комбинированный аппарат непрерывного действия для производства пюреобразных концентратов

Формула изобретения

Комбинированный аппарат непрерывного действия для производства пюреобразных концентратов из плодов и овощей, включающий загрузочный бункер с транспортирующим шнеком, корпус, в котором имеются два коаксиально расположенных вала и три сообщающиеся между собой камеры, из которых первая и вторая выполнены конусообразными, а третья - цилиндрической, в первой камере на быстроходном валу находится питающий виток шнека и вертикально расположенные ножи, угол поворота которых способствует перемещению продукта вдоль камеры, нижняя часть первой камеры выполнена перфорированной и соединена со сборником сока, во второй камере - на тихоходном валу расположены шнек с двумя витками, первый из которых выполнен перфорированным, а второй - сплошным, в зоне расположения второй камеры в корпусе установлены два патрубка для ввода пара и дополнительных компонентов, например сахарного сиропа, ароматизаторов, структурообразователей, в конце второй камеры установлена неподвижная решетка с отверстиями, в третьей камере на тихоходном валу, который имеет увеличивающийся к загрузочному отверстию диаметр, расположен шнек переменного шага, в конце камеры имеется неподвижная решетка с отверстиями, а корпус третьей камеры снаружи снабжен трубчатыми электронагревателями с изоляцией, к выгрузочному узлу третьей камеры прикреплена цилиндроконическая вакуум-камера, в которой установлен вертикальный вал с закрепленным на нем в конической части камеры рамной мешалкой и шнеком, коническая часть вакуум-камеры снаружи снабжена паровой камерой с патрубками для подвода пара и отвода конденсата, в ее нижней части установлен шлюзовый вакуум-затвор, в цилиндрической части вакуум-камеры имеется патрубок для удаления испаряемых паров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию консервной и пищеконцентратной промышленности, а именно к комбинированным аппаратам, и может быть использовано при производстве пюреобразных концентратов из плодов и овощей.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту закрытый аппарат-дигестер (Фламенбаум Б.Л. Технология консервирования плодов, овощей, мяса и рыбы. /Б.Л.Фламенбаум, А.А.Бровченко, А.Ф.Загибалов и др. Под ред. Б.Л.Фламенбаума. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1993. - 320 с.), содержащий загрузочный бункер, цилиндроконический корпус, внутри которого расположен вертикальный полый вал со шнековой и лопастной мешалкой. Коническая часть корпуса снабжена наружной паровой камерой, а нижней части конического корпуса установлена выгрузочная задвижка.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является экструдер [А.с. СССР №1620089, А23L 1/164. Заявл. 05.12.1988. Опубл. 15.01.1991. Бюл. №2], содержащий корпус, шнек, матрицу, блок электронагревателей и вакуум-камеру.

Недостатками известных устройств являются:

- невысокое качество готовой продукции из-за недостаточно эффективного измельчения корнеплодов;

- значительные материальные и энергетические затраты;

- низкая производительность, обусловленная периодическим режимом работы.

Технической задачей изобретения является повышение качества готового пюре за счет последовательного использования совмещенных механизмов для измельчения, протирания, уваривания, перемешивания, введения необходимых дополнительных компонентов (сахарного сиропа, ароматизаторов, структурообразователей, стабилизаторов и т.п.) и более равномерной обработки вследствие использования рациональных конструкций ножей, перфорированных витков шнека и др. для переработки плодов, снижение материальных и энергетических ресурсов, повышение производительности за счет перехода на непрерывный режим работы.

