PL216911B1 - Matryca do wytwarzania produktów spożywczych oraz sposób wytwarzania produktów spożywczych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest matryca do wytwarzania produktów spożywczych oraz sposób wytwarzania produktów spożywczych.

Znane są urządzenia do wytwarzania produktów spożywczych zawierające matrycę z formą górną i formą dolną, z których obie wyposażone w urządzenie grzejne. Pomiędzy formą górną i formą dolną matrycy urządzenia do wytwarzania produktów spożywczych umieszczany jest surowiec, z którego w procesie obróbki termicznej wytwarza się produkt spożywczy. W tych rozwiązaniach kształt matrycy jest prostokątem, owalem, trójkątem lub innym o przebiegu krzywoliniowym.

Najbardziej znanym urządzeniem tego typu do wytwarzania produktów spożywczych, jest często stosowana również w gospodarstwach domowych, gofrownica służąca do wytwarzania produktu spożywczego w postaci gofra, czyli odmiany wafla. Przy wytwarzaniu produktu spożywczego w tym urządzeniu na dolną formę matrycy nakłada się porcję surowca i zamyka formę poprzez obrót górnej matrycy wokół poziomej osi do zamknięcia formy. Kształt produktu spożywczego jest zależny od matrycy, którą stanowi jej górna i dolna forma. Ze względu na odległość dolnej formy od górnej formy po zamknięciu matrycy ornament jednej strony zasadniczo płaskiego produktu spożywczego jest niezależny od ornamentu po drugiej jego stronie.

Znane są również urządzenia, w których kształt przestrzenny produktu spożywczego nadawany jest poprzez jego przemieszczanie przed obróbką termiczną pomiędzy parą form w postaci walców z naniesionym na ich powierzchniach ornamentem. Ogrzewanie walców powoduje, że półprodukt spożywczy jest jednocześnie z formowaniem kształtu i faktury powierzchni poddawany obróbce termicznej. W tym przypadku wyrobowi finalnemu produktu spożywczego może być nadany kształt przestrzenny wynikający z jego odkształcenia przy wychodzeniu z walców formujących.

Z polskiego opisu patentowego PL184277 znany jest sposób oraz forma wytwarzania produktu spożywczego stanowiącego wafel. Według tego wynalazku pomiędzy obiema formami matrycy umieszcza się surowiec, który po złożeniu obu form matrycy podlega obróbce termicznej. Upieczony półprodukt poddaje się obróbce wykończającej poprzez odcięcie zbędnych fragmentów. Ostateczny produkt spożywczy wykonany na tej samej matrycy ma zawsze taki sam kształt i wymiary.

W opisie zgłoszeniowym Wielkiej Brytanii GB-A-751948 przedstawione jest urządzenie, w którym produkt spożywczy jest wypiekany pomiędzy dwoma podgrzewanymi formami matrycy. Obie formy matrycy wyposażone są w dopełniające się formacje o odpowiednio dobranych powierzchniach nadających kształt wyrobowi. Surowiec na produkt spożywczy jest dozowany kiedy obie formy matrycy górna i dolna są zamknięte tak, że zajmuje ono wymienioną powyżej przestrzeń.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego rodzaju matrycy do wytwarzanie nowego rodzaju produktu spożywczego oraz opracowanie sposobu wytwarzania nowego rodzaju produktu spożywczego przy użyciu nowego rodzaju matrycy.

Zgodnie z wynalazkiem matryca do wytwarzania produktów spożywczych, zawiera formę górną i formę dolną, pomiędzy którymi umieszczany jest surowiec, z którego wytwarza się produkt. Kształt matrycy jest prostokątem, owalem, trójkątem lub innym o przebiegu krzywoliniowym, a przestrzenne powierzchnie robocze formy dolnej i formy górnej matrycy ukształtowane są poprzez nadanie kształtu pierwszej fali w jednym kierunku (X). Matryca charakteryzuje się tym, że grzbiety pierwszej fali mają nadany kształt drugiej fali w kierunku (Y), który jest prostopadły względem pierwszego, a wysokość obu fal jest określona względem osi (Z), przy czym płaszczyzna podstawy matrycy wyznacza powierzchnię, w której zawarte są osie (X) i (Y) układu odniesienia, a oś (Z) jest do niej prostopadła.

