УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭКСТРУДИРОВАННОГО ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в устройствах для производства вспученных («взорванных) продуктов типа пористых хлебцев или палочек, изготавливаемых .преимущественно, из крахмалосодержащего сьщучего сырья, в частности, из муки.
Известны конструкции устройств для производства взорванных пищевых продуктов, получаемых методом экструзии.
Известен экструдер для производства взорванных зерен SU 1620089, A23L1/164, публ. 1991. Устройство содержит загрузочный бункер, узел подготовки сырья (воропштель), корпус с установленными в нем пшеком и формующей матрицей, а также примыкающий к торцу матрицы механизм резки с четырьмя отрезными ножами. Экструдер снабжен подсоединенной к корпусу вакуум- камерой, причем механизм резки расположен внутри вакуум-камеры. В витках щнека вьшолнены радиальные прорези, сужающиеся в направлении перемещения продукта, а вал пшена на начальном участке имеет диаметр больщий, чем на конечном участке.
Указанные конструктивные особенности позволяют обеспечить мягкие режимы экструзии и минимизировать потери термолабильных питательных веществ, чем достигается высокое качество продукта. Однако данное устройство является сложным по конструкции.
Известно устройство для производства вспученного экструдированного пищевого продукта RU 2172115, A23L 1/18, публ.2001г., которое выбрано авторами в качестве ближайщего аналога.
J // 5 J3
Устройство включает узел подготовки сьфья, загрузочный бункер, экструдер, в корпусе которого размещены шнек и несколько фильерных матриц, установленных с образованием полости между каждой парой матриц. В наилучшем варианте исполнения изобретения матрицы вьтолнены однофильерньши и имеют одинаковую толщину.
Узел подготовки сырья представляет собой смесительную камеру, в которой осуществляют смешивание исходных компонентов и доведение смеси до требуемой влажности путем добавления в камеру воды. Подготовленное сьфье через загрузочный бункер поступает в экструдер, где осуществляется экструдирование обрабатываемой смеси. При этом за счет использования нескольких последовательно установленных матриц процесс вспучивания экструдата происходит не мгновенно, а в несколько стадий. В результате получают кондиционный продукт с высокой пористостью и нежной структурой.
Однако данное устройство не позволяет осуществить процесс подготовки сырья и подачи его в экструдер в непрерывном режиме, что снижает производительность устройства. Сырье подается отдельными порциями, подготавливаемыми в смесительной камере. При этом увлажнение сырья осуществляется путем перемешивания порции воды и порции исходных ингредиентов, что затрудняет получение равномерно увлажненного продукта без комков. Кроме того, при экструдировашга обрабатываемой смеси через матрицы с одной фильерой трудно достигнуть однородности структуры готового продукта.
Задачей заявляемого изобретения является повышение производительности устройства при обеспечении высокого качества изготавливаемого продукта.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для изготовления вспученного пищевого продукта, содержащем загрузочный бункер, узел подготовки сырья и экструдер, согласно изобретению имеется расположенный на выходе экструдера ножевой механизм, узел подготовки сырья включает горизонтально ориентированный вал с размещенными по его длине пластинчатыми лопастями, помещенный в трубчатый корпус, на входном конце которого расположены патрубок для подачи сырья, соединенный с загрузочным бункером, и патрубок для подачи воды, а вблизи выходного конца расположено
выходное отверстие, экструдер включает корпус, имеющий входное отверстие, соединенное с выходным отверстием корпуса узла подготовки сырья, и выходное сопло, в корпусе экструдера расположены шнек и помещенные между пшеком и выходным соплом по меньшей мере две многофильерные матрищл, установленные с образованием полости между ними, матрицы вьшолнены разной толщины, причем расположенная перед выходным соплом матрица имеет наименьшую толщину.
Целесообразным является, чтобы в узле подготовки сьфья лопасти на валу были расположены парами, чтобы в каждой паре лопасти были установлены на противолежащих участках боковой поверхности вала, концевые участки лопастей были вьшолнены скрученными с углом кручения 40 - 50 градусов, причем концевые участки противолежащих лопастей были скручены в противоположные стороны.
