СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА ГОТОВЫХ К УПОТРЕБЛЕНИЮ МУЧНЫХ КУЛИНАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD FOR AUTOMATED PRODUCTION OF READY-TO-EAT FLOUR PRODUCTS

Область техники
Предлагаемое изобретение относится к области высокотехнологичной полностью автоматизированной технологии полного цикла по производству и упаковки продуктов питания быстрого приготовления, а именно пригодных для непосредственного употребления мучных кулинарных изделий, преимущественно круглой и относительно плоской конфигурации, к числу которых можно отнести, в частности, пиццу, лепешки, блины, шаурму, сэндвичи, пироги, буррито, гамбургеры и другие.
Уровень техники
Из уровня техники известна технология по приготовлению выпеченных пищевых изделий (см. SU 406326, кл. А21С 5/00, публ. 05.11.1973 г. [1]).
Известная технология [1] реализуется на базе оборудования для пищевой промышленности, относящегося к системам для приготовления изделий из теста типа пиццы.
Данная технология подразумевает машинную укладку тестовых заготовок с помощью устройства подачи на транспортировочное устройство, выполненное в виде конвейера с бесконечной лентой, на которой тестовые заготовки перемещаются и подвергаются пополнению определенными пищевыми ингредиентами, испускаемыми из установленных последовательно над указанной лентой емкостей, после воздействия которых продукция, двигаясь вперед поступает в конвейерные печи для тепловой обработки, после чего продукция снимается и готова к непосредственному употреблению.
Заметной особенностью данной технологии является то, что для приготовления заготовок теста используется единая тестовая масса, хранящаяся в специальной емкости, которая порционно извлекается устройством подачи, установленном на подвесном кронштейне и располагается на участках ленты определенной формы и размера, при этом последующее формование заготовок осуществляется посредством специального устройства в виде рычага с диском.
Коммуникативные возможности данной технологии производства пищевых продуктов весьма поверхностны, и не позволяют взаимодействовать с современным цифровым коммуникационным оборудованием, следовательно, не представляется возможным организация заказов получаемой продукции удаленно с использованием электронных сервисов, что собственно не позволит удаленно формировать заказы, в том числе индивидуальные с выбором режимов приготовления и обозначением условий доставки.
Также следует отметить, что большинство устройств и систем, воплощающих известную технологию функционируют в механическом режиме, что потребует непрерывного участия в работе нескольких человек, соответственно снижается качество производства, поскольку сочетание ручного труда и обслуживаемой им системой с особенностью работать в быстром темпе сопряжено с проявлением ошибок и неточностей в работе, кроме того, снижается скорость работы, поскольку невозможно обеспечивать непрерывный цикл работы установки, так как необходимо осуществлять смену персонала, обслуживать емкости с тестом и пищевыми добавками, а также проводить профилактические мероприятия.
Указанные недостатки характеризуют известное техническое решение [1], как технологию с неполным циклом автоматики низкой технологичности и соответственно невысокими технико-эксплуатационными возможностями.
Из уровня техники известна технология персонифицированного производства пищевых продуктов (см. ЕР 3220743, кл. А21С 15/00, публ. 12.12.2018 г. [2]).
Известная технология реализуется с помощью автоматического комплекса по производству мучных кулинарных изделий (пицца, хлеб из фокаччи и т.п.) по индивидуальному заказу.
И так, данная технология [2] подразумевает подготовку заготовок теста и их выкладку из секции хранения на конвейерную подсистему с бесконечной лентой, по которой перемещаются порции теста и в последствии наполняются разнообразными ингредиентами, после чего порции поступают в секцию тепловой обработки теста, где запекаются и в итоге поступают в секцию хранения и доставки покупателю готовой продукции.
Перечисленные устройства контролируются и управляются компьютерной системой, а изначальный персонифицированный выбор получаемого продукта с его параметрами приготовления и другими особенностями реализуется непосредственно посредством дополнительной секции выбора продукции, которая оснащена пользовательским интерфейсом.
С точки зрения техники, представленное техническое решение [2] выделяет наличие возможности идентификации пищевых продуктов с соотнесением их с определенными покупателями, а также возможность покупателям самостоятельно управлять пользовательским интерфейсом секции выбора и собственно самим осуществлять выбор пищевых продуктов, задавая параметры его приготовления/запекания и определяя количество пищевых ингредиентов наносимых, как до тепловой обработки, так и после нее.
Предоставленная возможность управления практически всеми производственными стадиями, а также возможность осмотра перемещающихся продуктов и доступ к ним на некоторых стадиях повышает потребительскую привлекательность и комплексно оказывает положительное влияние на качество и точность изготовления выбранных продуктов, однако, при таком исполнении нельзя исключать вероятность случайного или преднамеренного попадания на продукты посторонних предметов, что при отсутствии современных средств контроля качества может приводить к крайне нежелательным последствиям.
К серьезным недостаткам известной технологии следует также отнести неоправданно сложную, размашистую и нестандартную схему рассредоточения взаимосвязанного многочисленного оборудования с обособленно устанавливаемыми подсистемами, что потребует высоких эксплуатационных затрат на монтаж, настройку и периодическое программное и аппаратное техническое обслуживание систем.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения возможно считать автоматическую технологию по приготовлению пиццы (см. WO 19224799, кл. А21С 15/04, публ. 28.11.2019 г. [3]).
Известная технология [3] затрагивает область пищевых производств, а конкретно автоматизированные процессы по приготовлению пиццы, которые подразумевают использование роботизированных подсистем и автоматических дозирующих устройств, выполненных с возможностью функционирования по индивидуальным алгоритмам.
