Устройство для тепловой обработки паром пищевых продуктов

(51)47 27/04 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПАРОМ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ(71) Заявитель Учреждение образования Могилевский государственный университет продовольствия(72) Авторы Груданов Владимир Яковлевич Кирик Игорь Михайлович Смагин Денис Алексеевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Могилевский государственный университет продовольствия(57) Устройство для тепловой обработки паром пищевых продуктов, включающее теплоизолированный корпус, рабочую камеру с противнями, расположенными в несколько ярусов, и соплами, размещенными внутри камеры на боковых стенках над каждым ярусом противней, с проходными сечениями, выбранными в зависимости от высоты их расположения, причем рабочая камера установлена с зазором относительно корпуса, парогенератор с пароподводящим патрубком и электронагревателями, соединенный с помощью переливной трубки с питателем, имеющим поплавковый регулятор уровня жидкости, конденсатопровод, отличающееся тем, что сопла выполнены в виде прямоугольных щелей с длиной, равной длине боковых стенок рабочей камеры, и шириной, определенной по формуле 7541 1 2005.12.30 щ 0,382(0,942),где щп - ширина щели для подачи пара над -ым противнем, мм- порядковый номер яруса противня, считая сверху 0,382 - уточняющий коэффициент 0,942 - коэффициент пропорциональности- высота рабочей камеры, мм- коэффициент, зависящий от количества противней и определенный по уравнению где 0,886 - коэффициент пропорциональности- общее количество противней, шт. при этом расстояние между противнями найдено из соотношения(0,886)-1,где- расстояние между (-1)-ым и -ым противнями, мм. Изобретение относится к области теплового оборудования для предприятий пищевой промышленности и общественного питания, в частности к устройствам для обработки пищевых продуктов перегретым паром. Известно устройство для тепловой обработки паром пищевых продуктов, включающее теплоизолированный корпус, рабочую камеру с противнями, расположенными в несколько ярусов, и соплами, размещенными внутри камеры на боковых стенках над каждым ярусом противней, с проходными сечениями, выбранными в зависимости от высоты их расположения, причем рабочая камера установлена с зазором относительно корпуса, парогенератор с паропроводящим патрубком и электронагревателями, соединенный с помощью переливной трубки с питателем, имеющим поплавковый регулятор уровня жидкости, конденсатопровод 1. Однако проходные сечения сопел на разных ярусах противней рассчитываются по методике, предполагающей использование таких параметров, как плотность пара, скорость пара на выходе из сопел, теплофизические свойства обрабатываемых продуктов, уровень нагрева продуктов и потери тепла при их обработке. Данная методика обеспечивает наличие равномерного температурного поля по объему рабочей камеры, но является очень сложной и запутанной. Для направления пара от парогенератора к соплам используется паропровод, расположенный в зазоре между теплоизолированным корпусом и рабочей камерой, что усложняет конструкцию устройства. Задача изобретения - упрощение методики расчета сопел для подачи пара в рабочую камеру и упрощение конструкции аппарата. Поставленная задача решается тем, что сопла выполнены в виде прямоугольных щелей с длиной, равной длине боковых стенок рабочей камеры, и шириной, определенной по формуле щ 0,382(0,942),где щ - ширина щели для подачи пара над -ым противнем, мм- порядковый номер яруса противня, считая сверху 0,382 - уточняющий коэффициент 0,942 - коэффициент пропорциональности- высота рабочей камеры, мм- коэффициент, зависящий от количества противней и определенный по уравнению 1 7541 1 2005.12.30 где 0,886 - коэффициент пропорциональности- общее количество противней, шт. при этом расстояние между противнями найдено из соотношения(0,886)-1,где- расстояние между (-1)-ым и -ым противнями, мм. Предлагаемая методика предполагает выполнение сопел для подачи пара в рабочую камеру в виде прямоугольных щелей с длиной, равной длине боковых стенок рабочей камеры. Предлагаемая методика расчета проходных сечений сопел для