Аппарат для производства сладкой ваты

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ АППАРАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СЛАДКОЙ ВАТЫ(73) Патентообладатель Якубович Олег Анатольевич,Якубович Сергей Анатольевич, Якубович Андрей Анатольевич(57) 1. Аппарат для производства сладкой ваты, содержащий корпус с электродвигателем, рабочую емкость,установленную с возможностью вращения и снабженную средством для получения сахарных нитей, крышку, размещенную над рабочей емкостью, нагревательный элемент, а также емкость для сбора готового продукта, отличающийся тем, что внутренняя поверхность рабочей емкости выполнена воронкообразной, а средство для получения сахарных нитей расположено в наиболее широкой ее части, причем крышка установлена с возможностью образования зазора, не превышающего максимальный размер сахарного сырья. 2016 1 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что средство для получения сахарных нитей выполнено в виде канавок, сходящихся книзу рабочей поверхности емкости. 3. Аппарат по п.1 , отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде газопламенной горелки, установленной в окне, выполненном в днище емкости сбора готового продукта. 4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что газопламенная горелка установлена со смещением относительно оси рабочей емкости. 5 . Аппарат по п.1, отличающийся тем, что рабочая емкость в нижней своей части снабжена цилиндрическим экраном.(56) 1. Патент США 3723134, МКИ А 23 3/00 1970. 2. А.с. СССР 266552, МКИ А 23 3/00, 1970- прототип. Изобретение относится к области машиностроения для кондитерской промышленности, в частности, к аппаратам по производству изделий из сахара, а именно - сладкой ваты. Известно оборудование для промышленного производства изделий из сладкой ваты на основе распыления расплава сахара в струе воздуха 1, недостатком которого является излишняя сложность, возможность рационального использования только в стационарных условиях фабрик при массовом изготовлении изделий из сладкой ваты, а не единичном. Известны другие устройства, позволяющие производить сладкую вату не в стационарных условиях, в которых используется принцип образования сахарных нитей, основанный на воздействии на расплав сахара центробежных сил. Наиболее близким из этих устройств к заявленному является аппарат для производства сладкой ваты, содержащий корпус с электродвигателем, рабочую емкость, установленную с возможностью вращения и снабженную средством для получения сахарных нитей, крышку, размещенную над рабочей емкостью, нагревательный элемент, а также емкость для сбора готового продукта 2. Это устройство не позволяет получать готовый продукт - сладкую вату - достаточной белизны, поскольку образующийся при плавлении сахарного сырья расплав не имеет возможности сразу же выходить наружу для кристаллизации в виде тонких нитей. Этому мешают участки стенки барабана между щелями для выхода расплава. Будучи изогнутыми внутрь эти участки препятствуют выходу расплава, где он задерживается, перегревается и в последствии кристаллизуется в сахарные нити не отличающиеся особой белизной, ухудшая привлекательность готового продукта. Задачей, которую призвано решить данное изобретение в первую очередь, является обеспечение возможности получения сахарных нитей из расплава сахарного сырья исключительной белизны, создав в рабочей емкости все условия для беспрепятственного выхода расплава наружу сразу же, по мере подтаивания при нагреве сахарного сырья. Кроме того, ставится задача улучшить такой не менее важный для сахарной ваты, как кондитерского изделия, показатель, как ее нежность, чтобы она буквально таяла во рту, что может быть достигнуто созданием условий для образования сахарных нитей как можно меньшей толщины. Для решения поставленной задачи придания сахарной вате особой белизны в аппарате для производства сладкой ваты, содержащем корпус с электродвигателем, рабочую емкость, установленную с возможностью