устройство для формования тестовых заготовок в форме тора

Классы МПК:A21C3/04 машины для формования теста способом экструзии 
A21C11/16 машины, формующие тестовые заготовки способом экструзии 
A21C11/18 с поршнями 
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Смирнов Владимир Ильич
Приоритеты:
подача заявки:
2000-07-24
публикация патента:

Изобретение относится к области пищевого технологического оборудования и предназначено для формования тестовых заготовок в форме тора и может быть использовано для дозирования тестовых заготовок пончиков непосредственно в горячий фритюр через днище фритюрной ванны. Устройство содержит связанную с приводом нагнетательную камеру и сообщенный с ней цилиндрический стакан с коаксиально размещенным в его полости формообразующим элементом, максимальный диаметр которого равен внутреннему диаметру стакана. Формообразующий элемент установлен с возможностью неприводного возвратно-поступательного осевого перемещения за счет увеличения и уменьшения давления теста в нагнетательной камере и образования при его движении из стакана кольцевой щели между выходной кромкой стакана и формообразующим элементом, через которую происходит формование тестовой заготовки. Технический результат заключается в упрощении конструкции с одновременным улучшением регулирования размера заготовки, организации системы нагревания или охлаждения пищевого продукта, создании кинематически независимого движения формообразующего элемента, при котором обеспечивается его перемещение из стакана только в случае превышения давления теста, по отношению к давлению в среде, в которую осуществляется формование. 10 з.п.ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для формования тестовых заготовок в форме тора и может быть использовано для дозирования тестовых заготовок пончиков непосредственно в горячий фритюр через днище фритюрной ванны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для формования тестовых заготовок в форме тора, содержащее связанную с приводом нагнетательную камеру и сообщенный с ней цилиндрический стакан с коаксиально размещенным в его полости формообразующим элементом (см., например, SU 120468 A, 1959 г.).

Однако известное устройство обладает достаточно сложной конструкцией, не обеспечивает точности формообразования и регулирования размера заготовки в широких пределах, не позволяет проводить нагрев или охлаждение дозируемого продукта и тем более не позволяет вести процесс формообразования тестовых заготовок пончиков непосредственно в разогретый фритюр через отверстие в дне фритюрной ванны.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое устройство, является упрощение его конструкции с одновременным улучшением регулирования размера заготовки, организация системы нагревания или охлаждения пищевого продукта, создание кинематически независимого движения формообразующего элемента, при котором обеспечивается его перемещение только в случае превышения давления пищевого продукта по отношению к давлению в среде, в которую осуществляется формование.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для формования тестовых заготовок в форме тора, содержащем связанную с приводом нагнетательную камеру и сообщенный с ней цилиндрический стакан с коаксиально размещенным в его полости формообразующим элементом, согласно изобретению последний имеет расширяющийся по направлению к выходу из стакана участок, максимальный диаметр которого равен внутреннему диаметру стакана, на поверхности формообразующего элемента в области максимального диаметра выполнена кольцевая канавка, а в области минимального диаметра смонтирован центрирующий элемент с окнами для прохода теста, при этом формообразующий элемент установлен с возможностью неприводного возвратно-поступательного осевого перемещения за счет увеличения и уменьшения давления теста в нагнетательной камере с ограничением крайних положений и образованием кольцевой щели между выходным торцом стакана и расширяющимся участком формообразующего элемента при его движении из стакана для формования тестовых заготовок через кольцевую щель.

В тех случаях, когда требуется производить охлаждение пищевого продукта или монтаж устройства на горячей поверхности механизмов сопрягающихся с ним, в выходной части стакана смонтировано приспособление для охлаждения его стенки.

Для удержания или направления отформованных пищевых заготовок целесообразно использовать такое конструктивное решение, при котором на выходном конце формообразующего элемента имеется штанга, являющаяся осевой направляющей для отформованных изделий, причем ее диаметр меньше максимального диаметра формообразующего элемента, а между ним и штангой может находиться примыкающий к кольцевой канавке сужающийся участок, меньший диаметр которого равен диаметру штанги.

