узел для экструдера из головки и режущего элемента для экструдирования кусков пищевого продукта с начинкой

Формула изобретения

1. Узел для экструдера из головки и режущего элемента для получения куска экструдированного пищевого продукта, содержащего начинку, при этом указанный экструдер включает первый резервуар под давлением для содержания в нем массы пищевого продукта под давлением, второй резервуар под давлением для содержания в нем начинки под давлением, средство приложения давления для поддержания давления в указанных резервуарах, и первый и второй трубопроводы, находящиеся в сообщении по текучей среде соответственно с первым и вторым резервуарами, при этом указанный узел из головки и режущего элемента выполнен с возможностью подключения к первому и второму трубопроводам для сообщения с ними по текучей среде и содержит: продолговатый кольцевой экструзионный элемент с экструзионной стенкой, образованной на его первом конце, закрытый экструзионный конец, образованный смежно указанной экструзионной стенке, открытый питающий конец, образованный на втором, противоположном конце указанного продолговатого кольцевого экструзионного элемента, при этом указанный открытый питающий конец выполнен с возможностью подключения к первому трубопроводу экструдера для сообщения с ним по текучей среде, трубу для начинки, продолжающуюся в указанный продолговатый кольцевой экструзионный элемент, при этом указанная труба для начинки выполнена с возможностью подключения ко второму трубопроводу экструдера, удлинение, образованное на указанном продолговатом кольцевом экструзионном элементе по существу под прямым углом к нему, удлинение трубы, образованное на указанной трубе для начинки по существу под прямым углом к ней и расположенное внутри указанного удлинения указанного продолговатого кольцевого экструзионного элемента, экструзионную головку, образованную на указанном удлинении указанного продолговатого кольцевого экструзионного элемента, и режущий элемент, имеющий открытый приводной конец, продолговатую стенку и открытый режущий конец с режущей поверхностью для отрезания куска экструдата заданной длины при выходе экструдата из головки, при этом указанный режущий элемент расположен по меньшей мере частично на экструзионной стенке с возможностью возвратно-поступательного скольжения по ней и может оперативно соединяться своим приводным концом к приводному устройству экструдера для обеспечения возвратно-поступательного скольжения режущей поверхности режущего элемента по экструзионной головке и от нее.

2. Узел по п.1, в котором указанный режущий элемент включает посадочную часть, продолжающуюся от наружной поверхности указанной продолговатой стенки режущего элемента, при этом указанная режущая поверхность расположена на указанной посадочной части с возможностью взаимодействия с указанной экструзионной головкой.

3. Узел по п.2, в котором указанная режущая поверхность образована на режущей детали, прикрепленной к указанной посадочной части, при этом указанная режущая поверхность расположена под углом к поверхности указанной экструзионной головки.

4. Узел по п.3, в котором указанный угол составляет от 25 до 90° относительно указанной поверхности экструзионной головки.

5. Узел по п.1, в котором указанная труба для начинки включает впускную трубу, образованную на конце указанной трубы для начинки, противоположном указанному удлинению трубы, при этом указанная впускная труба проходит поперечно оси указанной трубы для начинки и выполнена с возможностью подключения ко второму резервуару под давлением для содержания в нем начинки под давлением.

6. Узел по п.1, в котором указанный режущий элемент является трубчатым, а указанная продолговатая стенка режущего элемента имеет внутренний диаметр по существу равный наружному диаметру указанной экструзионной стенки, при этом указанный режущий элемент выполнен с возможностью скольжения по указанной экструзионной стенке для обеспечения возвратно-поступательного перемещения указанной режущей поверхности во взаимодействии с указанной экструзионной головкой.

7. Узел для экструдера из головки и режущего элемента, содержащий: удлиненный кольцевой экструзионный элемент, имеющий первый открытый конец и второй закрытый конец, при этом указанный первый открытый конец выполнен с возможностью подключения к первому трубопроводу экструдера для сообщения с ним по текучей среде, удлинение, образованное на указанном продолговатом кольцевом экструзионном элементе по существу под прямым углом к нему, трубу для начинки, продолжающуюся в указанный продолговатый кольцевой экструзионный элемент, при этом указанная труба для начинки включает удлинение трубы, образованное на ней по существу под прямым углом к ней и расположенное внутри указанного удлинения продолговатого кольцевого экструзионного элемента, при этом указанная труба для начинки выполнена с возможностью подключения ко второму трубопроводу экструдера, экструзионную головку, образованную на указанном удлинении указанного продолговатого кольцевого экструзионного элемента, и режущий элемент, имеющий открытый приводной конец, продолговатую стенку и открытый режущий конец с режущей поверхностью для отрезания куска экструдата заданной длины при выходе экструдата из головки, при этом указанный режущий элемент расположен по меньшей мере частично на экструзионном элементе с возможностью возвратно-поступательного скольжения на нем и с возможностью оперативного соединения его приводного конца с приводным устройством экструдера для обеспечения возвратно-поступательного скольжения режущей поверхности режущего элемента по экструзионной головке и от нее.