вращения и снабженную средством для получения сахарных нитей, крышку, размещенную над рабочей емкостью,нагревательный элемент, а также емкость для сбора готового продукта, внутренняя поверхность рабочей емкости выполнена воронкообразной, а средство для получения сахарных нитей расположено в наиболее широкой ее части, причем крышка установлена с возможностью образования зазора, не превышающего максимальный размер сахарного сырья. Для создания условий образования сахарных нитей минимальной толщины средство для получения сахарных нитей выполнено в виде канавок, сходящихся к низу рабочей емкости. Нагревательный элемент выполнен в виде газопламенной горелки, установленной в окне, выполненном в днище емкости сбора готового продукта. Газопламенная горелка установлена со смещением относительно оси рабочей емкости. Рабочая емкость в нижней своей части снабжена цилиндрическим экраном. Таким образом выполнение внутренней поверхности рабочей емкости воронкообразной и размещение средства для получения сахарных нитей в широкой ее части, представляющего собой зазор между находящейся сверху крышкой позволяет расплаву сахарного сырья по мере его появления тут же продвигаться наружу для кристаллизации в виде тонких нитей не подвергаясь нагреву, вследствие чего сахарные нити и в целом готовое изделие сладкая вата получается исключительной белизны. Величина упомянутого зазора должна быть таковой, чтобы препятствовать вылету наружу сахарного сырья до появления расплава, т.е. зазор не должен превышать размер сахарного сырья, и определяется он экспериментально по тому факту, вылетает ли сахарное сырье преждевременно под действием центробежных сил. Если нет, его величина считается не превышающей максимальный размер сахарного сырья. Зазор может быть не один, а в виде серии канавок под крышкой. 2016 1 Для придания сахарным нитям наименьшей толщины необходимо, чтобы расплав выходил наружу в виде тоненьких струек, и поэтому упомянутые канавки выполнены сходящимися к низу для формирования струйки. Эффективный разогрев сахарного сырья и его плавление обеспечивается газопламенной горелкой и ее смещенным расположением, ближе к месту расположения средства для получения сахарных нитей, т.е. канавкам для выхода расплава наружу. Этому же способствует цилиндрический экран, локализируя зону нагрева под канавками. Примеры, подтверждающие возможность промышленной реализации заявленных технических решений,проиллюстрированы на фиг.1-16, где на фиг.1 приведена конструкция в целом аппарата по производству сладкой ваты в разрезе фронтальной плоскостью на фиг.2 - то же, но при виде сверху на фиг.3 - то же, что на фиг.2, но при снятой приемной емкости для сбора готового продукта на фиг.4 изображена отдельно рабочая емкость в виде центрифуги аппарата по производству сладкой ваты согласно предлагаемому техническому решению и с учетом технологичности ее изготовления (в разрезе) на фиг.5 - то же, но при виде сверху на фиг.6 изображена центрифуга аналогичной, что и на фиг.4 конструкции, но при выполнении воронкообразной поверхности рабочей емкости сложной глобоидальной формы на фиг.7 изображена центрифуга с бороздчатой в виде канав поверхностью средства для получения сахарных нитей на фиг.8 - вид сверху на ту же центрифугу, но при частично снятой крышке на фиг.9 - поперечный разрез средства для получения сахарных нитей на фиг.10 - вариант выполнения этого средства с уменьшающимися к периферии проходным сечением канавок на фиг.11 - расположение канавок под углом к диаметральным плоскостям на фиг.12 - выполнение канавок криволинейной формы на фиг.13 приведен вариант выполнения центрифуги, когда с канавками выполняется и поверхность рабочей емкости и обращенная к ней поверхность кольцевого отражателя (фрагмент спереди) на фиг.14 приведена в продольном разрезе газопламенная горелка аппарата по производству сладкой ваты на фиг.15 изображена принципиальная схема электронной системы электроподжига газопламенной горелки на