В том случае, когда формование заготовок осуществляется непосредственно в горячую среду (например, тестовых заготовок пончиков в разогретый фритюр), то для исключения возможности перегрева теста используют конструкцию, при которой расширяющийся участок формообразующего элемента выполнен из теплоизолирующего материала, а сужающийся участок содержит вкладыш из теплоизолирующего материала, перекрытый сверху конусообразной тарелкой, при этом вкладыш отделен от расширяющегося участка плоской тарелкой таким образом, что кольцевая канавка образована между кромками конусообразной и плоской тарелок.

В предпочтительном варианте центрирующий элемент выполнен в виде диска с окнами в виде отверстий, а нагнетательная камера выполнена в виде цилиндра с поршнем, закрепленным на приводном штоке, поршень которого снабжен клапанной системой, обеспечивающей проход теста через себя только в направлении к цилиндрическому стакану. В этом случае поршень выполнен в виде кольца, соединенного с приводным штоком по крайней мере тремя спицами, а клапанная система представляет собой фланец, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру кольца, причем фланец закреплен на втулке, установленной на штоке с возможностью скольжения между спицами поршня и упором штока.

Для улучшения компоновочных решений цилиндр нагнетательной камеры может быть сообщен со стаканом через его цилиндрическую стенку. В тех случаях, когда свободный конец приводного штока выведен через отверстие в противоположной боковой стенке цилиндрического стакана, целесообразно на внутреннем конце формообразующего элемента за центрирующим элементом установить охватывающую шток поршня скобу, в перемычке которой, обращенной к днищу стакана, имеется центральное отверстие для возвратно-поступательного перемещения скобы относительно соосного со стаканом пальца, один конец которого закреплен в центре днища стакана, а другой расположен с зазором относительно приводного штока. Возможно выполнение устройства, когда свободный конец приводного штока выведен в сторону, противоположную цилиндрическому стакану, в днище которого имеется центральное отверстие для возвратно-поступательного перемещения оси, один конец которой закреплен на формообразующем элементе за центрирующим элементом, а другой выведен через отверстие в днище стакана наружу и снабжен съемным фиксатором для ограничения крайнего верхнего положения формообразующего элемента путем взаимодействия фиксатора с наружной частью днища.

Во всех вариантах компоновочных решений предлагаемого устройства на внутренней поверхности стакана могут применяться кольцевые ступени и/или кольцевые выступы для взаимодействия с элементами конструкции формообразующего элемента и ограничения его крайних положений при его возвратно-поступательном перемещении.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен вариант выполнения устройства для формования тестовых заготовок в форме тора с коаксиально расположенной под стаканом нагнетательной камерой с мембраной, а формообразующий элемент не имеет штанги (формообразующий элемент в крайнем нижнем положении).

На фиг. 2 изображено устройство для формования тестовых заготовок в форме тора, продольный разрез, со штоком рабочего цилиндра, выведенным через стенку стакана (формообразующий элемент в крайнем нижнем положении).

На фиг. 3 изображено сечение А-А фиг. 2 (формообразующий элемент в крайнем верхнем положении).

На фиг. 4 изображено то же со штоком рабочего цилиндра, выведенным в сторону, противоположную стакану, а штанга присоединена к формообразующему элементу без сужающегося участка (формообразующий элемент в крайнем нижнем положении).

На фиг. 5-6 изображены варианты выполнения центрирующего элемента, сечение Б-Б фиг. 1 и сечение В-В фиг. 2.

На фиг. 7-8 изображены варианты выполнения клапанной системы при ее расположении на приводном штоке.

На фиг. 9-12 схематично изображены этапы формования тестовых заготовок в разогретый фритюр через отверстие в дне фритюрной ванны для варианта выполнения устройства по фиг. 2, с центрирующим элементом по фиг. 6 и с клапанной системой поршня по фиг. 7.

Устройство для формования тестовых заготовок в форме тора содержит нагнетательную камеру 1 и сообщенный с ней цилиндрический стакан 2 с коаксиально размещенным в его полости формообразующим элементом 3. Нагнетательная камера связана посредством приводного штока 4 с приводом (не показан). Формообразующий элемент имеет расширяющийся по направлению к выходу из стакана участок 5. На поверхности формообразующего элемента в области максимального диаметра выполнена кольцевая канавка 6, а в области минимального диаметра смонтирован центрирующий элемент с окнами для прохода теста.

