установка для копчения пищевых продуктов

Формула изобретения

Установка для копчения пищевых продуктов, содержащая теплоизолированную камеру, снабженную воздуховодом с вентилятором для отсоса отработанной смеси, душевое устройство, блок электронагревателей, парогенератор, снабженный вентилем для подачи воды, блоком электронагревателей, регулятором уровня воды и системой распределения пара, включающей всасывающую трубу, размещенную вдоль продольных стенок камеры, вентилятор с электродвигателем, узел подачи пара и вентиль подачи пара, тележку с рамой для размещения пищевых продуктов, датчик для измерения температуры в камере, датчик температуры продукта, датчик влажности, систему подачи дымовоздушной смеси, снабженную воздуховодом, размещенным вдоль продольных стенок камеры, вентилятором с приводом, вентилем подачи дыма, вентилем подачи свежего воздуха и узлами подачи дымовоздушной смеси, дымогенератор, снабженный приводом подачи и перемешивания опилок, блоком электронагревателей и вентилем подачи свежего воздуха, и систему управления, отличающаяся тем, что узлы подачи пара и дымовоздушной смеси равномерно распределены по периметрам всасывающей трубы системы распределения пара и воздуховода системы подачи дымовоздушной смеси, каждый из узлов подачи пара и дымовоздушной смеси снабжен соплом и подвижным штоком, выполненным с возможностью возвратно-поступательного перемещения и изменения при этом поперечного сечения сопла, причем привод вентилятора системы подачи дымовоздушной смеси снабжен электродвигателем постоянного тока и датчиком угла поворота вентилятора, размещенным на его валу, а система управления выполнена программной и снабжена блоком ввода данных, коммутатором, счетчиком импульсов, блоком памяти, блоком сравнения, мультиплексором, буферным регистром, блоком согласования, содержащим усилители мощности, аналого-цифровые преобразователи и двоичный счетчик, кроме того, первый выход системы управления соединен с входом электродвигателя вентилятора отсоса отработанной смеси, второй выход с входом привода вентиля душевого устройства, третий выход с блоком электронагревателей теплоизолированной камеры, четвертый выход с входом привода вентиля подачи воды парогенератора, пятый выход с блоком электронагревателей парогенератора, шестой выход с входом привода узла подачи паровоздушной смеси, седьмой выход с входом электродвигателя привода вентилятора системы подачи паровоздушной смеси, восьмой выход с входом привода вентиля подачи дыма, девятый выход с входом привода вентиля подачи сжатого воздуха дымогенератора, десятый выход с входом привода вентиля подачи свежего воздуха камеры, одиннадцатый выход с блоком электронагревателей дымогенератора, двенадцатый выход с входом электродвигателя привода подачи и перемешивания опилок дымогенератора, тринадцатый выход с входом электродвигателя вентилятора системы распределения пара, четырнадцатый выход с входом привода узла подачи пара, пятнадцатый выход с входом привода вентиля подачи пара, первый вход системы управления соединен с выходом датчика для измерения температуры в камере, второй вход с выходом датчика температуры продукта, третий вход с выходом датчика влажности, четвертый вход с выходом регулятора уровня воды парогенератора, пятый вход с выходом датчика угла поворота вентилятора системы подачи дымовоздушной смеси, а выходы усилителей мощности являются первым пятнадцатым выходами системы управления, четыре выхода которой являются четырьмя входами аналого-цифровых преобразователей и первой - четвертой группами входов блока сравнения и мультиплексора, пятый выход системы управления является входом двоичного счетчика и пятой группой входов блока сравнения и мультиплексора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для пищевой промышленности и может быть использовано при производстве копченых колбасных изделий, рыбы и других пищевых продуктов.

Известна универсальная коптильно-варочная установка [1] "Атмос" с автоматическим регулированием параметров, содержащая теплоизолированную камеру, напольные рамы для размещения продукции, дымогенератор, энергоблок в составе вентилятора и калорифера, систему подачи дымовоздушной смеси, состоящую из воздуховодов с сопловыми устройствами, систему отсоса отработавшей смеси, психрометр, первый и второй датчики влажности, душевое устройство, узел подачи пара и блок управления.

Известное устройство обеспечивает режимы созревания и подсушивания, обжарки, копчения и варки пищевых продуктов, однако оно не обеспечивает равномерную обработку продуктов по всему объему камеры и изменение интенсивности обработки в зависимости от вида продукта, т.к. в нем отсутствует возможность регулирования скорости подачи дымовоздушной смеси в камеру и ее распределения по объему камеры.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является универсальная установка [2] марки ФУ-КО-А-002 для обжарки, варки и копчения колбас, содержащая теплоизолированный шкаф, подвесные рамы для размещения обрабатываемой продукции, электрокалорифер с вентилятором, дымогенератор, систему подачи дымовоздушной смеси, узел подачи пара, узел отсоса отработавшей смеси, первый и второй датчики температуры камеры, датчик температуры продукта, распылитель воды и пульт управления.

