Хлебопекарная печь

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Могилевский государственный университет продовольствия(72) Авторы Кирик Игорь Михайлович Иванов Александр Васильевич Кирик Алеся Васильевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Могилевский государственный университет продовольствия(57) 1. Хлебопекарная печь, содержащая отделенные друг от друга переднюю рабочую камеру и заднюю камеру конвективного обогрева с системой инжекторного пароувлажнения и реверсивным центробежным вентилятором горячего воздуха, вокруг которого установлены кольцевые электронагреватели, вертикальной перегородкой с центральным отверстием, образующей своими отогнутыми краями прямоугольные воздушные каналы со стенками рабочей камеры, патрубок для отвода излишка теплоносителя, расположенный в верхней части рабочей камеры, отличающаяся тем, что прямоугольные воздушные каналы расположены по боковым стенкам рабочей камеры, а по направлению выхода теплоносителя из прямоугольного воздушного канала в рабочей камере на 1/3 ее высоты установлен инжекционный воздушный патрубок с электромагнитным клапаном, при этом площадь сечения прямоугольного воздушного канала равна площади живого сечения центрального отверстия, а его ширина(мм) определяется по формуле 2 63332010.06.30 где- диаметр центрального отверстия, мм, - коэффициент использования площади центрального отверстия, - высота воздушного канала, мм. 2. Хлебопекарная печь по п. 1, отличающаяся тем, что днище рабочей камеры выполнено с уклоном к центру и имеет патрубок для отвода конденсата.(56) 1. Патент США 4516012, МПК 21 1/26, 1985. 2. Патент США 4771163, МПК 21 1/26, 1987. 3. Патент РФ 2146449, МПК 21 1/26, 2000. 4. Маклюков И.И., Маклюков В.И. Промышленные печи хлебопекарного и кондитерского производства. Изд. 4-е, перераб. и доп. - М. Легкая и пищевая пром-сть, 1983. - С. 272. Полезная модель относится к хлебопекарной технике и может быть использована для выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий широкого ассортимента на малых хлебопекарных предприятиях и объектах общественного питания. Известна электрическая конвективная хлебопекарная печь, состоящая из рабочей камеры и соединенным с ней воздуховодом, расположенным в нижней ее части, и расположенным в нем электронагревателем втягиваемого в воздуховод окружающего воздуха. Рабочая камера печи состоит из передней камеры, в которой размещаются подовые листы для обрабатываемых тестовых заготовок, и задней камеры со встроенным центробежным вентилятором, разделенных друг от друга вертикальной перегородкой с центральным всасывающим отверстием для прохода рециркулируемого воздушного потока. Вертикальная перегородка расположена с верхним и нижним зазорами относительно потолка и днища рабочей камеры, образующими прямоугольные воздушные каналы 1. Недостатками данной печи являются ее высокая тепловая инерция вследствие компоновки электронагревателя в воздуховоде, разделенном перегородкой с рабочей камерой, и снижение функциональных возможностей аппарата вследствие отсутствия пароувлажнения рабочей камеры, невозможность качественной санитарной обработки рабочей камеры вследствие попадания в воздуховод продуктов термического распада, образующихся при выпечке, и т.п. Известна электрическая конвективная хлебопекарная печь, имеющая рабочую камеру,состоящую из камеры выпечки и камеры конвективного обогрева, в которой расположен центробежный вентилятор, распределительное кольцо и электронагреватели. Камера выпечки отделена от камеры конвективного обогрева вертикальной перегородкой, которая расположена с верхним и нижним зазорами относительно потолка и днища рабочей камеры, образующими прямоугольные воздушные каналы. Печь имеет систему пароувлажнения рабочего объема благодаря наличию встроенного парогенератора 2. Недостатками данного аппарата являются снижение функциональных возможностей печи из-за отсутствия возможности вентиляции рабочей камеры наружным воздухом, отвода избытка теплоносителя, что заранее определяет назначение аппарата только для выпечки хлебобулочных изделий определенного ограниченного ассортимента, сложность санитарной обработки. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой полезной модели является хлебопекарная печь, содержащая отделенные друг от друга переднюю рабочую камеру и заднюю камеру конвективного обогрева с системой инжекторного пароувлажнения и реверсивным центробежным вентилятором горячего воздуха, вокруг которого установлены кольцевые электронагреватели, вертикальной перегородкой с центральным отверстием, образующей своими отогнутыми краями прямоугольные воздушные каналы со стенками рабочей камеры. 2 63332010.06.30 В потолке рабочей камере установлен паросбрасывающий клапан, а по ее боковым стенкам - вертикальные стойки для размещения емкостей с продуктом 3. Недостатками данной печи являются снижение ее функциональных возможностей изза отсутствия возможности вентиляции рабочей камеры наружным воздухом, что заранее определяет назначение аппарата только для выпечки хлебобулочных изделий определенного ограниченного ассортимента, отсутствие взаимосвязи между размерами прямоугольных воздушных каналов и центрального отверстия, что приводит к неравномерному движению воздушного потока внутри пекарной камеры и, как следствие, неравномерности нагрева продуктов, расположенных в разных точках рабочего объема аппарата, сложность санитарной обработки. Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей хлебопекарных печей подобного типа, повышение эффективности процесса выпечки тестовых заготовок и унификация элементов конструкции, повышение удобства санитарной обработки аппарата. Поставленная задача решается тем, что в хлебопекарной печи, содержащей отделенные друг от друга переднюю рабочую камеру и заднюю камеру конвективного обогрева с системой инжекторного пароувлажнения и реверсивным центробежным вентилятором горячего воздуха, вокруг которого установлены кольцевые электронагреватели, вертикальную перегородку с центральным отверстием, образующую своими отогнутыми краями прямоугольные воздушные каналы со стенками рабочей камеры, патрубок для отвода излишка теплоносителя, расположенный в верхней части рабочей камеры, согласно полезной модели, прямоугольные воздушные каналы расположены по боковым стенкам рабочей камеры, а по направлению выхода теплоносителя из прямоугольного воздушного канала в рабочей камере на 1/3 ее высоты установлен инжекционный воздушный патрубок с электромагнитным клапаном, при этом площадь сечения прямоугольного воздушного канала равна площади живого сечения центрального отверстия, а его ширина(мм) определяется по формуле 2, 4 где- диаметр центрального отверстия, мм, - коэффициент использования площади центрального отверстия,Н - высота воздушного канала, мм. Кроме того, днище рабочей камеры выполнено с уклоном к центру и имеет патрубок для отвода конденсата. Выполнение прямоугольных воздушных каналов по боковым стенкам рабочей камеры и установка по направлению выхода теплоносителя из прямоугольного воздушного канала в пекарной камере на 1/3 ее высоты инжекционного воздушного патрубка с электромагнитным клапаном позволяют в процессе выпечки осуществлять управляемое вентилирование рабочего объема хлебопекарной печи с целью снижения уровня относительной влажности теплоносителя, что важно для обеспечения различных его параметров в процессе тепловой обработки различных групп выпекаемых тестовых заготовок 4, стр. 32-36, 41-43. Применение в конструкции инжекционного воздушного патрубка электромагнитного клапана позволяет регулировать объем инжектируемого наружного воздуха и тем самым регулировать скорость снижения относительной влажности теплоносителя в рабочей камере. Если площадь сечения прямоугольного воздушного канала будет равна площади живого сечения центрального отверстия разделительной вертикальной перегородки, а его ширина(мм) определяется по формуле 2,4 где- диаметр центрального отверстия, мм, - коэффициент использования площади центрального отверстия, - высота воздушного канала, мм,3 63332010.06.30 при соблюдении всех остальных отличительных признаков, то в этом случае существенно улучшатся условия теплообмена за счет равномерности движения теплоносителя в рабочей камере. Кроме того, упрощается методика расчета элементов конструкции аппарата и тем самым повышается степень их унификации. Выполнение прямоугольных воздушных каналов по боковым стенкам рабочей камеры, а ее днища с уклоном к центру с установкой патрубка для отвода конденсата водяных паров позволит улучшить удобство санитарной обработки аппарата по окончании технологического процесса, т.