На фиг. 1 изображен вариант удлиненного центрирующего элемента в виде втулки 7 с лепестками 8, выполняющего одновременно роль направляющей для обеспечения осевого возвратно-поступательного перемещения последнего. Окнами для прохода теста в этом случае служат сектора 9 (фиг. 5), расположенные между лепестками 8 и внутренней поверхностью стакана. На фиг. 2 представлен вариант центрирующего элемента, выполненный в виде диска 10 с окнами в виде круглых отверстий 11 в нем (фиг. 6). Возможны и другие варианты исполнения центрирующего элемента, например, диск с вырезами по краям в виде сегментов или частей окружности.

Формообразующий элемент установлен в стакане с возможностью вертикального (на всех чертежах) неприводного возвратно-поступательного осевого перемещения за счет увеличения и уменьшения давления теста в нагнетательной камере 1. При этом перемещении образуется кольцевая щель 12 между выходной кромкой стакана 13 и расширяющимся участком 5, через которую и происходит формование тестовых заготовок. На фиг. 3 и 4 на выходном конце формообразующего элемента имеется штанга 14, являющаяся направляющей для отформованных изделий. Между формообразующим элементом 3 и штангой может находиться примыкающий к кольцевой канавке 6 сужающийся участок 15 (как на фиг. 3), причем его меньший диаметр равен диаметру штанги.

Для тех случаев, когда дозирование тестовых заготовок осуществляют непосредственно в горячую среду (например, в разогретый фритюр), то используют вариант устройства, в котором в выходной части стакана смонтировано приспособление для охлаждения его стенки (фиг. 2-4), а формообразующий элемент содержит тепловой буфер. Приспособление для охлаждения может представлять собой лабиринтную систему каналов 16, выполненную внутри стенки стакана 2 и сообщенную с входным и выходным штуцерами 17. Тепловой буфер формообразующего элемента на фиг. 2 и 3 выполнен следующим образом: расширяющийся участок 5 выполнен из теплоизолирующего материала, а сужающийся участок 15 содержит вкладыш 18 из теплоизолирующего материала, перекрытый сверху конусообразной тарелкой 19. При этом вкладыш 18 отделен от расширяющегося участка 5 плоской тарелкой 20 таким образом, что кольцевая канавка 6 образована между кромками конусообразной и плоской тарелок.

Увеличение и уменьшениe давления теста в нагнетательной камере, за счет которого осуществляется возвратно-поступательное перемещение формообразующего элемента, может быть реализовано разными способами. Например, на фиг. 1 нагнетательная камера выполнена соосно и за одно целое со стаканом 2, а снизу перекрыта мембраной 21. Мембрана связана с приводным штоком, совершающим возвратно-поступательное движение, за счет которого происходит ее выгибание вверх и вниз и изменение объема и давления в нагнетательной камере 1. Общая полость нагнетательной камеры и стакана сообщена с бункером теста (не показан) патрубком 22. В патрубке находится клапанная система 23, обеспечивающая проход теста через себя только в направлении к цилиндрическому стакану 2.

На фиг. 2 изображено устройство, в котором нагнетательная камера выполнена в виде цилиндра 24 с поршнем 25, закрепленным на приводном штоке 4. Цилиндр нагнетательной камеры сообщен со стаканом через его цилиндрическую стенку, их оси пересекаются и образуют прямой угол (хотя возможны и другие варианты). При этом поршень снабжен клапанной системой 23, выполняющей те же функции.

На фиг. 7-8 поршень выполнен в виде кольца 26, соединенного с приводным штоком 4 по крайней мере тремя спицами 27. Клапанная система поршня на фиг. 7 представляет собой фланец 28, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру кольца, причем фланец закреплен на втулке 29, установленной на штоке с возможностью скольжения между спицами 27 и упором 30 приводного штока. Клапанная система поршня на фиг. 7 представляет собой тот же фланец 28, но выполненный из эластичного материала (например, из резины). Причем фланец имеет возможность изгибаться относительно упора 30 и прилегать к спицам 27 под напором переменного давления теста в цилиндре. В качестве примера на этих чертежах изображены и два разных варианта расположения свободного конца приводного штока 4 относительно поршня.