Korzystnie jest, kiedy długość fali tworzącej (L_mx) powierzchnie robocze formy górnej i formy dolnej matrycy mierzona w kierunku jednej osi (X) przebiegającej równolegle do powierzchni podstawy matrycy na przekroju płaszczyzną prostopadłą do powierzchni podstawy matrycy (1) zawiera się w przedziale: 1,0 do 400,0 mm, a długość fali tworzącej (L_my) powierzchnie robocze formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1) mierzona w kierunku osi (Y) - prostopadłym do osi (X) zawiera się w przedziale: 1,0 do 400,0 mm.

Jest również korzystne, kiedy amplituda fali tworzącej (A_mz) powierzchnie formy górnej i formy dolnej matrycy, mierzona w kierunku osi (Z) prostopadłej do podstawy matrycy na przekroju płaszczyzną prostopadłą do powierzchni wyznaczonej przez osie (X) i (Y), zawiera się w przedziale 1,0 do 350,0 mm.

Kolejna korzystna cecha przejawia się w tym, że powierzchnie robocze formy górnej i formy dolnej matrycy pokryte są rowkami o trójkątnym przekroju poprzecznym, przy czym rowki formy górnej

PL 216 911 B1 i formy dolnej matrycy są wzajemnie do siebie dopasowane tak, że wierzchołek rowka formy górnej matrycy znajduje się na przeciw wgłębienia rowka formy dolnej.

Inną korzystną cechą jest, kiedy przebieg rowków powierzchni roboczych formy górnej i formy dolnej matrycy w rzucie prostokątnym na płaszczyznę wyznaczoną przez osie (X) i (Y) jest prostoliniowy w dowolnym kierunku.

Korzystnie jest, kiedy przebieg rowków powierzchni roboczych formy górnej i formy dolnej matrycy w rzucie prostokątnym na płaszczyznę wyznaczoną przez osie (X) i (Y) jest krzywoliniowy w dowolnym kierunku.

Jest także korzystne, kiedy długość (Lr) fali kształtu rowka, mierzona w rzucie prostokątnym na płaszczyznę wyznaczoną przez osie (X) i (Y), zawiera się w zakresie 1,0 do 250,0 mm, a amplituda (Ą) fali kształtu rowka, mierzona w rzucie prostokątnym na płaszczyznę wyznaczoną przez osie (X) i (Y) zawiera się w zakresie 1,0 do 200,0 mm.

Inną korzystną cechą jest, gdy oś symetrii przekroju poprzecznego rowka powierzchni roboczych formy górnej i formy dolnej matrycy przebiega w kierunku pionowym, zgodnie z osią (Z).

Korzystnie, kiedy oś symetrii przekroju poprzecznego rowka powierzchni roboczych formy górnej i formy dolnej matrycy jako linia prostopadła do powierzchni fali.

Jest także korzystne, kiedy wysokość pojedynczego rowka mieści się w zakresie 0,1 do 20,0 mm, a kąt wierzchołkowy rowka, mierzony w płaszczyźnie przekroju prostopadłej do wzdłużnej osi symetrii przebiegu rowka, mieści się w zakresie: 10° do 150°.

Według innego aspektu wynalazku sposób wytwarzania produktów spożywczych polega na tym, że przygotowuje się surowiec o półpłynnej konsystencji, następnie surowiec dozuje się na dolną formę matrycy, a następnie zamyka się górną formę matrycy, dozowany surowiec poddaje się naciskowi w ten sposób, że w położeniu górnej formy matrycy bezpośrednio nad dolną formą matrycy doprowadza się do rozpływu poddawanej naciskowi porcji dozowanego surowca jedynie w kierunku rowków dolnej formy matrycy oraz odpowiadającym im rowkom górnej formy matrycy i poddaje obróbce termicznej. Sposób charakteryzuje się tym, że dozowanemu w postaci kropli surowca nadaje się jednocześnie kształt dwóch fal: pierwszej fali w kierunku (X) oraz drugiej fali w kierunku (Y), który jest prostopadły względem pierwszego kierunku.