Однако и это устройство не обеспечивает равномерную обработку продуктов по объему камеры и изменения интенсивности обработки в зависимости от вида продукта в связи с отсутствием возможности регулирования скорости подачи дымовоздушной смеси и ее распределения по объему камеры. Кроме того оно не позволяет варьировать режимами обработки и их последовательностью в зависимости от вида обрабатываемого продукта и требований пользователя.

Предлагаемое техническое решение позволяет решить задачу повышения качества и расширения ассортимента обрабатываемой продукции и интенсификации процесса копчения за счет перераспределения дымовоздушной смеси по объему камеры и равномерной обработки пищевых продуктов.

В установке для копчения пищевых продуктов, содержащей теплоизолированную камеру, снабженную воздуховодом с вентилятором для отсоса отработанной смеси, душевое устройство, блок электронагревателей, парогенератор, снабженный вентилем для подачи воды, блоком электронагревателей, регулятором уровня воды и системой распределения пара, включающей всасывающую трубу, размещенную вдоль продольных стенок камеры, вентилятор с электродвигателем, узел подачи пара и вентиль подачи пара, тележку с рамой для размещения пищевых продуктов, датчик для измерения температуры в камере, датчик температуры продукта, датчик влажности, систему подачи дымовоздушной смеси, снабженную воздуховодом, размещенным вдоль продольных стенок камеры, вентилятором с приводом, вентилем подачи дыма и вентилем подачи свежего воздуха и узлами подачи дымовоздушной смеси, дымогенератор, снабженный приводом подачи и перемешивания опилок, блоком электронагревателей и вентилем подачи свежего воздуха и систему управления, узлы подачи пара и дымовоздушной смеси равномерно распределены по периметрам всасывающей трубы системы распределения пара и воздуховода системы подачи дымовоздушной смеси. Каждый из узлов подачи пара и дымовоздушной смеси снабжен соплом и подвижным штоком, выполненным с возможностью возвратно-поступательного перемещения и изменения при этом поперечного сечения сопла. Привод вентилятора системы подачи дымовоздушной смеси снабжен электродвигателем постоянного тока и датчиком угла поворота вентилятора, размещенном на его валу. Система управления выполнена программной и снабжена блоком ввода данных, коммутатором, счетчиком импульсов, блоком памяти, блоком сравнения, мультиплексором, буферным регистром и блоком согласования, содержащим усилители мощности, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и двоичный счетчик. Первый выход блока управления соединен со входом электродвигателя вентилятора отсоса отработанной смеси, второй выход соединен со входом привода вентиля душевого устройства, третий выход соединен с блоком электронагревателей теплоизолированной камеры, четвертый выход соединен со входом привода вентиля подачи воды парогенератора, пятый выход соединен с блоком электронагревателей парогенератора, шестой выход соединен со входом привода узла подачи дымовоздушной смеси, седьмой выход соединен со входом электродвигателя привода вентилятора системы подачи дымовоздушной смеси, восьмой выход соединен со входом привода вентиля подачи свежего воздуха дымогенератора, десятый выход соединен со входом привода вентиля подачи свежего воздуха камеры, одиннадцатый выход соединен с блоком электронагревателей дымогенератора, двенадцатый выход соединен со входом электродвигателя привода подачи и перемешивания опилок дымогенератора, тринадцатый выход соединен со входом электродвигателя вентилятора системы регулирования пара, четырнадцатый выход соединен со входом привода узла подачи пара, пятнадцатый выход соединен со входом привода вентиля подачи пара. Первый вход системы управления соединен с выходом датчика для измерения температуры в камере, второй вход соединен с выходом датчика температуры продукта, третий вход соединен с выходом датчика влажности, четвертый вход соединен с выходом регулятора уровня воды парогенератора, пятый вход соединен с выходом датчика угла поворота вентилятора системы подачи дымовоздушной смеси. Выходы усилителей мощности являются первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым, десятым, одиннадцатым, двенадцатым, тринадцатым, четырнадцатым и пятнадцатым выходами системы управления. Четыре выхода системы управления являются четырьмя входами АЦП и первой, второй, третьей и четвертой группами входов блока сравнения и мультиплексора. Пятый выход системы управления является входом двоичного счетчика и пятой группой входов блока сравнения и мультиплексора.