Когда нагнетательная камера выполнена в виде цилиндра с поршнем, то возможны два варианта выхода свободного конца приводного штока 4:

- свободный конец приводного штока выведен через отверстие 31 в боковой стенке цилиндрического стакана (фиг. 2-3). В этом случае на внутреннем конце формообразующего элемента за центрирующим элементом 7 имеется охватывающая приводной шток скоба 32. В перемычке скобы 33, обращенной к днищу стакана, имеется центральное отверстие 34 для возвратно-поступательного перемещения скобы относительно соосного со стаканом пальца 35. Один конец пальца закреплен в центре днища стакана, а другой расположен чуть ниже приводного штока 4;

- свободный конец приводного штока выведен в сторону, противоположную цилиндрическому стакану (фиг. 4). В этом случае в днище стакана имеется центральное отверстие 36 для возвратно-поступательного перемещения оси 37. Один конец оси закреплен на формообразующем элементе 3, за центрирующим элементом, а другой выведен через отверстие 36 в днище стакана наружу и снабжен съемным фиксатором 38.

При возвратно-поступательном осевом перемещении формообразующего элемента его крайние положения ограничиваются путем взаимодействия его самого или его составных частей, с другими элементами конструкции устройства. Так, например, на внутренней поверхности стакана могут быть выполнены кольцевые ступени 39 и/или кольцевые выступы 40 (фиг. 1 и 4).

На фиг. 1 кольцевая ступень 39 является ограничителем нижнего положения при его взаимодействии с верхней частью расширяющегося участка 5, а кольцевой выступ 40 - верхнего положения при его взаимодействии с верхней частью центрирующего элемента 8.

На фиг. 4 кольцевой выступ 40 (а могла бы быть кольцевая ступень) является ограничителем нижнего положения, при его взаимодействии с центрирующим элементом 10, а ограничителем верхнего положения - фиксатор 38 при его взаимодействии с днищем стакана 2.

На фиг. 2 и 3 изображен вариант конструкции устройства, не имеющего ни кольцевых выступов, ни кольцевых ступеней. Ограничителем нижнего положения формообразующего элемента в этом случае является внутренняя поверхность днища стакана при ее взаимодействии с нижней частью перемычки 33 скобы 32, а ограничителем верхнего положения - приводной шток 4, при его взаимодействии с внутренней стороной той же перемычки (фиг. 3).

Устройство может применяться для формования заготовок в форме тора для разных вариантов его крепления к корпусным деталям. Так, например, при формовании тестовых заготовок для жарки пончиков, при котором устройство установлено в отверстии днища фритюрной ванны, а тестовая заготовка формируется непосредственно в горячем фритюре, в верхней части устройства имеется уплотнительное кольцо 41.

Рассмотрим работу устройства, выполненного по фиг. 2, с центрирующим элементом по фиг. 6 и с клапанной системой поршня по фиг. 7 (работа устройств, имеющих другое исполнение, будет аналогичным).

Весь внутренний объем устройства, еще до заливки фритюра 42, заполняют тестом 43, при этом тесто попадает и в кольцевую канавку 6, что создает естественное и надежное уплотнение от проникновения фритюра в устройство. По системе каналов 16 (на фиг. 9-12 не показаны) протекает вода для охлаждения верхней части стакана 2. Приводной шток 4 совершает возвратно-поступательное движение, за один цикл которого образуется одна тестовая заготовка пончика, поступающая из устройства непосредственно в горячий фритюр. На фиг. 9 изображено устройство в исходном положении, при котором нагнетательный поршень находится в крайнем левом положении, фланец 28 отведен от кольца 26 и находится на упоре 30, а формообразующий плунжер находится в крайнем нижнем положении. На фиг. 10 изображен этап начала нагнетания, при котором шток 4 перемещается вправо, а фланец 28, оставаясь на месте, как бы удерживается не перемещающимся тестом, перекрывает отверстие 44 кольца 26 и примыкает к его спицам 27 - клапанная система поршня закрывается. При дальнейшем перемещении штока это приводит к увеличению давления теста под формообразующим элементом 3.

