RU2186509C1

RU2186509C1 - Multiple function apparatus for treating food products

Info

Publication number: RU2186509C1
Application number: RU2000131808/13A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Остриков; Г.В. Калашников; В.М. Калабухов
Original assignee: Воронежская государственная технологическая академия
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: food engineering. SUBSTANCE: apparatus has body, charging and discharge hoppers, and drive. Body is positioned for performing vibratory motions in the process of cooking and is composed of two sectors comprising perforated bottom and positioned for displacement one relative to another. Housing is attached on the outside to perforated cylindrical bottom and is equipped with branch pipe connected to flexible hose. Ends of both sectors are covered with plates. Shafts are rigidly fixed in lower parts of sectors. Pneumatic cylinder is pivotally mounted on said shafts for moving both sectors. One of plates is connected through lever to adjustable drive. Branch pipe with movable screw-type conveyor for charging basic product is positioned on upper part of other plate. Each sector is closed at the top part thereof with cover and is pivotally connected to tubular shaft with perforated liquid supplying pipe inside it. Apparatus may be used for cooking and drying food products, for example, for producing ready-to-eat and dried groats, as well as for mixing, washing, blanching, frying, drying of food products such as carrot, beet, potato etc. EFFECT: increased efficiency by useful employment of hydrodynamic product treatment mode, elimination of intermediate conveyance operations, simplified and compact construction and improved quality of ready product. 7 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для смешивания, мойки и влаготепловой обработки пищевых продуктов и может быть использовано для варки и сушки пищевых продуктов в различных отраслях промышленности, например, для производства варено-сушеных круп, а также для смешивания, мойки, бланширования, обжарки, сушки пищевых продуктов: моркови, свеклы, картофеля и др. The invention relates to equipment for mixing, washing and thermal processing of food products and can be used for cooking and drying food products in various industries, for example, for the production of cooked-dried cereals, as well as for mixing, washing, blanching, frying, drying food products: carrots, beets, potatoes, etc.

Известен варочный аппарат ВА-800М для варки круп периодического действия, включающий горизонтальный корпус, бункер, переднюю и заднюю стойки, передний - для ввода пара и задний - для выпуска пара патрубки, привод. Полые чугунные патрубки соединены между собой паропроводом, расположенным по оси барабана. К внутренней поверхности цилиндрической части барабана приварены спиральные лопасти. Барабан смонтирован на четырех роликах посредством двух бандажей, закрепленных на полых патрубках передней и задней стоек. Каждая пара роликов закреплена на передней и задней стойках. Бандаж переднего патрубка снабжен ребордой [Оборудование пищеконцентратного производства: Справочник/В. А. Воскобойников, В.М.Кравченко, И.Т.Кретов и др. - М.: Агропромиздат, 1989. - С. 100-101]. Known cooking apparatus VA-800M for cooking cereals of periodic action, including a horizontal body, a hopper, front and rear racks, front - for the introduction of steam and rear - for the release of steam nozzles, drive. Hollow cast iron pipes are interconnected by a steam line located along the axis of the drum. Spiral blades are welded to the inner surface of the cylindrical part of the drum. The drum is mounted on four rollers by means of two braces mounted on the hollow nozzles of the front and rear racks. Each pair of rollers is mounted on the front and rear racks. The front pipe brace is equipped with a flange [Equipment for food-concentrate production: Reference book / B. A. Voskoboinikov, V. M. Kravchenko, I. T. Kretov and others. - M .: Agropromizdat, 1989. - S. 100-101].