Анализ известных технических решений в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве, а именно: возможность интенсификации процесса, регулирования скорости подачи дымовоздушной смеси в камеру, равномерного распределения смеси и пара по объему камеры за счет конструктивного выполнения узлов подачи дымовоздушной смеси и пара и равномерного размещения этих узлов по периметрам воздуховода системы подачи дымовоздушной смеси и всасывающей трубы системы подачи пара, введения датчика угла поворота вентилятора и использования для привода вентилятора системы подачи дымовоздушной смеси электродвигателя постоянного тока; возможность изменения режимов работы устройства и последовательности этих режимов, то есть программное задание режимов работы и их последовательности в зависимости от вида обрабатываемого продукта пользователем за счет использования программного устройства управления и новых связей узлов заявляемого устройства с блоками устройства программного управления.

На фиг. 1 представлена установка для копчения пищевых продуктов, на фиг. 2 функциональная схема системы управления.

Установка для копчения пищевых продуктов содержит теплоизолированную камеру 1, в которой размещен воздуховод 2 для отсоса отработавшей смеси с вентилятором 3, душевое устройство 4, блок электронагревателей 5, парогенератор 6, в составе вентиля 7 подачи воды, блока 8 электронагревателей, регулятора 9 уровня воды и системы 10 распределения пара в составе всасывающей трубы 11, вентилятора 12, электродвигателя 13 вентилятора 12, узла 14 подачи пара, вентиля 15 подачи пара, тележку 16 с рамой для размещения обрабатываемого продукта 17, датчик 18 для измерения температуры в камере, датчик 19 температуры продукта, датчик 20 влажности, система 21 подачи дымовоздушной смеси в составе воздуховода 22, вентилятора 23, вентиля 24 подачи дыма, вентиля 25 подачи свежего воздуха и узла 26 подачи дымовоздушной смеси, дымогенератор 27 в составе привода 28 подачи и перемешивания опилок, блока 29 электронагревателей и вентиля 30 подачи свежего воздуха; система 31 программного управления. В состав узла 14 подачи пара и узла 26 подачи дымовоздушной смеси входит сопло 32 и подвижный шток 33, а в состав подачи дымовоздушной смеси входят дополнительно электродвигатель 34 постоянного тока и датчик 35 угла поворота вентилятора. Кроме того камера 1 содержит электродвигатель 36 вентилятора 3 отсоса отработавшей смеси, привод 37 вентиля душевого устройства 4, привод 38 вентиля 7 подачи воды парогенератора 6, привод 39 узла 26 подачи дымовоздушной смеси, привод 40 узла подачи пара, привод 41 вентиля 24 подачи дыма, привод 42 подачи свежего воздуха дымогенератора 27, привод 43 вентиля подачи свежего воздуха камеры 1, привод 44 вентиля подачи пара парогенератора 6, электродвигатель 45 привода 28 подачи и перемешивания опилок. Система 31 программного управления содержит блок 46 ввода данных, коммутатор 47, счетчик 48 импульсов, блок 49 памяти, мультиплексор 50, блок 51 сравнения, буферный регистр 52 и блок согласования 53, содержащий усилители 53.1 мощности, АЦП 53.2 и двоичный счетчик 53.3.

Камера 1 выполнена в виде каркаса из стальных профилей. Снаружи камера облицована алюминиевым листом, внутри нержавеющим стальным листом. Между листами в качестве термоизоляции размещена минеральная вата толщиной 50 мм. Камера 1 снабжена дверями (на рисунке не показаны), оснащенными резиновым уплотнителем. В нижней части камеры смонтирован сливной бачок 54 для сбора отходов и воды после душевания продукции. Также в нижней части камеры 1 размещен парогенератор 6, выполненный в виде цилиндрической емкости с крышкой. Уровень воды в емкости регулируется вентилем 7 посредством датчика 9. В качестве датчика угла поворота вентилятора системы подачи дымовоздушной смеси использован круговой фотоэлектрический датчик, например типа ВЕ-178, установленный на валу вентилятора. Дымогенератор 27 предназначен для получения коптильной среды и содержит теплоизолированный корпус 55 с загрузочным бункером 56 для древесных опилок. Привод 28 дымогенератора 27 включает вал 57, часть которого имеет витки шнека, а другая часть приспособления для рыхления опилок. В качестве системы 31 управления использовано устройство для программного управления по (3). Элементы 53 согласования системы 31 реализованы в усилителях 53.1 мощности, АЦП 53.2 и двоичном счетчике 53.3, предназначенном для приема информации от кругового фотоэлектрического датчика 35. Выходы блока 53.2 соединены с входами Д₁₁, Д₁₂, Д_1n; Д₂₁, Д₂₂, Д_2n; или Д₃₁, Д₃₂ Д_3n; Д₄₁, Д₄₂, Д_4n блоков 50 и 51, а выходы счетчика 53.3 соединены со входами Д₅₁, Д₅₂.Д_5n этих блоков.

