Котлетный автомат с раздвижной формой для формования нетекучих клейких пищевых масс
CUTLET MACHINE WITH A SLIDING MOLD FOR MOLDING NON-FLOWING STICKY FOOD MASSES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ:
Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности к оборудованию для изготовления пищевых полуфабрикатов из различных твердообразных пищевых масс, например, котлет, биточков из мясных и растительных фаршей, сырников.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Начиная с середины 20 века получили массовое распространение высокоэффективные автоматы для изготовления котлет и подобных им кулинарных изделий. Из них наибольшую популярность приобрели модели, в которых дозирование пищевой массы (фарша) и одновременное формование изделия выполнялось путем заполнения фаршем полости, выполненной в виде отверстия в толстой пластине из твёрдого материала. При этом пластина может быть плоской или являться стенкой цилиндра (барабана). Несмотря на многочисленные конструктивные различия в деталях, все эти автоматы имеют общие принципы устройства и функционирования, которые могут быть описаны следующим образом.
Автомат имеет в составе:
1. Ёмкость для фарша
2. Нагнетательное устройство
3. Форму, выполненную в виде твёрдой плоской или имеющей вид стенки барабана пластины с одним или несколькими отверстиями
4. Некоторое количество выталкивателей для готовых изделий. Выталкиватели имеют вид поршней, способных двигаться внутри отверстий пластины
В процессе изготовления изделия нагнетательное устройство подаёт фарш из ёмкости в отверстия, сделанные в пластине. Создаваемое нагнетателем давление понуждает фарш заполнить весь объём отверстия, тем самым обеспечивая объёмное дозирование и копирование изделием формы отверстия. Затем излишний фарш отсекается вдоль поверхности пластины, а отформованное изделие выталкивается из отверстия поршнем.
Простота и эффективность данного принципа являются причиной того, что на нём основана работа огромного количества моделей котлетных автоматов, не поддающихся перечислению. Однако этот принцип устройства и функционирования котлетного автомата может быть далее улучшен в некотором отношении.
Из инженерной реологии известно, что фарши в зависимости от состава и технологии приготовления могут обладать разной степенью текучести и соответственно приближаться по своим свойствам к твёрдым телам или жидкостям. Для нормального функционирования описанного выше котлетного автомата необходимо, чтобы давление, создаваемое нагнетателем на фарш, достаточно равномерно передавалось по всем направлениям внутри фарша, только при этих условиях фарш, поступающий с торца цилиндрической полости формы, равномерно заполняет весь объём полости. Свойство передавать давление одинаково по всем направлениям характерно для жидкостей и является причиной их способности течь. Если же фарш напоминает по своим свойствам мокрый песок, то давление, оказываемое на фарш с торца цилиндрической полости формы, не приводит к равномерному заполнению полости, как бы велико это давление не было.
Для применимости описанного котлетного автомата технологам приходится тратить значительные усилия на разработку рецептуры фаршей, ориентированных на данный принцип формования изделий, непригодные для данного принципа рецептуры приходится отбрасывать.
Причиной создания настоящего изобретения была необходимость формования изделий из фаршей с очень низкой текучестью (подобных мокрому песку). В частности, такими свойствами обладают фарши из сырых твёрдых овощей с достаточно крупными частицами.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для обеспечения формования изделий из фаршей с очень низкой текучестью в принцип устройства и функционирования котлетного автомата вносятся следующие изменения. Пластина, которая должна иметь отверстия для формования изделий, разрезается на две части. Отверстия для формования выполняются вдоль линии разреза пластины. Если геометрическая фигура, которая является основанием цилиндрического отверстия, допускает ось симметрии, то эта ось симметрии должна располагаться по линии разреза или рядом с ней. В простейшем примере, когда основанием цилиндрического отверстия является круг, по линии разреза должны идти центры этих кругов.
При заполнении форм фаршем части пластины раздвигаются в разные стороны от линии разреза, освобождая таким образом достаточное место для поступления фарша. Фарш при этом может подаваться при как угодно малом давлении, поскольку давление подачи фарша в данном случае никак не используется для формования изделия. Затем пластины смыкаются обратно. При сближении частей пластины их торцевые поверхности действуют подобно лопатам бульдозера, сгребая фарш и обеспечивая заполнение полостей формы во всех углах.
Нагнетательное устройство при этом оказывается излишним. Точнее, ту часть функциональности нагнетательного устройства, которая отвечала за сжатие фарша внутри полостей формы, выполняют сами движущиеся части формы. А та часть функциональности нагнетательного устройства, которая отвечала за перемещение основной массы фарша по направлению к формующему органу, может выполняться силой тяготения, если емкость с фаршем выполнить в виде воронки над формующим органом. При этом за счёт того, что исчезают энергетические потери на перемещение всей массы фарша под значительным давлением, энергопотребление автомата существенно падает.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
фиг.1 – на чертеже изображены последовательно сверху вниз:
а) общий вид одного из возможных вариантов пластины с отверстиями для формования, выполненной в качестве реализации настоящего изобретения, в раздвинутом состоянии.