Когда сила от давления теста снизу на формообразующий элемент превосходит сумму сил, действующих на него сверху (его собственный вес со штангой 14, давление фритюра 42 и трение), формообразующий элемент поднимается вверх и занимает свое крайнее верхнее положение (фиг. 11), а тесто начинает выдавливаться в кольцевую щель 12. Нагнетательный поршень, достигнув своего крайнего правого положения и выдавив в кольцевую щель 12 торообразную тестовую заготовку 45, начинает свое обратное движение влево. При этом давление теста под формообразующим элементом уменьшается и он сначала опускается вниз под собственным весом и давлением масла, а когда кольцевая щель становится малой, втягивается в цилиндрический стакан 2 и отрезает тестовую заготовку пончика 45 (фиг. 12), которая остается на дне ванны. Формообразующий элемент занимает свое крайнее нижнее положение, а кольцевая канавка 6 заполняется новой порцией теста, обеспечивающей герметизацию внутренней полости устройства. При этом тестовая заготовка оказывается уже нанизанной своим центральным отверстием на штангу 14, что гарантирует ее дальнейшее перемещение только вдоль этой направляющей.

При дальнейшем перемещении нагнетательного поршня фланец 28 отходит от спиц 27 и встает на упор 30 - клапанная система поршня открыта. Тесто 43 свободно проходит через отверстие 44 кольца 26 и через кольцевой зазор 46 вокруг фланца 28 и заполняет собой нагнетательную камеру цилиндра 24. Нагнетательный поршень достигает крайнего левого положения (фиг. 9) и остается в нем до следующей команды на образование тестовой заготовки.

Регулированием хода нагнетательного поршня (расстояние между его крайними левым и правым положениями) изменяется и объем (масса) выдавливаемой тестовой заготовки.

Так как перемещение формообразующего элемента обеспечивается самим тестом, то в случае "исчезновения" последнего из нагнетательной камеры (полное опустошение бункера с тестом нигде не показанo) формообразующий элемент перестает подниматься и опускаться. Автоматически прекращается процесс формования тестовых заготовок, а формообразующий элемент 3, в кольцевой канавке 6 которого обязательно остается тесто, превращается в клапан, преграждающий утечку горячего фритюра из ванны.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для формования тестовых заготовок в форме тора, содержащее связанную с приводом нагнетательную камеру и сообщенный с ней цилиндрический стакан с коаксиально размещенным в его полости формообразующим элементом, отличающееся тем, что формообразующий элемент имеет расширяющийся по направлению к выходу из стакана участок, максимальный диаметр которого равен внутреннему диаметру стакана, на поверхности формообразующего элемента в области максимального диаметра выполнена кольцевая канавка, а в области минимального диаметра смонтирован центрирующий элемент с окнами для прохода теста, при этом формообразующий элемент установлен с возможностью неприводного возвратно-поступательного осевого перемещения за счет увеличения и уменьшения давления теста в нагнетательной камере с ограничением крайних положений и образованием при его движении из стакана кольцевой щели для формования тестовых заготовок между выходной кромкой стакана и расширяющимся участком формообразующего элемента.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в выходной части стакана смонтировано приспособление для охлаждения его стенки.

3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что на выходном конце формообразующего элемента имеется штанга, являющаяся направляющей для отформованных изделий, причем ее диаметр меньше диаметра формообразующего элемента.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что между формообразующим элементом и штангой имеется примыкающий к кольцевой канавке сужающийся участок, меньший диаметр которого равен диаметру штанги.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что расширяющийся участок формообразующего элемента выполнен из теплоизолирующего материала, а сужающийся участок содержит вкладыш из теплоизолирующего материала, перекрытый сверху конусообразной тарелкой, при этом вкладыш отделен от расширяющегося участка плоской тарелкой таким образом, что кольцевая канавка образована между кромками конусообразной и плоской тарелок.

