Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Груданов Владимир Яковлевич Поздняков Владимир Михайлович Эбиенфа Имомотими Пол Дивейн Бренч Андрей Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащее рабочую камеру,выполненную в виде усеченного конуса и снабженную тепловой рубашкой, внутренняя полость которой разделена на ряд спиралеобразных каналов, заполненных промежуточным теплоносителем и образующих поверхность нагрева, мешалку с лопастями, размещенную на вертикальной оси внутри рабочей камеры, отличающееся тем, что мешалка дополнительно снабжена скребками, закрепленными на концах лопастей с возможностью прижатия с помощью пружин к конусной поверхности рабочей камеры, для очистки поверхности нагрева. 17676 1 2013.10.30 Изобретение относится к устройствам, используемым на предприятиях общественного питания и, в частности, в аппаратах для тепловой обработки пищевых продуктов. Известно устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащее рабочую камеру с крышкой, заключенную в тепловую рубашку со штуцером для подвода теплоносителя 1. Однако известное устройство имеет низкую тепловую эффективность по той причине,что при тепловой обработке продуктов происходит загрязнение поверхности нагрева аппарата, что существенно снижает процесс теплопередачи. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату является устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащее рабочую камеру, выполненную в виде усеченного конуса и снабженную тепловой рубашкой,внутренняя полость которой разделена на ряд спиралеобразных каналов, заполненных промежуточным теплоносителем и образующих поверхность нагрева аппарата, мешалку с лопастями, размещенную вертикально на оси внутри рабочей камеры 2. Однако и в данной конструкции имеет место низкая тепловая эффективность устройства по той причине, что происходит загрязнение поверхности нагрева и, как следствие,резкое снижение теплопередачи. Задача изобретения - повышение тепловой эффективности устройства. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащем рабочую камеру, выполненную в виде усеченного конуса и снабженную тепловой рубашкой, внутренняя полость которой разделена на ряд спиралеобразных каналов, заполненных промежуточным теплоносителем и образующих поверхность нагрева, мешалку с лопастями, размещенную вертикально на оси внутри рабочей камеры, согласно изобретению, мешалка дополнительно снабжена скребками, закрепленными на концах лопастей с возможностью прижатия с помощью пружин к конусной поверхности рабочей камеры для очистки поверхности нагрева. Наличие на концах лопастей мешалки скребков, прижатых с помощью пружин к конусной поверхности рабочей камеры, позволяет в процессе тепловой обработки пищевых продуктов одновременно с перемешиванием очищать поверхность нагрева аппарата, что предотвращает подгорание и прилипание продукта и не снижает коэффициент теплоотдачи. Высокий коэффициент теплоотдачи обеспечивает более интенсивный теплообмен между греющей и нагреваемой средами и, как следствие, повышенную тепловую эффективность устройства в целом. Установка скребков на лопастях мешалки при помощи пружин обеспечивает постоянное и плотное прилегание скребков к поверхности нагрева в процессе работы устройства, что также позволяет повысить тепловую эффективность аппарата за счет качественной очистки рабочей поверхности камеры. Таким образом, только строгое соблюдение всех отличительных признаков позволяет получить решение технической задачи - повышение тепловой эффективности устройства. Сущность изобретения поясняется фигурами. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, общий вид в разрезе на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1 на фиг. 3 - спиралеобразные перегородки. Устройство содержит рабочую камеру 1 конусообразной формы с герметичной крышкой 2, заключенную в тепловую рубашку 3, заполненную промежуточным теплоносителем и имеющую спиралеобразные перегородки 4, разделяющие рубашку 3 на спиралеобразные каналы 5. Внутри камеры 1 размещена вертикально на оси мешалка 6 с закрепленными на ней лопастями 7, на концах которых посредством пружин 8 установлены вертикально скребки 9. Дном рабочей камеры служит сетка 10, под которой расположена накопительная емкость 11, из которой для слива пищевой жидкости предусмотрен кран 12. Подача теплоносителя в тепловую рубашку осуществляется через сеть каналов 13, при этом каждый канал снабжен запорным вентилем 14. Отвод теплоносителя из нижней части тепловой рубашки 3 осуществляется вентилем 15. Для безопасной работы устройства предусмотрены манометр 16 и предохранительный клапан 17 для сброса давления. Крыш 2 17676 1 2013.10.30 ка 2 герметично закрывает рабочую камеру 1 с помощью откидных болтов 18. С целью снижения потерь теплоты в окружающую среду рабочей камерой аппарата предусмотрена тепловая изоляция 19. Мешалка 6 установлена вертикально в камере 1 на оси 20. Спиралеобразные перегородки 4 разделяют тепловую рубашку 3 по высоте рабочей камеры 1 на ряд спиралеобразных каналов 5, имеющих высоту . Лопасти 7 установлены на вертикальной оси 20 мешалки 6 перпендикулярно относительной конусной поверхности рабочей камеры 1 под углом 90, при этом скребки 9 имеют длину , равную высотеспиралеобразного канала 5, т.