Данное варочное оборудование имеет недостатки:
- варка осуществляется в герметически закрытых сосудах, работающих под давлением, при этом частицы крупы приобретают плотное строение из-за специфических особенностей протекания клейстеризации крахмала и денатурации белка, влага прочно связывается с материалом и поэтому при дальнейшей сушке приходится затрачивать теплоту не только на нагрев материала и испарение влаги, но и на преодоление связи влаги с материалом, в этом случае дополнительный расход теплоты составляет 15...20% общего количества, идущего на испарение влаги;
- образование в процессе варки комков и необходимость после варки выгрузки продукта на испарительные устройства, оборудованные ворошителями для разбивания комков;
- разовая одновременная подача всего количества жидкости в крупу, что сопровождается наличием свободной жидкости в слое, образованием амилозы и амилопектина на поверхности крупинок и, как следствие, переувлажнением поверхности частиц продукта;
- повышенный удельный расход теплоты на осуществление технологического процесса;
- значительная металлоемкость оборудования.This cooking equipment has the disadvantages of:
- cooking is carried out in hermetically sealed vessels operating under pressure, while the cereal particles acquire a dense structure due to the specific features of the starch gelatinization and protein denaturation, moisture is firmly bound to the material, and therefore, further drying requires heat not only to heat the material and evaporation of moisture, but also to overcome the bond of moisture with the material, in this case, the additional heat consumption is 15 ... 20% of the total amount spent on moisture evaporation;
- formation during the cooking of lumps and the need after cooking to unload the product on evaporative devices equipped with agitators for breaking lumps;
- a single simultaneous supply of the entire amount of liquid to the cereal, which is accompanied by the presence of free liquid in the layer, the formation of amylose and amylopectin on the surface of the grains and, as a result, the waterlogging of the surface of the product particles;
- increased specific heat consumption for the implementation of the process;
- significant metal consumption of equipment.

Техническая задача заключается в создании универсального оборудования, позволяющего улучшить качество готового продукта и повысить эффективность процесса за счет более рационального использования гидродинамического режима обработки продукта и устранения промежуточных транспортных операций. The technical task is to create universal equipment to improve the quality of the finished product and increase the efficiency of the process due to a more rational use of the hydrodynamic regime of product processing and elimination of intermediate transport operations.

Техническая задача достигается тем, что в предлагаемом полифункциональном аппарате, включающем корпус, бункеры загрузки и выгрузки, привод, корпус выполнен с возможностью колебательного движения при обработке продукта и состоит из двух подвижных относительно друг друга секторов, включающих в себя перфорированное цилиндрическое днище, к которому снаружи прикреплен кожух, имеющий патрубок, соединенный с гибким шлангом, с торцевых сторон оба сектора закрыты пластинами, в их нижней части жестко прикреплены оси, на которых шарнирно установлен пневмоцилиндр для перемещения секторов, причем одна из пластин соединена с помощью рычага с регулируемым приводом, а верхняя часть другой пластины снабжена патрубком с передвижным винтовым конвейером для загрузки исходного продукта, сверху каждый из секторов закрыт крышкой и шарнирно присоединен к трубовалу, внутри которого находится перфорированная труба для подачи жидкости. The technical problem is achieved by the fact that in the proposed multifunctional apparatus, comprising a housing, loading and unloading bins, a drive, a housing is made with the possibility of oscillatory movement during product processing and consists of two sectors that are movable relative to each other, including a perforated cylindrical bottom to which is outside a casing is attached having a nozzle connected to a flexible hose, both sectors are closed by plates on the end sides, axes are mounted on their lower part, on which they are articulated flax pneumatic cylinder for moving sectors, one of the plates connected by a lever with an adjustable drive, and the upper part of the other plate equipped with a nozzle with a mobile screw conveyor for loading the original product, each of the sectors is closed by a lid and pivotally attached to the pipe, inside which is perforated fluid supply pipe.

Полифункциональный аппарат представлен на схеме общего вида (фиг.1) и чертежах элементов конструкции (фиг.2, 3, 4, 5, 6, 7). The multifunctional apparatus is presented in a general view diagram (Fig. 1) and drawings of structural elements (Figs. 2, 3, 4, 5, 6, 7).

Полифункциональный аппарат (фиг.1) включает корпус 1, загрузочный винтовой конвейер 2 и привод 3. The multifunctional apparatus (Fig. 1) includes a housing 1, a loading screw conveyor 2, and a drive 3.

