УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОРАДИАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
DEVICE FOR THERMAL-RADIATION TREATMENT OF FOOD PRODUCTS

Изобретение относится к устройствам для терморадиационной обработки пищевых продуктов и может быть использовано для приготовления шашлыков, барбекю, запекания мяса, рыбы или овощей.
Известно устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащее шампуры и средство для их удержания, выполненное в виде рамы, предпочтительно прямоугольной, противоположные стенки которой снабжены пазами для установки шампуров, при этом шампуры установлены параллельно друг другу с возможностью вращения вокруг их продольных осей, для чего участок каждого шампура, размещаемый в пазу, выполнен цилиндрическим с заострением, а противоположный конец снабжен фигурным отгибом, при этом шампуры снабжены приводом вращения, который снабжен планкой с отверстиями, продольные оси которых параллельны друг другу и перпендикулярны стороне планки, обращенной к стенке рамы, а указанный конец фигурного отгиба шампура параллелен его продольной оси, лежит в одной плоскости с ней и размещен в соответствующем отверстии планки с возможностью вращательно-поступательного движения планки от рукоятки (патент №2290052 (RU), A47J 37/04, 2006).
Недостатком всех шашлычниц на углях является неравномерный прогрев снаружи и внутри, высокая трудоемкость, сложность и высокая стоимость (использование жаропрочных материалов, отражателей инфракрасного излучения, необходимость применения механического привода для вращения шампуров), необходимость большого количества топлива, возможность подгорания поверхности обрабатываемого продукта, приготовление только на открытом воздухе или при наличии вытяжной вентиляции, экологическое загрязнение окружающей среды.
Известна шашлычница, включающая в себя корпус, место установки шампуров, нагреватель, выполненный в виде модуля с 2-4 нагревательными элементами, при этом элементы расположены на 2-4 уровнях, каждый в собственной вертикальной плоскости в центральной части жарочной камеры, образованной легкосъемным нижним отражателем-подносом, двумя боковыми отражателями-дверцами, снабженными термоизолированной ручкой, защелкой удержания в закрытом положении и замком снятия боковых дверец с прибора для мытья по окончании работы, и жестко закрепленными отражателями: верхним, передним и задним, на которых крепится терморадиационный модуль и устанавливаются снабженные системой фиксации в заданном ручным вращением положении шампуры, которые располагаются по обе стороны от нагревателя на двух, четырех и пяти уровнях, каждый в собственной вертикальной плоскости в изотермической зоне, при этом электрический нагревательный элемент и каталитический элемент выполнены цилиндрическими (патент №2131208 (RU), A47J 37/04, 1999).
Недостаток устройства - громоздкость и возможность использования только в стационарных условиях крупных предприятий, кроме того, в заявленном устройстве положение обрабатываемого продукта не меняется на протяжении процесса запекания, т.е. тепловое воздействие неравномерно по объему обрабатываемого продукта.
Известно устройство для приготовления шашлыка (прототип), включающее корпус с вентиляционной щелью, размещенную в корпусе съемную колосниковую решетку для топлива, шампуры, привод с рукоятью для вращения шампуров, полую коробку с установленными в ней элементами привода, гнезда для установки шампуров, и шарнирно установленную на корпусе крышку с отверстиями для выхода продуктов сгорания топлива, при этом привод для вращения шампуров выполнен в виде планетарной фрикционной передачи, солнечное колесо и сателлиты которой выполнены в виде конусных катков, подпружиненных между собой, при этом солнечное колесо установлено с возможностью фиксации от проворота в коробке, установленной с возможностью фиксации с корпусом устройства или с рукоятью, гнезда для установки шампуров выполнены в сателлитах, устройство снабжено закрепленными на корпусе с возможностью вращения роликами для установки на них коробки и рукояти привода, причем число оборотов сателлита относительно своей оси при одном обороте водила не равно целому числу (патент №2236163 (RU), A47J 37/04, 2004).