Установка работает следующим образом. Тележка 16 с продуктом 17 помещается в камеру 1. На блоке 46 ввода данных задается режим работы (ручной, автоматической), параметры технологического процесса обработки (значения температуры, влажности, интервалы времени работы душевого устройства и привода дымогенератора, код номера цикла, соответствующего определенной последовательности операций обработки и зависящего от вида продукта, скорость подачи дымовоздушной смеси в воздуховод 22 (число оборотов двигателя 30), плотность дымовоздушной смеси и пара в камере (величина перемещения штоков 33). После включения установки с блока ввода данных происходит нагрев рабочего пространства камеры и нагнетание вентиляторами дымовоздушной или паровоздушной смеси, которая инжектируется через узлы 14, 26. Дымовоздушная или паровоздушная смеси омывают продукцию, осуществляя заданную технологическую операцию. Под потолком камеры смонтирована труба, через которую отработанная смесь отсасывается вентилятором и выбрасывается в атмосфеpу. Узлы 14, 26 подачи пара и дымовоздушной смеси позволяют регулировать скорость выброса смесей от 10 до 25 м/сек, что позволяет избежать застоя смеси, повысить ее подвижность, стабилизировать тем самым температуру и влажность по объему камеры и ускорить процесс тепловой обработки.

Процесс копчения происходит при включенном дымогенераторе 27. Подача дыма осуществляется при срабатывании привода 41 вентиля 24 подачи дыма. При этом в течение процесса копчения в дымогенератор постоянно подается свежий воздух для сгорания опилок через вентиль 30. Привод 28 подачи и перемешивания опилок работает попеременно (12 секунд работы, пауза 2-3 минуты). Интервалы времени задаются системой программного управления.

Процесс варки происходит при включенном парогенераторе 6. Пар получается при нагреве посредством нагревателей 8 воды, подаваемой через вентиль 7 в емкость парогенератора 6. Уровень воды устанавливается регулятором 9.

При повышении установленной на блоке ввода данных влажности в камере на 1-2% открывается вентиль 25 подачи свежего воздуха. При достижении установленного значения вентиль 25 закрывается.

После окончания варки подача пара выключается посредством вентиля 15. Через душевое устройство 4 при включенном приводе 37 подается вода для охлаждения продукции и конденсации пара, имеющегося в камере. Система управления 31 работает следующим образом. Информация с выхода блока 46 ввода данных подается на информационные входы L_i коммутатора 47, на адресные входы А_i которого подается код последовательности обработки циклов (в зависимости от вида обрабатываемого продукта). На первый управляющий вход коммутатора V₁ подается сигнал с выхода блока 51 сравнения, запрещающий работу коммутатора 2 при несовпадении кодов состояния датчиков 9, 18, 19, 20, 35, записанных в блоке 49 памяти и поступающих непосредственно с датчиков через блоки 53.2; 53.3. На второй управляющий вход V₂ коммутатора 47 подается сигнал с выхода мультиплексора 50, в зависимости от которого, а также от кодов, записанных в блоке 49 памяти и формируемых в блоке 46 ввода данных, коммутатор 47 производит запись параллельного кода в счетчик 48 при переходе к следующему циклу по коду (входы Д_i) или увеличивает его содержимое на "I"-вход С (при последовательной отработке циклов). Выходы счетчика 48 подключены к адресным входам А_i блока 49 памяти. В блок 49 памяти записывается следующая информация: коды состояния датчиков, соответствующие состоянию программного счетчика 48 (разряды I₁.I_n четвертые выходы блока памяти), адрес датчика, по которому происходит сброс выходного регистра 52 и отключение исполнительных устройств камеры 1 и дымогенератора 27 (разряды 2₁.2_n третьи выходы блока памяти); код состояния исполнительных устройств (разряды 3₁.3_n вторые выходы блока памяти); код номера цикла для управления работой коммутатора 47 (разряды 4₁.4_n первые выходы блока памяти).

В соответствии с кодами, поступающими на информационные входы Д_i с датчиков камеры и на адресные входы А_i с выхода 2₁.2_n блока 49 памяти, мультиплексор 50 производит выбор датчика, по которому осуществляется снятие управляющих сигналов с исполнительных устройств камеры и дымогенератора.

Блок 51 сравнения анализирует состояние датчиков камеры. В случае несовпадения кодов состояния датчиков, записанных в блоке 49 памяти и поступающих с камеры 1 через блоки 53.2, 53,3, в блоке 51 сравнения формируется сигнал "Неравенство", запрещающий переход к следующему этапу программы. Сравнение кодов состояния датчиков производится в параллельном коде, что позволяет резко повысить быстродействие устройства управления. Запись информации в буферный регистр 52 (входы Д_i) производится из блока 49 памяти (выходы 3₁.3_n) при наличии сигнала разрешения на входе С от коммутатора 47. Сброс информации производится по входу R с мультиплексора 50.