Korzystnie jest, kiedy na dolną formę matrycy dozuje się surowiec w wielu porcjach jednocześnie.

Korzystnie jest także, kiedy górną formę matrycy i dolną formę matrycy, na którą dozowano surowiec podgrzewa się do temperatury 90°C do 300°C.

Inną korzystną cechą sposobu jest, kiedy górną formę matrycy i dolną formę matrycy, na którą dozowano surowiec poddaje się podgrzewaniu przez 3 do 300 sekund.

Wynalazek w przykładzie wykonania pokazano na rysunku, na którym:

- fig. (1) przedstawia fragment matrycy ze złożonymi formą dolną i formą górną,

- fig. (2) przedstawia fragment matrycy z rozsuniętymi formą dolną i formą górną,

- fig. (3a) przedstawia fragment matrycy z rowkami w kierunku pionowym ogólnie,

- fig (3b) przedstawia fragment matrycy z ząbkami w kierunku prostopadłym do powierzchni fali ogólnie,

- fig. (4a) przedstawia fragment matrycy z ząbkami w kierunku pionowym ze szczegółami,

- fig. (4b) przedstawia fragment matrycy z ząbkami w kierunku prostopadłym do powierzchni fali ze szczegółami,

- fig. (5) przedstawia fragment matrycy z naniesioną kroplą dozowanego surowca,

- fig. (6) przedstawia produkt spożywczy z rowkami prostoliniowymi,

- fig. (7) przedstawia produkt spożywczy z rowkami krzywoliniowymi,

- fig. (8a) przedstawia produkt spożywczy w jednym wykonaniu pomiędzy formami, a

- fig. (8b) przedstawia produkt spożywczy w drugim wykonaniu pomiędzy formami.

Jak pokazano w przykładzie wykonania na rysunku fig. (1), matryca (1) do wytwarzania produktów spożywczych zawiera formę dolną (2) i formę górną (3).

Matryca wyposażona jest w znane uprzędzenie grzewcze nie pokazane na rysunku. Urządzenie to może być dowolnego typu na przykład elektryczne albo gazowe. Może również być dowolnie umieszczone na przykład w jednej albo obu formach (2) i (3) matrycy (1). Może również oddziaływać na matrycę z zewnątrz na przykład jako palnik gazowy. Jest przy tym oczywiste, że matryca nie musi być wyposażona w żadne urządzenie grzejne.

Pomiędzy formami dolną (2) i górną (3) matrycy (1) umieszczany jest surowiec w postaci ciasta zbożowego, a kształt matrycy (1) może być prostokątem, owalem, trójkątem, a także innym o przebiegu

PL 216 911 B1 krzywoliniowym jak i prostoliniowym bez żadnych ograniczeń. Jest przy tym oczywiste, że surowiec umieszczany pomiędzy formami może być w innej postaci niż w postaci ciasta zbożowego.

Jak pokazano na fig. (1) w przekroju pionowym widoczny jest kształt powierzchni obu form dolnej (2) i górnej (3) matrycy (1) w płaszczyźnie wyznaczonej przez osie odniesienia (X) i (Z) zaznaczone na tej figurze. Widoczny jest również kształt powierzchni obu form dolnej (2) i górnej (3) matrycy (1) w płaszczyźnie wyznaczonej przez osie odniesienia (Y) i (Z) prostopadłej do podstawy matrycy (1) i wymienionej powyżej płaszczyzny utworzonej przez osie (X) i (Z). W obu przekrojach linia podziału matrycy (1) stanowi linię falistą.