К недостатку аналога относится чрезвычайная сложность, а следовательно, ограниченная надежность механической системы поворота шампуров, низкая эффективность использования тепла от сжигаемого топлива, неравномерная прожарка шашлыка при различной интенсивности горения топлива в топке на разных участках колосниковой решетки, неудобство в использовании, так как оси шампуров не перемещаются и шампуры необходимо менять местами вручную.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для приготовления шашлыка посредством применения выполненной из термореактивного материала с высокой удельной теплоемкостью и излучающей способностью в инфракрасном диапазоне колосниковой решетки с возможностью перемещения относительно корпуса, снабженной геометрически совпадающими с вентиляционными каналами корпуса сквозными отверстиями, образующими инфракрасные излучатели, и выполненной из прозрачного огнеупорного материала, и снабженной дискретно расположенными диффузными отражателями инфракрасного излучения крышки, что существенно повышает эффективность использования тепла от сжигаемого топлива, равномерную терморадиационную обработку пищевых продуктов независимо от интенсивности горения топлива в топке на разных участках колосниковой решетки, постоянный визуальный контроль процесса терморадиационной обработки пищевых продуктов, повышает биологическую и пожарную безопасность процесса терморадиационной обработки пищевых продуктов вследствие ограничения общего паразитного излучения устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для терморадиационной обработки пищевых продуктов, содержащем корпус с вентиляционными каналами, размещенную в корпусе съемную колосниковую решетку для топлива, установленными на корпусе гнездами для установки шампуров с элементами привода для вращения шампуров, шарнирно установленную на корпусе крышку с отверстиями для выхода продуктов сгорания топлива, колосниковая решетка выполнена из термореактивного материала с высокой удельной теплоемкостью и излучающей способностью в инфракрасном диапазоне, например керамики, с возможностью перемещения относительно корпуса и снабжена геометрически совпадающими с вентиляционными каналами корпуса сквозными отверстиями, образующими инфракрасные излучатели, а крышка выполнена из прозрачного огнеупорного материала, например кварца, и снабжена дискретно расположенными диффузными отражателями инфракрасного излучения, например медными.
Применение выполненной из термореактивного материала с высокой удельной теплоемкостью колосниковой решетки значительно повышает эффективность использования энергии топлива вследствие уменьшения выброса в окружающее пространство инфракрасного излучения корпусом устройства.
Применение выполненной из термореактивного материала с высокой излучающей способностью в инфракрасном диапазоне, например керамики, колосниковой решетки значительно повышает эффективность процесса терморадиационной обработки пищевых продуктов вследствие интенсивного терморадиационного излучения энергии.
Применение геометрически совпадающих с вентиляционными каналами корпуса сквозных отверстий, образующих инфракрасные излучатели, значительно повышает эффективность процесса терморадиационной обработки пищевых продуктов вследствие увеличения интегральной энергии инфракрасного излучения в результате увеличения суммарной излучающей поверхности.
Применение снабженной геометрически совпадающими с вентиляционными каналами корпуса сквозными отверстиями с возможностью перемещения относительно корпуса колосниковой решетки позволяет регулировать процесс терморадиационной обработки пищевых продуктов посредством вариации проходного сечение вентиляционных каналов для регулировки притока воздуха.
Применение выполненной из прозрачного огнеупорного материала, например кварца, крышки обеспечивает постоянный визуальный контроль процесса терморадиационной обработки пищевых продуктов.
Применение дискретно расположенных на крышке диффузных отражателей инфракрасного излучения, например медных, обеспечивает равномерное поверхностное облучение пищевых продуктов отраженным инфракрасным излучением.
Применение снабженной дискретно расположенными диффузными отражателями инфракрасного излучения, например медными, крышки обеспечивает дополнительную эффективность использования энергии топлива вследствие ограничения выброса тепловой энергии топлива и пищевых продуктов в окружающее пространство.
Применение термореактивной колосниковой решетки и отражающей инфракрасное излучение крышки повышает биологическую и пожарную безопасность процесса терморадиационной обработки пищевых продуктов вследствие ограничения общего паразитного излучения устройства.