к. печь можно выводить в режим санитарной самоочистки. Сущность полезной модели поясняется чертежами на фиг. 1 представлена принципиально-конструктивная схема хлебопекарной печи (горизонтальный разрез, расположение подового листа на направляющих показано пунктиром), на фиг. 2 - вертикальный разрез(вид справа), на фиг. 3 - вертикальный разрез (вид слева). Хлебопекарная печь состоит из корпуса , внутри которого расположена теплоизолированная рабочая камера 2, по внутренним боковым стенкам которой расположены направляющие 3 и 4 для подовых листов 5 и лампочка освещения 6. Штампованное днище 7 рабочей камеры 2 выполнено с наклоном к центру и имеет патрубок 8 для отвода образующегося конденсата водяных паров. Вертикальной перегородкой 9 рабочая камера 2 условно разделена на переднюю рабочую камеру, где размещаются подовые листы 5, и заднюю камеру конвективного обогрева, в которой установлены турбина вентилятора 10,приводимая в движение реверсивным электродвигателем 11, и кольцевые трубчатые электронагреватели 12, расположенные вокруг турбины и установленные с зазором относительно нее. Вертикальная перегородка 9 образует своими боковыми отогнутыми краями прямоугольные воздушные каналы со стенками рабочей камеры 2 ширинойи высотой Н и имеет центральное круглое всасывающее отверстие диаметромс перфорированной вставкой, при этом площадь сечения прямоугольного воздушного канала равна площади живого сечения центрального отверстия, а его ширина(мм) определяется по формуле 2,4 где- диаметр центрального отверстия, мм, - коэффициент использования площади центрального отверстия,Н - высота воздушного канала, мм. В рабочей камере 2 на 1/3 ее высоты установлен воздушный патрубок с электромагнитным клапаном 13, предназначенный для подсоса свежего воздуха. На задней стенке рабочей камеры (камеры конвективного обогрева) под потолком расположен патрубок 14 для отвода из камеры излишка теплоносителя. В аппарате выполнена инжекторная схема пароувлажнения, которая позволяет достигать задаваемой влажности теплоносителя в рабочей камере при минимальной его тепловой инерционности. Вентиль 15, редукционный клапан 16 и управляемый электромагнитный клапан 17 служат для подвода воды из системы холодного водоснабжения внутрь турбины вентилятора 10 через подводящий патрубок 18. Использование редукционного клапана необходимо для обеспечения постоянного уровня давления воды перед электромагнитным клапаном с целью обеспечения постоянного расхода воды. Для обеспечения регулирования расхода воды, подаваемой в турбину вентилятора 10, и обеспечения тем самым изменения уровня относительной влажности воздуха в рабочей камере хлебопекарной печи в конструкции аппарата применяется управляемый электромагнитный клапан 17. Регулировка пароувлажнения рабочей камеры осуществляется с панели управления 19 электрическим сигналом на электромагнитный клапан 17. Рабочая камера 2 хлебопекарной печи закрывается дверцей 20, выполненной в виде разъемного двойного стеклопакета с боковым открыванием. Герметичность ее закрытия 4 63332010.06.30 обеспечивается использованием надежного высокотемпературного уплотнительного материала 21, расположенного по всему периметру дверцы. Разъемный стеклопакет, вентилируемый изнутри, позволяет иметь температуру на наружной поверхности дверцы в пределах допускаемой нормы. Использование остекленной дверцы, кроме того, позволяет оператору вести, при необходимости, визуальный контроль за процессом выпечки благодаря установке в рабочей камере хлебопекарной печи лампочки освещения 6. Хлебопекарная печь подключается к источнику электрической энергии и водопроводной сети и работает следующим образом. Перед включением хлебопекарной печи на ее панели управления 19 устанавливается требуемый температурный режим рабочей камеры 2, поддерживаемый