СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПРЕСС МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
UHF PRESS FOR PASTA PRODUCTS

Предполагаемое изобретение относится к оборудованию для формования макаронных изделий. Оно предназначено для высокотемпературного формования макаронных изделий за счет использования энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты.
Целью настоящей работы является разработка пресса для формования макаронных изделий в процессе эндогенного нагрева.
Известно, что для формования макаронных изделий используют прессы с шнековым нагнетанием теста в предматричную камеру, на выходе из которой установлена матрица с формующими отверстиями. С целью повышения производительности пресса осуществляют термообработку теста, путем нагрева матрицы [1]. Формование макаронных изделий через нагретую матрицу сопровождается положительными изменениями свойств белка и крахмала. При высокотемпературном способе формования рекомендуется оптимальные температуры нагрева матрицы - 75…85°С [2]. В традиционных прессах без вакуумирования теста и нагрева в формующей головке полного формования клейковины, частично увлажненными белками, не происходит. Клеящие, связующие свойства проявляются лишь при уплотнении в шнековой камере нагретого теста. Увеличить температуру теста перед матрицей выше 50…55°С следует только эндогенным нагревом, ни в коем случае не разогревом теста в результате интенсивного трения его о лопасти шнека. Чрезмерное «перетирания» теста в шнековой камере, приводит к глубокой механотермической деструкции клейковины и потере ею связующих свойств. В базовых прессах в матрице со стороны входа теста имеется кольцевая канавка, где находится трубчатый электронагреватель (ТЭН), мощностью 3 кВт. Нагревая матрицу до 75…85°С, достигают также значительного снижения давления прессования (вследствие увеличения пластичности и текучести теста) [2].
Предварительными исследованиями нами установлено, что сокращение расхода электроэнергии возможно за счет использования СВЧ энергии, позволяющей получить продукцию высокого качества.
Прототипом данного пресса является макаронный пресс «Итилица - 5», содержащий шнек - нагнетатель в рабочей камере и формующую головку [3].
Технологический и технический результаты, на достижение которых направлено изобретение. Технический результат заключается в увеличении производительности пресса за счет использования энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты. Указанный технический результат достигается тем, что сверхвысокочастотный пресс макаронных изделий, содержит резонаторную камеру СВЧ генератора с трапециидальным поперечным сечением, причем ее нижним основанием служит шнековая камера со шнеком-нагнетателем, а верхним - генераторный блок с излучателем, направленным во внутрь резонаторной камеры, при этом на боковой стороне резонаторной камеры вырезана отверстие и установлена решетка измельчающего механизма, связанного с подающим шнеком, над которым установлена приемная емкость.
На чертежах изображены схема процесса формования изделий, пространственное изображение СВЧ пресса, его реальное выполнение и отдельные узлы.
На фиг.1 изображена схема процесса высокотемпературного формования макаронных изделий под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты: 1 - СВЧ генератор, 2 - корпус, 3 - резонаторная камера, 4 - шнек-нагнетатель, 5 - прижимное устройство, 6 - матрица с формующей решеткой, 7 - камера для шнека-нагнетателя, 8 - привод шнека-нагнетателя, 9 - измельчающий механизм, содержащий нож и решетку, 10 - прижимное устройство измельчающего механизма, 11 - подающий шнек, 12 - корпус подающего шнека, 13 - емкость для теста, 14 - подача теста, 15 - измельченное тесто.
На фиг.2 представлено пространственное изображение сверхвысокочастотного макаронного пресса: 1 - СВЧ генератор, 2 - корпус, 3 - резонаторная камера, 4 - шнек-нагнетатель, 5 - прижимное устройство, 6 - матрица с формующей решеткой, 7 - камера для шнека-нагнетателя, 8 - привод шнека-нагнетателя, 9 - измельчающий механизм, содержащий нож и решетку. 10 - прижимное устройство измельчающего механизма, 11 - подающий шнек, 12 - корпус подающего шнека, 13 - емкость для теста.
На фиг.3 представлено пространственное изображение сверхвысокочастотного пресса без генераторного блока: 2 - корпус, 3 - резонаторная камера, 4 - шнек-нагнетатель, 5 - прижимное устройство, 6 - матрица с формующей решеткой, 7 - камера для шнека-нагнетателя, 8 - привод шнека-нагнетателя, 9 - измельчающий механизм, содержащий нож и решетку, 10 - прижимное устройство измельчающего механизма, 11 - подающий шнек, 12 - корпус подающего шнека, 13 - емкость для теста.
На фиг.4 представлено расположение шнека-нагнетателя в резонаторной камере: 3 - резонаторная камера, 4 - шнек-нагнетатель, 5 - прижимное устройство, 6 - матрица с формующей решеткой, 7 - камера для шнека-нагнетателя, 9, 10 - измельчающий механизм с прижимным устройством, установленный в отверстие в резонаторной камере.
На фиг.5 представлена схема процесса воздействия электромагнитного поля СВЧ диапазона на тесто в резонаторной камере в пульсирующем режиме: 1 - источник СВЧ энергии, 3 - резонаторная камера, 4 - шнек-нагнетатель, 15 - тесто. Далее приведены дополнительные материалы.
На фиг.6 представлен общий вид реального исполнения сверхвысокочастотного пресса макаронных изделий при поднятом СВЧ генераторе (фотография как дополнительный материал.)
На фиг.7 представлен процесс подачи измельченного теста в резонаторную камеру, содержащую шнек-нагнетатель.
