Результат интеллектуальной деятельности: Установка для электростатического копчения дисперсных продуктов в пересыпающемся слое

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности, к области приготовления пищевых продуктов путем их тепловой обработки, и может использоваться преимущественно для копчения дисперсных продуктов.

Известна установка для горячего копчения рыбы [Патент РФ № 2 313 945, A23 B4/044, опубл. 10.01.2008], содержащая тоннельную камеру с расположенными в ней параллельными направляющими, двери для загрузки и выгрузки продукта и патрубки для подачи и отвода теплоносителя. Тоннельная камера состоит из трех наклонных и соединенных между собой коробов, на боковых стенках которых крепятся параллельные направляющие, по которым перемещаются тележки с ситчатым днищем. В верхний короб подается нагретый воздух, в средний - пар, в нижний - коптильный дым. В месте соединения коробов установлены перегрузочные камеры. Направляющие, расположенные в перегрузочных камерах, выполнены разъемными относительно направляющих, находящихся в коробах, с возможностью колебательного движения за счет поворота вокруг оси. Для удерживания тележки во время опускания служит лоток с криволинейной поверхностью. На выходе из коробов на концах направляющих смонтированы фиксаторы для регулируемой перегрузки тележек.

Недостатками известной установки являются:

- невысокое качество готовой продукции из-за сложности своевременного подвода разных по природе и назначению теплоносителей (пара, воздуха и коптильного дыма) на каждой стадии влаготепловой обработки рыбы;

- низкая скорость осаждения коптильных компонентов на поверхности продукта;

- сложность поддержания заданных технологических параметров на всех стадиях процесса приготовления рыбы горячего копчения.

Известна электрокоптильная установка [Патент РФ № 2 305 945, A23B 4/056, опубл. 20.09.2007], содержащая камеру, в которой расположены дымогенератор, клети для материала, подлежащего копчению, положительный электрод и отрицательно заряженные коронирующие иглы. Положительный электрод выполнен в виде пластины, расположен между клетей и по габаритам выходит за их пределы. Он установлен с возможностью передвижения вдоль камеры к одной из панелей с отрицательно заряженными коронирующими иглами. Положительный электрод может быть закреплен посредством ползунов на рельсах и соединен подпружиненным скользящим контактом с металлической проводниковой полосой.

К недостаткам известной электрокоптильной установки следует отнести:

- размещение дымогенератора внутри камеры приводит к дополнительному теплопритоку, нарушающему температурный режим работы установки;

- наличие дымогенератора внутри камеры приводит также к возрастанию стоимости установки, поскольку необходима дополнительная система защиты от образующихся отходов при сгорании дыма;

- в процессе копчения дисперсных продуктов на сетках не обеспечивается равномерного насыщения дымом, поскольку движение дымовоздушной смеси в камере происходит снизу вверх, а каждая сетка является дополнительной заслонкой для потока дымовоздушной смеси в вертикальном направлении, что, в конечном счете, приводит к снижению качества готовой продукции.

Наиболее близкой по технологической сущности и достигаемому эффекту является установка для посола и термообработки мясного сырья [Патент РФ № 2 537 548; A23C 9/00; A23B 4/01; опубл. 10.01.2015] содержащая горизонтальный цилиндрический экранный корпус, в котором располагается сливной патрубок, загрузочный люк, а с его торца установлен СВЧ генераторный блок. Внутри корпуса имеется резонаторная камера, выполненная в виде трубчатого барабана из неферромагнитного материала с внутренними лопастями, вращающегося в вертикальной плоскости, причем он собран из труб так, что зазор между ними менее четверти длины волны. Один торец камеры закрыт полым диском, соединенным с полым валом, при этом вал, закрепленный в подшипниковых узлах посредством стопорных гаек и прокладок, соединен с муфтами. Под экранным корпусом в верхней части установлены лампы-гриль в сеточном экране. В установке для посола и термообработки мясного сырья обеспечивается процесс массирования и термообработки кускового мясного сырья при производстве копченых изделий.

Недостатком установки для посола и термообработки мясного сырья является низкая степень осаждения различных компонентов на поверхности продукта в режиме постоянного перемешивания, в результате чего повышается гидравлическое сопротивление установки, нарушается равномерность распределения компонентов и снижается эффективность фильтрационного и диффузионного процесса.