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что центрирующий элемент выполнен в виде диска, а окна - в виде отверстий в нем.

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что нагнетательная камера выполнена в виде цилиндра с поршнем, закрепленным на приводном штоке, при этом поршень снабжен клапанной системой, обеспечивающей проход теста через себя только в направлении к цилиндрическому стакану.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что поршень выполнен в виде кольца, соединенного с приводным штоком по крайней мере тремя спицами, а клапанная система представляет собой фланец, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру кольца, причем фланец закреплен на втулке, установленной на штоке с возможностью скольжения между спицами поршня и упором штока.

9. Устройство по любому из пп.7 и 8, отличающееся тем, что свободный конец приводного штока выведен через отверстие в боковой стенке цилиндрического стакана, а на внутреннем конце формообразующего элемента, за центрирующим элементом, имеется охватывающая шток поршня скоба, в перемычке которой, обращенной к днищу стакана, имеется центральное отверстие для возвратно-поступательного перемещения скобы относительно соосного со стаканом пальца, один конец которого закреплен в центре днища стакана, а другой расположен с зазором относительно приводного штока.

10. Устройство по любому из пп.7 и 8, отличающееся тем, что свободный конец приводного штока выведен в сторону, противоположную цилиндрическому стакану, в днище которого имеется центральное отверстие для возвратно-поступательного перемещения оси, один конец которой закреплен на формообразующем элементе, за центрирующим элементом, а другой выведен через отверстие в днище стакана наружу и снабжен съемным фиксатором для ограничения крайнего верхнего положения формообразующего элемента путем взаимодействия фиксатора с наружной частью днища.

11. Устройство по любому из пп.1-8, 10, отличающееся тем, что на внутренней поверхности стакана имеются кольцевые ступени и/или кольцевые выступы для взаимодействия с элементами конструкции формообразующего элемента и ограничения его крайних положений при его возвратно-поступательном перемещении.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A21C3/04 машины для формования теста способом экструзии 

Патенты РФ в классе A21C3/04:
способ и установка для автоматического изготовления хлебобулочных изделий -  патент 2503182 (10.01.2014)
устройство для изготовления пищевого экструдированного продукта с начинками -  патент 2461201 (20.09.2012)
устройство для формования заготовок пищевых продуктов методом экструзии -  патент 2327351 (27.06.2008)
макаронный пресс -  патент 2253991 (20.06.2005)
экструзионная головка, экструдер и продукт, полученный с использованием экструзионной головки -  патент 2216445 (20.11.2003)
способ производства экструдированного пищевого продукта из материала, содержащего пищевые волокна, и экструдер -  патент 2172115 (20.08.2001)
установка для производства макаронных изделий -  патент 2163072 (20.02.2001)
устройство для изготовления макаронных изделий (варианты) -  патент 2159547 (27.11.2000)
агрегат для изготовления макаронных изделий -  патент 2155486 (10.09.2000)
пресс макаронный -  патент 2150200 (10.06.2000)

Класс A21C11/16 машины, формующие тестовые заготовки способом экструзии 

Патенты РФ в классе A21C11/16:
устройство для изготовления пищевого экструдированного продукта с начинками -  патент 2461201 (20.09.2012)
производство съедобных вафель путем экструзии -  патент 2459411 (27.08.2012)
фильера для производства макаронных изделий -  патент 2366183 (10.09.2009)
конусный стаканчик из зерновых, способ его изготовления и способ придания стаканчику из зерновых особой привлекательности -  патент 2307509 (10.10.2007)
узел для экструдера из головки и режущего элемента для экструдирования кусков пищевого продукта с начинкой -  патент 2291621 (20.01.2007)
способ и устройство для изготовления витого пористого продукта путем экструзии -  патент 2279347 (10.07.2006)
устройство для экструзии теста -  патент 2275027 (27.04.2006)
валково-шестеренный экструдер -  патент 2274551 (20.04.2006)
устройство для производства двухслойных пищевых продуктов -  патент 2242878 (27.12.2004)
вставка в матрицу для производства сплошных коротких и нитевидных макарон -  патент 2219773 (27.12.2003)

Класс A21C11/18 с поршнями 



Наверх