Корпус 1 выполнен разъемным и состоит из двух секторов 4 и 5. Оба сектора аналогичны, в основном, по конструкции и включают в себя верхнюю сплошную пластину 6 и перфорированное цилиндрическое днище 7, к которому снаружи прикреплен кожух 8, имеющий патрубок 9, соединенный с гибким шлангом 10. The housing 1 is made detachable and consists of two sectors 4 and 5. Both sectors are basically similar in design and include a top continuous plate 6 and a perforated cylindrical bottom 7, to which the casing 8 is attached externally, having a pipe 9 connected to a flexible hose 10.

С торцевых сторон оба сектора 4 и 5 закрыты пластинами 11. В нижней части секторов 4 и 5 симметрично прикреплены оси 12 и 13, на которых шарнирно установлен пневмоцилиндр 14. From the end sides, both sectors 4 and 5 are closed by plates 11. In the lower part of sectors 4 and 5, axes 12 and 13 are symmetrically attached, on which the pneumatic cylinder 14 is pivotally mounted.

Одна из пластин 11 шарнирно соединена с помощью рычага 15 с регулируемым приводом 3. В верхней части другой пластины 11 имеется патрубок 16, через который с помощью передвижного винтового конвейера 2 осуществляется загрузка исходного продукта (фиг.2 и 3). One of the plates 11 is pivotally connected by a lever 15 with an adjustable drive 3. In the upper part of the other plate 11 there is a pipe 16 through which the feed product is loaded using a mobile screw conveyor 2 (Figs. 2 and 3).

Сверху каждый из секторов 4 и 5 закрыт крышкой 17 и шарнирно присоединен к трубовалу 18, внутри которого находится перфорированная труба 19 для подачи жидкой среды (воды). Трубовал 18 в своей нижней части имеет прорезь для подачи воды, выходящей из перфорированной трубы 19, внутрь корпуса 1. On top of each of the sectors 4 and 5 is closed by a cover 17 and pivotally attached to the pipe 18, inside which is a perforated pipe 19 for supplying a liquid medium (water). The pipe 18 in its lower part has a slot for supplying water leaving the perforated pipe 19 into the housing 1.

Регулируемый привод 3 установлен сбоку аппарата и обеспечивает возможность колебательного движения корпуса 1 при обработке продукта. Пневмоцилиндр 14 обеспечивает разведение секторов 4 и 5 при выгрузке готового продукта. An adjustable drive 3 is installed on the side of the device and provides the possibility of oscillatory movement of the housing 1 during processing of the product. The pneumatic cylinder 14 provides a dilution of sectors 4 and 5 when unloading the finished product.

Для обеспечения герметичности соединения секторов 4 и 5 по их периметру в месте их соприкосновения выфрезерованы пазы, в которые вставлены резиновые уплотнительные прокладки. Для жесткости соединения секторов 4 и 5 оси 12 и 13 с шарнирно установленным пневмоцилиндром 14 смонтированы по обе торцевые стороны корпуса 1. To ensure the tightness of the connection of sectors 4 and 5 along their perimeter, grooves are cut into the place of their contact, into which rubber gaskets are inserted. For rigidity of the connection of sectors 4 and 5, the axes 12 and 13 with a pivotally mounted pneumatic cylinder 14 are mounted on both end faces of the housing 1.

Полифункциональный аппарат работает следующим образом. Вначале рассмотрим порядок работы аппарата при использовании его для тепловлажностной обработки сыпучих пищевых продуктов. Multifunctional device operates as follows. First, we consider the operating procedure of the apparatus when using it for the heat and moisture treatment of bulk food products.

В исходном положении сектора 4 и 5 сомкнуты и зафиксированы соответствующим положением пновмоцилиндра 14. Затем через патрубок 16, находящийся в верхней части одной из пластин 11, осуществляется перемещение передвижного винтового конвейера 2 внутрь корпуса 1 (фиг.2). In the initial position, sectors 4 and 5 are closed and fixed by the corresponding position of the pneumatic cylinder 14. Then, through the pipe 16 located in the upper part of one of the plates 11, the mobile screw conveyor 2 is moved inside the housing 1 (Fig. 2).

