Патент на изобретение №2341966

(54) КОМБИНИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЮРЕОБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к оборудованию консервной и пищеконцентратной промышленности, а именно к установкам для производства пюреобразных концентратов из плодов и овощей. Комбинированная установка содержит рабочую камеру, формующий механизм и подающий шнек. Установка состоит из экструдера и соединенного с ним варочного котла. Экструдер выполнен в виде четырех последовательно соединенных камер: предварительного измельчения, отжима сока, уваривания и сжатия. Через все четыре камеры проходят два коаксиально расположенных вала: наружный – быстроходный, большего диаметра и внутренний – тихоходный, меньшего диаметра. В камере предварительного измельчения на наружном валу расположены с уменьшающимся к выходу из камеры шагом перфорированные витки шнека, а в конце камеры – нож и первая измельчающая решетка с отверстиями большего диаметра. Камера отжима сока имеет форму усеченного конуса, корпус этой камеры выполнен перфорированным и оборудован дополнительной стенкой с патрубком для отвода сока. На наружном валу установлены сплошные витки шнека, а в конце камеры на валу установлены нож и вторая измельчающая решетка с отверстиями среднего диаметра. В камере разваривания на наружном валу установлены две ленточные спирали большего и меньшего диаметра с противоположной навивкой, а в конце камеры разваривания – подпорная шайба. Камера разваривания дополнительно оборудована двутельным корпусом с патрубками для подвода пара и отвода конденсата. В камере сжатия на внутреннем валу с постепенно увеличивающимся диаметром изготовлены сплошные витки шнека с уменьшающимся к выходу из камеры шагом. В конце камеры установлена третья измельчающая решетка с отверстиями меньшего диаметра. Формующая головка экструдера снабжена соплом Лаваля и сообщается с варочным котлом, который оборудован якорной мешалкой с приводом и вентилятором. Изобретение позволяет повысить качество готового пюре, снизить материальные и энергетические ресурсы, повысить производительность за счет перехода на непрерывный режим работы. 6 ил.

Изобретение относится к оборудованию консервной и пищеконцентратной промышленности, а именно к установкам для производства пюреобразных концентратов из плодов и овощей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является закрытый аппарат-дигестер (Фламенбаум Б.Л. Технология консервирования плодов, овощей, мяса и рыбы / Б.Л.Фламенбаум, А.А.Бровченко, А.Ф.Загибалов и др. Под ред. Б.Л.Фламенбаума. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 1993, – 320 с.), содержащий загрузочный бункер, цилиндроконический корпус, внутри которого расположен вертикальный полый вал со шнековой и лопастной мешалкой. Коническая часть корпуса снабжена наружной паровой камерой, а в нижней части конического корпуса установлена выгрузочная задвижка.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является экструдер [А.с. СССР №1620089, А23L 1/164. Заявл. 05.12.1988. Опубл. 15.01.1991. Бюл. №2], содержащий корпус, шнек, матрицу, блок электронагревателей и вакуум-камеру.

Недостатками известных устройств являются:

– невысокое качество готовой продукции из-за недостаточно эффективного измельчения корнеплодов;

– значительные материальные и энергетические затраты;

– низкая производительность, обусловленная периодическим режимом работы.