терморегулирующей аппаратурой, снабженной светодиодной индикацией. После этого при включении печи в электрическую сеть начинается ее разогрев до рабочей температуры технологического процесса. Открывается вентиль 15 подачи воды в аппарат. Реверсивный электродвигатель 11, имеющий частоту вращения 1500-2500 об/мин, вращает турбину вентилятора 10, которая, засасывая теплоноситель из рабочей камеры 2 через центральное отверстие диаметромвертикальной перегородки 9, направляет его сквозь кольцевые трубчатые электронагреватели 12 в прямоугольные воздушные каналы ширинойи высотой Н и далее возвращает обратно в рабочую камеру 2. Реверсивное вращение электродвигателя (изменение направление его вращения) обеспечивается с помощью элементов панели управления 19 с интервалом 1 мин. Так как площадь прямоугольного воздушного канала равна площади живого сечения центрального отверстия, а его ширина(мм) определяется по формуле 2,4 где- диаметр центрального отверстия, мм, - коэффициент использования площади центрального отверстия,Н - высота воздушного канала, мм,то условия теплообмена в рабочей камере хлебопекарной печи улучшаются за счет равномерности движения теплоносителя, т.к. средняя скорость его движения в зоне его входа в переднюю рабочую камеру (выход из прямоугольного воздушного канала) и выхода из нее (вход в турбину вентилятора 10 через центральное отверстие вертикальной перегородки 9) одинакова, тем самым имеет место равномерный обогрев выпекаемых тестовых заготовок. Кроме того, упрощается методика расчета элементов конструкции аппарата и тем самым повышается степень их унификации. Пример. Дано рабочая камера хлебопекарной печи на пять подовых листов имеет следующие габаритные размеры длина - 580 мм, ширина (глубина) - 380 мм, высота - 460 мм. Высота воздушного канала Н равна высоте рабочей камеры, т.е. Н 760 мм. Диаметр центрального отверстия вертикальной перегородки 200 мм, и он равен внутреннему диаметру турбины вентилятора. Центральное отверстие образовано рядом отверстий малого диаметра и имеет коэффициент использования площади 0,75. Решение искомая ширина воздушного каналаопределяется по формуле 51,2 мм. 4 4460 Проверка площадь живого сечения центрального отверстия ЦО (мм 2) определяется по формуле 63332010.06.30 Площадь прямоугольного воздушного канала(мм 2) определяется по формуле 51,246023552 мм 2. Таким образом, ЦОВК, следовательно, поставленное условие выполняется, условия теплообмена в рабочей камере хлебопекарной печи улучшаются за счет равномерности движения теплоносителя, упрощается методика расчета элементов конструкции аппарата. При достижении заданного температурного режима на панели управления 19 устанавливаются время тепловой обработки (с помощью электронного таймера, снабженного светодиодной индикацией) и требуемый уровень относительной влажности в рабочей камере(с помощью регулятора напряжения, поступающего на электромагнитный клапан 17,снабженный светодиодной индикацией). После этого в рабочую камеру 2 загружаются подовые листы 5 с размещенными в них тестовыми заготовками, причем при открытии дверцы 20, плотность прилегания которой к стенкам рабочей камеры регулируется прокладкой 21, срабатывает датчик приближения дверцы, входящий в схему управления аппарата, и вращение электродвигателя 11 и нагрев электронагревателей 12 прекращаются, тем самым обеспечивается безопасность при работе (опасность ожогов горячим теплоносителем, движущимся в рабочей камере со скоростью 3,5-5 м/с). При закрытии дверцы 20 аппарата автоматически срабатывает датчик приближения и,соответственно, включаются электродвигатель и электронагреватели. Предварительно умягченная вода из системы холодного водоснабжения (прошедшая ионообменную обработку с целью последующего снижения накипеобразования) через вентиль 15, редукционный клапан 16, электромагнитный клапан 17 и патрубок 18 поступает внутрь турбины вентилятора 10, причем количество воды, подаваемой в турбину, регулируется напряжением на электромагнитный клапан 17, обеспечивая регулировку расхода воды за счет изменения площади проходного сечения клапана при его подъеме или опускании. Вращающаяся с