8. Узел по п.7, в котором указанный режущий элемент включает посадочную часть, продолжающуюся от наружной поверхности указанной продолговатой стенки режущего элемента, при этом указанная режущая поверхность расположена на указанной посадочной части с возможностью взаимодействия с указанной экструзионной головкой.

9. Узел по п.8, в котором указанная режущая поверхность образована на режущей детали, прикрепленной к указанной посадочной части, при этом указанная режущая поверхность расположена под углом к поверхности экструзионной головки.

10. Узел по п.9, в котором указанный угол составляет от 25 до 90° относительно указанной поверхности указанной посадочной части.

11. Узел по п.7, в котором указанная труба для начинки включает впускную трубу, образованную на конце указанной трубы для начинки, противоположном указанному удлинению трубы, при этом указанная впускная труба продолжается поперечно оси указанной трубы для начинки.

12. Узел по п.7, в котором указанный режущий элемент является трубчатым, а указанная продолговатая стенка режущего элемента имеет внутренний диаметр по существу равный наружному диаметру указанной экструзионной стенки, при этом указанный режущий элемент выполнен с возможностью скольжения по указанной экструзионной стенке для обеспечения возвратно-поступательного перемещения указанной режущей поверхности во взаимодействии с указанной экструзионной головкой.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к узлу для экструдера, из головки и режущего элемента, для экструдирования кусков пищевого продукта с начинкой. Более точно, настоящее изобретение относится к узлу для экструдера, из головки и режущего элемента, включающему удлинение, образованное на экструзионном элементе, и на трубе для начинки, позволяющее экструдату покидать узел из головки и режущего элемента, сбоку.

Известны экструдеры для производства экструдированных пищевых продуктов. Такие экструдеры обычно могут включать в себя резервуар, содержащий под давлением массу пищевого продукта, подлежащего экструзии. Кроме того, в экструдер могут быть включены средство создания давления, служащее для поддержания давления в резервуаре, трубопровод, сообщающийся с этим резервуаром, и узел из головки и режущего элемента, обычно расположенный под упомянутым резервуаром и сообщающийся с упомянутым трубопроводом. Экструдируемый пищевой продукт разрезают на куски заданной длины с помощью узла из головки и режущего элемента.

К пищевым продуктам, которые могут экструдироваться в таких экструдерах, относятся, например, мясо, птица, морепродукты, зерна злаков, овощи, фрукты и твердые молочные продукты. В качестве конкретных примеров, экструдируемую массу можно приготовить из говядины, курятины, креветок, пшеницы, кукурузы, риса, картофеля, яблок и сыра.

Пищевой продукт измельчают до размера частиц, пригодного для образования текучей массы, например, до частиц такого размера, чтобы они проходили через сито № 5 по стандарту США, обычно через сито № 10, и часто - через сита от № 20 до приблизительно № 100.

Вода или другие диспергирующие жидкости, например, от 3 до 70%, могут быть добавлены к измельченному пищевому продукту для получения жидкой массы. Связующие, ароматизаторы, консерванты, красители, стабилизаторы, антиоксиданты и т.п. могут добавляться в массу в обычных количествах. Наиболее часто в массу добавляют желирующее вещество, например, способную к застыванию камедь или пектат, например, гуаровую камедь и альгинат натрия, в традиционных количествах от около 0,1 до 25%. Камедь или пектат отверждают желирующим агентом, например, 0,5-10%-ным раствором хлорида кальция и альгината натрия.

Однако до настоящего времени не был достигнут значительный прогресс в получении экструдированного пищевого продукта с начинкой.