Данная технология заключается в производстве пиццы и ее упаковки, и включает формирование выбранного заказа, который поступает в виде информационного сигнала в блок управления системы, который его обрабатывает и утверждает команды управления и режимы функционирования используемого оборудования, в результате чего нужная заготовка из теста подается приспособлением подачи заготовок теста на ленту основного конвейера, на которой заготовка подвергается последовательному и расчетному пополнению определенными пищевыми ингредиентами, в том числе и обработанными, испускаемыми из поочередно установленных над указанной лентой основного конвейера емкостей, после чего частично готовый продукт при помощи механизма передачи поступает на конвейер печи, двигаясь по ленте которого запекается до готовности, после чего готовый продукт подается на оборудованный участок, где режется на части и в последствии помещается в систему упаковки и выдачи готового продукта, подающей его в автоматическое пользовательское окно.
Известная технология [3] является полностью автоматизированной и имеет возможность оформления заказа через мобильное предложение смартфона или планшета, но все же для гарантированного получения продукции надлежащего качества применяемые технологические операции нуждаются в возможности непрерывного контроля качества, обеспечивающей выявление несоответствующей определенным требованиям, свойственным той или иной продукции и ее извлечение с целью доработки или утилизации, в связи с тем, что упомянутой возможности, как таковой, не предусмотрено существуют определенные риски получения некачественной, а возможно и опасной для здоровья продукции, поступающей непосредственно к потребителю.
Также важно упомянуть, что в данной технологии для перемещения тестовых заготовок применяются электрические ленточные конвейеры, которые запрограммированы на движение с чередующимися остановками и запусками, что при интенсивной эксплуатации, может приводить к неточностям позиционирования ленты и соответственно к сбоям в работе и потребует технического вмешательства для устранения неисправности, кроме того использование конвейера в любых системах требует повышенных энергоресурсов и неизбежно связано с проведением плановых обслуживающих мероприятий, в связи с чем, можно сделать вывод, что содержание данной технологии обременительно, а производительность низкая
Раскрытие изобретения
Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание универсальной автоматизированной, обладающей широкими функциональными возможностями и высокими эксплуатационными показателями технологии полного цикла по изготовлению и упаковки готовых к непосредственному употреблению мучных кулинарных изделий.
Техническим результатом предлагаемого изобретения, который объективно проявляется в ходе его использования, является реализация назначения по созданию высокотехнологичного автоматизированного процесса получения пищевой продукции, имеющего возможность пользовательского программирования с целью выбора необходимого продукта, определения его состава и особенностей приготовления, проходящего в контролируемых условиях при повышенной безопасности и улучшенном качестве в отношении соответствия общепринятых признаков получаемой пищевой продукции.
Заданный технический результат, решающий, указанную техническую проблему достигается в результате того, что способ автоматического приготовления и упаковки готовых к употреблению мучных изделий включает формирование выбранного заказа, который с центрального сервера системы поступает в виде цифрового информационного сигнала в локальный, подключенный к сети интернет, управляющий компьютер, обрабатывающий его, утверждая запрограммированные команды управления и режимы функционирования компонентов системы, в результате чего необходимая продуктовая основа, которая помещена в охладительную установку подается устройством извлечения и подачи продуктовых основ на первое транспортировочное устройство, на котором она подвергается расчетному пополнению определенными пищевыми ингредиентами, испускаемыми из установленных над первым транспортировочном устройством емкостей, после чего частично готовый продукт при помощи средства передачи поступает на второе транспортировочное устройство, двигаясь по которому запекается до готовности в печной установке, после которой запеченный продукт попадает на рабочий участок, выполненный с возможностью его передачи в упаковочную подсистему, соединенную с подсистемой временного хранения и выдачи готового и упакованного продукта, подающей заказанный продукт в автоматически открывающуюся пользовательскую область, при этом на выходах первого и второго указанных транспортировочных устройств установлены цифровые средства мониторинга качества продукции, изображения которой передаются в упомянутую компьютерную систему, которая анализирует полученные изображения, сравнивая их с эталонными, и в случае неудовлетворительного результата формирует и направляет сигнал для изъятия некачественных продуктов, который реализуется посредством исполнительных элементов.
По одному из рациональных вариантов реализации предлагаемой технологии, в качестве цифровых средств мониторинга качества продукции используются фото и/или видео камеры.
Является наиболее предпочтительным, если первое транспортировочное устройство выполняется в виде подвижного двух-координатного рабочего стола, установленного на направляющих.
Как правило, применяемый двух-координатный рабочий стол состоит из основания, на котором установлена подвижная платформа, нижняя часть которой перемещается в продольном направлении, а верхняя в поперечном направлении.
Является наиболее эффективным и успешным, если двух-координатный рабочий стол оснащен цифровым средством мониторинга качества продукции.
Наиболее предпочтительно, если цифровое средство мониторинга качества продукции, закрепленное на двух-координатном рабочем столе, выполнено в виде фото и/или видео камеры.
Является наиболее эффективным и оправданным в предлагаемой технологии, когда управляющий компьютер анализируя, поступающие изображения от средства мониторинга качества продукции, установленное на двух-координатном рабочем столе, преимущественно в сочетании с поступающими изображениями от средства мониторинга качества продукции, установленного на выходном участке двух-координатного рабочего стола, вырабатывает, в случае неполного эталонного соответствия продукции, запрограммированные командные сигналы, активирующие необходимые режимы работы оборудования, направленные на устранение недостатков продукции.
По одному из частных вариантов исполнения предлагаемого изобретения первое транспортировочное устройство выполняется в виде конвейерного устройства с бесконечной лентой.
По одному из наиболее рациональных вариантов исполнения предлагаемого изобретения второе транспортировочное устройство выполнено в виде конвейерного устройства с бесконечной лентой.
Как правило, применяемая охладительная установка представляет из себя холодильную камеру для хранения продуктовых основ, конструктивно состыкованную с первым транспортировочным устройством.