Технической задачей изобретения является повышение качества готового пюре за счет последовательного использования совмещенных механизмов для измельчения, протирания, разваривания, перемешивания, введения необходимых дополнительных компонентов (сахарного сиропа, ароматизаторов, структурообразователей, стабилизаторов и т.п.) и более равномерной обработки вследствие использования рациональных конструкций ножей, витков шнека, ленточных спиралей, измельчающих решеток, а также одновременного концентрирования за счет механического отжима части сока и удаления из пюре выделившейся в виде пара влаги, снижение материальных и энергетических ресурсов, повышение производительности за счет перехода на непрерывный режим работы.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в комбинированной установке для получения пюреобразных продуктов, содержащей рабочую камеру, формующий механизм и подающий шнек, новым является то, что установка состоит из экструдера и соединенного с ним варочного котла, причем экструдер выполнен в виде четырех последовательно соединенных камер: предварительного измельчения, отжима сока, уваривания и сжатия, через четыре камеры проходят два коаксиально расположенных вала: наружный – быстроходный, большего диаметра и внутренний – тихоходный, меньшего диаметра, в камере предварительного измельчения на наружном валу расположены с уменьшающимся к выходу из камеры шагом перфорированные витки шнека, а в конце камеры – нож и первая измельчающая решетка с отверстиями большего диаметра, камера отжима сока имеет форму усеченного конуса, корпус этой камеры выполнен перфорированным и оборудован дополнительной стенкой с патрубком для отвода сока, на наружном валу расположены сплошные витки шнека, а в конце камеры на валу установлены нож и вторая измельчающая решетка с отверстиями среднего диаметра, в камере разваривания на наружном валу установлены две ленточные спирали большего и меньшего диаметра с противоположной навивкой, а в конце камеры разваривания – подпорная шайба, камера разваривания дополнительно оборудована двутельным корпусом с патрубками для подвода пара и отвода конденсата, в камере сжатия на внутреннем валу с постепенно увеличивающимся диаметром изготовлены сплошные витки шнека с уменьшающимся к выходу из камеры шагом, в конце камеры установлена третья измельчающая решетка с отверстиями меньшего диаметра, формующая головка экструдера снабжена соплом Лаваля и сообщается с варочным котлом, который оборудован якорной мешалкой с приводом и вентилятором.

На фиг.1 представлен общий вид комбинированной установки для получения пюреобразных продуктов, на фиг.2 – камера предварительного измельчения; на фиг.3 – камера отжима сока; на фиг.4 – камера разваривания; на фиг.5 – камера сжатия; на фиг.6 – объемное изображение валов экструдера с рабочими органами.

Комбинированная установка для получения пюреобразных продуктов (фиг.1) включает в себя экструдер 29 и соединенный с ним варочный котел 12. Экструдер 29 состоит из загрузочного бункера 3, корпуса 28 с размещенными внутри него электродвигателями 1 и 2, а также четырех последовательно соединенных камер: предварительного измельчения, отжима сока, уваривания и сжатия.

Через все четыре камеры проходят два коаксиально расположенных вала: наружный – быстроходный вал большего диаметра 6 и внутренний – тихоходный вал меньшего диаметра 7 (фиг.1).

В камере предварительного измельчения (фиг.2) на быстроходном валу 6 большего диаметра расположены с уменьшающимся к выходу из камеры шагом перфорированные витки 4 шнека, а в конце камеры – нож 14 и первая измельчающая решетка 30 с отверстиями большего диаметра. В этой камере экструдера плоды подвергаются уплотнению и постепенному сжатию. За счет того, что перфорированные витки 4 шнека экструдера имеют переменный шаг и возрастающую толщину, межвитковое пространство постепенно уменьшается. В нем происходит постепенное увеличение давления и уплотнение плодов вследствие резкого уменьшения размеров винтового канала. Здесь измельченные частицы плодов сжимаются и начинается их измельчение.

Камера отжима сока (фиг.3) имеет форму усеченного конуса, корпус 32 этой камеры выполнен перфорированным и оборудован дополнительной стенкой 25 для образования пространства для сбора сока и патрубком 24 для отвода сока. На наружном валу 6 в этой камере установлены сплошные витки 5 шнека. В конце камеры отжима сока на валу 6 установлены нож 20 и вторая измельчающая решетка 13 с отверстиями среднего диаметра.

В камере разваривания (фиг.4) на наружном валу 6 установлены две ленточные спирали большего 16 и меньшего диаметра 17 с противоположной навивкой. В конце камеры разваривания находится подпорная шайба 18. Камера разваривания дополнительно оборудована двутельным корпусом 31 с патрубками для подвода пара 23 и отвода конденсата 22. В конце камеры разваривания заканчивается наружный вал 6 и из него в камеру сжатия выходит внутренний вал 7.

В камере сжатия (фиг.5) на внутреннем валу 7 с постепенно увеличивающимся диаметром изготовлены витки 35 шнека с уменьшающимся к выходу из камеры шагом. В конце камеры установлена третья измельчающая решетка 19 с отверстиями меньшего диаметра. Формующая головка 8 экструдера 29 снабжена соплом Лаваля 15.

К формующей головке 8 экструдера 29 прикреплен варочный котел 12, внутри которого установлена якорная мешалка 11 с приводом 9.