Включается привод винтового конвейера 2 и исходный продукт из загрузочного бункера подается в корпус 1. После загрузки необходимого количества продукта в корпус 1 привод винтового конвейера 2 выключается и поступление продукта прекращается. Далее винтовой конвейер 2 выдвигается из корпуса 1 и патрубок 16 закрывается крышкой (фиг.3). The drive of the screw conveyor 2 is turned on and the initial product from the loading hopper is fed into the housing 1. After loading the necessary amount of product into the housing 1, the drive of the screw conveyor 2 is turned off and the flow of product is stopped. Next, the screw conveyor 2 extends from the housing 1 and the pipe 16 is closed by a lid (figure 3).

Затем включается регулируемый привод 3, который приводит с помощью рычага 15 корпус 1 в колебательное движение. Изменением частоты колебательного движения корпуса 1 предусматривают заданную интенсивность пересыпания частиц по внутренней поверхности корпуса и равномерное заполнение рабочего объема аппарата и, следовательно, перемешивания обрабатываемого материала. Причем характер кинематики корпуса 1, его геометрические размеры подбираются таким образом, чтобы обеспечить равномерное перемешивание продукта в процессе обработки. Then, the adjustable drive 3 is turned on, which drives the housing 1 into vibrational motion using the lever 15. By changing the frequency of the oscillatory motion of the housing 1, a predetermined intensity of the spillage of particles on the inner surface of the housing and uniform filling of the working volume of the apparatus and, therefore, mixing of the processed material are provided. Moreover, the nature of the kinematics of the housing 1, its geometric dimensions are selected in such a way as to ensure uniform mixing of the product during processing.

При этом через гибкие гофрированные шланги 10, патрубки 9 и кожухи 8 внутрь корпуса 1 подается насыщенный пар, который, проходя через отверстия перфорированных днищ 7, пронизывает слой пересыпающегося продукта, находящегося внутри корпуса 1. At the same time, through the flexible corrugated hoses 10, nozzles 9 and casings 8, saturated steam is fed into the housing 1, which, passing through the holes of the perforated bottoms 7, penetrates the layer of the overflowing product located inside the housing 1.

Одновременно через перфорированную трубу 19, находящуюся внутри трубовала 18, внутрь корпуса 1 подается вода. Причем в зависимости от вида обрабатываемого продукта (крупы, свекла, морковь, картофель и т.п.) и характера влаготепловой обработки (варка, бланширование, предварительная гидротермическая обработка и т.п.) устанавливается режим подачи пара и воды: непрерывный, периодический, пульсирующий и т.д. At the same time, through the perforated pipe 19 located inside the pipe 18, water is supplied into the housing 1. Moreover, depending on the type of processed product (cereals, beets, carrots, potatoes, etc.) and the nature of the thermal treatment (cooking, blanching, preliminary hydrothermal treatment, etc.), the steam and water supply mode is established: continuous, periodic, pulsating etc.

Таким образом, изменением частоты колебательного движения корпуса 1 добиваются достижения наиболее рационального гидродинамического режима слоя и оптимальной продолжительности процесса влаготепловой обработки продукта. Thus, by changing the frequency of the oscillatory motion of the housing 1, they achieve the most rational hydrodynamic regime of the layer and the optimal duration of the process of moisture and heat treatment of the product.

Пересыпающийся слой продукта (например, крупы) на внутренней поверхности перфорированного днища 7 пронизывается снизу вверх восходящим потоком теплоносителя (насыщенного пара). A pouring layer of the product (for example, cereals) on the inner surface of the perforated bottom 7 is penetrated from the bottom up by an upward flow of coolant (saturated steam).