По одному из частных вариантов реализации предлагаемой технологии, применяемые емкости, посредством которых осуществляется расчетное пополнение продуктовых основ пищевыми ингредиентами, расположены последовательно в ряд и содержат сыпучие, пастообразные, твердые, полутвердые и жидкие добавки.
Предусмотренный в предлагаемой технологии рабочий участок может быть снабжен электронными контрольными весами, измеряющими вес продукции, данные о котором используются компьютерной системой в сочетании с анализом поступаемых изображений, и в случае отклонения данного параметра от загруженных ранее нормативных показателей принимается решение об изъятии некачественной продукции.
По наиболее дополненным и технологичным вариантам исполнения предлагаемого изобретения рабочий участок оснащается механизмом-прессом для нарезки запеченных продуктов.
По одному из наиболее приемлемому варианту реализации предлагаемого способа, применяемое производственное оборудование функционально объединено в систему и закрыто прозрачной витриной для безопасного и наглядного обозрения.
В предлагаемой технологии исполнительные элементы могут быть расположены в пределах передаточных участков транспортировочных устройств и выполнены в виде отдельных управляемых модулей, оснащенных поршнем-толкателем с упором, передающие некачественную продукцию в хранилище.
Кроме того, исполнительные элементы в предлагаемой технологии, могут быть также расположены на подвижных органах транспортировочных устройств и выполнены, как отдельные управляемые блоки в виде поршня-толкателя с упором, которые передают некачественную продукцию в хранилище.
В соответствии с излагаемым изобретательским замыслом сущность предлагаемого к патентованию объекта заключается в создании высокотехнологичного производственного процесса, создающего в автоматическом режиме готовые к непосредственному употреблению мучные кулинарные изделия, готовящиеся циклично с использованием функционально взаимосвязанного оборудования, которое в зависимости от своего назначения выполняет определенные технологические операции.
Основными технологическими операциями предлагаемой технологии, которые определяют ее назначение и желаемые эксплуатационные показатели являются возможность формирования электронного заказа с указанием вида и параметров желаемой продукции, который составляется и активируется пользователем или оператором и поступает в компьютерную систему, которая обрабатывая их формирует и утверждает запрограммированные ранее команды управления, поддерживающие определенные рабочие режимы и параметры функционирования, необходимые для качественного приготовления каждого заказа в отдельности, в результате чего реализуется контролируемый автоматикой производственный процесс, заключающийся в подаче заготовок в транспортировочное устройство, наполнение заготовок содержимом, их запекание, упаковку и выдачу заказчику, при этом качество и безопасность проводимых указанных операций дополнительно поддерживается командными и исполнительными средствами мониторинга качества продукции, которые осуществляют непрерывный производственный контроль с программным анализом качества, допускающим изъятие продукции не прошедшей проверку.
В качестве основного оборудования принимающего и обрабатывающего цифровые заказы используется центральный сервер, подключенный к интернету или к подобной сети по передаче данных, передающий информацию в управляющий компьютер, который в свою очередь, обрабатывая полученные сигналы о выборе определенной продукции и режимах ее приготовления, формирует команды управления, определяющие на весь производственный цикл определенной продукции, режимы и особенности работы транспортировочных устройств, с помощью которых перемещается продукция, холодильной камеры, устройств подачи ингредиентов, конвейерной печи, а также подсистемы упаковки и подсистемы хранения и выдачи готовой продукции.
И так, согласно изобретательскому замыслу применяемая компьютерная система комплексно управляет технологическими возможностями, обеспечивает бесперебойную автоматическую работу и согласованность всех применяемых основных и вспомогательных систем, в том числе обеспечивает организацию обработки и выработки управляющих команд, автоматическое воспроизведение которых и обеспечивает слаженную и организованную работу систем с определенно высоким уровнем технологичности, дополняемой контролируемой и высокотехнологичной работой средств мониторинга, подразумевающей программный аналитический анализ качества, как готовой, так и частично готовой продукции, что обеспечивает беспрецедентное повышение безопасности производства, улучшенный контроль, а также соответствующее качество продукции признаки, которого сопоставимы с признаками, характерными для эталонной продукции, произведенной в том числе и ручным способом.
Таким образом, описанный выше предлагаемый процесс автоматического приготовления и упаковки готовых к употреблению мучных изделий с учетом его характеристик и технических особенностей, образует совокупность признаков достаточных для достижения заданного технического результата, заключающегося в реализации назначения по созданию высокотехнологичного автоматизированного процесса получения пищевой продукции, имеющего возможность программирования с целью выбора необходимого продукта, определения его состава и особенностей приготовления, проходящего в контролируемых условиях при повышенной безопасности и улучшенном качестве в отношении соответствия общепринятых признаков получаемой пищевой продукции, а также для решения существующей технической проблемы по созданию универсальной автоматизированной, обладающей широкими функциональными возможностями и высокими эксплуатационными показателями технологии полного цикла по изготовлению и упаковки готовых к непосредственному употреблению мучных кулинарных изделий.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема расположения оборудования, применяемого при реализации предлагаемого способа автоматического приготовления и упаковки готовых к употреблению мучных изделий;
На фиг. 2 представлен вариант исполнения используемой охладительной установки с оборудованием, укладывающим продуктовые основы на первое транспортировочное устройство;
На фиг. 3 представлен вариант реализации применяемого двух-координатного рабочего стола;
На фиг. 4 представлен вариант используемого последовательного расположения группы пищевых распределительных блоков;
На фиг. 5 представлен конструктивный вариант применяемой подсистемы хранения и выдачи готового и упакованного продукта;
На фиг. 6 изображена применяемая емкость для пищевых твердых или полутвердых ингредиентов с устройством их выдачи в виде дозатора с теркой;
На фиг. 7 изображена применяемая емкость для пищевых твердых или полутвердых ингредиентов с устройством их выдачи в виде дозатора с ножами;
На фиг. 8 изображена применяемая емкость для жидких пищевых ингредиентов с устройством их выдачи в виде дозатора с перистальтическим насосом;
На фиг. 9 изображена применяемая емкость для сыпучих пищевых ингредиентов с устройством их выдачи в виде дозатора, представляющего из себя конусную дробилку.
