенками и лентой конвейера, жестко связанной с цепным конвейером, пневматической камеры для удержания корпусов конфет на криволинейном участке конвейера, приемного транспортера и отливочной головки. В ленте конвейера имеются отверстия, в которых установлены ячейки, выполненные из пористого материала. Одновременно с подачей сжатого газа в пневматическую камеру из пневмосистемы в ячейки из отливочной головки заливается конфетная масса, между опорной поверхностью которой и стенками ячеек образуется газовая прослойка за счет истечения газа через пористую поверхность ячеек. При движении по конвейеру происходит выстойка корпусов конфет. На криволинейном участке конвейера сжатый газ подается через отверстия камеры удержания и предохраняет корпуса конфет от выпадания. Далее корпуса конфет под действием силы тяжести выгружаются из ячеек на приемный транспортер /А.с. 942659 СССР. Устройство для формования корпусов конфет / Битюков В.К., Брылев Е.А., Даурский А.Н., Добромирова В.Ф., Косов Б.Я. и Кущев Б.И. Опубл. в Б.И., 1982, 26/.

Недостатки: невозможно применение данного устройства для охлаждения молочных конфетных масс, так как при этом необходимо менять их температуру в соответствии с закономерностями, имеющими сложный характер, что ведет к необходимости регулировать расход газа через рабочие поверхности ячеек на разных участках движения конвейера устройства, что сопряжено с определенными трудностями. Кроме того, неизбежны потери сжатого газа на холостой ветви конвейера.

Технической задачей изобретения является повышение качества готовой продукции благодаря возможности регулирования расходно-перепадных характеристик ячеек на различных участках устройства, а также снижение потерь газа на холостом участке конвейера.

Техническая задача достигается тем, что в предложенном устройстве для бесконтактного формования и охлаждения молочных конфетных масс, содержащем конвейер с рабочей пневматической камерой, камеру поддержания, приемный транспортер и отливочное устройство, новым является то, что рабочая пневматическая камера образована боковыми стенками и полотном цепного пластинчатого конвейера, элементы которого выполнены из двух подвижных относительно друг друга в вертикальной плоскости пластин, в верхней пластине выполнен один ряд пористых или перфорированных ячеек для приема конфетной массы, в нижней - пористые или перфорированные ячейки, в которые засыпаны сферические зерна из упругого материала, при этом верхние и нижние ячейки сопряжены.

Технический результат выражается в возможности применения данного устройства для формования и охлаждения молочных конфетных масс, повышении качества готовой продукции благодаря возможности регулирования расходно-перепадных характеристик ячеек на различных участках устройства за счет изменения порозности зернистого слоя, в снижении потерь газа при сжатии слоя сферических зерен на холостой ветви пластинчатого конвейера.

Устройство для бесконтактного формования и охлаждения молочных конфетных масс представлено в общем виде на фиг.1; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - элемент полотна конвейера; на фиг.4 - вид Б на фиг.1.

Предложенное устройство имеет конвейер 1 с рабочей пневматической камерой 2, образованной боковыми стенками и полотном цепного пластинчатого конвейера, пневматическую камеру удержания 3, приемный транспортер 4 и отливочное устройство 5 (фиг. 1). Элементы полотна образованы двумя пластинами, причем верхняя 6 подвижна относительно нижней 7 в вертикальной плоскости. В верхней пластине выполнен один ряд ячеек 8, имеющих пористую или перфорированную поверхность, в нижней - пористые или перфорированные ячейки 9, в которые засыпаны сферические зерна из упругого материала 10, при этом верхние и нижние ячейки сопряжены. Движение верхней пластины осуществляется с помощью тяги 11, которая соединена с роликом 12, движущимся по копиру 13 (фиг.2). Боковые грани нижних пластин образуют шарнир, что предотвращает вытягивание цепи конвейера при движении на криволинейных участках устройства, в свою очередь герметичность обеспечивается с помощью резиновых накладок 16 (фиг. 4). Конвейер приводится в движение через звездочки 17, пластинчатую цепь 15 и кронштейн 14, который крепится к нижней пластине 7.