высокой частотой турбина разбивает на мельчайшие капли поступающую из патрубка 18 струйку воды и направляет их на кольцевые трубчатые электронагреватели 12, расположенные вокруг турбины, где происходят парообразование и перегрев водяных паров, перемешивание с воздухом и прогрев теплоносителя до задаваемой терморегулятором панели управления температуры (инжекторный способ пароувлажнения). Получаемый таким образом теплоноситель, представляющий собой паровоздушную смесь с заданной температурой и влажностью, из задней камеры конвективного обогрева через прямоугольные воздушные каналы поступает в переднюю рабочую камеру и нагревает расположенные в ней подовые листы 5 с выпекаемыми тестовыми заготовками. Образующийся излишек теплоносителя через патрубок 14, расположенный в верхней части задней стенки рабочей камеры 2, выводится из нее наружу в вентилируемое производственное помещение. В процессе тепловой обработки благодаря наличию воздушного патрубка 13 с электромагнитным клапаном, установленного на высоту 1/3 рабочей камеры по ходу движения потока теплоносителя вдоль боковой стенки рабочей камеры, имеется возможность инжектирования свежего воздуха с целью снижения относительной влажности теплоносителя. Для этого через необходимый промежуток времени, обусловленный требованиями технологического процесса, закрывается электромагнитный клапан 17 системы пароувлажнения и открывается электромагнитный клапан воздушного патрубка 13, принцип работы которого аналогичен работе клапана 17. Движущийся с высокой скоростью через прямоугольный воздушный канал поток теплоносителя инжектирует (засасывает) через патрубок 13 наружный воздух. Таким образом, осуществляется высушивание теплоносителя с целью снижения уровня его относительной влажности для обеспечения изменения влажностного режима различных периодов выпечки для ряда групп хлебобулочных изделий. Таким образом, в процессе тепловой обработки в любое время имеется возможность изменения температуры теплоносителя, уровня его относительной влажности, времени 6 63332010.06.30 проведения технологического процесса. Это позволяет существенно расширить функциональные возможности хлебопекарной печи за счет управляемого вентилирования рабочего объема и обеспечивать требуемые стадии и режимы выпечки для всех групп хлебобулочных изделий. Кроме того, можно осуществлять визуальный контроль за технологическим процессом благодаря наличию остекления дверцы 20 и лампочки освещения 6. По окончании заданного времени технологического процесса срабатывает звуковой сигнализатор электронного таймера панели управления 19, и хлебопекарная печь автоматически отключается (выключаются электродвигатель 11, электронагреватели 12 и закрывается электромагнитный клапан 17), и при открытии дверцы 20 из рабочей камеры выгружаются подовые листы 5 с готовыми изделиями. В конце рабочей смены для обеспечения обязательной санитарной обработки в рабочую камеру устанавливаются подовые листы 5, закрывается дверца 20. На панели управления 19 устанавливаются температурный режим в рабочей камере, соответствующий 100 С, и наибольшая степень открытия электромагнитного клапана 17 (это обеспечит максимально возможную подачу воды внутрь турбины и максимальное пароувлажнение),требуемое время санитарной обработки аппарата. При запуске печи в таком режиме происходит ее самоочищение, причем образующийся конденсат водяного пара, излишки неиспарившейся воды вместе со смытыми продуктами термического разложения, маслом и т.п., стекают в наклонное днище 7 рабочей камеры и выводятся из нее через патрубок 8 в сборную емкость или канализацию. По окончании процесса мойки (примерно 3/4 заданного времени санитарной обработки) закрывается электромагнитный клапан 17, и с панели управления подается сигнал на открытие электромагнитного клапана воздушного патрубка 13. При этом в течение 1/4 заданного времени санитарной обработки происходит интенсивное высушивание рабочего объема печи и подовых листов. Таким образом, только строгое соблюдение всех отличительных признаков позволяет обеспечить заявленный технический результат. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7