Осуществление изобретения
Предлагаемый способ автоматического приготовления и упаковки мучных изделий поясняется конкретным примером реализации, который, однако, не является единственно возможными, но наглядным образом демонстрирует достижение указанной совокупностью существенных признаков заданного технического результата, а также решение существующей технической проблемы.
Далее на фиг. 1 - фиг. 9 представлены, следующие части и элементы оборудования, применяемого для реализации, предлагаемого способа автоматического приготовления и упаковки мучных изделий быстрого приготовления:
1 - управляющий компьютер;
2 - центральный сервер;
3 - прозрачная витрина;
4 - двух-координатный рабочий стол;
5 - электрический конвейер с бесконечной лентой;
6 - холодильная камера;
7 - устройство извлечения и подачи продуктовых основ на двух-координатный рабочий стол;
8 - первая емкость для пищевых ингредиентов;
9 - вторая емкость для пищевых ингредиентов;
10 - третья емкость для пищевых ингредиентов;
11 - четвертая емкость для пищевых ингредиентов;
12 - пятая емкость для пищевых ингредиентов;
13 - шестая емкость для пищевых ингредиентов;
14 - седьмая емкость для пищевых ингредиентов;
15 - восьмая емкость для пищевых ингредиентов;
16 - первое устройство обработки и выдачи ингредиентов;
17 - второе устройство обработки и выдачи ингредиентов;
18 - третье устройство обработки и выдачи ингредиентов;
19 - четвертое устройство обработки и выдачи ингредиентов;
20 - пятое устройство обработки и выдачи ингредиентов;
21 - шестое устройство обработки и выдачи ингредиентов;
22 - седьмое устройство обработки и выдачи ингредиентов;
23 - восьмое устройство обработки и выдачи ингредиентов;
24 - исполнительный элемент для изъятия термически не обработанного продукта ненадлежащего качества;
25 - первая видеокамера;
26 - средство передачи частично готового продукта;
27 - конвейерная печь;
28 - исполнительный элемент для изъятия термически обработанного продукта ненадлежащего качества;
29 - вторая видеокамера;
30 - элемент передачи полученного запеченного продукта в упаковочную подсистему;
31 - рабочий участок;
32 - механизм пресс для нарезки изделий;
33 - упаковочная подсистема;
34 - механизм для упаковки продукции;
35 - пустые упаковки;
36 - подсистема хранения и выдачи готового и упакованного продукта;
37 - сенсорный экран управления;
38 - окно для выдачи готового и упакованного продукта;
39 - направляющие двух-координатного рабочего стола;
40 - участки остановки двух-координатного рабочего стола в холодильной камере;
41 - заготовки продуктовых основ;
42 - технологический проем холодильной камеры;
43 - основа двух-координатного стола;
44 - сервоприводы;
45 - хранилище утилизированной продукции;
46 - платформа;
47 - толкатель;
48 - поршень;
49 - группа пищевых распределительных блоков;
50 - упакованная продукция;
51 - подвижный элемент подачи;
52 - корпус;
53 - пищевой ингредиент;
54 - измельчитель;
55 - фиксаторы измельчителя;
56 - двигатель и привод измельчителя;
57 - пластины с ножами;
58 - фиксаторы пластины с ножами;
59 - двигатель и привод пластины с ножами;
60 - перистальтический насос;
61 - двигатель и привод конусной дробилки;
62 - конусная дробилка;
63 - лампы ультрафиолетового излучения;
64 - третья видеокамера.
Предлагаемый способ автоматического приготовления и упаковки мучных изделий быстрого приготовления может быть реализован, следующим образом.
Следует отметить, что цель последующего описания предлагаемого изобретения заключается не в его ограничении конкретным вариантом реализации, а наоборот в охвате всевозможных дополнений, не выходящих за рамки представленной формулы изобретения.
Управление производственными процессами осуществляется управляющим компьютером 1, при этом он связан с центральным сервером 2 и подключен к сети Интернет. На управляющем компьютере 1 и на центральном сервере 2 установлено программное обеспечение, посредством которого обеспечивается передача информации о поступающих заказах и о работе, подключенного к нему оборудования.
Заказать определенный продукт быстрого приготовления, а также выбрать при желании его наполнение и особенности приготовления возможно посредством программного приложения, на сайте компании производителя, с помощью любого мобильного устройства (телефон, планшет и другие) или непосредственно на месте с помощью сенсорного экрана 37, расположенного в зоне выдачи готовой и упакованной продукции. Заказ, как правило, представляет из себя электронную информацию о типе продукции (пицца, лепешка, блины, оладьи, буррито, сэндвич, шаурма, пироги, гамбургеры и другие), о виде наполнения и других особенностях, времени запекания, времени к которому продукция должна быть готова и прочего. Контролирующий производственный процесс, управляющий компьютер 1, получая электронный сигнал, обрабатывает его посредством алгоритма программного обеспечения и формирует, а в последствии контролирует определенный режим работы используемого оборудования для приготовления конкретного продукта. При этом в базе данных центрального сервера 2 заложены все возможные программы приготовления мучных кулинарных изделий, в частности, пиццы, лепешки, блины, оладьи, буррито, сэндвичи, шаурмы, пироги, гамбургеры и другие, а также алгоритмы выбора заготовок 41 продуктовых основ, подачи пищевых ингредиентов 53, режимы и особенности приготовления, варианты нарезки продукции и ее упаковки.