Для решения технической задачи изобретения предложен комбинированный аппарат непрерывного действия для производства пюреобразных концентратов из плодов и овощей, включающий загрузочный бункер с транспортирующим шнеком, корпус, в котором имеются два коаксиально расположенных вала и три сообщающиеся между собой камеры, из которых первая и вторая камеры выполнены конусообразными, а третья - цилиндрической, в первой камере на быстроходном валу находится питающий виток шнека и вертикально расположенные ножи, угол поворота которых способствует перемещению продукта вдоль камеры, нижняя часть первой камеры выполнена перфорированной и соединена со сборником сока, во второй камере - на тихоходном валу расположены шнек с двумя витками, первый из которых выполнен перфорированным, а второй - сплошным, в зоне расположения второй камеры в корпусе установлены два патрубка для ввода пара и дополнительных компонентов, например сахарного сиропа, ароматизаторов, структурообразователей, в конце второй камеры установлена неподвижная решетка с отверстиями, в третьей камере на тихоходном валу, который имеет увеличивающийся к загрузочному отверстию диаметр, расположен шнек переменного шага, в конце камеры имеется неподвижная решетка с отверстиями, а корпус третьей камеры снаружи снабжен трубчатыми электронагревателями с изоляцией, к выгрузочному узлу третьей камеры прикреплена цилиндроконическая вакуум-камера, в которой установлен вертикальный вал с закрепленным на нем в конической части камеры рамной мешалкой и шнеком, коническая часть вакуум-камеры снаружи снабжена паровой камерой с патрубками для подвода пара и отвода конденсата, в ее нижней части установлен шлюзовый вакуум-затвор, в цилиндрической части вакуум-камеры имеется патрубок для удаления испаряемых паров.

На чертеже представлен общий вид комбинированного аппарата непрерывного действия для производства пюреобразных концентратов.

Комбинированный аппарат непрерывного действия для производства пюреобразных концентратов (фиг.1) включает в себя загрузочный бункер 1 с размещенным в нем транспортирующим шнеком, корпус 2, сборник сока 9 и цилиндроконическую вакуум-камеру 17.

В корпусе 2 аппарата имеются два коаксиально расположенных вала: быстроходный вал 8 и тихоходный вал 7 и три последовательно расположенные и сообщающиеся между собой камеры 26, 27 и 28. Первая 26 и вторая 27 камеры выполнены конусообразными.

В первой камере 26 на быстроходном валу 8 находится питающий виток шнека 3 и вертикально расположенные ножи 4. Ножи 4 имеют угол поворота, который способствует перемещению продукта вдоль первой камеры 26. Нижняя часть 5 первой камеры 26 выполнена перфорированной и соединена со сборником сока 9.

Во второй камере 27 на тихоходном валу 7 расположен шнек с двумя витками: первый виток 6 выполнен перфорированным, а второй виток 25 - сплошным. В зоне расположения второй камеры 27 в корпусе 2 установлены два патрубка 10 и 11 для ввода пара и дополнительных компонентов (сахарного сиропа, ароматизаторов, структурообразователей и т.п.). В конце второй камеры 27 установлена неподвижная решетка 14 с отверстиями.

Третья камера 28 имеет форму цилиндра. Диаметр тихоходного вала 7 в третьей камере 28 выполнен увеличивающимся к загрузочному отверстию. На нем расположен шнек 15 переменного шага. В конце третьей камеры 28 имеется неподвижная решетка 16 с отверстиями. Корпус третьей камеры 28 снаружи снабжен трубчатыми электронагревателями 13 с изоляцией 12.

К выгрузочному узлу третьей камеры 28 прикреплена цилиндроконическая вакуум-камера 17, в которой установлен вертикальный вал 20.

В конической части вакуум-камеры 17 на валу 20 закреплены рамная мешалка 22 и шнек 21. Коническая часть вакуум-камеры 17 снаружи снабжена паровой камерой 23 с патрубком 29 для подвода пара и патрубком 18 для отвода конденсата 18. В ее нижней части установлен шлюзовый вакуум-затвор 24. В цилиндрической части вакуум-камеры 17 имеется патрубок 19 для соединения с вакуум-насосом для поддержания разряжения и обеспечения удаления образующихся водяных паров при взрывании экструдата на выходе из третьей камеры 28.

Предлагаемый комбинированный аппарат для производства пюреобразных концентратов работает следующим образом.

В приемную воронку загрузочного бункера 1 подаются вымытые и очищенные от косточек и плодоножек плоды фруктов или овощей. Включается привод транспортирующего шнека, расположенного в загрузочном бункере 1, приводя во вращение шнек. Исходный продукт через загрузочный бункер 1 поступает в корпус 2 аппарата. Включается привод (не показан) двух валов: быстроходного 8 и тихоходного 7. Питающим витком шнека 3 плоды перемещаются к вертикально вращающимся ножам 4.

Ножи 4 не только измельчают продукт, но и благодаря углу их поворота перемещают измельченные плоды вдоль первой камеры во вторую. Сок, образующийся при измельчении плодов, через перфорированное днище в первой камере 26 стекает в сборник сока 9 и из него удаляется на дальнейшую переработку.