Tak więc przestrzenne powierzchnie robocze formy górnej (2) i formy dolnej (3) matrycy (1) ukształtowane są poprzez nadanie kształtu pierwszej fali w kierunku (X), przy czym grzbiety pierwszej fali mają nadany kształt drugiej fali w kierunku (Y), który jest prostopadły względem pierwszego, a wysokość obu fal jest określona względem osi (Z).

Jest to szczególnie dobrze zilustrowane na fig. (2) która przedstawia formę dolną (2) i formą górną (3) matrycy (1) w oddaleniu od siebie gdzie uwidocznione są również rowki (4) na całej powierzchni formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1).

Na fig. (2) zaznaczone są długość fali tworzącej (L_mX) powierzchnie robocze formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1) w kierunku jednej osi (X) przebiegającej równolegle do powierzchni podstawy matrycy na przekroju płaszczyzną prostopadłą do powierzchni podstawy matrycy (1) oraz długość fali tworzącej (L_my) powierzchnie robocze formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1) w kierunku osi (Y) - prostopadłym do osi (X). Długości fal tworzących (L_mx) i (L_my) mieszczą się w granicach od 1,0 do 200,0 milimetrów, a amplituda fal 200 tworzących (A_mz) powierzchnie formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1), mierzona w kierunku osi (Z) prostopadłej do podstawy matrycy na przekroju płaszczyzną prostopadłą do powierzchni wyznaczonej przez osie (X) i (Y), zawiera się w przedziale od 1,0 do 150,0 milimetra.

W tej samej formie długość (L_mx) i (L_my), jak również amplituda fal (Amz) tworzących powierzchnie formy może jest różna w różnych obszarach formy, a jedynym warunkiem jest dostosowanie tych parametrów formy górnej (3) do parametrów formy dolnej (2).

Na fig. (3a) i (3b) przedstawiono możliwe warianty wykonania rowków w formie dolnej (2) i formie górnej (3) matrycy (1). Rowki te, jak pokazano na fig. (3a), mogą przebiegać prostopadle do powierzchni podstawy matrycy (1) albo, jak pokazano na fig. (3b), prostopadle do stycznej do powierzchni fali w danym jej punkcie. Szczegóły przebiegu tych rowków w formie dolnej (2) i formie górnej (3) matrycy (1) przedstawione są na fig. (4a) i (4b), przy czym fig. (4a) pokazuje przebieg rowków, których oś jest prostopadła do powierzchni podstawy matrycy (1), a fig. (4b) pokazuje przebieg rowków, których oś jest prostopadła do stycznej do powierzchni fali w danym jej punkcie.

Zarówno wysokość pojedynczego rowka (4) jak i kąt wierzchołkowy rowka (4) może zmieniać się w szerokim zakresie, również w ramach form jednej matrycy w różnych jej obszarach przy zachowaniu warunku, że rowki formy górnej (3) są wykonane odpowiednio do rowków formy dolnej (2) matrycy (1).

Realizując sposób według wynalazku, na dolną formę (2) matrycy (1) dozuje się przygotowany wcześniej surowiec o półpłynnej konsystencji. Krople tak dozowanego surowca w postaci półpłynnej pokazano na fig. (5). Surowiec rozpływa się na dolnej formie (2) matrycy (1) w ramach swojej lepkości. Następnie zamyka się górną formę (3) matrycy (1) poprzez jej zbliżanie do formy dolnej (2) matrycy (1) co powoduje rozpływ porcji surowca o półpłynnej konsystencji po powierzchni formy dolnej (2) matrycy (1) do momentu kiedy ustawienie rowków formy górnej (3) względem rowków formy dolnej (2) spowoduje, że surowiec może rozpływać się jedynie wzdłuż tych rowków. Powoduje to nadanie ostatecznego kształtu produktu. I tak w wyniku spłaszczania porcji surowca i wynikającego z tego jego rozprowadzania po powierzchni matrycy, uzyskiwany jest właściwy finalny kształt produktu. Obecność rowków na powierzchni formy górnej (3) i formy dolnej (2) matrycy (1), wzajemnie do siebie dopasowanych uniemożliwia niekontrolowany rozpływ surowca po powierzchniach roboczych dolnej i górnej formy matrycy (1). Rowki pełnią rolę kanalików wzdłuż których przemieszcza się surowiec dociskany górnym segmentem matrycy.

