УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕСТА С НАЧИНКОЙ И НАГНЕТАТЕЛЬ ТЕСТА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В ЭТОМ УСТРОЙСТВЕ
DEVICE FOR MANUFACTURING FILLED DOUGH PRODUCTS AND DOUGH CHARGER USED IN SUCH DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к пищевой промышленности, конкретнее к оборудованию для обработки теста, предназначенному для преимущественного использования в производстве пельменей и подобных изделий.
Уровень техники
Известно устройство для приготовления изделий из теста с начинкой (см. патент SU 1634210, МПК: A21C 9/06, опубл. 15.03.1991 г.), содержащее бункер для начинки и два бункера для теста, на выходе каждого из которых установлены рифленые раскаточные валки для формирования тестовой ленты и размещена направляющая пластина для подачи тестовой ленты к размещенным ниже формующим барабанам.
Благодаря наличию двух бункеров для теста и двух раскатывающих механизмов, устройство обеспечивает получение одновременно двух тестовых лент, используемых для формования изделий. Однако оно может быть использовано только для предварительно подготовленного теста и обеспечивает получение тестовых лент с относительно большой толщиной, что снижает качество изделий.
Известен автомат для производства пельменей (см. патент на изобретение RU 2379894, МПК: A21C 9/06, опубл. 27.01.2010 г.), содержащий бункер для теста с тестомесительным механизмом, раскатывающие вальцы, обеспечивающие формирование сразу двух тестовых лент, штамповочные барабаны с формующими ячейками и трубки для нагнетания фарша между тестовыми лентами.
Устройство имеет высокую производительность, однако для формирования сразу двух тестовых лент между раскатывающими валками создается зона повышенного давления, что приводит к нагреву тестовой массы до температуры 38°С и выше, и ее структурным изменениям, в результате чего снижается качество тестовых оболочек и качество изделий в целом.
Устройства, обеспечивающие формирование сразу двух тестовых лент, имеют место в патентах: RU 71213 U1, МПК: A21C 9/06, опубл. 10.03.2008 г.; RU 2500106, опубл. 10.12.2013; RU 80312, опубл. 10.12.2009; RU 50759, опубл. 27.01.2006 г.; RU 74765, опубл. 20.07.2008 г.; GB 652550, опубл. 25.04.1951 г. Однако все эти устройства имеют схожую конструкцию, аналогичную вышеприведенному аналогу, и имеют тот же недостаток - значительный нагрев теста в процессе формирования тестовых лент.
Известно устройство для изготовления изделий из теста с начинкой (см. патент RU 127291 U1, МПК: A21C 9/06, опубл. 27.04.2013 г.), содержащее бункер для теста, бункер для начинки, нагнетатели теста и начинки, формующий механизм в виде вращающихся барабанов с ячейками на цилиндрической поверхности. Нагнетатель теста выполнен в виде шнеков. На основном шнеке установлена головка для формования тестовой трубки, выполненная в виде экструзионного механизма, на выходе из которого размещен нож для разделения тестовой трубки на две полосы, которые подают посредством направляющих роликов в зону сопряжения цилиндрических поверхностей формующих барабанов.
В качестве наиболее близкого аналога по наличию признаков, сходных с существенными признаками заявляемого технического решения устройства для изготовления изделий из теста с начинкой, принято устройство для изготовления пельменей «равиоли», включающее бункер для теста, нагнетатель теста, блоки предварительного и окончательного формования тестовой ленты с раскатывающими валками, а также механизм формования пельменей (см. патент RU 2134969, МПК: A21C 9/06, опубл. 27.08.1999 г.).
В упомянутом решении формирование тестовой ленты осуществляется в два этапа, и при этом исключен нагрев теста, что позволяет сохранить его структуру и обеспечить высокое качество тестовых оболочек в изделиях. В процессе раскатки формируется одна тестовая лента, которая наматывается на съемный накопительный валок.