Технической задачей изобретения является разработка установки для электростатического копчения дисперсных продуктов в пересыпающемся слое, позволяющей повысить качественные показатели готовой продукции, снизить удельные энергозатраты, увеличить сроки хранения продукции, за счет применения режима постоянного перемешивания, увеличения полезного объема коптильной камеры и эффекта направленного движения компонентов дымовоздушной смеси через слой дисперсного продукта, что обеспечивает повышение качества готового продукта на выходе по своим вкусовым и органолептическим показателям.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в установке для электростатического копчения дисперсных продуктов в пересыпающемся слое, содержащем горизонтальную цилиндрическую коптильную камеру, установленную с возможностью вращения, систему подачи и отвода дымовоздушной смеси, загрузочное и разгрузочные устройства новым является то, что внутри коптильной камеры по ее оси и всей длине размещена перфорированная коническая труба, большее основание которой примыкает к фланцу разгрузочного устройства, а на внутренней поверхности коптильной камеры установлены канальные насадки, образующие продольные каналы, при этом внутри полости конической трубы и продольных каналов, размещены сплошные поперечные перегородки, обеспечивающие разделение пространства коптильной камеры на зону копчения и зону подсушки, причем соответствующие зоне копчения часть перфорированной конической трубы, а зоне подсушки часть канальных насадок выполнены из ферримагнитного материала и соединены с положительным полюсом высоковольтного источника, а часть канальных насадок, соответствующая зоне копчения и часть перфорированой трубы, соотвествующая зоне подсушки выполнены из неферромагнитного материала и имеют нулевой заряд, при этом коптильная камера соединена с дымогенератором через систему подачи дымовоздушной смеси, которая последовательно включает фильтр, ротационный насос, эжектор, камеру ионизации с излучателями, соединенными с отрицательным полюсом высоковольтного источника и коллектор, одна ветвь трубопровода от которого примыкает к продольным каналам, а другая ветвь трубопровода соединена с внутренней полостью части префорированной конической трубы, соответствующей зоне подсушки, а камера смешения эжектора соединена трубопроводом через конденсатор и рециркулирующий насос с устройством для отвода отработанной дымовоздушной смеси.

Технический результат изобретения заключается в повышении качественных показателей готовых изделий, снижении удельных энергозатрат на проведение процесса копчения, а также в увеличении сроков хранения продукции, за счет применения режима постоянного перемешивания, увеличения полезного объема коптильной камеры и эффекта направленного движения компонентов дымовоздушной смеси через слой дисперсного продукта, обеспечивающего тем самым более равномерное распределение и проникновение коптильных частиц в слой продукта.

На фиг.1 представлен общий вид установки для электростатического копчения дисперсных продуктов в пересыпающемся слое; на фиг. 2 – вид А (эжектор) на фиг. 1; на фиг. 3 – вид Б (коллектор), обозначенного на фиг. 1; на фиг. 4 –вид узла В (загрузочное устройство), обозначенного на фиг. 1; на фиг. 5 – вид узла Г (уплотнение), обозначенного на фиг. 1; на фиг. 6 – поперечный разрез по Д-Д, обозначенного на фиг. 1.; на фиг. 7 – пространственное изображение установки; на фиг. 8 - пространственное изображение установки при разрезе корпуса (вид спереди).

Установка для электростатического копчения дисперсных продуктов в пересыпающемся слое (фиг. 1) содержит коптильную камеру 1, установленную с возможностью вращения и соединенную с дымогенератором 2 через систему подачи дымовоздушной смеси, включающую ротационный насос 3, фильтр 4, эжектор 5 (фиг. 2) с камерой смешения 6, камеру ионизации 7 с излучателями 8 в виде коронирующих электродов, соединенными с отрицательным полюсом высоковольтного источника (не показан) и коллектор 9 (фиг. 3).

Установка имеет телескопическое загрузочное устройство 10, которое проходит через торцевую стенку 11 коптильной камеры 1 (фиг. 4). В месте соединения загрузочного устройства 10 с торцевой стенкой 11 предусмотрено уплотнительное устройство 12 для исключения уноса в атмосферу из коптильной камеры 1 дымовоздушной смеси. Внутри коптильной камеры 1 в зоне расположения загрузочного устройства 10 расположены лопастные насадки 13.