Rozprowadzona pomiędzy formą górną (3) i formą dolną (2) porcja surowca, uformowana w opisany powyżej sposób, poddawana stosunkowo krótkotrwałemu ((ok. 30 - 60 s), w zależności od rodzaju składników) działaniu wysokiej temperatury (ok. 140 - 150 st. C.) od rozgrzanych powierzchni matryc, ulega wypiekaniu, zachowując, dzięki temu, przyjęty pomiędzy matrycami kształt w sposób trwały.

PL 216 911 B1

Przykładowe kształty powierzchni zewnętrznej finalnego wyrobu są zobrazowane na rysunku fig. (6) gdzie przebieg linii na powierzchni zewnętrznej finalnego wyrobu jest prostoliniowy i na rysunku fig. (7) gdzie przebieg linii na powierzchni zewnętrznej finalnego wyrobu jest falisty - krzywoliniowy.

Po zakończeniu procesu wypiekania, matryce górna i dolna ulegają otwarciu, a powstały produkt usuwany jest z górnej formy (3) lub dolnej formy (2) matrycy (1).

Fig. (8a) i fig. (8b) przedstawiają układ finalnego wyrobu pomiędzy formą dolną (2) i formą górną (3) matrycy (1). Fig. (8a) przedstawia finalny wyrób w postaci jednej części a fig. (8b) przedstawia finalny wyrób w postaci wielu części, a uzyskanie określonego podziału finalnego wyrobu jest uzależnione od dozowania surowca do wnętrza matrycy (1).