б) вид той же пластины в плане, в сомкнутом состоянии.
в) сечение пластины из пункта б) по линии А-А. Аналогичные сечения используются во всех последующих чертежах, которые иллюстрируют функционирование возможных автоматов по принципу настоящего изобретения.
Последующие чертежи содержат схематические сечения двух возможных автоматов, построенных по принципу настоящего изобретения. Этими сечениями иллюстрируются фазы цикла, выполняемого автоматом при формовании изделия.
Чертежи на фиг. 2 – фиг.5 содержат схематические сечения простейшего автомата из пункта 1 раздела «ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ».
Чертежи на фиг. 6 – фиг.9 содержат схематические сечения более сложного автомата из пункта 2 раздела «ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ».
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже приводятся два варианта осуществления изобретения
5. Одна из простейших моделей, не допускающая изменять массу изделия простой регулировкой автомата.
6. Более сложная модель, позволяющая изменять массу изделия регулировкой в процессе работы, в том числе автоматически.
Опишем устройство и процесс работы каждого из автоматов, используя чертежи.
Начнём с простейшей модели. На фиг. 2 обозначены цифрами:
1 – Ёмкость с фаршем, расширяющаяся кверху. Ёмкость у своего дна имеет слева и справа плоские отверстия в виде щелей, через которые вдоль плоского дна ёмкости перемещаются части пластины с отверстиями для формования.
2 – Разрезанная пластина с отверстиями в виде круговых цилиндров для формования. Сечение пластины дано по линии, проходящей через центры цилиндрических отверстий, как это показано на фиг. 1.
3 – Цилиндрический поршень для выталкивания готовых изделий из формы.
4 – Отдел ёмкости с фаршем, который можно назвать уплотнительной камерой.
На фиг. 2 показана начальная фаза цикла формования очередного изделия. Формование предыдущего изделия закончено, и это изделие вытолкнуто поршнем, прошедшим сквозь отверстие в пластине.
На фиг. 3 показана следующая фаза цикла: выталкивающий поршень поднялся в исходное положение, части пластины движутся влево.
На фиг. 4 показана третья фаза цикла: левая часть пластины продолжает движение налево, правая часть пластины остановилась в заданном положении, так что формовочное отверстие оказалось внутри уплотнительной камеры, в пространство между частями пластины под действием силы тяжести поступает неуплотнённый фарш.
На фиг. 5 показана заключительная фаза цикла: левая часть пластины движется вправо, правая часть пластины зафиксирована с усилием в предыдущем положении, фарш сжимается частями пластины в уплотнительной камере, избытки фарша выдавливаются через канал между левым краем формующего отверстия в пластине и левым приподнятым краем уплотнительной камеры. Формование изделия закончено, осуществляется переход к начальной фазе цикла, иллюстрируемой фиг. 2.
В описанном варианте автомата фарш заполняет весь объём формующего отверстия в пластине, поэтому масса изделия не может быть изменена без изменения плотности фарша или без замены пластин. Небольшое усложнение конструкции позволяет создать модель автомата, в которой масса изделия допускает лёгкую регулировку.
Рассмотрим фиг. 6, на котором изображена начальная фаза цикла усложнённого автомата. В конструкцию автомата внесены следующие изменения:
а) у емкости с фаршем отсутствует уплотнительная камера
б) для правой щели ёмкости добавлена заслонка 5, которая может двигаться вверх-вниз
в) добавлен ещё один ряд поршней 6, плотно входящих в формующие отверстия пластины, подобно выталкивающим поршням.
На фиг. 7 показана следующая фаза цикла: выталкивающий поршень поднялся в исходное положение, части пластины движутся влево, причём правая часть пластины останавливается у правого края дна ёмкости, а левая продолжает движение дальше.
На фиг. 8 показана третья фаза цикла: заслонка опущена, левая часть пластины начинает движение назад по направлению к заслонке, при этом между пластиной и заслонкой образуется зона равномерно уплотнённого фарша, излишний фарш из пространства между левым краем формующего отверстия в пластине и заслонкой выдавливается наверх. При достижении некоторого заданного расстояния L между левым краем формующего отверстия в пластине и заслонкой пластина останавливается.
На фиг. 9 показана заключительная фаза цикла: заслонка поднимается, уплотнённый слой фарша проталкивается левой частью пластины из ёмкости направо, до соединения частей формы, верхняя поверхность фарша в полости формы выравнивается и уплотняется дополнительным поршнем. Формование изделия закончено, осуществляется переход к начальной фазе цикла, иллюстрируемой фиг. 6.
В описанном варианте автомата фарш может заполнять полость формы частично, объём фарша, поступающего в полость формы, определяется расстоянием L из третьей фазы цикла. Данное расстояние может быть легко отрегулировано, например, изменением числа импульсов, подаваемых шаговому двигателю, который отвечает за перемещение левой части формы. Это позволяет, в частности, автоматически регулировать массу готового изделия.
Приведённые примеры осуществления изобретения являются иллюстративными и не ограничивают возможных вариантов осуществления данного изобретения.