Задача настоящего изобретения состоит в создании такого узла для экструдера из головки и режущего элемента, который бы позволил устранить вышеуказанные недостатки устройств уровня техники. Конкретно, задача настоящего изобретения состоит в создании такого узла для экструдера из головки и режущего элемента, который обеспечивает куски экструдированного продукта с начинкой.

Другая задача изобретения состоит в создании такого узла из головки экструдера и режущего элемента, который включает удлинения, образованные на экструзионном элементе и на трубе для начинки, что позволит экструдату покидать узел из головки и режущего элемента, сбоку.

Еще одна задача изобретения состоит в создании такого узла для экструдера из головки и режущего элемента, у которого режущий элемент работает совместно с экструзионным элементом для разрезания и обжатия экструдата, выходящего из этого узла, с образованием кусков пищевого продукта заданной длины.

Для решения вышеуказанных задач предлагается узел из головки и режущего элемента, предназначенный для получения кусков экструдированного пищевого продукта с начинкой. Узел из головки и режущего элемента включает продолговатый кольцевой экструзионный элемент с экструзионной стенкой, образованной на его первом конце, закрытый экструзионный конец, образованный смежно указанной экструзионной стенкой, и открытый питающий конец, образованный на втором, противоположном конце указанного продолговатого кольцевого экструзионного элемента и способный подключаться для сообщения с трубопроводом экструдера. Кроме того, труба для начинки продолжается в продолговатый кольцевой экструзионный элемент, который включает удлинение, образованное на продолговатом кольцевом экструзионном элементе по существу под прямым углом к нему. Удлинение трубы образовано на трубе для начинки по существу под прямым углом к ней и расположено внутри удлинения продолговатого кольцевого экструзионного элемента. Кроме того, экструзионная головка образована на удлинении продолговатого кольцевого экструзионного элемента, а режущий элемент, имеющий открытый приводной конец, продолговатую стенку и открытый режущий конец с режущей поверхностью для разрезания экструдата на куски заданной длины при выходе экструдата из головки, расположен по меньшей мере частично на экструзионной стенке с возможностью возвратно-поступательного скольжения по ней и может оперативно соединяться своим приводным концом с приводным устройством для обеспечения возвратно-поступательного скольжения режущего элемента по экструзионной головке и от нее.

Дополнительные применения настоящего изобретения будут понятны из приведенного ниже подробного описания. При этом следует понимать, что хотя подробное описание и конкретные примеры дают предпочтительные варианты выполнения изобретения, они приведены только в качестве иллюстрации, поскольку различные изменения и модификации в пределах существа и объема изобретения очевидны для специалиста в данной области из этого подробного описания.

Настоящее изобретение будет лучше понято из подробного описания, приведенного ниже, и сопровождающих чертежей, которые приведены только в качестве иллюстрации и потому не ограничивают настоящее изобретение и на которых:

фиг.1 - вид в перспективе узла из головки и режущего элемента по изобретению;

фиг.2 - вид спереди узла из головки и режущего элемента, показывающий состояние готовности к отрезанию;

фиг.3 - сечение по 3-3 на фиг.2 узла по изобретению;

фиг.4 - вид спереди узла по изобретению, показывающий состояние после отрезания; и

фиг.5 - сечение по 5-5 на фиг.4 узла по изобретению.

Настоящее изобретение далее описывается со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковые позиции использованы для обозначения одинаковых или аналогичных элементов.

На фиг.1-3 узел по изобретению, состоящий из головки и режущего элемента, показан в состоянии готовности к отрезанию. Как показано на фиг.1-3, узел 1 по изобретению включает продолговатый кольцевой экструзионный элемент 9, имеющий экструзионную стенку 10, образованную на его нижнем конце. Закрытый экструзионный конец 11 образован смежно экструзионной концевой стенке 10, а открытый питающий конец 12 (см. фиг.3) образован смежно верхнему концу экструзионного элемента 9. Закрытый экструзионный конец 11 неподвижен относительно экструзионного элемента 9. Узел по изобретению выполнен с возможностью присоединения к экструдеру, такому как экструдер, описанный в патенте США 5,773,043, и поэтому подробное описание экструдера не приводится. Открытый питающий конец 12 выполнен с возможностью его подключения к трубопроводу (не показан) для сообщения с ним по текучей среде, например, с помощью резьбового фланца 40. Упомянутый трубопровод выполнен с возможностью подключения к резервуару под давлением (не показан), служащему для содержания в нем массы под давлением, создаваемым с помощью устройства (не показан) прикладывающего давление.