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Matryca do wytwarzania produktów spożywczych zawierająca formę dolną i formę górną, pomiędzy którymi umieszczany jest surowiec, z którego wytwarza się produkt spożywczy, przy czym kształt matrycy jest prostokątem, owalem, trójkątem lub innym o przebiegu krzywoliniowym, a przestrzenne powierzchnie robocze formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1) ukształtowane są poprzez nadanie kształtu pierwszej fali w jednym kierunku (X), znamienna tym, że grzbiety pierwszej fali mają nadany kształt drugiej fali w kierunku (Y), który jest prostopadły względem pierwszego kierunku (X), a wysokość obu fal jest określona względem osi (Z), przy czym płaszczyzna podstawy matrycy wyznacza powierzchnię, w której zawarte są osie (X) i (Y) układu odniesienia, a oś (Z) jest do niej prostopadła.
2. 2. Matryca według zastrz. (1), znamienna tym, że długość fali tworzącej (L_mx) powierzchnie robocze formy dolnej (2) formy górnej (3) matrycy (1) mierzona w kierunku jednej osi (X) przebiegającej równolegle do powierzchni podstawy matrycy (1) na przekroju płaszczyzną prostopadłą do powierzchni podstawy matrycy (1) zawiera się w przedziale: 1,0 do 400,0 mm, a długość fali tworzącej (L_my) powierzchnie robocze formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1) mierzona w kierunku osi (Y) prostopadłym do osi (X) zawiera się w przedziale: 1,0 do 400,0 mm.
3. 3. Matryca według zastrz. (1), znamienna tym, że amplituda fali tworzącej (A_mz) powierzchnie formy dolnej (2) formy górnej (3) matrycy (1), mierzona w kierunku osi (Z) prostopadłej do podstawy matrycy na przekroju płaszczyzną prostopadłą do powierzchni wyznaczonej przez osie (X) i (Y), zawiera się w przedziale 1,0 do 350,0 mm.
4. 4. Matryca według zastrz. (1), znamienna tym, że powierzchnie robocze formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1) pokryte są rowkami (4) o trójkątnym przekroju poprzecznym, przy czym rowki formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1) są wzajemnie do siebie dopasowane tak, że wierzchołek rowka (4) formy górnej (3) matrycy (1) znajduje się naprzeciw wgłębienia rowka (4) formy dolnej (2).
5. 5. Matryca według zastrz. (4), znamienna tym, że przebieg rowków (4) powierzchni roboczych formy dolnej (2) formy górnej (3) matrycy (1) w rzucie prostokątnym na płaszczyznę wyznaczoną przez osie (X) i (Y) jest prostoliniowy w dowolnym kierunku.
6. 6. Matryca według zastrz. (5), znamienna tym, że przebieg rowków (4) powierzchni roboczych formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1) w rzucie prostokątnym na płaszczyznę wyznaczoną przez osie (X) i (Y) jest krzywoliniowy w dowolnym kierunku.
7. 7. Matryca według zastrz. (5), znamienna tym, że długość (Lr) fali kształtu rowka (4), mierzona w rzucie prostokątnym na płaszczyznę wyznaczoną przez osie (X) i (Y), zawiera się w zakresie 1,0 do 250,0 mm a amplituda (A_r) fali kształtu rowka (4), mierzona w rzucie prostokątnym na płaszczyznę wyznaczoną przez osie (X) i (Y) zawiera się w zakresie 1,0 do 200,0 mm.
8. 8. Matryca według zastrz. (4), znamienna tym, że oś symetrii przekroju poprzecznego rowka (4) powierzchni roboczych formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1) przebiega w kierunku pionowym, zgodnie z osią (Z).
9. 9. Matryca według zastrz. (4), znamienna tym, że oś symetrii przekroju poprzecznego rowka (4) powierzchni roboczych formy dolnej (2) i formy górnej (3) matrycy (1) przebiega jako linia prostopadła do płaszczyzny stycznej do powierzchni fali.
10. 10. Matryca według zastrz. (4), znamienna tym, że wysokość pojedynczego rowka (4) mieści się w zakresie 0,1 do 20,0 mm, a kąt wierzchołkowy rowka (4), mierzony w płaszczyźnie przekroju prostopadłej do wzdłużnej osi symetrii przebiegu rowka (4) mieści się w zakresie: 10° do 150°.

    PL 216 911 B1
11. 11. Sposób wytwarzania produktów spożywczych polegający na tym, że przygotowuje się surowiec o półpłynnej konsystencji, następnie surowiec dozuje się na dolną formę matrycy, po czym zamyka się górną formę matrycy, dozowany surowiec poddaje się naciskowi w ten sposób, że doprowadza się do rozpływu poddawanej naciskowi porcji dozowanego surowca jedynie w kierunku rowków dolnej formy matrycy oraz odpowiadającym im rowkom górnej formy matrycy i poddaje obróbce termicznej, znamienny tym, że, dozowanemu w postaci kropli surowcowi nadaje się jednocześnie kształt dwóch fal: pierwszej fali w kierunku (X) oraz drugiej fali w kierunku (Y), który jest prostopadły względem pierwszego kierunku (X), poprzez zbliżenie górnej formy (3) matrycy (1) do dolnej formy (2), na którą dozowano surowiec.
12. 12. Sposób według zastrz. (11), znamienny tym, że na dolną formę (2) matrycy (1) dozuje się surowiec w wielu porcjach jednocześnie.
13. 13. Sposób według zastrz. (11), znamienny tym, że górną formę (3) matrycy (1) i dolną formę (2) matrycy (1), na którą dozowano surowiec podgrzewa się do temperatury 90°C do 300°C.
14. 14. Sposób według zastrz. (13), znamienny tym, że górną formę (3) matrycy (1) i dolną formę (2) matrycy (1), na którą dozowano surowiec poddaje się podgrzewaniu przez 3 do 300 sekund.