Колебательное движение корпуса 1 способствует одновременному перемешиванию и выравниванию слоя крупы, а также равномерной периодической обработке частиц продукта потоком теплоносителя. The oscillatory movement of the housing 1 contributes to the simultaneous mixing and leveling of the cereal layer, as well as the uniform periodic processing of the product particles by the flow of coolant.

Пар подается в кожух 8 из линии подачи пара с помощью гибкого гофрированного шланга 10, который обеспечивает компенсацию изменения длины при колебаниях корпуса 1. Steam is supplied to the casing 8 from the steam supply line using a flexible corrugated hose 10, which provides compensation for changes in length during vibrations of the housing 1.

После завершения процесса гидротермической обработки корпус 1 возвращается в исходное положение, выключается привод 3, прекращается подача пара и воды в корпус 1. After completion of the hydrothermal treatment process, the housing 1 returns to its original position, the drive 3 is turned off, the supply of steam and water to the housing 1 is stopped.

Затем одновременно включаются пневмоцилиндры 14, разводя нижние части секторов 4 и 5 в разные стороны (на фиг.7 показано это положение корпуса 1). Продукт ссыпается с внутренней поверхности секторов 4 и 5 и далее направляется на дальнейшую технологическую стадию производства. Then, the pneumatic cylinders 14 are simultaneously turned on, parting the lower parts of sectors 4 and 5 in different directions (Fig. 7 shows this position of the housing 1). The product is poured from the inner surface of sectors 4 and 5 and then sent to the further technological stage of production.

На фиг.4 показано исходное положение корпуса 1, на фиг.5 - крайнее правое положение колеблющегося корпуса 1, на фиг.6 - крайнее левое положение колеблющегося корпуса 1 и на фиг.7 - положение корпуса 1 с разведенными в разные стороны секторами 4 и 5, при котором осуществляется выгрузка готового продукта. Figure 4 shows the initial position of the housing 1, figure 5 is the extreme right position of the oscillating housing 1, figure 6 is the extreme left position of the oscillating housing 1 and figure 7 is the position of the housing 1 with sectors 4 separated in different directions and 5, in which the finished product is unloaded.

Полифункциональность аппарата заключается в том, что его можно использовать для смешивания, мойки, тепловлажностной обработки (варки, гидротермической обработки, обжарки, бланширования и т.п.), сушки и т.д. The multifunctionality of the apparatus lies in the fact that it can be used for mixing, washing, heat and moisture treatment (cooking, hydrothermal processing, frying, blanching, etc.), drying, etc.

Например, при использовании аппарата в качестве смесителя винтовой конвейер 2 последовательно загружает внутрь корпуса 1 все смешиваемые ингредиенты, а при колебаниях корпуса осуществляется их равномерное перемешивание. Для дозирования жидких компонентов может использоваться перфорированная труба 19. For example, when using the apparatus as a mixer, a screw conveyor 2 sequentially loads into the housing 1 all mixed ingredients, and when the housing vibrates, they are uniformly mixed. A perforated tube 19 may be used to dispense the liquid components.

Например, при использовании его в качестве моечного аппарата винтовой конвейер 2 загружает внутрь корпуса 1 исходный продукт. Затем через перфорированную трубу 19 в корпус 1 подается моечная вода. Для интенсификации процесса мойки корпус приводится в колебательное движение, а грязная вода по мере необходимости удаляется через перфорированное днище 7, кожух 8 и патрубок 9. For example, when using it as a washing machine, a screw conveyor 2 loads the initial product inside the housing 1. Then, through the perforated pipe 19, washing water is supplied to the housing 1. To intensify the washing process, the casing is brought into oscillatory motion, and dirty water is removed as necessary through the perforated bottom 7, casing 8 and nozzle 9.

Например, при использовании его в качестве аппарата для тепловлажностной обработки винтовой конвейер 2 загружает внутрь корпуса 1 исходный продукт. Через перфорированное днище 7, кожух 8 и патрубок 9 подается теплоноситель (пар). Для подачи воды используется перфорированная труба 19. При колебаниях корпуса осуществляется равномерная обработка продукта. For example, when using it as an apparatus for heat and moisture treatment, a screw conveyor 2 loads the initial product inside the housing 1. Through the perforated bottom 7, the casing 8 and the pipe 9 is supplied coolant (steam). Perforated pipe 19 is used for water supply. When the housing vibrates, the product is uniformly processed.