На фиг.8 представлен процесс подачи измельченного теста в шнек-нагнетатель.
На фиг.9 представлен процесс формования макаронных изделий.
Сверхвысокочастотный пресс макаронных изделий собран из четырех модулей: 1 модуль - СВЧ генератор; 2 модуль - подающее и измельчающее тесто устройство; 3 модуль - резонаторная камера; 4 модуль - механизм для формования макаронных изделий с шнеком - нагнетателем и формующей головкой (прижимное устройство, матрица, формующая решетка). СВЧ пресс содержит следующие основные элементы (фиг.1…5):
1 - СВЧ генератор, 2 - корпус, 3 - резонаторная камера, 4 - шнек-нагнетатель, 5 - прижимное устройство, 6 - матрица с формующей решеткой, 7 - камера для шнека-нагнетателя, 8 - привод шнека-нагнетателя, 9 - измельчающий механизм, 10 - прижимное устройство измельчающего механизма, 11 - подающий шнек, 12 - корпус подающего шнека, 13 - емкость для теста.
Источник СВЧ энергии 1 находится над корпусом 2 резонаторной камеры 3. Поперечное сечение резонаторной камеры 3 выполнено в виде трапеции, но вместо нижнего основания приварен цилиндр продольным вырезом. В цилиндре расположен шнек-нагнетатель 4 из неферромагнитного материала. На вал шнека-нагнетателя 4 насажен формующая головка, состоящая из прижимного устройства 5, матрицы 6 с формующей решеткой. Шнек-нагнетатель 4 расположен вдоль цилиндрической камеры 7, являющейся стороной резонаторной камеры 3. Вал шнека-нагнетателя 4 насажен на привод 8. Витки шнека-нагнетателя 4 перекрывают продольный вырез цилиндрического камеры 7. На боковой стороне резонаторной камеры 3 имеется отверстие для монтажа измельчающего механизма 9 с прижимным устройством 10. Измельчающий механизм 9 состоит из решетки из неферромагнитного материала и ножей. Подающий шнек 11 расположен в корпусе 12, содержащем приемную емкость 13.
Технологический процесс высокотемпературного формования макаронных изделий с использованием ЭМПСВЧ включает следующие операции: 1) подача сырья в измельчительный блок; 2) подача измельченного сырья в резонаторную камеру; 2) эндогенный нагрев сырья в резонаторной камере в пульсирующем режиме; 3) нагнетание нагретого теста в формующую головку; 4) формование макаронных изделий.
Сверхвысокочастотный пресс макаронных изделий работает следующим образом. Включают привод подающего шнека 11. Сырье 14 загружают в емкость 13, после чего оно перемещается с помощью подающего шнека 11 в измельчающий и дозирующий механизм, 9, которое содержит прижимное устройство 10. Включают СВЧ генератор 1. Измельченное тесто 15 попадает в резонаторную камеру 3, где происходит процесс эндогенного нагрева. Резонаторная камера одновременно выполняет несколько функций: обеспечивает электромагнитное поле СВЧ диапазона; осуществляет эндогенный нагрев сырья в пульсирующем режиме за счет экранирования сырья витками шнека-нагнетателя 4 (фиг.5). Причем, шнек-нагнетатель 4 является одним из оснований трапецеидальной резонаторной камеры-3, и перекрывает излучение в измельченное тесто 15, находящееся на нижней части витка шнека, т.е. обеспечивает пульсирующий режим эндогенного нагрева. При этом происходит положительное изменение свойств белка и крахмала в каждой частице продукта. Далее макаронное тесто с помощью шнека-нагнетателя 4 продавливается через формующую головку, содержащую матрицу 6 с формующей решеткой и прижимное устройство 5. Формующей головке происходит формование готового макаронного изделия. После чего изделия направляются на сушку. В процессе эндогенного нагрева измельченного теста 15 при уплотнении в шнековой камере 7 пресса, основная масса влаги поглощается крахмалом, белковыми веществами, которые связывают частицы теста. При переходе на высокотемпературный режим формования увеличивается производительность пресса, режим сушки изделий изменяется, так как влажность снижается.
Шнек-нагнетатель выполняет несколько функций: когда измельченное тесто находится между витками на верхней части шнека, оно эндогенно нагревается, при повороте шнека - отволаживается, т.е. выравнивается давление, температура, влажность по структуре теста. Шнек обеспечивает не только поточность, но и пульсирующий режим воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты, а также является элементом объемного резонатора, ограничивая излучение в окружающую среду.
Формующая головка, состоящая из прижимного устройства, матрицы и формующей решетки имеет разные матрицы 6 для производства разных видов изделия. Экранирование излучения в окружающее пространство при проведении непрерывного процесса, осуществляется за счет цилиндрической камеры 7 шнека-нагнетателя 4. Генераторный блок 1 можно приподнять от корпуса 2 для очистки резонаторной камеры 3, в конце технологического процесса. Измельчающий механизм 9 обеспечивает дозированную подачу измельченного теста 15 в резонаторную камеру 3 в более рыхлом состоянии, что исключает неравномерность структуры макаронного теста. Решетка измельчающего механизма 9 перекрывает отверстие в резонаторной камере и экранирует излучение.
Источники информации:
1. Медведев Г.М. Технология макаронного производства. - М.: Колос, 1998. - С.130.
2. Хромеенков В.М. Технологическое оборудование хлебозаводов и макаронных фабрик. - СПб.: ГИОРД, 2002. - С.367-369.
3. Инструкция макаронного пресса «Итилица - 5».