Труба 20 для начинки продолжается в экструзионный элемент 9. Труба для начинки также сообщается по текучей среде со вторым трубопроводом (не показан), который выполнен с возможностью подключения ко второму резервуару под давлением (не показан), служащему для содержания в нем начинки под давлением, создаваемым с помощью второго устройства (не показан), прикладывающего давление.

Следует отметить, что упомянутые трубопроводы в описанном выше варианте могут представлять собой коллекторы для распределения массы продукта и начинки по множеству узлов из головки и режущего элемента. Однако, если должен использоваться только один узел из головки и режущего элемента, то необходимость наличия коллекторных трубопроводов отсутствует.

Экструзионный элемент 9 имеет удлинение 22, образованное по существу под прямым углом к оси экструзионного элемента 9. Удлинение 22 прикреплено к экструзионному элементу 9 на его боковой поверхности, например, несколькими винтами 32, проходящими через соответствующие отверстия 30, образованные в удлинении 22 (см. фиг.2 и 3). Удлинение 22 также включает экструзионную головку 13 на своем конце, работающую совместно с режущей деталью 21 режущего элемента 14, как будет описано ниже.

Кроме того, удлинение 24 образовано на трубе 20 для начинки по существу под прямым углом к оси трубы 20 для начинки. В частности, на фиг.2 и 3, удлинение 24 расположено по существу центрально удлинению 22 экструзионного элемента 9. Удлинение 24 трубы 20 для начинки продолжается внутри экструзионного канала 19, образованного в удлинении 22 экструзионного элемента 9. Удлинение 24 трубы 20 всегда открыто для сообщения с экструзионным каналом 19. На фиг.3 удлинение 24 трубы 20 прикреплено к экструзионному элементу 9 с помощью опорного блока 26 и включает верхнюю часть 28, смежную верхнему питающему концу 12 и изогнутую по существу под прямым углом к оси экструзионного элемента 9 так, что она проходит через экструзионный элемент 9. Верхняя часть 28 может быть подключена к трубопроводу, как описано выше.

Узел 1 по изобретению также включает режущий элемент 14, имеющий открытый приводной конец 15, продолговатую стенку 16 и открытый режущий конец 17. Продолговатая стенка 16 режущего элемента несет на себе посадочную или выступающую часть для обеспечения опоры для режущей детали 21. Режущая деталь 21 имеет режущую поверхность 18 для взаимодействия с экструзионной головкой 13 с целью обжатия экструдата и отрезания экструдата на отрезки заданной длины при выходе экструдата из экструзионной головки 13. Режущая деталь 21 прикреплена к торцевой плите 35, закрепленной на упомянутой посадочной части винтами 36. Режущая поверхность 18 режущей детали 21 образует угол от 25 до 90° к поверхности указанной режущей детали 21.

Как показано на фиг.2, продолговатая стенка 16 режущего элемента содержит два вырезанных участка 38, образованных на ее наружной поверхности смежно открытому приводному концу 15. Вырезанные участки 38 предназначены для приема подсоединяемого конца приводного устройства (не показано) для обеспечения возвратно-поступательного перемещения режущего элемента 14 и соответственно, режущей детали 21 вверх и вниз во взаимодействии с экструзионной головкой 13. Приводное устройство может представлять собой любое хорошо известное устройство, предназначенное для обеспечения возвратно-поступательного перемещения режущего элемента 14. Продолговатая стенка 16 режущего элемента также имеет отверстие 39 для пропускания через него верхней части 28 трубы 20 для начинки.

Следует отметить, что показанные на чертеже экструзионная стенка 10 и режущий элемент 14 имеют трубчатую форму; тем не менее, ясно, что они могут также иметь другие соответствующие друг другу формы. Необходимо только чтобы режущий элемент 14 имел внутренний диаметр по существу такого же размера и формы, как и наружный диаметр и форма экструзионной стенки 10, чтобы обеспечить возможность возвратно-поступательного скольжения режущего элемента 14 по наружной стороне экструзионной стенки 10.