Например, при использовании аппарата в качестве сушилки винтовой конвейер 2 загружает внутрь корпуса 1 влажный продукт. Через перфорированное днище 7, кожух 8 и патрубок 9 подается теплоноситель (горячий воздух или перегретый пар). При колебаниях корпуса осуществляется равномерная сушка продукта. For example, when using the apparatus as a dryer, a screw conveyor 2 loads a wet product inside the housing 1. Through the perforated bottom 7, the casing 8 and the pipe 9 is supplied coolant (hot air or superheated steam). When the housing fluctuates, the product is uniformly dried.

Выгрузка продукта во всех указанных операциях осуществляется одинаково: при разведении секторов 4 и 5 в разные стороны. Unloading the product in all these operations is the same: when breeding sectors 4 and 5 in different directions.

Однако наиболее целесообразно последовательное использование полифункционального аппарата для выполнения любого сочетания вышеуказанных технологических операций в той или иной последовательности, так как при этом исключается необходимость в дополнительных перегрузочных и транспортных операциях. However, the most appropriate is the consistent use of a multifunctional apparatus to perform any combination of the above technological operations in one or another sequence, since this eliminates the need for additional transshipment and transport operations.

Предлагаемый полифункциональный аппарат дает возможность:
- достижения равномерной влаготепловой обработки продукта вследствие попеременного увлажнения и обработки потоком пара, а также использования "мягких" температурных и "щадящих" режимов перемешивания продукта при максимальном сохранении формы частиц обрабатываемого продукта;
- повышения качества готового продукта за счет использования рационального гидродинамического режима слоя дисперсного продукта, снижения комкования сваренного продукта и предотвращения образования агломератов дисперсного материала;
- более эффективной очистки перфорированного днища и выгрузки продукта за счет использования гравитационных сил при разведении секторов;
- обеспечения равномерного увлажнения за счет применения перфорированной трубы, установленной по всей длине корпуса;
- увеличения производительности аппарата за счет последовательного выполнения любого сочетания технологических операций (мойки, смешивания, тепловлажностной обработки, сушки и т. п.), так как при этом исключается необходимость в дополнительных перегрузочных и транспортных операциях.The proposed multifunctional device makes it possible:
- achieving uniform moisture and heat treatment of the product due to alternate wetting and steam flow treatment, as well as the use of "soft" temperature and "gentle" mixing modes of the product with maximum preservation of the particle shape of the processed product;
- improving the quality of the finished product through the use of a rational hydrodynamic regime of the dispersed product layer, reducing clumping of the welded product and preventing the formation of agglomerates of the dispersed material;
- more efficient cleaning of the perforated bottom and unloading of the product through the use of gravitational forces in the breeding of sectors;
- ensuring uniform wetting due to the use of a perforated pipe installed along the entire length of the housing;
- increase the productivity of the apparatus due to the consistent execution of any combination of technological operations (washing, mixing, heat and moisture treatment, drying, etc.), since this eliminates the need for additional handling and transport operations.

Claims

A multifunctional apparatus for processing food products, including a housing, loading and unloading bins and a drive, characterized in that the housing is made with the possibility of oscillatory movement during product processing and consists of two sectors that are movable relative to each other, including a perforated cylindrical bottom to which is outside a casing is attached having a nozzle connected to a flexible hose, both sectors are closed by plates on the end sides, in their lower part are the axes on which they are pivotally mounted a pneumatic cylinder is used to move sectors, one of the plates being connected by a lever with an adjustable drive, and the upper part of the other plate is equipped with a nozzle with a mobile screw conveyor for loading the initial product, each of the sectors is closed by a lid and pivotally attached to the pipe, inside of which there is a perforated fluid supply pipe.