МАШИНА ДЛЯ НАРЕЗКИ ХЛЕБА
BREAD CUTTING MACHINE

Изобретение относится к устройству для нарезки хлеба и может быть использовано в хлебопекарной отрасли и предприятиях общественного питания.
Известны устройства, выполняющие конечные операции при производстве хлеба (разрезание, завертывание) и используемые в хлебопекарной промышленности.
Ближайшим аналогом, принимаемым за прототип изобретения, является хлеборезательная машина (Патент на изобретение №1310205 [1]), предназначенная для нарезания хлеба и сухарных плит в производстве армейских и сдобных сухарей, а также на поточных линиях для выработки упакованного и нарезанного хлеба, состоящая из станины, на которой закреплены устройство для подачи хлеба, выполненное с мотор-редуктором, и ножевой блок.
Такое устройство обеспечивает определенную скорость нарезки, однако сложное в кинематическом отношении, оно имеет достаточно высокую энергоемкость и не режет хлеб в мягком состоянии (+35-40°С). Недостатком является сложность устройства, шумность работы из-за больших инерционных нагрузок, требует обслуживания каждые 40-60 часов работы (снятие и заточка ножей), повышенная масса машины, относительно высокая удельная энергоемкость.
Технической задачей изобретения является повышение производительности и безопасности при работе, снижение себестоимости, повышение эксплуатационных характеристик.
Техническая задача выполняется за счет того, что машина для нарезки хлеба содержит станину, на которой закреплены устройство для подачи хлеба, выполненное с мотор-редуктором, и ножевой блок, отличается тем, что она снабжена тензодатчиками усилий резанья, при этом устройство для подачи буханки хлеба выполнено в виде роторного толкателя, набранного для пластин с вырезами для фиксации буханки хлеба и установленного с возможностью вращения и подачи буханки хлеба под углом на ножевой блок, выполненный в виде ножевой решетки из 17 ножей, зафиксированных между собой на расстоянии 14 мм, при этом упомянутая ножевая решетка установлена с возможностью возвратно-поступательного движения с частотой 20-30 Гц при амплитуде 1 мм через муфту вибродвигателем с электронным блоком управления, который выполнен с возможностью задания частоты и амплитуды возвратно-поступательного движения ножевой решетки при получении сигналов от тензодатчиков усилий резания.
Технический результат изобретения достигается тем, что в предлагаемой машине для нарезки хлеба упрощена конструкция, применен роторный толкатель и ножевая решетка с вибрационным принципом резания, позволяющие нарезать без потерь и снижения производительности хлеб в мягком состоянии.
Сущность предлагаемого вибрационного метода нарезки хлеба поясняется схемой, чертежами и графиком, приведенными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 изображена электрическая схема машины для нарезки хлеба, на которой обозначено: поз. 1 - концевой выключатель; поз. 2 - мотор-редуктор; поз. 3 - роторный толкатель; поз. 4 - тензодатчик общего усилия; поз. 5 - тензодатчик касательного усилия; поз. 6 - электронный блок; поз. 7 - вибродвигатель; поз. 8 - ножевая решетка.
На фиг. 2 изображен общий вид машины для нарезки хлеба, на которой обозначено: поз. 9 - станина; поз. 10 - бункер подачи хлеба; поз. 11 - регулировочный узел; поз. 12 - шкив; поз. 13 - ременная передача; поз. 14 - упругая муфта; поз. 15 - буханка хлеба; поз. 16 - возвратная пружина; поз. 17 - направляющий спуск.
На фиг. 3 изображен механизм подачи хлеба, на которой обозначено: поз. 18 - пластина с вырезом.
Машина для нарезки хлеба состоит из роторного толкателя (3), из набранных пластин с вырезами (18) под размер формового хлеба (15), имеющего в передней части решетчатое ограждение, которое препятствует выпадению изделий из него.
В станине (9) закреплены вал роторного толкателя (3) и ножевая решетка (8), а также вибродвигатель (7) с электронным блоком управления
(6). Над роторным толкателем (3) установлен бункер подачи хлеба (10) гравитационным способом. Роторный толкатель (3) приводится во вращение приводом через ременную передачу (13) и шкив (12). Особенностью процесса виброрезания, является необходимость подбора оптимальной частоты движения ножевой решетки 8. Ножевая решетка 8 (как вариант, состоит из (17) пластинчатых самозатачивающихся ножей, жестко закрепленных в каркасе посредством регулировочного узла (11) на расстоянии 14 мм, что позволяет нарезать хлеб ломтиками указанной ширины). Загрузка хлеба может производиться как сбоку через загрузочный стол, или синхронно работающий конвейер, так и сверху, при установленном на станину (9) бункере подачи хлеба (10).
Машина для нарезки хлеба работает следующим образом: вращение от привода через ременную передачу (13) передается на шкив (12) вала роторного толкателя (3). Буханка хлеба (15), закрепленная между пластиной с вырезом (18) роторного толкателя 4, совершает круговое вращательное движение до встречи с ножевой решеткой 8. Ввиду исключительно низкой потребляемой мощности на виброрезание хлеба (в 3-4 раза меньше, чем в обычных рамных машинах) мощность вибродвигателя 7 и привода ротора толкателя (3) снижены в несколько раз, а усилие подачи буханки хлеба (15), нарезание от ротора минимально, т.к. гравитационных сил (массы хлеба) вполне достаточно для разрезания буханки хлеба (15.) Ножевая решетка (8) от вибродвигателя (7) через упругую муфту (14) совершает возвратно-поступательные движения с необходимой частотой 20-30 Гц при амплитуде около 1,0 мм. Возвратная пружина (16) обеспечивает обратный ход ножевой решетки (8). Во время встречи буханки хлеба (15), закрепленной в роторном толкателе (3), с ножевой решеткой (8) происходит нарезка буханки хлеба (15) ломтиками. Во время резания буханка хлеба (15) и ножевая решетка (8) подвижны, при этом усилие роторного толкателя (3) на буханку хлеба (15) снижается в 3-4 раза. Для этого тензодатчик общего усилия (4) и тензодатчик касательного усилия (5) подают сигнал изменения усилий резания в электронный блок (6) питания вибродвигателя (7). Безопасность эксплуатации машины для нарезки хлеба обеспечивается концевым выключателем (1), ограничивающим работу без бункера подачи буханки хлеба (15). После нарезки буханки хлеба (15) ножевой решеткой (8) она поступает в направляющий спуск (17) самостоятельно под действием силы тяжести и в устройство для упаковки.
Проведенный эксперимент дал положительные результаты, выявлено: снижение удельных энергозатрат на резание на 220-300%, снижение потерь на крошку и смятие хлеба на 180-240%, снижение удельной металлоемкости в 2,5-4 раз; увеличение ресурса режущей кромки ножей в 4-6 раз; исключение налипания вязких сортов хлеба на ножи из-за превышения силы инерции над силами адгезии; возможность нарезки хлеба в неостывшем состоянии [2].
Таким образом, предлагаемое устройство, по сравнению с уже известными, обладает новизной и существенными отличиями от прототипа и позволяет повысить производительность и безопасность, снижает затраты на приобретение и эксплуатацию машины, поскольку конструкция существенно упрощена, а принцип виброрезания исключает налипание мякиша вязких сортов хлеба (Карельский, Бородинский и т.д.) на ножи.
Литература
1. Хлеборезательная машина, патент на изобретение №1310205.
2. Исследование ресурсосберегающего процесса нарезки хлеба, Антуфьев В.Т. и др. СПб, научный журнал НИУ ИТМО, серия «Процессы и аппараты пищевых производств» №1, 2012 г.