фиг.16 проиллюстрирована технология образования сахарных нитей (фрагмент разреза по оси центрифуги). Аппарат по производству сладкой ваты состоит из средства для вытягивания сахарных нитей из расплава сахара центробежными силами, представляющем собой рабочую емкость в виде центрифуги 1 с загрузочной полостью 2, обращенной вверх входом для загрузки сыпучего сахарного сырья и обеспечивающей выход сахарных нитей по своей периферии, где расположено средство для вытягивания сахарных нитей в виде зазора 3 у самой кромки центрифуги (фиг.1). Центрифуга посажена посредством прецизионного резьбового соединения на верхний конец вертикального вала 4, установленного на двух разнесенных по его длине радиально-упорных подшипниках 5 и 6 в корпусе 7 подшипникового узла. К нижнему концу этого вала посредством эластичной муфты 8, компенсирующей несоосное и угловое отклонение валов, подсоединен вал ротора электродвигателя 9, прикрепленного в вертикальном положении к корпусу 7 подшипникового узла посредством переходных деталей 10. В целом подшипниковый узел и несомые им центрифуга 1 и электродвигатель 9, как единый механизм,установлены в корпусе 11 аппарата на четырех парах расположенных под углом 90 град пружин растяжения 12 и 13. Упомянутый корпус представляет собой конструкцию из четырех вертикальных стоек 14, несущих боковые панели и днище 15. Пружины 12 и 13 каждой пары внешними сведенными концами прикреплены к каждой стойке в верхней ее части в одной точке, а внутренними, разведенными концами, обращенными к геометрической оси вертикального вала 4 прикреплены к корпусу 7 подшипникового узла в двух точках для того, чтобы обе пружины каждой пары и корпус 7 образовывали треугольник и удерживали весь механизм привода в упругом плавающем положении для сглаживания вибраций и биений, неизбежных при той частоте вращения центрифуги 1, которая необходима для получения качественной сладкой ваты (порядка 2700 - 3000 об/мин). Для крепления внутренних разведенных концов пружин к подшипниковому узлу используются два диска 16 и 17 с четырьмя равноудаленными по окружности отверстиями на каждом. Емкость 18 для приема (сбора) готового продукта (приемник) установлено своим днищем непосредственно на верхние торцы стоек 14 (прикреплена, например, винтами 19 с потайными головками) (фиг.2). Боковая цилиндрическая поверхность емкости 18 должна быть значительно выше расстояния от днища емкости до кольцевой щели центрифуги для выхода готового продукта (приблизительно на 1/3-1/2 от всей высоты) во избежание потери готового продукта и загрязнения им пространства прилегающего к аппарату, а также обслуживающего персонала. Для простого монтажа и демонтажа емкости 18, связанного с обслуживанием привода, отверстие в центре круглого днища емкости выполнено диаметром, превышающим габаритный диаметр центрифуги 1. По краю этого отверстия установлено невысокое ограждение, во избежание попадания готового продукта из приемной емкости внутрь корпуса 11 на детали привода и загрязнения последних. 2016 1 Устройство нагрева центрифуги представляет собой, в частности, газопламенную горелку в виде трубки 20, обращенной верхним концом вверх на днище 21 центрифуги 1 и смещенной к его периферии, к кольцевому цилиндрическому отражателю 22, выполненному на центрифуге заодно целое и равном по высоте приблизительно половине суммарной высоты центрифуги. Выходное отверстие для пламени на верхнем конце трубки 20 находится выше нижнего края цилиндрического отражателя. К нижнему концу трубки 20 подсоединен гибкий трубопровод 23, сообщающий ее с баллоном со сжиженным газом через газовый редуктор и регулирующий вентиль (на схемах не представлены). Электрокабель 24 со штепсельной вилкой предназначен для подвода электроэнергии к электродвигателю 9 (фиг.3). Монтаж трубки 20, выполняющей функцию горелки, осуществлен посредством установки ее в отверстии на верхнем диске 17, закрепленном на корпусе 7 подшипникового узла. Цилиндрический отражатель 22 (экран) служит для концентрации теплового потока создаваемого горящим газом по периферии днища 21 вращающейся центрифуги 1, а также предотвращает прорыв факела пламени в зону выхода и приема сахарных нитей. Основным технологическим элементом аппарата, определяющим качество образующихся сахарных нитей и в целом сладкой ваты, является все же верхняя часть центрифуги 1 в зоне зазора 3, куда отбрасываются центробежными силами зерна сыпучего сахарного сырья, где происходит его расплавление с последующим немедленным выходом наружу в виде упомянутых сахарных нитей. Тепло от периферии днища 21, распространяясь в его толще, достигает средства для получения сахарных нитей в виде поверхности 25, которой снабжена верхняя торцевая сторона центрифуги 1, и вызывает плавление сахара, а также формирование сахарных нитей у ее наружной кромки 26. Сверху над этой поверхностью установлена крышка 27 с образованием проходного зазора между нижней поверхностью 28 крышки и упомянутой поверхностью 25 центрифуги, величина которого у наружной кромки не превышает максимальный размер применяемого сахарного сырья. При таком условии, сырье будет задерживаться у кромки щели 3, запирать ее до расплавления. Если это условие не выдержать, все сырье,вероятнее всего, будет вылетать и обеспечить его расплавление и вытягивание центробежными силами сахарных нитей не удастся. Фактически же этот зазор должен быть гораздо меньше. Опытным путем установлено, что удовлетворительные результаты получаются, когда зазор составляет даже около 0,1 мм. Предпочтительной же является установка зазора 0,20,4 мм, когда производительность аппарата существенно не падает и качество ваты высокое. При меньших значениях зазора, т.е. около 0,2 мм, вата получается более нежной, поскольку более тонкими вытягивались сахарные нити. При значениях зазора около 0,4 мм - нити толще, вата жестче. Необходимость производства может возникнуть в отношении и той и другой ваты, в зависимости от характера реализации и условий реализации. Более нежная (из тонких нитей) вата должна реализовываться сразу после приготовления,поскольку она более чувствительна к влажности воздуха и при хранении быстрее опадает (уменьшается в размере). Для ваты, которая приготавливается и реализуется позже, а тем более, если предстоит ее транспортировка или упаковка, толщину нитей желательно иметь большую, тогда она будет устойчивей к содержанию влаги в воздухе и сможет дойти до покупателя такой же привлекательной, как произведена. Таким образом, зазор между основной частью центрифуги 1 и ее крышкой 27 у кромок обращенных друг к другу поверхностей 25 и 28 этих деталей желательно иметь регулируемым, что в самом простом варианте можно обеспечить за счет набора регулировочных шайб 29 подкладываемых под крышку (одеваемых на винты 30 крепящих его на центрифуге). Для повышения эффективности расплавления сыпучего сахарного сырья упомянутый зазор 3, образованный поверхностями 25 и 28, выполнен сходящимся к периферии для защемления в нем сыпучего сахарного сырья под действием центробежных сил и плотного прилегания его к нагреваемой кольцевой рабочей поверхности 25 средства для получения сахарных нитей (будет иметь место лучшая теплопередача и стабильное получение расплава). Также боковая поверхность 31 загрузочной полости 2 выполнена расширяющейся в направлении кольцевой рабочей поверхности 25, т.е. воронкообразной, представляя собой поверхность вращения, ось которой совпадает с осью вращения центрифуги (во избежание дисбаланса). Углыинаклона геометрических образующих к поверхности 25, и поверхности 31 к геометрической оси 32 центрифуги не должны быть меньше угла трения сахарного сырья об эти поверхности, иначе его продвижение к периферии центрифуги и защемление в кольцевом зазоре будет исключено (фиг.4). В случае выполнения поверхностей 25 и 31 в виде правильных круговых конусов их конусность должна превышать конусность конуса трения упомянутых материалов. В случае выполнения образующих