Принцип действия устройства основан на регулировании расхода газа на различных участках устройства при изменении порозности зернистого слоя 10 за счет перемещения верхней пластины 6 относительно нижней 7 при движении ролика 12 по копиру 13.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый газ поступает из пневмосистемы в пневматическую камеру 2 и проходит через ячейки пластин элементов конвейера. На начальном участке устройства при помощи дозатора молочная конфетная масса с температурой 65-72^oС отливается в ячейки пластин на газовую прослойку, которая образуется между стенками ячеек и опорной поверхностью массы. На этом участке устройства расстояние между пластинами максимальное, порозность зернистого слоя 10 максимальна, расход газа через пластины наибольший. Газовая среда охлаждает конфетную массу до 25-28^oС. При жестком режиме подачи газа под изделие расстояние, которое проходят элементы конвейера за время охлаждения молочной конфетной массы, будет одинаковым. Задаваясь значениями скорости конвейера, можно найти данное расстояние, что в свою очередь позволит изготовить копир, который обеспечивал бы изменение расхода газа, а соответственно, и температуры по определенной закономерности. Таким образом, при достижении заданной температуры верхняя пластина 6 опускается вниз с помощью тяги 11, связанной с роликом 12, идущим по копиру 13, порозность слоя 10 уменьшается и расход газа снижается, тем самым уменьшается интенсивность теплообмена, так как определенное количество газа постоянной температуры, зависящей от рецептуры конфет, размеров и материалов, используемых для изготовления элементов устройства, подаваемое в единицу времени к поверхности полуфабриката, способно отобрать из объема последнего определенное количество тепла. Затем молочная конфетная масса выстаивается при движении конвейера в течение 60-90 мин. В конце выстойки происходит доохлаждение массы до 8-10^oС. С помощью тяги 11 и ролика 12, идущего по копиру 13, верхняя пластина 6 поднимается, расстояние между пластинами увеличивается и расход газа повышается. При достижении заданной температуры расход газа уменьшается за счет сжатия пластин 6 и 7 и уменьшения порозности слоя 10. Далее происходит окончательная выстойка конфетной массы. На криволинейном участке конвейера сжатый газ подается через отверстия камеры удержания 3 и предохраняет корпуса конфет от выпадания. Далее корпуса конфет под действием силы тяжести выгружаются из ячеек на приемный транспортер 4.

На холостом участке копир 13 обеспечивает максимальное сжатие пластин друг с другом, что в свою очередь обеспечивает минимальные потери сжатого газа в атмосферу.

Давление газа в пневматической камере 2 постоянное, так как в устройстве количество сжатых и разжатых пластин постоянно, поэтому расход газовой среды через элементы конвейера зависит от степени сжатия сферических зерен упругого материала 10, то есть от расстояния между верхней 6 и нижней 7 пластиной.

Параметры, необходимые для работы устройства, можно рассчитать по формулам, приведенным ниже.

Порозность зернистого слоя:

(1)

где m_н - насыпная масса материала, кг; S - площадь рабочей поверхности пневмоячейки, м²; Н - высота зернистого слоя в покое, м; Н - перемещение пористой или перфорированной пластины 3 относительно пластины 4 вдоль вертикальной оси при нагружении, м; _м- плотность материала зерен, кг/м³.

Гидродинамическое сопротивление пористого слоя:



где - динамическая вязкость газа, Пас; U - скорость движения газа через слой, рассчитанная на сечение незаполненного пространства между пластинами, м/с; R - радиус сферического зерна слоя, м; - отклонение потока от вертикального направления, град.

Избыточное давление в пневмокамере:



где N - количество пластин, находящихся на рабочей ветви конвейера, p_n- гидродинамическое сопротивление перфорированных или пористых пластин (находится опытным путем), Па; p₀- избыточное давление в газовой прослойке, Па.

Расход газа на различных участках устройства можно определить из уравнения теплового баланса, задаваясь временем процесса, протекающего на этом участке:



где m_n - масса формующихся конфет, кг; c_n - удельная теплоемкость молочной конфетной массы, кДж/(кг^oС); t₁ и t₂ - начальная и конечная температура молочной конфетной массы соответственно, ^oС; I₂ и I₁ -начальная и конечная энтальпия газа, кДж/кг.

Подставим полученное значение в выражение для расхода газа через зернистый слой:



где - коэффициент расхода газа через зернистый слой; _a- плотность газа, кг/м³.

Решая совместно (1), (2), (3) и (4), получаем выражение, из которого с помощью одного из численных методов можно определить значение Н



Полученное значение Н необходимо для определения формы копира, который обеспечивал бы изменение расхода газа, а соответственно, и температуры по определенной закономерности.

Удельную нагрузку на одну пластину с помощью одного из численных методов можно определить из выражения



где k₁, k₂ - коэффициенты, зависящие от упругих свойств материала сферических зерен и пластин:



m, n, j - число рядов зерен по осям X, Y, Z соответственно; q - удельная нагрузка, оказываемая на слой зерен, равная отношению суммарной внешней силы F к площади поверхности пневмоячейки, Па; Q - удельная нагрузка от веса слоя зерен, Па; ₁, ₂- коэффициенты Пуассона для материала зерен и пластин соответственно; Е₁, Е₂ - модули упругости первого рода для материала зерен и пластин соответственно, Па.

Основным преимуществом устройства для бесконтактного формования и охлаждения молочных конфетных масс является возможность регулирования расходно-перепадных характеристик ячеек на разных участках устройства, что позволяет менять температуру молочных конфетных масс при охлаждении, формовании и выстойке в соответствии с закономерностями, имеющими сложный характер, и приводит к повышению качества готовой продукции. Кроме того, в данном устройстве значительно снижаются потери газа через рабочие поверхности ячеек на холостом участке конвейера.