е., и расположены вертикально. Перпендикулярное расположение лопастей 7 обеспечивает наиболее точное, жесткое и плотное прилегание скребков 9 к конусной поверхности соответствующего спиралеобразного канала 5. Надлежащее прилегание скребков 9 усиливается также с помощью пружин 8. Для более равномерного перемешивания обрабатываемых продуктов в рабочей камере 1 лопасти 7 установлены на оси 20 мешалки 6 со смещением в горизонтальной плоскости под угломотносительно друг друга (фиг. 2), например 90. Так как длина каждого скребкаравна высоте соответствующего канала,т.е. общая длина скребков равна (приблизительно) длине образующей конуса, то в этом случае обеспечивается очистка поверхности нагрева по всей высоте рабочей камеры, что существенно интенсифицирует общий процесс теплопередачи от греющей среды к нагреваемой (продуктам). В данном случае тепловая рубашка формирует поверхность нагрева аппарата - внутреннюю поверхность конуса через нее тепловой поток передается от греющей среды пищевым продуктам, при этом чем чище поверхность нагрева со стороны продуктов, тем выше коэффициент теплоотдачи и интенсивнее идет процесс теплопередачи. Из-за низкой теплопроводности пищевых продуктов, прилипших или подгоревших к поверхности нагрева, резко возрастает термическое сопротивление процесса теплопередачи и уменьшается коэффициент теплоотдачи. Поверхность нагрева должна оставаться всегда чистой, что и обеспечивается периодическим вращением лопастей 7 мешалки 6, снабженных подпружиненными скребками 9 (вручную с помощью моховика, установленного на оси 20 мешалки 6 (фиг. 1). В качестве греющей среды можно использовать влажный насыщенный водяной пар при давлении 150-300 кПа или горячую воду при температуре 110-120 С (для проведения варочных низкотемпературных технологических процессов). Однако в данной конструкции можно осуществлять и высокотемпературные жарочные процессы, если, например, подавать в тепловую рубашку органический высокотемпературный теплоноситель - дитолилметан (при температуре 296-300 С) или минеральное масло типа ВАПОР-Т при температуре 240-248 С. Необходимо также отметить, что наличие спиралеобразных каналов и индивидуальный (посекционный) ввод теплоносителя позволяют использовать объем рабочей камеры частично-секционно 1/4, или 1/3, или 1/2 части объема. При необходимости на крышке 2 рабочей камеры 1 могут быть установлены инфракрасные излучатели - трубчатые герметические нагревательные элементы - ТЭНы. Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов работает следующим образом. Подготовленные куски мяса загружаются в рабочую камеру 1. Открываются вентили 14, и в тепловую рубашку подается промежуточный теплоноситель, например влажный насыщенный водяной пар. Внутренняя поверхность спиралеобразных каналов 5 нагревается, пар конденсируется, и происходит тепловая обработка продукта за счет выделившейся теплоты конденсации, при этом он периодически перемешивается мешалкой 6 с закрепленными на ее оси 20 лопастями 7. Установленные на лопастях 7 скребки 9 обеспечивают удаление подгоревшего или прилипшего продукта, образовавшегося в процессе тепловой обработки, что позволяет одновременно с перемешиванием очищать поверхность нагрева, не снижая тем самым коэффициент теплоотдачи. По мере наступления периода кулинарной готовности через кран 12 сливают образовавшийся бульон в отдельную емкость и при медленном перемешивании доводят продукт до готовности. 3 17676 1 2013.10.30 Наличие спиралеобразных каналов 5 с индивидуальной подачей теплоносителя через краны 14 позволяет, перекрывая поочередно вентили 14 по мере заполнения рабочей камеры аппарата продуктом, изменять высоту заполнения тепловой рубашки 3, что также обеспечивает повышение тепловой эффективности аппарата. Безопасность работы устройства для тепловой обработки пищевых продуктов обеспечивается предохранительным клапаном 17, который осуществляет сброс пара при давлении 150 кПа (для котлов) или 300 кПа (для автоклавов), при этом тепловой режим аппарата контролируется манометром 16. В целом, предлагаемое техническое решение характеризуется следующими отличительными признаками лопасти мешалки дополнительно снабжены вертикальными скребками для очистки поверхности нагрева аппарата, прижатыми с помощью пружин к конусной поверхности рабочей камеры лопасти мешалки установлены перпендикулярно конусной поверхности рабочей камеры, что обеспечивает более плотное прилегание вертикальных скребков к очищаемой поверхности лопасти мешалки установлены на оси в горизонтальной плоскости относительно друг друга со смещением под углом 90, что позволяет более равномерно перемешивать продукты по всему объему рабочей камеры, при этом скребки на соседних лопастях не соприкасаются между собой длина каждого скребкаравна высотесоответствующего канала тепловой рубашки,при этом общая длина всех скребков равна длине образующей конуса рабочей камеры. Это позволяет очищать по высоте всю поверхность нагрева аппарата количество лопастей и, соответственно, скребков равно числу спиралеобразных каналов, что позволяет одновременно очищать поверхность нагрева по всей высоте рабочей камеры, при этом скребки установлены вертикально относительно наклонной (конусной) поверхности рабочей камеры. Таким образом, только строгое соблюдение всех отличительных признаков обеспечивает более интенсивный теплообмен между греющей и нагреваемой средами и позволяет добиться поставленной цели - повышения тепловой эффективности работы устройства для тепловой обработки пищевых продуктов. Источники информации 1. А. с. СССР 141453, МПК 4787/06, 1953. 2. А. с. СССР 700100, МПК 4737/00, 1979. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4