Основное применяемое производственное оборудование может быть расположено продольно в один ряд, может быть расположено горизонтально одно под другим или сбоку относительно друг друга, возможно исполнение в виде нескольких рядов произвольно располагаемых систем на одном уровне, а также допустимы любые другие варианты расположения оборудования, не выходящие за рамки представленной формулы изобретения.
Однако в рассматриваемом варианте основное применяемое производственное оборудование функционально объединено для наглядного обозрения и защищено прозрачной витриной 3.
В соответствии с предлагаемым изобретением предполагается применение заблаговременно приготовленных замороженных продуктовых основ, выполненных в виде раскатанных кусков теста разной формы и размера, либо непосредственно в виде булок, кусков хлеба, лаваша и других, которые уложены на твердую подложку, формируя заготовку 41 продуктовых основ. Продуктовые основы с определенной периодичностью помещаются в охладительную установку, в качестве, которой применяется холодильная камера 6, на твердые подложки, тем самым формируя заготовки 41 продуктовых основ, которые в последствии могут быть использованы при изготовлении продукции.
Каждая заготовка 41 идентифицируется оператором оборудования с определенной полкой в холодильной камере 6 и заносится в базу данных центрального сервера 2.
После того, как центральный сервер 2 получает сведения о заказе определенного продукта, управляющий компьютер 1 посредством алгоритма программного обеспечения формирует команду устройству 7 извлечения и подачи продуктовых основ на первое транспортировочное устройство в качестве, которого применяется двух-координатный рабочий стол 4. Применяемое устройство 7 выполнено в виде групп сдвоенных вертикально ориентированных механизмов конвейерного типа, удерживающих продуктовые основы на подложках (заготовки 41) с помощью перемычек, установленных на лентах, управляемое движение, которых обеспечивает отрыв заготовок и укладку в нужное место на двух-координатном рабочем столе 4. Таким образом, устройство 7 доставляет заготовку 41, которую программное обеспечение, идентифицировав с заказом, выбирает как необходимую для приготовления продукта (пицца, лепешки, блины, оладьи, буррито. сэндвичи, шаурмы, пироги, гамбургеры и другие) на участки 40 остановки двух-координатного рабочего стола 4, который по направляющим 39 периодически перемещается в холодильную камеру 6 через ее технологический проем 42. Данная операция становится возможной, поскольку в центральном сервере 2 хранятся координаты и номера условных полок со всеми типами и видами заготовок 41 продуктовых основ, загруженных в холодильную камеру 6.
После того, как устройство 7 извлечения и подачи продуктовых основ передает их на двух-координатный рабочий стол 4, управляющий компьютер 1 посредством алгоритма программного обеспечения дает команду сервомоторам 44 двух-координатного рабочего стола 4 переместиться на определенное расстояние по направляющим 39, так чтобы ближний край заготовки 41 продуктовой основы оказался прямо под одной из емкостью пищевых ингредиентов 8-15. Данная операция становится возможной, поскольку двух-координатный рабочий стол 4 имеет в своем составе направляющие с линейными подшипниками, шариково-винтовой парой с сервоприводом и счетчиком оборотов на оси сервомотора.
Имеющееся количество емкостей 8-15 может быть, как меньше, так и больше. Емкости 8-15 в данном примере располагаются последовательно в один ряд, однако, возможно их расположение в несколько рядов, возможно расположение по кругу, возможно расположение друг над другом, а также возможны любые другие расположения, позволяющие эффективно наносить ингредиенты.
При этом в управляющий компьютер 1 заранее внесены данные - координаты начала зоны действия каждой из емкостей 8-15 с устройствами обработки и выдачи ингредиентов 16-23. В виду этого управляющий компьютер 1 передавая команду сервоприводам 44 для перемещения двух-координатного рабочего стола 4 вперед или назад по направляющим 39 доставляет заготовку 41 в необходимое для нанесения пищевого ингредиента место.
Емкости 8-15 в нижних частях могут содержать различные устройства 16-23 выдачи пищевых ингредиентов.
Так, емкость может предназначаться для твердых или полутвердых пищевых ингредиентов и оснащаться устройством их выдачи в виде дозатора с теркой (см. фиг. 6) или устройством их выдачи в виде дозатора с ножами (см. фиг. 7). Емкость может предназначаться для жидких ингредиентов, для чего она оснащается устройством их выдачи в виде перистальтического насоса (см. фиг. 8), также емкость может предназначаться для сыпучих пищевых ингредиентов, для чего она оснащается дозатором в виде конусной дробилки (см. фиг. 9).
Емкости 8-15 могут выполняться из различных материалов (металл со специальным покрытием, пластик и др.), обеспечивающих длительные сроки хранения продовольственных ингредиентов. Заполнение емкостей 8-15 продовольственными ингредиентами осуществляется обслуживающим оператором системы раз в сутки или по мере их израсходования. Емкости 8-15 могут оснащаться рабочими датчиками температуры, веса, объема и др., которые соединены с управляющим компьютером 1 и передают ему соответствующий сигнал в случае ухудшения какого-либо параметра.
Устройства 16-23 выдачи пищевых ингредиентов также связаны с управляющим компьютером 1, от которого получают команду, какое количество определенного ингредиента необходимо нанести на конкретную заготовку 41 продуктовой основы.
Емкости 8-15 функционируют в вертикальном положении, что позволяет использовать действие силы тяжести для попадания ингредиентов вниз, а именно в зону действия дозаторов. Дополнительно емкости 8-15 могут быть оснащены роликами, а также другими вспомогательными средствами для облегчения подачи ингредиентов.
После того, как двух-координатный рабочий стол 4 с заготовкой продуктовой основы останавливается под необходимой емкостью 8-15 сигнал от сервомоторов 44 поступает в управляющий компьютер 1, в результате чего он дает команду устройству 16-23 данной емкости начать процесс нанесения содержащегося пищевого ингредиента.