Одновременно через патрубок 10 во вторую камеру 27 подается пар, который нагревает измельченные частицы плодов, делая их более удобными для последующей переработки.

Во второй камере 27 измельченные и нагретые частицы плодов захватываются перфорированным витком 6 шнека и сжимаются. Образующийся сок благодаря конусности первой камеры 26 и второй камеры 27 стекает через перфорированное днище 5 в первой камере 26 в сборник сока 9 и из него удаляется на дальнейшую переработку.

Затем через патрубок 11, расположенный во второй камере 27, подается смесь дополнительных компонентов (сахарного сиропа, ароматизаторов, структурообразователей и т.п.), которые не только повышают пищевую ценность измельченных частиц плодов, но и способствуют существенным изменениям их структуры, подготавливая их для последующей переработки в третьей камере 28.

Предварительно отжатые и нагретые частицы плодов сплошным витком 25 шнека продавливаются через неподвижную решетку 14 с отверстиями. При этом происходит протирание частиц плодов и начинается формирование пюреобразной массы.

В третьей камере 28 пюреобразная масса захватывается шнеком 15 переменного шага. Как только пюреобразная масса поступает в третью камеру 28 включаются трубчатые электронагреватели 13 для поддержания заданного температурного режима. В ней происходит скачкообразное увеличение давления и уплотнение пюреобразной массы продукта вследствие резкого уменьшения размеров винтового канала. Здесь происходит превращение пюреобразной массы в однородный расплав за счет возрастания давления. Давление пюреобразного продукта в зоне дозирования достигает необходимого значения, при этом образуется пюре, однородное по структуре и температуре. Это позволяет для нормальной работы аппарата иметь заданную, однородную по сечению температуру продукта.

Затем сжатая пюреобразная масса попадает в предматричную зону и продавливается через мелкие отверстия в неподвижной решетке 16, дополнительно при этом измельчаясь.

После выхода сжатой пюреобразной массы из решетки 16 в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается со скоростью, примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (вспучиванию) [Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование. //Под. ред. А.Н.Богатырева, В.П.Юрьева. - М.: Ступень, 1994. - 200 с.]. Образующиеся при взрываний пюреобразной массы водяные пары удаляются через патрубок 19, который соединен с вакуум-насосом для поддержания разряжения.

Одновременно включается привод вертикального вала 20 и привод вакуум-насоса (не показаны).

Выходящая из трубной решетки 16 экструдированная масса падает внутрь цилиндроконической вакуум-камеры 17. Если экструдированная масса имеет повышенную влажность, то она подвергается дополнительному выпариванию. Для этого экструдированная масса захватывается вращающейся рамной мешалкой 22 и прижимается к внутренней поверхности конической части вакуум-камеры 17. Через патрубок 29 внутрь паровой камеры 23 подается пар, который нагревает внутреннюю поверхность конической части вакуум-камеры 17, конденсируется и удаляется через патрубок 18. За счет кондуктивного нагрева повышается температура пюреобразной экструдированной массы и за счет поддержания заданной величины разряжения в вакуум-камере 17 происходит дальнейшее испарение образующихся водяных паров, которые удаляются через патрубок 19, соединенный с вакуум-насосом. Если же экструдированная масса имеет заданную конечную влажность, то необходимость в ее кондуктивном нагреве отпадает и пар не подается в паровую камеру 23.

Шнеком 21 пюреобразная масса подается в коническую часть вакуум-камеры 17 и с помощью установленного в ее нижней части шлюзового вакуум-затвора 24 удаляется из аппарата и направляется на упаковку.

Таким образом, использование предложенного комбинированного аппарата непрерывного действия для производства пюреобразных концентратов позволяет:

- получать пюреобразные концентраты заданного состава с введением необходимых дополнительных компонентов (сахарного сиропа, ароматизаторов, структурообразователей, стабилизаторов и т.п.) для их дальнейшего использования при производстве кондитерских и хлебобулочных изделий;

- снизить удельные энергозатраты на производство пюреобразных концентратов за счет последовательного использования совмещенных механизмов для измельчения, протирания, уваривания, перемешивания, введения необходимых дополнительных компонентов и более равномерной обработки вследствие использования рациональных конструкций ножей, перфорированных витков шнека и др.;

- снизить материальные затраты вследствие устранения вспомогательных и перегрузочных операций и повысить производительность аппарата за счет перехода на непрерывный режим работы.