На верхней крышке варочного котла 12 смонтирован вытяжной вентилятор 10 для отсасывания и удаления испаряемых из пюреобразного продукта водяных паров. На верхней крышке варочного котла 12 также имеется патрубок 34 для ввода необходимых дополнительных компонентов (сахарного сиропа, ароматизаторов, структурообразователей, стабилизаторов и т.п.).

Вертикальная цилиндрическая и нижняя сферическая части корпуса варочного котла 12 оборудованы снаружи двутельным корпусом 33, внутрь которого через патрубок 21 подается пар, а через патрубок 26 происходит удаление образующегося конденсата.

В нижней части варочного котла 12 установлен вакуумный шлюзовый затвор для удаления готового пюреобразного продукта.

Варочный котел 12 соединен с вытяжным вентилятором 10 для поддержания разряжения и обеспечения удаления образующихся водяных паров при взрывании экструдата на выходе из сопла Лаваля 15.

Предлагаемая комбинированная установка для получения пюреобразных продуктов работает следующим образом.

В приемную воронку загрузочного бункера 3 подаются вымытые и очищенные от косточек и плодоножек плоды фруктов или овощей. Включаются электродвигатели 1 и 2, приводя во вращение соответственно наружный вал 6 и внутренний вал 7. Исходный продукт через загрузочный бункер 3 поступает внутрь камеры предварительного измельчения (фиг.2).

В камере предварительного измельчения происходит предварительное измельчение продукта за счет его сжатия перфорированными витками 14 шнека, резания ножом 14 и продавливания через первую измельчающую решетку 30 с отверстиями большего диаметра. Ножи 14 не только измельчают продукт, но и благодаря углу их поворота перемещают измельченные плоды из этой камеры в камеру отжима сока.

В камере отжима (фиг.3) происходит отделение части сока, содержащегося в продукте, за счет сплошных витков 5 шнека, выполненного в виде конуса с уменьшающимся шагом витков, и отвод его через перфорированный корпус 32. Сок, образующийся при измельчении плодов, через перфорированный корпус 32 и патрубок 24 стекает в сборник сока и из него удаляется на дальнейшую переработку. Отжатая масса продукта направляется ко второй измельчающей решетке 13 с отверстиями среднего диаметра, где окончательно измельчается с помощью ножа 20.

Далее измельченная и отжатая масса направляется в камеру разваривания, где подвергается интенсивному нагреву. Одновременно через патрубки 23 внутрь двутельного корпуса камеры разваривания подается пар, который кондуктивно нагревает измельченные частицы плодов, делая их более удобными для последующей переработки (фиг.4). Пар конденсируется при этом и удаляется через патрубки 22.

Предварительно отжатые частицы плодов интенсивно перемешиваются с помощью двух ленточных спиралей большего 16 и меньшего диаметра 17 с противоположной навивкой (фиг.4). При этом происходит разваривание частиц плодов и начинается формирование пюреобразной массы. Длина камеры разваривания и наличие подпорной шайбы 18 в ее конце способствуют достаточному по времени пребыванию продукта в этой камере для осуществления процесса разваривания.

Из камеры разваривания пюре подается в камеру сжатия для создания на выходе из экструдера 29 повышенного давления. В камере сжатия вал 7 выполнен расширяющимся к выходу и с уменьшающимся шагом витков 35 (фиг.5). За счет того, что скорость вращения тихоходного вала 7 в камере сжатия ниже скорости вращения вала 6 в трех предыдущих камерах, это способствует обеспечению необходимого давления в конце камеры сжатия. В ней происходит увеличение давления пюреобразной массы продукта вследствие резкого уменьшения размеров винтового канала. Давление пюреобразной массы в камере сжатия достигает необходимого значения, при этом образуется пюре, однородное по структуре и температуре. Это позволяет иметь заданную, однородную по сечению температуру продукта. Пройдя через сопло Лаваля 15, пюре под избыточным давлением выбрасывается в варочный котел 12, снабженный якорной мешалкой 11.

Одновременно включаются привод 9 якорной мешалки 11 и привод вытяжного вентилятора 10 для поддержания разряжения и обеспечения удаления образующихся водяных паров при взрывании экструдата на выходе из сопла Лаваля 15.