Применяемый двух-координатный рабочий стола 4 выполнен с возможностью перемещения платформы 46 с заготовкой 41 продуктовой основы влево и вправо по отношению к направляющим 39, по которым он сам передвигается, что позволяет использовать фиксированные (неподвижные) емкости 8-15, поскольку при нанесении ингредиента по 4 направлениям (вперед-назад, вправо-влево) передвигается сама платформа 46 с заготовкой 41. При таком устройстве двух-координатного рабочего стола 4 ингредиенты могут наноситься на заготовки 41 с продуктовой основой любой формы, кроме того они могут наноситься на половины, четверти и другие части продуктовой основы гарантированно и контролируемо покрывать всю поверхность продуктовой основы. Дополнительным важным преимуществом двух-координатного стола 4 следует считать наличие у него третьей видео камеры 64, производимые изображения продукции которой, могут передаваться в управляющий компьютер 1, который решает задачи о направлении управляющих сигналов для доработки продукции в случае если таковая оказывается не соответствующей общепринятому эталону, информация о котором в исчерпывающем виде содержится в компьютерной системе.
Отдельно следует отметить конструкцию используемого двух-координатного рабочего стола 4, а именно стол состоит из основы (основания) 43, на котором установлена платформа 46, на которую укладываются заготовки 41 продуктовых основ. Платформа 46 имеет возможность перемещения по двум к направляющим 39, как в данном примере, но может перемещаться и по нескольким направляющим, при этом указанное перемещение производится вперед-назад. Платформа 46 имеет верхнюю часть, которая имеет возможность перемещения влево-вправо по отношению к направляющим 39. Для перемещения платформы 46, как правило, применяются, представленные в данном примере сервоприводы 44 с шариково-винтовой парой (ШВП), но могут использоваться и другие механизмы, в частности, сервоприводы с обратной связью на базе энкодеров, зубчатый ремень, пара шестерня-рейка/винт-гайка, шарико-винтовая пара, система линейного привода с двигателем непосредственного преобразования электромагнитной энергии в линейное перемещение и другие. В качестве приводов подачи могут применяться также различные механизмы, в частности, такие как шаговые двигатели постоянного тока, синхронные двигатели, прямы приводы и другие.
Под применяемым двух-координатным рабочим столом 4, согласно предлагаемому изобретению, следует понимать некую систему, объединяющую несущую конструкцию опоры, электромеханический привод, двухосевую подсистему перемещения, исполнительный механизм произвольного назначения, информационно-измерительные устройства и систему управления, кроме того возможно применение других элементов. Указанная некая система в сущности предназначена для точного линейного перемещения платформы 46 с заготовками 41 продуктовых основ по двум перпендикулярным осям в горизонтальной плоскости, а именно движение заготовки 41 находящейся на платформе 46 производится в направлениях вперед-назад и вправо-влево по отношению к направляющим 39.
Непосредственно под платформу 46 двух-координатного рабочего стола 4 могут быть установлены датчики весов, что что позволит после каждой операции направлять в управляющий компьютер 1 информацию о том сколько определенного ингредиента попало на данную заготовку с продуктовой основой, и если количество не соответствует нормативу управляемый компьютер 1 формирует команду соответствующему дозатору продолжить процесс приготовления.
После того, как на заготовку 41 с продуктовой основой нанесены все необходимые ингредиенты в нужном количестве на двух-координатном столе 4 ее подхватывает средство передачи 26, которое исполнено в виде поршня-толкателя и переставляет заготовку 41 на второе транспортировочное устройство в виде электрического конвейера 5, передвигаясь по бесконечной ленте которого заготовка далее попадает в печную установку в виде конвейерной печи 27, где происходит необходимый процесс тепловой обработки. При этом указанная конвейерная печь 27 может быть электрической, газовой, микроволновой и любой другой, способной запекать содержимое.
После запекания заготовка 41 перемещается на рабочий участок 31, который имеет возможность при помощи оборудованного элемента 30, выполненного в виде поршня-толкателя, переместить запеченную продуктовую основу в упаковочную подсистему 33. Перед поступлением в упаковочную подсистему 33 запеченный продукт может быть поделен на части с помощью механизма - пресса 32 для нарезки изделий. Указанный механизм 32 также подключен к управляющему компьютеру 1 и соответственно получает от него необходимые управляющие сигналы.
Поступая в упаковочную подсистему 33 запеченные продукты помещаются в упаковки 35 посредством механизма 34 для упаковки продукции, выполненного в виде блока-держателя с захватными элементами, удерживающими в нижней части упаковки 35 с открытыми крышками, через которые поступает продукция и передается далее в упакованном виде, а именно в виде упакованной продукции 50 посредством подвижного элемента подачи 51 в подсистему временного хранения и выдачи готового и упакованного продукта 36.
Подсистема 36 имеет возможность поддержания разогретого состояния готовой продукции и конструктивно подразумевает наличие вертикально ориентированного устройства конвейерного типа, в основе которого перемещающийся по замкнутому контуру гибкий рабочий орган с чередующимися полками, на которых размещается упакованная продукция 50, которая перемещаясь вверх или вниз, подается в автоматическое окно 38, согласно команде, поступающей от управляющего компьютера 1 в соответствии с оформленным ранее заказом.
При необходимости упакованная продукция 50 может хранится определенное количество времени в подсистеме 36 до момента ее выдачи заказчику. Одновременно с этим после приготовления, продукции (пицца, лепешка, буррито, сэндвич, шаурма, пироги, гамбургеры и другие) управляющий компьютер 1 отправляет команду на центральный сервер 2, который направляет клиенту уведомление на его мобильное устройство, компьютер или другим способом, в том числе уведомляя оператора, что продукт готов и подлежит передаче конкретному заказчику.