поверхностей 25 и 31 криволинейными, в частности в виде дуги окружности (глобоидальной), в любой из точек этой дуги угол наклона касательной к геометрической оси вращения не должен быть меньше упомянутого угла трения. Глобоидальная 33 форма внутренней поверхности центрифуги, причем сплошная без резкого перехода от боковой поверхности загрузочной полости к кольцевой рабочей поверхности, предпочтительна с точки зрения технологии получения сахарных нитей, но сложнее в изготовлении. Такой же формы желательно выполнять и внутреннюю поверхность 34 крышки для эффективного продвижения, защемления (прижатия) и плавления сыпучего сахарного сырья (фиг.6). 4 2016 1 Кольцевая рабочая поверхность для эффективного формирования нитей может выполняться бороздчатой в виде канавок (фиг.7, 8), причем канавки 35 сообщают периферию загрузочной полости центрифуги с емкостью приема готового продукта. Благодаря канавкам увеличивается поверхность кольцевой рабочей поверхности, передающей тепло на расплавляемое сыпучее сахарное сырье и плавление идет интенсивнее. Для облегчения формирования сахарных нитей из расплава сахарного сырья боковые 36 поверхности канавок сходятся к низу. Для еще более интенсивного нагрева и плавления сахарного сырья за счет его защемления канавки сходятся и во внешних направлениях центрифуги (фиг.10). Канавки могут иметь строго радиальное направление и быть прямолинейными (фиг.8). Но могут располагаться и под углом к диаметральным плоскостям центрифуги (фиг.11) или даже быть криволинейными, в частности в виде эвольвент (фиг.12). В последних двух случаях расплав проходит более длинный путь при той же ширине кольцевой рабочей поверхности, на которой выполнены канавки, и лучше разогревается,обеспечивая вытягивание более тонкой нити. Однако, чтобы продвижение расплава в канавках было возможным, уголнаклона осевой линии прямолинейной борозды к диаметральной плоскости должен быть менее 90 град. В случае криволинейной канавки это условие относится к углунаклона к диаметральной плоскости касательной к осевой линии борозды, причем в любой ее точке (фиг.12). Удлинить кольцевую рабочую поверхность средства для получения сахарных нитей можно, если зазор между ею и обращенной к ней поверхностью крышки выполнить зигзагообразным (фиг.13). Для этого упомянутая поверхность крышки также выполнена бороздчатой, причем канавки на обеих поверхностях выполнены идентичными, расположены равномерно с одним и тем же шагом и смещены в окружном направлении друг относительно друга на полшага таким образом, что гребни канавок крышки находятся во впадинах канавок кольцевой рабочей поверхности с тем же зазором, увязанным с размером применяемого сыпучего сахарного сырья, о котором шла речь выше. Для равномерного подвода тепла к кольцевой рабочей поверхности средства для получения сахарных нитей днище центрифуги (под воронкообразной поверхностью в особенности) выполнено массивным, превышающим более, чем в три раза толщины цилиндрического экрана 22 и кольцевого отражателя 27. Как отмечалось, газовая горелка, обеспечивающая нагрев периферийной части центрифуги в зоне рабочей поверхности 25, содержит вертикально установленную трубку 20, смещенную от оси вращения центрифуги к периферии для эффективного ее нагрева именно в этом месте, где происходит расплавление сахарного сырья. В нижней части трубки (фиг.14), выше того места где подсоединены гибкий трубопровод 23, подводящий газ из газового баллона, выполнены отверстия 37 для всасывания воздуха, а ниже их в трубке установлена форсунка 38 с дроссельным отверстием. Для облегчения возможности электроподжига воздушно-газовой смеси в верхней части трубки 20 предусмотрен кронштейн 39 с отверстием под изолятор 40. Внутри изолятора пропущен электрод 41, подсоединенный к генератору электрических импульсов (см. схему на фиг.15 и нижеприводимое описание к ней). Электронная схема управления приводом центрифуги и электроподжигом воздушно-газовой смеси содержит следующие