На торцевой стенке 11 расположено устройство для отвода отработанной дымовоздушной смеси 14, соединенное трубопроводами 15 и 16 через рециркулирующий насос 17, конденсатор 18 с камерой смешения 6 эжектора 5 (фиг. 2).

Разгрузочное устройство установки включает в себя разгрузочный фланец 19 коптильной камеры 1 с люком 20, разгрузочную камеру 21 (фиг. 6). Разгрузочная камера 21 примыкает к коптильной камере 1 при помощи специального уплотнительного устройства 22 (фиг. 5).

Внутри коптильной камеры 1 по ее оси и всей длине размещена перфорированная коническая труба 23, большее основание которой примыкает к разгрузочному фланцу 19. Благодаря наличию перфорированной конической трубы 23 полезный объем коптильной камеры 1 (степень заполнения) увеличивается приблизительно на 15 %. Также на внутренней поверхности коптильной камеры 1 установлены канальные насадки 24, образующие продольные каналы. При этом внутри полости конической трубы 23 и продольных каналов, образованных насадками 24 размещены сплошные поперечные перегородки 25 и 26, обеспечивающие разделение пространства коптильной камеры 1 на зону копчения и зону подсушки. Причем соответствующие зоне копчения часть перфорированной конической трубы 23, а зоне подсушки часть канальных насадок 24 выполнены из ферромагнитного материала и соединены с положительным полюсом высоковольтного источника (не показаны). А часть канальных насадок 24, соответствующая зоне копчения и часть перфорированой конической трубы 23, соотвествующая зоне подсушки выполнены из неферромагнитного материала и имеют нулевой заряд.

При этом от коллектора 9 одна ветвь трубопровода 27 примыкает посредством конфузора 28 к продольным каналам, образованным канальными насадками 24, а другая ветвь трубопровода 29 соединена с внутренней полостью части перфорированной конической трубы 23, соответствующей зоне подсушки.

Коптильная камера 1 установлена с возможностью вращения при помощи бандажей 30 и 31, опорного 32 и приводного ролика 33.

В рабочем пространстве дымогенератора 2 располагается термоэлемент 34 для обеспечения нагрева расположенного над ним перфорированного листа 35. Для дозирования порции на перфорированный лист 35 опилок 36 из бункера 37 служит поворотное устройство 38. Для контроля температурного режима пиролиза опилок дымогенератор 2 снабжен терморегулятором 39. Визуальный контроль над процессом дымогенерации осуществляется через смотровое окно 40. В нижней части дымогенератора 2 предусмотрено поддувало 41 для удаления золы.

В коптильной камере 1 продукт 42 располагается слоем на поверхности канальных насадок 24 с покрытием перфорированной конической трубы 23.

Установка для электростатического копчения дисперсных продуктов в пересыпающемся слое работает следующим образом.

В рабочее пространство дымогенератора 2 (фиг.1) на перфорированный лист 35 засыпают опилки 36 из бункера 37, регулируя их подачу поворотным устройством 38, после чего включают термоэлемент 34 и производят нагрев опилок до температуры 290-300 ⁰С для проведения процесса пиролиза и образования дымовоздушной смеси. Температурный режим процесса пиролиза опилок 36 устанавливают, используя терморегулятор 39, связанный с термоэлементом 34. Образовавшаяся дымовоздушная смесь направляется в систему подачи дымовоздушной смеси, а получаемая при этом зола ссыпается в поддувало 41. Через смотровое окно 40 ведётся визуальный контроль за процессом дымогенерации.

Из дымогенератора 2 дымовоздушная смесь отсасывается ротационным насосом 3 и поступает в фильтр 4, где происходит её очистка от канцерогенных компонентов, после чего проходит камеру смешивания 6 эжектора 5 (фиг. 2), в которой смешивается с потоком с рециркулирующей отработанной дымовоздушной смеси. Полученная смесь затем нагнетается через коллектор 9 в коптильную камеру 1, проходя перед этим камеру ионизации 7 с излучателями 8. В камере ионизации 7 дымовоздушная смесь, проходя через зазоры между коронирующими электродами излучателей 8, под действием электростатического поля интенсивно ионизируется и частицы смеси получают, например, отрицательный заряд.