Работа узла по изобретению, состоящего из головки и режущего элемента, описывается ниже со ссылкой на фиг.2-5. Фиг.2 и 3 показывают состояние готовности к отрезанию, тогда как фиг.4 и 5 показывают состояние после отрезания. Как показано на фиг.2 и 3, массу продукта выдавливают через фиксированный открытый конец 12 экструзионного элемента 9 из резервуара под давлением, в котором содержится масса продукта, когда режущий элемент 14 находится в верхнем положении. Начинку также выдавливают по трубе 20 для начинки из резервуара под давлением, в котором содержится начинка. Как упомянуто выше, в случае использования нескольких узлов из головки и режущего элемента, массу и начинку также подают соответственно по первому и второму коллекторам для распределения массы и начинки по нескольким узлам из головки и режущего элемента.

Как показано, в частности, на фиг.3, масса и начинка объединяются в экструзионном канале 19 и выдавливаются через экструзионную головку 13. Как только участок экструдата заданной длины покидает экструзионную головку 13, режущий элемент 14 смещается из положения, показанного на фиг.2 и 3, в положение, показанное на фиг.4 и 5, для отрезания куска экструдата заданной длины. Перемещение режущего элемента вводит режущую поверхность 18 режущей детали во взаимодействие с экструзионной головкой 13 с целью отрезания и обжатия экструдата так, чтобы начинка оставалась внутри куска экструдированного пищевого продукта после его отрезания.

Вышеуказанная операция осуществляется при непрерывном выходе экструдата из экструзионной головки 13, при котором осуществляется его отрезание с помощью совершающего возвратно-поступательное движение режущего элемента 14 с получением кусков пищевого продукта заданной длины.

Множество разных начинок, например, джемов, сыров, соусов для барбекю, мясных соусов, желе и т.д. могут вводиться в экструдируемые пищевые продукты по изобретению. Начинка обычно представляет собой вязкую жидкость или пасту, хотя также можно заполнять экструдированный пищевой продукт текучим порошком при использовании устройства по изобретению. К пищевым продуктам, которые могут быть экструдированы и заполнены указанными выше начинками, относятся, например, мясо, птица, морепродукты, зерна злаков, овощи, фрукты и твердые молочные продукты. В качестве конкретного примера массу можно приготовить из говядины, курятины, креветок, пшеницы, кукурузы, риса, картофеля, яблок и сыра.

Форму и размер экструзионной головки 13 можно варьировать в широких пределах с получением пищевых продуктов, имеющих различные формы и размеры. Аналогичным образом, форму, размер и, при желании, расположение удлинения 24 трубы 20 для начинки можно варьировать в широких пределах для получения различных количеств и/или расположении начинки внутри экструдированного пищевого продукта.

Режущий элемент 14 расположен по меньшей мере частично на трубчатой экструзионной стенке с возможностью возвратно-поступательного скольжения по ней, и может оперативно присоединяться своим приводным концом к приводному устройству для обеспечения возвратно-поступательного скольжения режущего элемента по экструзионной головке 13 и от нее. Количество циклов перемещения (вверх и вниз) в минуту, которое может совершать режущий элемент, может составлять от 80 до 500 циклов в минуту.

Давление в резервуаре будет существенно изменяться в зависимости от конкретной массы и экструзионной головки, но обычно используют избыточное давление от 1 до 250 фунтов/кв. дюйм, особенно при обычных температурах массы от 25°F до 75°F. Вода или другие диспергирующие жидкости, например 3-70%, могут быть добавлены к измельченному пищевому продукту для получения жидкой массы. Связующие, ароматизаторы, консерванты, красители, стабилизаторы, антиоксиданты и т.п. могут добавляться в массу в обычных количествах. Наиболее часто в массу добавляют желирующее вещество, например способные отверждаться, камедь или подобное пектину вещества, например, гуаровую камедь и альгинат натрия, традиционно в количестве от около 0,1 до 25%. Отверждение камеди или пектино-подобного вещества обеспечивают с помощью желирующего агента, например, 0,5-10%-ного раствора хлорида кальция и альгината натрия.

Длина отдельных кусков продукта, экструдированного в соответствии с настоящим изобретением, будет зависеть как от скорости, с которой работает режущий элемент, так и от скорости, экструзии продукта, при этом последняя зависит от вязкости продукта в резервуаре под давлением и от давления, прикладываемого к данному продукту.

Очевидно, что описанное выше изобретение может быть изменено различными способами. Такие изменения не следует рассматривать как отступление от сущности и объема изобретения, и все подобные модификации, очевидные для специалиста в данной области, входят в объем изобретения, определяемый нижеприведенной формулой изобретения.