Функциональная схема устройства для терморадиационной обработки пищевых продуктов представлена на фиг.1, спектральные характеристики конструкционных материалов устройства - на фиг.2.
Устройство для терморадиационной обработки пищевых продуктов содержит корпус 1 с шарнирно установленной на корпусе 1 выполненной из прозрачного огнеупорного материала, например кварца, крышкой 2 с отверстиями 3 для выхода продуктов сгорания топлива и установленными на корпусе гнездами 4 для установки шампуров с элементами привода для вращения шампуров. Колосниковая решетка 5 оборудована штангой 6 для перемещения относительно корпуса 1 и снабжена образующими инфракрасные излучатели геометрически совпадающие с вентиляционными каналами корпуса сквозными отверстиями 7, а крышка 2 снабжена дискретно расположенными диффузными отражателями 8 инфракрасного излучения, например медными.
Работает устройство для терморадиационной обработки пищевых продуктов следующим образом.
Для терморадиационной обработки пищевых продуктов можно использовать твердое, жидкое или газообразное топливо, а также электроэнергию, что позволяет использовать устройство в полевых или стационарных условиях. Под действием энергии топлива колосниковая решетка разогревается до температуры 1000-1300 К, что соответствует спектральному распределению энергии излучения Е с эффективной длиной волны инфракрасного излучения λ=2,5 мкм (фиг.2, график 3). При использовании твердого, жидкого или газообразного топлива перемещением колосниковой решетки 5 посредством штанги 6 регулируют подачу воздуха вариацией проходного сечения вентиляционных каналов корпуса 1. При открытой крышке 2 производят загрузку устройства предварительно расположенными на шампурах пищевыми продуктами и крышку 2 закрывают. В процессе терморадиационной обработки пищевых продуктов качество обработки и готовность продуктов визуально контролируют через прозрачную крышку 2. Изготовленная из термореактивного материала с высокой удельной теплоемкостью колосниковая решетка аккумулирует в процессе нагрева достаточное для терморадиационной обработки пищевых продуктов количество тепловой энергии. Изготовленная из термореактивного материала с высокой излучающей способностью в инфракрасном диапазоне, например керамики, колосниковая решетка обеспечивает эффективное облучение пищевых продуктов инфракрасным излучением, так как керамика обладает значительной теплоемкостью (0,2 ккал/кг*К в отличие от меди - 0,09 ккал/кг*К или стали 0,11 ккал/кг*К), а пористая поверхность обеспечивает увеличение излучающей способности е в инфракрасном диапазоне до е=0,98 (фиг.2, график 2) против е=0,23 для стали (фиг.2, график 4) или е=0,061 для меди (фиг.2, график 5), что значительно повышает эффективность процесса терморадиационной обработки пищевых продуктов. Наличие геометрически совпадающих с вентиляционными каналами корпуса сквозных отверстий колосниковой решетки, образующих инфракрасные излучатели, обеспечивает локальную направленную концентрацию инфракрасного излучения на дискретно расположенные диффузные отражателями 8 инфракрасного излучения, что обеспечивает равномерное облучение пищевых продуктов и, в свою очередь, повышает эффективность использования энергии топлива и качество терморадиационной обработки. Выполненные медными диффузные отражатели инфракрасного излучения обладают высоким коэффициентом отражения k инфракрасного излучения (фиг.2, график 1), уступают только серебряным, использование которых очевидно экономически нецелесообразно. Установка в корпусе 1 вместо шампуров сетки позволяет использовать устройство для приготовления барбекю или радиационной сушки овощей и фруктов.
Таким образом, устройство для терморадиационной обработки пищевых продуктов действительно существенно повышает эффективность использования тепла от сжигаемого топлива, равномерную терморадиационную обработку пищевых продуктов независимо от интенсивности горения топлива в топке на разных участках колосниковой решетки, постоянный визуальный контроль процесса терморадиационной обработки пищевых продуктов, повышает биологическую и пожарную безопасность процесса терморадиационной обработки пищевых продуктов вследствие ограничения общего паразитного излучения устройства.