Целесообразным также является, чтобы в узле подготовки сырья в зоне расположения выходного отверстия корпуса была помещена пара лопастей, установленных нормально к оси вала, а прочие лопасти были выполнены наклонными к оси вала, при этом лопасти, расположенные на 5 астке от входного конца корпуса до выходного отверстия, имели угол наклона, противоположный углу наклона лопастей, расположенных на участке от выходного отверстия до выходного конца корпуса.
Целесообразным также является, чтобы механизм резки включал установленную с возможностью вращения вокруг своей оси в плоскости, нормальной к плоскости перемещения готового продукта, дисковую фрезу, закрепленную на поворотном механизме, обеспечивающем круговое перемещение дисковой фрезы в плоскости, параллельной плоскости вращения фрезы.
Целесообразным также является, чтобы в экструдере расположенная перед выходным соплом матрица имела наиболыпее количество фильер.
На фиг. 1 представлен чертеж общего вида предлагаемого устройства, на фиг. 2 представлен чертеж общего вида ножевого механизма.
Устройство содержит ( фиг. 1) загрузочный бункер 1, связанный с узлом подготовки сырья, который включает трубчатый корпус 2, снабженньш патрубком 3 для подачи сырья, патрубком 4 для подачи воды и выходным отверстием 5. Патрубок 3 соединен с бункером 1, патрубок 4 соединен с
дозирующим насосом (на чертеже не показан). Внутри корпуса 2 расположен вал 6 с пластинчатыми лопастями 7. Концы лопастей 7 скручены на угол 45-50° , при этом концы противоположно расположенных на валу 6 лопастей 7 имеют противоположные углы скручивания (на чертеже не видно). В зоне расположения в корпусе 2 выходного отверстия 5 на валу 6 имеется пара лопастей 7, установленных нормально к оси вала 6, а прочие лопасти 7 установлены наклонно к оси вала 6, причем группа лопастей 7, расположенных на участке от входного конца корпуса 2 до выходного отверстия 5, имеют наклон, противоположный наклону лопастей 7, расположенных на участке от выходного отверстия 5 до выходного конца корпуса 2.
Устройство также содержит экструдер, включающий корпус 8 с входным отверстием 9 и выходным соплом 10. За выходным соплом 10 установлена формующая фильера 11. Внутри корпуса 8 последовательно по ходу продвижения обрабатываемого продукта расположены пшек 12 и матрицы 13 и 14. Матрицы 13 и 14 установлены с образованием полости 15 между ними. Матрица 13 имеет толщину, большую, чем толщина матрицы 14. Количество фильер у матрицы 13 меньше, чем у матрицы 14, а их диаметр больше, чем диаметр фильер у матрицы 14.
За формующей фильерой 11 установлен ножевой механизм 16(фиг.2) .который включает дисковую фрезу 17, установленную с возможностью вращения вокруг оси 18. Ось 18 закреплена на поворотном механизме 19, обеспечивающем круговое движение фрезы 17 вокруг оси 20. Поворотный механизм 19 смонтирован на опоре 21 . Ножевой механизм 16 закрыт кожухом ( на чертеже не показан).
Устройство работает следующим образом.
Исходное сырье, в частности мука из хлебных злаков, в непрерывном режиме из бункера 1 через патрубок 3 подается в коргц с 2 узла подготовки сьфья. Через патрубок 4 в корпус 2 также в непрерьшном режиме впрыскивается вода, поступающая от дозировочного насоса. Вращающиеся на валу 6 лопасти 7 перемещают поток муки и капель воды вдоль корпуса 2, при этом происходит интенсивное перемешивание частиц муки и капель воды, в результате чего на выходе из корпуса 2 образуется равномерно увлажненная мука, сохранившая сыпучую консистенцию.