подачи пара не зависит от такого параметра, как скорость пара на выходе из сопел. В связи с этим отпадает необходимость в использовании паропроводов для направления пара от парогенератора к соплам, обеспечивающих требуемую скорость пара на выходе из сопел в рабочую камеру,а это приводит к упрощению конструкции устройства. Пар просто подается по зазору между теплоизолированным корпусом и рабочей камерой. Равномерное температурное поле по всему объему рабочей камеры достигается при использовании следующих формул щ 0,382(0,942),где щ - ширина щели для подачи пара над -ым противнем, мм- порядковый номер яруса противня, считая сверху 0,382 - уточняющий коэффициент 0,942 - коэффициент пропорциональности- высота рабочей камеры, мм- коэффициент, зависящий от количества противней и определенный по уравнению 1, 1(0,886)(0,886) 2(0,886)0 1 где 0,886 - коэффициент пропорциональности- общее количество противней, шт. при этом расстояние между противнями найдено из соотношения(0,886)-1,где- расстояние между (-1)-ым и -ым противнями, мм. По мере снижения расположения противней по высоте рабочей камеры уменьшается отношение расстояния между противнями к ширине щели для подачи пара и увеличивается отношение ширины щели к расстоянию между противнями. Поэтому, чем ниже расположен противень, тем большее количество пара поступает в меньший объем пространства над противнем в относительных величинах. Число, на которое изменяется данное отношение, всегда постоянно. За счет этого достигается равномерное температурное поле по всему объему рабочей камеры. Данная методика расчета размера щелей для подачи пара в рабочую камеру и расстояний между противнями является простой и удобной в применении, зависит только от двух параметров - высоты рабочей камеры и количества противней, что повышает степень унификации основных элементов конструкции. Применение формулы щ 0,382(0,942) обеспечивает пропорциональное уменьшение объема вводимого пара по мере уменьшения высоты расположения яруса противня,а формула(0,886)-1 обеспечивает пропорциональное уменьшение объема пространства между ярусами противней по мере уменьшения высоты расположения яруса противня. Сочетание формул щ 0,382(0,942) и(0,886)-1 обеспечивает пропорциональное изменение ширины щелей для подачи пара и расстояний между противнями по мере уменьшения высоты расположения яруса противней, ликвидируя тем самым разброс температур в пространствах между ярусами противней и способствуя сохранению 3 7541 1 2005.12.30 единого температурного поля по всему объему рабочей камеры, что приводит к техническому результату - сохранению эффективности тепловой обработки пищевых продуктов. Применение коэффициентапозволяет рассчитать ширину щелей для подвода пара и расстояния между противнями в зависимости от изначально заданного количества противней. В случае исключения данного коэффициента из расчетов, формула(0,886)-1 теряет всякий смысл, так как 1(0,886)1-11. Если щ 0,382(0,942) и(0,886)-1 при соблюдении всех остальных отличительных признаков, то в этом случае не достигается пропорционального изменения ширины щелей для подачи пара и расстояний между противнями, что приводит к неравномерному температурному полю по объему рабочей камеры и, как результат, к ухудшению эффективности тепловой обработки пищевых продуктов. Если(0,886)-1, но щ 0,382(0,942) при соблюдении всех остальных отличительных признаков, то в этом случае уменьшение объема вводимого пара будет непропорционально уменьшению высоты расположения яруса противня, что приводит к неравномерному температурному полю по объему рабочей камеры и, как результат, к ухудшению эффективности тепловой обработки пищевых продуктов. Если щ 0,382(0,942), но(0,886)-1 при соблюдении всех остальных отличительных признаков, то в этом случае уменьшение объема пространства между противнями будет непропорционально уменьшению высоты расположения противней, что приводит к неравномерному температурному полю по объему рабочей камеры и, как результат, к ухудшению эффективности тепловой обработки пищевых продуктов. Таким образом, только соблюдение всех отличительных признаков позволяет обеспечить технический результат - сохранение