Исходный продукт, подвергаемый процессу копчения, через неподвижное загрузочное устройство 10 (фиг.4) и с помощью лопастных насадок 13 направляется внутрь коптильной камеры 1 и размещается слоем 42 на поверхности канальных насадок 24, проходящих вдоль всей коптильной камеры 1.

При вращении приводного ролика 33 (его привод условно не показан) осуществляется вращение коптильной камеры 1, благодаря его взаимодействию с бандажом 31. Под действием вращения коптильной камеры 1 дисперсный продукт перемешиваясь, перемещается от торцевой стенки 11 к разгрузочному люку 20 коптильной камеры 1, проходя последовательно зоны подсушки и копчения, после чего попадает в разгрузочную камеру 21 (фиг. 6), из которой удаляется за пределы установки.

Ионизированная дымовоздушная смесь, полученная в камере ионизации 7, через коллектор 9, трубопровод 27 и конфузор 28 (фиг.3) поступает в подводящую часть каналов и через продольные щелевые отверстия между канальными насадками 24 по их длине поступает под слой продукта 42, где за счет эффекта направленного движения под действием электростатического поля интенсивно проходит сквозь него (т.е. фильтруется), насыщает ароматом дыма и выходит через его верхнюю поверхность. Одновременно через коллектор 9 и трубопровод 29 расположенный внутри перфорированной конической трубы 23 во внутреннюю полость части перфорированной конической трубы 23, соответствующую зоне подсушки поступает поток ионизированной дымовоздушной смеси из камеры ионизации 7. Эта смесь за счет эффекта направленного движения под действием электростатического поля в зоне подсушки проходит через слой продукта 42 в передней по его ходу части коптильной камеры 1, расположенной между поперечной перегородкой 25 и устройством для отвода отработанной дымовоздушной смеси 14.

При этом при вращении коптильной камеры 1 продольные каналы, образованными канальными насадками 24, примыкают к патрубку коллектора 9 и устройству для отвода отработанной дымовоздушной смеси 14, расположенными таким образом, что подача и отвод дымовоздушной смеси происходит только через каналы, находящиеся под слоем продукта 42.

Отработанная дымовоздушная смесь, прошедшая через слой продукта 42, при помощи насоса 17 перемещается через рециркулирующий трубопровод 15 и 16 в конденсатор 18, где отделяется от влаги, удаленной из продукта, в результате чего появляется возможность её повторного использования в процессе копчения, путем смешивания в камере 6 эжектора 5 с исходной дымовоздушной смесью, полученной в дымогенераторе 2.

Преимущества предлагаемой установки для электростатического копчения дисперсных продуктов в пересыпающемся слое заключаются в следующем: расположение внутри коптильной камеры конической перфорированной трубы позволяет образовать слой переменного сечения для подвода и отвода дымовоздушной смеси, а также увеличить степень заполнения коптильной камеры; наличие сплошной поперечных перегородок в каналах канальных насадков и в перфорированной конической трубе, позволяет разделить коптильную камеру на две зоны: зону копчения и зону подсушки, что способствует равномерному и качественному проведению процесса копчения; применение коллектора для подачи дымовоздушной смеси позволяет последовательно реализовать процессы подсушки и копчения, что обеспечивает уменьшение расхода тепловой энергии; соединение центрального патрубка коллектора с камерой ионизации, снабженной излучателями в виде коронирующих электродов, позволяет обеспечить качественную подготовку дымовоздушной смеси и интенсифицировать процесс осаждения коптильных компонентов на продукт в электростатическом поле.

Предлагаемая установка для электростатического копчения дисперсных продуктов в пересыпающемся слое позволяет:

- интенсифицировать процесс копчения за счет осаждения коптильных компонентов на поверхности продукта в электростатическом поле;

- обеспечить равномерное распределение коптильных веществ по всему слою продукта за счет увеличения полезного объема камеры и применения эффекта режима постоянного перемешивания т.е. коптильные вещества фильтруются через слой продукта, что обеспечивает равномерное их распределение по всему слою продукта;

- сократить затраты на электроэнергию, а, следовательно, снизить себестоимость продукции;

- повысить качество приготовления пищевых продуктов;

- повысить органолептические показатели готовой продукции;

- уменьшить количество дымовоздушных выбросов и, следовательно, обеспечить защиту окружающей среды.