Если заказ оформлялся дистанционно посредством сети интернет в поступившем уведомлении содержится секретный код, позволяющий идентифицировать данного заказчика, для чего заказчик подходит к окну выдачи 38, вводит данный код на сенсорном экране 37, или подносит к оборудованному считывающему устройству мобильное устройство и показывает QR-код, сгенерированный центральным сервером 2.
Программа, установленная на управляющем компьютере 1 идентифицирует данного клиента и активирует открытие автоматического окна 38, в которое поступил продукт, выбранный ранее в соответствии с его заказом, что обеспечивает надежную и безопасную возможность получить заказанный продукт.
Программное обеспечение управляющего компьютера 1 имеет возможность отслеживать время готовности продукции, которое обозначено клиенту при подтверждении заказа и уведомления клиента о готовности заказа. В случае, если после уведомления о готовности заказа проходит установленное время хранения, заказ попадает в статус "не выбран" и подлежит утилизации.
Является важным с точки зрения изобретательского замысла, что на выходе двух-координатного стола 4, а именно в области конечной его части на специальной подставке установлена первая видеокамера 25, кроме того сам двух-координатный рабочий стол 4 содержит третью видеокамеру 64. Во время движения двух-координатного рабочего стола 4 первая видеокамера 25 и возможно третья видеокамера 64 передают на управляющий компьютер 1 информацию о внешнем виде заготовки 41 продуктовой основы до и после наложения каждого ингредиента, также осуществляется видеоконтроль отсутствия посторонних и недопустимых объектов на заготовке 41. В случае определения программным обеспечением управляющего компьютера 1 низкой оценки качества и недостатков анализируемой заготовки 41 продуктовой основы, например неравномерное нанесение ингредиента, то управляющий компьютер 1 определив данный факт сможет дать команду двух-координатному рабочему столу 4 изменить положение недоработанной заготовки по отношению к нужной емкости 8-15, для того, чтобы доложить необходимое количество ингредиента. В случае установления факта попадания недопустимого предмета, управляющий компьютер немедленно активирует команду двух-координатному рабочему столу 4 переместить некачественную заготовку вплотную к исполнительному элементу 24 для изъятия термически не обработанного продукта ненадлежащего качества.
Элемент 24 для изъятия термически не обработанного продукта ненадлежащего качества расположен в пределах передаточного участка двух-координатного рабочего стола 4 и выполнен в виде отдельного установленного модуля, оснащенного поршнем-толкателем с упором, которые изымают некачественную продукцию, а именно, когда двух-координатный рабочий стол 4 с заготовкой теста, подлежащей изъятию передвигается к элементу 24, то поршень-толкатель сталкивает заготовку в хранилище 45. В качестве альтернативного варианта изъятия некачественной заготовки теста, может быть применен управляемый блок, размещаемый непосредственно на платформе 46, который состоит из толкателя 47 и поршня 48 с упором, которые собственно передвигают по команде некачественную продукцию в хранилище 45.
Согласно допустимым режимам работы, процессы контроля нанесения пищевых ингредиентов выполняются до тех пор, пока все необходимые ингредиенты не будут нанесены на заготовки 41, а если заготовка утилизируется без возможности восстановления, то управляющий компьютер 1 дает команду двух-координатному столу 4 передвинуться нужным участком к области выдачи новых заготовок и производит заново весь процесс наполнения ингредиентов с тем же высоким контролем качества.
В том случае, если управляющий компьютер 1 принимает решение об отсутствии нарушений при подготовке и компоновке теста и соответствию заготовки всем заложенным ранее нормативам, принимается решение о передвижении двух-координатного рабочего стола 4 с соответствующей заготовкой к средству передачи 26 частично готового продукта в конвейерную печь 27.
Дополнительно в зоне выхода из конвейерной печи 27 в области выхода (конечной части) электрического конвейера 5 с бесконечной металлической лентой установлена на специальной подставке вторая видео камера 29, которая также соединена с управляющим компьютером 1. Данная камера 29 передает фото и видео изображения запеченного продукта (пицца, лепешка, буррито, сэндвич, шаурма, блины, пироги, гамбургеры и другие) на управляющий компьютер 1, где программное обеспечение производит оценку качества продукта. В том случае, если качество не соответствует заложенным и общепринятым ранее стандартам или в запеченной продукции будут обнаружены инородные предметы, то с помощью исполнительного элемента 28 для изъятия термически обработанного продукта ненадлежащего качества данный запеченный продукт перемещается в хранилище для подлежащей утилизации продукции, аналогично хранилищу 45. Исполнительный элемент 28 расположен в пределах передаточного участка электрического конвейера 5 с бесконечной лентой и выполнен в виде отдельного установленного модуля, оснащенного поршнем-толкателем с упором, которые изымают некачественную запеченную продукцию. Вместе с тем, управляющий компьютер 1, в случае утилизации запеченного продукта (пицца, лепешка, пироги, блины, буррито, шаурма, гамбургеры и другие), оправляет команду на повторный процесс изготовления конкретного продукта, начиная с процесса выдачи заготовки 41 продуктовой основы из ходильной камеры 6 и заканчивая повторным запеканием продуктовой основы по этому же заказу.
Важнейшим является то, что преимущественно почти все время приготовления, продукция находится в зоне действия первой и второй видео камер 25 и 29 соответственно, благодаря этому, практически на всех производственных этапах, может производится также "ручной" контроль качества оператором на мониторе, который в случае явного нарушения прекратит работу оборудования.
По поводу сравнения получаемых изображений, готовящейся продукции с загруженными ранее многочисленными изображениями эталонной продукции в управляющий компьютер 1, необходимо сообщить следующее.
Программное обеспечение управляющего компьютера 1 и центрального сервера 2 содержит в себе элементы искусственного интеллекта.