высокой степени эффективности тепловой обработки пищевых продуктов и повышение степени унификации основных элементов конструкции. Сущность изобретения поясняется чертежом - на фигуре показана принципиальная схема устройства для тепловой обработки паром пищевых продуктов (вертикальный разрез). Устройство для тепловой обработки паром пищевых продуктов содержит несущий каркас 1, отделенный тепловой изоляцией 2 от теплоизолированного корпуса 3 рабочую камеру 4, установленную с зазором 5 относительно корпуса 3. В рабочей камере 4 размещаются противни 6 для продуктов. Под рабочей камерой 4 расположен парогенератор 7 с электронагревателями 8, который снабжен пароподводящим патрубком 9 и соединен по принципу сообщающихся сосудов с питателем 10 с помощью переливной трубки 11. Вода в питатель 10 подается из водопровода через трубопровод 12, а ее уровень в питателе 10 регулируется поплавковым регулятором 13. Пар поступает в рабочую камеру через прямоугольные щели 14, расположенные на правой и левой боковых стенках рабочей камеры 4. Образующийся при обработке продуктов конденсат удаляется из рабочей камеры 4 через конденсатопровод 16. Длина щелей для подачи пара 14 равна длине боковых стенок рабочей камеры 4, а их ширина определена по формуле щ 0,382(0,942),где щ - ширина щели для подачи пара 14 над -ым противнем 6, мм- порядковый номер яруса противня, считая сверху 0,382 - уточняющий коэффициент 0,942 - коэффициент пропорциональности- высота рабочей камеры 4, мм- коэффициент, зависящий от количества противней 6 и определенный по уравнению 1 7541 1 2005.12.30 где 0,886 - коэффициент пропорциональности- общее количество противней 6, шт. при этом расстояние между противнями 6 найдено из соотношения(0,886)-1,где- расстояние между (-1)-ым и -ым противнями 6, мм. Устройство для тепловой обработки паром пищевых продуктов работает следующим образом. Перед включением устройства в электрическую сеть его парогенератор 7 заполняется водой до определенного уровня через переливную трубку 11, соединенную с питателем 10,оснащенным поплавковым регулятором 13 и присоединенным к системе холодного водоснабжения с помощью трубопровода 12. После этого при включении аппарата в электрическую сеть в парогенераторе 7 с помощью электронагревателей 8 вырабатывается влажный насыщенный пар, который по пароподводящему патрубку 9 поднимается вверх по зазору между рабочей камерой 4 и теплоизолированным корпусом 3. Далее пар из зазора 5 через щели для подачи пара 14 поступает в рабочую камеру 4, где и происходит тепловая обработка пищевых продуктов в противнях 6. Образующийся конденсат удаляется из рабочей камеры 4 через конденсатопровод 15. Пар поступает в рабочую камеру 4 через пароподводящие щели 14 по всей длине правой и левой боковых стенок, способствуя равномерному нагреву продукта по всей площади противней 6. Применение формулы щ 0,382(0,942) обеспечивает пропорциональное уменьшение объема вводимого пара по мере уменьшения высоты расположения яруса противня, а формула(0,886)-1 обеспечивает пропорциональное уменьшение объема пространства между ярусами противней по мере уменьшения высоты расположения яруса противня. Сочетание данных формул ликвидирует разброс температур в пространствах между противнями, способствуя сохранению единого температурного поля по всему объему рабочей камеры. Предлагаемая методика зависит только от двух изначально задаваемых параметров - высоты рабочей камеры и количества противней, что приводит к упрощению расчета сопел для подачи пара в рабочую камеру. Предлагаемая методика расчета проходных сечений сопел для подачи пара не зависит от такого параметра, как скорость пара на выходе из сопел. В связи с этим отпадает необходимость в использовании паропроводов для направления пара от парогенератора к соплам, обеспечивающих требуемую скорость пара на выходе из сопел в рабочую камеру,что приводит к упрощению конструкции устройства. Пар просто подается по зазору между теплоизолированным корпусом и рабочей камерой. Пример 1 Дано высота рабочей камеры - 1000 мм,количество противней - 6. Решение. 