Форма лопастей 7 и их расположение относительно оси вала 6 выбраны экспериментально. Закрутка концевых участков лопастей 7 способствует более интенсивному перемешиванию частиц муки и капель воды, что обуславливает более равномерное распределение влаги в массе муки Установка лопастей 7 под углом к оси вала 6 способствует лучшему продвижению смеси муки и воды вдоль корпуса 2. При этом наличие пары лопастей 7, установленных нормально к оси вала 6 в месте расположения выходного отверстия 5, обеспечивает торможение и направление увлажненной муки в выходное отверстие 5, а наличие в концевой части корпуса 2 лопастей 7, угол наклона которых противоположен углу наклона лопастей 7, расположенных на участке от входного конца корпуса 2 до выходного отверстия 5, препятствует скоплению увлажненной муки в концевой части корпуса 2.
Увлажненная мука поступает в экструдер через входное отверстие 9 в корпусе 8. Под воздействием шнека 12 обра батьюаемый продукт перемешается внутри экструдера, при этом в процессе продвижения он испытывает воздействие механических сдвиговых усилий, повьппенных давления и температуры, в результате чего происходит пластификация обрабатываемой массы. 6 зоне перед первой фильерной матрицей 13 обрабатываемая масса находится в максимально сжатом состоянии, давление и температура в ней сильно возрастают, при этом находящаяся в массе влага находится в перегретом состоянии. После выпрессовки массы из фильер первой матрицы 13 в межматричное пространство 15 давление в массе снижается, происходит увеличение объема массы и частичное исшфение из нее влаги, то есть осуществляется первая стадия вспучивания продукта. Толшина первой фильерной матрицы 13, а также количество и диаметр фильер в ней выбраны такими, чтобы в процессе продавливания через филье т обрабатываемая масса прогрелась до требуемой степени. Из межматричного пространства 15 обрабатываемая масса продавливается через вторую фильерную матрицу 14. За счет того, что толпцша матрицы 14 меньше, чем толщина матрицы 13, масса продукта легко продавливается через фильеры матрицы 14, что снижает энергозатраты на процесс экструзии. Кроме того, наличие в матрице 14 относительно большого количества фильер с малым диаметром способствует достижению высокой однородности конечного продукта и его нежнойш консистенции. Выходящая из
матрицы 14 фрагментированная масса продукта объединяется в сплошной поток и проходит через выходное сопло 10, а затем через формующую фильеру 11. На выходе из фильеры 11 при атмосферном давлении из горячего сформованного продукта испаряется влага и происходит его окончательное вспучивание.
Сухой готовый продукт подается к ножевому механизму 16, где вращающаяся вокруг оси 18 дисковая фреза 17 распиливает продукт в плоскости, перпендикулярной плоскости его продвижения, с получением ппучных изделий. Использование в качестве режущего инструмента фрезы позволяет получить ровные края изделий и при этом избежать смятия и ломки хрупкого готового продукта. Длина окружности, которую описывает ось 18 фрезы 17, задает длину получаемого щтучного изделия.
Таким образом, за счет выбранной конструкщш узла подготовки сырья возможно проведение технологического процесса производства продукта в непрерывном режиме, что увеличивает производительность устройства. При этом получение на выходе из узла подготовки сырья равномерно увлажненной сьшучей массы без комков способствует формированию в дальнейшем мелкопористой однородной структуры готового изделия.
Использование многофильерных матриц также способствует повьппению однородности структуры готового изделия. За счет меньшей толщины установленной перед выходным соплом матрицы облегчается процесс продавливания обрабатываемой массы после первой стадии ее вспучивания, что снижает энергозатраты на проведение процесса экструзии. При этом, поскольку указаш1ая матрица имеет небольщую толщину, продукт во время прохождения через ее фильеры не успевает перегреться, что исключает пережаривание готового продукта.
Использование дисковой фрезы в ножевом механизме повыщает качество резки и, соответственно, снижает количество бракованных изделий на этапе резки.