элементы контакты 42 для подсоединения электрокабеля 24 со штепсельной вилкой сдвоенный переключатель сети 43 светодиод 44 с резистором 45 для сигнализации, что сеть включена переключатель 46 питания электропривода (электродвигателя 9), светодиод 47 с резистором 48 для сигнализации о включении электродвигателя. Остальная часть электронной схемы обеспечивает срабатывание электроподжига. В нее входят кнопочный выключатель 49, светодиод 50 с резистором 51, диод 52, накопительная емкость 53, цепь управления разрядом, состоящая из терротрона 54 и тиристора 55, высоковольтный трансформатор 56 и разрядник 57, через который непосредственно осуществляется поджиг воздушно-газовой смеси. Работает аппарат по производству сладкой ваты следующим образом. Устанавливают аппарат на горизонтальную площадку в хорошо проветриваемом помещении. Трубопровод 23 подсоединяют к газовому баллону через редуктор и регулирующий вентиль (на схемах не изображены), либо к иному источнику газа. Шнур 24 со штепсельной вилкой подключается к сети 220 В. Переключатель 43 устанавливается в положение сеть (должен загореться светодиод 44). Открывается вентиль для подачи газа в трубопровод 23 и тут же нажимается кнопка 49 для поджига газа (в момент нажатия кнопки будет светиться диод 50). Убедившись, что поджиг газа произошел, отпускают кнопку 49 и переключают тумблер 46 в положение привод, в результате чего засветиться диод 47, а электродвигатель 9 начнет раскручивать центрифугу 1. В установившемся режиме центрифуга должна иметь 27003000 об/мин. Засыпку сыпучего сахарного сырья осуществляют через отверстие в кольцевом отражателе 27 постепенно. Попадая в полость 2 центрифуги, сахарное сырье отбрасывается центробежными силами к ее периферии и попадает на кольцевую рабочую поверхность 25 средства для получения сахарных нитей. Причем сырье плотно прижимается к этой поверхности, благодаря наличию сверху крышки, а также сужению зазора между ней и аналогичной поверхностью 28 отражателя. Плотное прижатие сыпучего сахарного сырья к кольцевой рабочей поверхности 25 необходимо для хорошей, интенсивной теплопередачи, его разогрева и 2016 1 плавления в короткий промежуток времени во избежание пожелтения готового продукта и ухудшения товарного вида. По мере снижения вязкости расплава 58 сахарного сырья, он все дальше продвигается к сужению зазора 3, доходит до кромки 26 центрифуги и, встречаясь с относительно холодным потоком воздуха за пределами центрифуги, кристаллизуется в виде сахарных нитей 59 (фиг.16), некоторое время зависающих в приемной емкости 18 не достигая ни ее днища, ни стенок, для чего она выполнена значительных размеров (500800 мм в диаметре и глубиной от упомянутой центрифуги не менее 100 мм). Зависание сахарных нитей, которые направлены, преимущественно, радиально (в направлении действия центробежных сил), медленно перемещаясь в окружном направлении, обеспечивает поток воздуха снизу, где он более теплый (в соответствии с физическим законом обмена воздушных масс разной температуры). Кроме того, дополнительно поток воздуха обеспечивается самой быстровращающейся центрифугой. Сбор сахарных нитей производится на пищевую деревянную или бумажную палочку в момент, когда нити продолжают зависать, обводя ее вокруг центрифуги и вращая вокруг собственной оси. При этом нити ложатся с образованием белоснежного облака, напоминающего вспушенную вату. Если же сбор сахарных нитей не производить регулярно, а циклично по мере переработки определенного количества сахарного сырья, сладкой ватой окажется заполнено все пространство приемной емкости 18 вокруг центрифуги. В этом случае ее, прежде чем удалить, режут на порции (аккуратно, чтобы меньше смять) непосредственно в емкости, затем вынимают каждую порцию готовой к реализации или к отгрузке для более поздней реализации. Фиг. 16. оставитель Т.С. Волосевич Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Заказ 7066 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 8