1. Находим значение 1 1 0,22 .0 1 2 10,8860,7850,6960,6160,546 1(0,886)(0,886)(0,886) 2. Находим ширину щелей для подачи пара в рабочую камеру щ 10,382(0,942)10,3820,94210000,2279,1 мм щ 20,382(0,942)20,3820,88710000,2274,5 мм щ 30,382(0,942)30,3820,83610000,2270,2 мм щ 40,382(0,942)40,3820,78710000,2266 мм щ 50,382(0,942)50,3820,74210000,2262,3 мм щ 60,382(0,942)60,3820,69810000,2258,6 мм. 7541 1 2005.12.30 3. Находим расстояние между противнями 1(0,886)1-1110000,22220 мм 2(0,886)2-10,88610000,22195 мм 3(0,886)3-10,78510000,22173 мм 4(0,886)4-10,69610000,22153,1 мм 5(0,886)5-10,61610000,22136 мм 6(0,886)6-10,54610000,22120,12 мм 4. Находим коэффициенты изменения подачи пара по ярусам противней,щ щ где- площадь боковых стенок рабочей камеры между (-1)-ым и -ым ярусом противней- ширина боковых стенок рабочей камеры между (-1)-ым и -ым ярусом противней щ - площадь щели для подачи пара между (-1)-ым и -ым ярусом противней щ - ширина щели для подачи пара между (-1)-ым и -ым ярусом противней. Из расчетов следует, что 12 К 3 К 456, т.е. значения пропускной способности всех ярусов противней пропорциональны. Отсюда следует, что подача перегретого пара и объем между противнями, в котором он распространяется, изменяются пропорционально. Следовательно, температурные перепады по объемам пространств между ярусами противней ликвидируются, в рабочей камере устанавливается равномерное температурное поле. Пример 2 Принимаем высоту рабочей камеры равной 840 мм. Все остальные исходные данные остаются без изменений. 1185 мм щ 166,5 мм К 12,7812,780(1,062)17 2164 мм щ 262,64 мм К 22,6182,618(1,062)16 3145 мм щ 359 мм К 32,4582,465(1,062)15 4129 мм щ 455,6 мм К 42,3202,321(1,062)14 5114 мм щ 552,3 мм К 52,1802,186(1,062)13 6101 мм щ 649 мм К 62,0612,058(1,062)12,что и требовалось доказать. Если мы нарушим хотя бы один из отличительных признаков, то пропускные способности щелей для подачи пара будут непропорциональны и в рабочей камере будет создано неравномерное температурное поле. 7541 1 2005.12.30 Пример 3 Принимаем исходные данные по примеру 2, но щ 0,382(0,942) при соблюдении всех остальных отличительных признаков. Принимаем щ 0,382(0,6). 1185 мм щ 142,4 мм К 12,3632,780(1,062)17 2164 мм щ 225,4 мм К 26,4572,618(1,062)16 3145 мм щ 315,3 мм К 39,4772,465(1,062)15 4129 мм щ 49,2 мм К 414,0222,321(1,062)14 5114 мм щ 55,5 мм К 520,7272,186(1,062)13 6101 мм щ 63,3 мм К 630,6062,058(1,062)12 Из расчетов следует, что значения пропускной способности всех ярусов противней непропорциональны. Отсюда следует, что подача перегретого пара и объем между противнями, в котором он распространяется, изменяются непропорционально. Следовательно,температурные перепады по объемам пространств между ярусами противней увеличиваются и в рабочей камере устанавливается неравномерное температурное поле. Аналогичная картина имеет место и при(0,886)-1. Пример 4 Принимаем исходные данные по примеру 2, но(0,886)-1 при соблюдении всех остальных отличительных признаков. Принимаем(0,75)-1. 1185 мм щ 166,5 мм К 12,7812,780(1,062)17 2138,6 мм щ 262,64 мм К 22,2122,618(1,062)16 3104 мм щ 359 мм К 31,7632,465(1,062)15 478 мм щ 455,6 мм К 41,4032,321(1,062)14 558 мм щ 552,3 мм К 51,1092,186(1,062)13 644 мм щ 649 мм К 60,8982,058(1,062)12,что и требовалось доказать. Кроме того, при суммировании расстояний между ярусами противней получаем 607,6 мм, что абсолютно не соответствует изначально взятой высоте рабочей камеры (840 мм). 1 Также примем Принимаем исходные данные по примеру 2, нопри 7541 1 2005.12.30 Из расчетов следует, что 12 К 3 К 456, т.е. значения пропускной способности всех ярусов противней пропорциональны. Однако при суммировании расстояний между ярусами противней получаем 876,9 мм, что абсолютно не соответствует изначально взятой высоте рабочей камеры (840 мм). Таким образом, только строгое соблюдение всех отличительных признаков позволяет существенно упростить методику расчета сопел для подачи пара в рабочую камеру, упростить конструкцию аппарата, сохранив высокую эффективность тепловой обработки пищевых продуктов и повысив степень унификации основных элементов конструкции устройства для тепловой обработки паром пищевых продуктов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.