Изначально используемой компьютерной программе показываются и загружаются сотни тысяч изображений продукции (пицца, лепешка, буррито, шаурма, пироги, блины, сэндвичи, гамбургеры и другие), параметры которой соответствуют общепризнанным стандартам и являются эталонными. Параметры продукции оцениваются программистами и результаты оценки сообщаются программе. Программе указывается на существующие недостатки данного продукта путем графического выделения элементов пиццы, не соответствующих предъявляемым требованиям, например, недостаточное количество какого-то ингредиента на определенном участке продукта, плохое качество нанесения соуса или сыра, недостатки теста, несоответствие размера, неправильная форма, наличие посторонних предметов и мн. др.
Искусственный интеллект управляющего компьютера 1 производит оценку состояния заготовки 41 продуктовой основы, после произведенной технологической операции, сравнивая ее с фотографиями эталонной (общепринятой, соответствующей мировым стандартам качества) продукции, находящимися в его базе. Как уже было указано, параллельно на управляющий компьютер 1 могут опционально поступать данные о весе продукции, что позволяет определять количество нанесенного ингредиента, которое сравнивается с установленным и заложенным ранее нормативом.
Все данные проверки поступают в центральный сервер 2 и если обнаруживается, что заготовки не соответствуют качеству изготовления по каким-либо критериям или содержат посторонние предметы, незамедлительно формируется и направляется сигнал для изъятия и утилизации продукции, а в некоторых случаях может быть направлен сигнал обслуживающему оператору для остановки производства по техническим причинам, требующего личного вмешательства обслуживающего персонала.
Опциональным (дополнительным) элементом оценки, который позволит программному обеспечению с элементами искусственного интеллекта, повысить качество анализа и самообучаться, является сравнение полученных многочисленных фотографий готовых заготовок и готовой продукции, с оценками потребителей. Оценки потребителей в отношении конкретного продукта с приложением его фото и описания недостатков, выполненные в приложении или на сайте производителя.
И так определено, что основополагающими технологическими операциями, которые определяют назначение и желаемые эксплуатационные показатели предлагаемой технологии являются техническая возможность формирования электронного заказа с указанием вида и параметров желаемой продукции, который может быть составлен и активирован, как пользователем, так и оператором и поступает в компьютерную систему (центральный сервер 2 и управляющий компьютер 1), которая обрабатывая их формирует и утверждает запрограммированные ранее команды управления, поддерживающие определенные рабочие режимы и параметры функционирования, необходимые для качественного приготовления каждого заказа в отдельности, в результате чего реализуется полностью контролируемый автоматикой производственный процесс, заключающийся в хранении продуктовых основ в холодильной камере 6, подачи заготовок на двух-координатный рабочий стол 4 и электрический конвейер 5, наполнение продуктовых основ содержимом посредством емкостей 8-15, запекание продуктов в конвейерной печи 27, упаковку продукции с помощью упаковочной подсистемы 33, а также выдачу заказчику готовой продукции посредством подсистем 36 хранения и выдачи готового и упакованного продукта, при этом качество и безопасность проводимых указанных операций дополнительно поддерживается командными и исполнительными средствами мониторинга качества продукции (компьютерная система, первая и вторая видеокамеры 25 и 29, а также исполнительные элементы 24 и 28 для изъятия продуктов ненадлежащего качества), которые комплексно осуществляют непрерывный производственный процесс с тотальным контролем, а также с программным анализом качества, допускающим автоматизированное изъятие продукции не прошедшей проверку.
В соответствии с изобретательским замыслом ключевым оборудованием, принимающим и обрабатывающим, поступающие цифровые заказы является центральный сервер 2, подключенный к интернету или к подобной сети, передающий информацию в управляющий компьютер 1, который в свою очередь, обрабатывая полученные сигналы о выборе определенной продукции и режимах ее приготовления, формирует команды управления, определяющие на весь производственный цикл определенной продукции, режимы и особенности работы двух-координатного рабочего стола 4 и электрического конвейера 5, с помощью которых перемещается продукция, холодильной камеры 6, устройств подачи ингредиентов - емкостей 8-15, конвейерной печи 27, а также подсистемы упаковки 33 и подсистемы 36 хранения и выдачи готовой продукции.
И так, в соответствии с предлагаемой технологией, реализуется комплексное управление представленными технологическими возможностями, обеспечивается бесперебойная автоматическая работа и согласованность всех применяемых основных и вспомогательных систем, в том числе обеспечивается организация обработки и выработки управляющих команд, автоматическое воспроизведение которых и решает слаженную и организованную работу систем с определенно высоким уровнем технологичности, дополняемой контролируемой и высокотехнологичной работой средств мониторинга, подразумевающей программный аналитический анализ качества, как готовой, так и частично готовой продукции, что обеспечивает беспрецедентное повышение безопасности производства, улучшенный контроль, а также соответствующее качество продукции признаки, которого сопоставимы с признаками, характерными для эталонной продукции, произведенной в том числе и ручным способом.
Предлагаемая система может быть оснащена лампами ультрафиолетового излучения 63, которые периодически либо постоянно в зависимости от настроек осуществляют обработку оборудования от бактерий.
В представленном варианте исполнения основное производственное оборудование, функционально объединено для наглядного обозрения и закрыто прозрачной защитной витриной 3.
В целях безопасности применяемое объединенное оборудование может быть ограничено со всех сторон корпусным ограждением, содержащим проем для обслуживания.
Используемое оборудование может быть сконфигурировано по подобию вендинг-автомата или сформировано в систему, которую можно установить на транспортном средстве, а также использовать в различных помещениях, как стационарный торговый объект.
Предлагаемое изобретение может быть успешно использовано в продовольственной сфере обслуживания, как безопасная и технологичная технология по производству мучных продуктов питания быстрого приготовления.