После выхода сжатой пюреобразной массы из сопла Лаваля 15 в результате резкого перепада давления происходит мгновенное испарение влаги. Образующиеся при взрывании пюреобразной массы водяные пары удаляются с помощью вытяжного вентилятора 10.

Затем через патрубок 34, расположенный на верхней крышке варочного котла 12, подается смесь дополнительных компонентов (сахарного сиропа, ароматизаторов, структурообразователей и т.п.), которые не только повышают пищевую ценность измельченных частиц плодов, но и способствуют существенным изменениям их структуры.

Через патрубок 26 из двутельного корпуса 33 происходит удаление образующегося конденсата.

Если пюреобразная масса имеет повышенную влажность, то она подвергается дополнительному выпариванию. Для этого пюреобразная масса захватывается вращающейся якорной мешалкой 11 и прижимается к внутренней поверхности варочного котла 12. Одновременно через патрубок 21 в двутельный корпус 33 подается пар, который дополнительно нагревает пюреобразную массу и способствует завершению необходимых физико-химических превращений, необходимых для получения готового пюреобразного продукта.

За счет кондуктивного нагрева повышается температура пюреобразной массы и за счет поддержания заданной величины разряжения в варочном котле 12 происходит дальнейшее испарение образующихся водяных паров, которые удаляются вентилятором 10. Если же пюреобразная масса имеет заданную конечную влажность, то необходимость в ее кондуктивном нагреве отпадает и пар не подается в двутельный корпус 33.

Готовый пюреобразный продукт удаляется из варочного котла 12 с помощью вакуумного шлюзового затвора 27, который также приводится во вращение.

Таким образом, использование предложенной комбинированной установки для получения пюреобразных продуктов позволяет:

– получать пюреобразные продукты заданного состава с введением необходимых дополнительных компонентов (сахарного сиропа, ароматизаторов, структурообразователей, стабилизаторов и т.п.) для их дальнейшего использования при производстве кондитерских и хлебобулочных изделий;

– снизить удельные энергозатраты на производство пюреобразных продуктов за счет последовательного использования совмещенных механизмов для измельчения, протирания, разваривания, сжатия, введения необходимых дополнительных компонентов и более равномерной обработки вследствие использования рациональных конструкций ножей, витков шнека, ленточных спиралей, измельчающих решеток;

– снизить материальные затраты вследствие устранения вспомогательных и перегрузочных операций и повысить производительность комбинированной установки за счет перехода на непрерывный режим работы.

Формула изобретения

Комбинированная установка для получения пюреобразных продуктов из фруктов и овощей, содержащая рабочую камеру, формующий механизм и подающий шнек, отличающаяся тем, что установка состоит из экструдера и соединенного с ним варочного котла, экструдер выполнен в виде четырех последовательно соединенных камер: предварительного измельчения, отжима сока, уваривания и сжатия, через все четыре камеры проходят два коаксиально расположенных вала: наружный – быстроходный, большего диаметра и внутренний – тихоходный, меньшего диаметра, в камере предварительного измельчения на наружном валу расположены с уменьшающимся к выходу из камеры шагом перфорированные витки шнека, а в конце камеры – нож и первая измельчающая решетка с отверстиями большего диаметра, камера отжима сока имеет форму усеченного конуса, корпус этой камеры выполнен перфорированным и оборудован дополнительной стенкой с патрубком для отвода сока, на наружном валу установлены сплошные витки шнека, а в конце камеры на валу установлены нож и вторая измельчающая решетка с отверстиями среднего диаметра, в камере разваривания на наружном валу установлены две ленточные спирали большего и меньшего диаметра с противоположной навивкой, а в конце камеры разваривания – подпорная шайба, камера разваривания дополнительно оборудована двутельным корпусом с патрубками для подвода пара и отвода конденсата, в камере сжатия на внутреннем валу с постепенно увеличивающимся диаметром изготовлены сплошные витки шнека с уменьшающимся к выходу из камеры шагом, в конце камеры установлена третья измельчающая решетка с отверстиями меньшего диаметра, формующая головка экструдера снабжена соплом Лаваля и сообщается с варочным котлом, который оборудован якорной мешалкой с приводом и вентилятором.

РИСУНКИ