Формирование двух тестовых лент на данном устройстве возможно при их последовательной раскатке, однако в этом случае производительность уменьшается вдвое. К существенным недостаткам следует также отнести необходимость участия в техпроцессе человека, обеспечивающего перестановку съемных накопительных валков с лентами между операциями предварительного и окончательного формования.
Известен питатель для пельменного автомата (см. патент RU 78037 U1, МПК: A21C 9/06, опубл. 20.11.2008 г.), содержащий бункер для теста, в нижней части которого размещены два вращающихся вала с лопатками и размещенный под ними шнек, проталкивающий тесто через воронкообразное окно выдачи, формирующее тестовую полосу, подаваемую между раскатывающими валками.
Известен питатель для пельменного автомата, включающий привод и бункер для теста, в нижней части которого размещены взаимно-перпендикулярно друг другу две пары нагнетающих валков, одна под другой, под которыми размещен направляющий валок для подачи теста в окно выдачи (см. патент на полезную модель RU 115162, МПК: A21C 9/06, опубл. 27.04.2012).
К существенным недостаткам обоих вышеупомянутых питателей можно отнести: повышенное давление, прикладываемое к тесту для его проталкивания через окно выдачи, что ведет к нарушениям структуры теста и ухудшению качества тестовой оболочки, значительные ограничения по влажности и консистенции теста, а также высокую вероятность попадания теста в опорные подшипниковые узлы валов и прокручивание теста на валах.
Для предотвращения попадания теста в подшипниковые узлы используют различные уплотняющие элементы и специальные приспособления, например, как в нагнетателе теста по патенту RU 2395969, МПК: A21C 9/06, опубл. 10.08.2010 г., или как в валковом нагнетающем механизме по патенту SU 204956, опубл. 22.01.1968 г.
Наиболее близким аналогом для заявляемого технического решения нагнетателя является нагнетатель теста для пельменного аппарата, раскрытый в патенте на полезную модель RU 103444, МПК: A21C 9/06, опубл. 20.04.2011 г. Сходными признаками ближайшего аналога с заявляемым решением являются: наличие привода, бункера для теста и двух нагнетающих валов с радиальными лопастями, размещенных в нижней части бункера, под каждым из которых неподвижно установлен нож-отсекатель теста, исключающий прилипание теста к валу и его паразитное прокручивание.
Среди недостатков ближайшего аналога можно отметить существенные ограничения по влажности и мягкости теста при использовании нагнетателя, т.к. выполненные в виде шлицевых нагнетающие валы подвержены забиванию тестом. Кроме того тесто попадает между торцами нагнетающих валов и стенками бункера. С целью снижения негативных последствий последнего нагнетающие валы выполнены укороченными и закреплены на приводных элементах одним концом, однако это привело к уменьшению емкости бункера для теста. Для придания направленности выходящему тесту под нагнетателем устанавливают направляющие пластины.
Раскрытие изобретения
Задачей заявляемого изобретения является разработка высокопроизводительного устройства, обеспечивающего при этом высокое качество изделий и имеющего широкие возможности использования.
Положительным техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение производительности устройства, за счет возможности одновременного изготовления двух и более тестовых лент и полной автоматизации техпроцесса, с одновременным обеспечением высокого качества изделий и широких возможностей использования устройства - для работы с тестом любой влажности и мягкости.
Решение технической задачи и упомянутые положительные технические результаты достигаются благодаря тому, что устройство для изготовления изделий из теста с начинкой, содержащее бункер для теста, нагнетатель теста, блоки предварительного и окончательного формования тестовой ленты с раскатывающими валками и механизм формования изделий, согласно заявляемому изобретению, снабжено установленным на выходе блока предварительного формования режущим валом для продольной резки сформированной в этом блоке тестовой ленты, по меньшей мере, еще одним блоком окончательного формования и разводящими транспортерами, обеспечивающими подачу полученных в процессе резки тестовых полос, каждой к своему блоку окончательного формования.
Как и в прототипе, в предлагаемом устройстве исключен нагрев теста, а двухэтапная раскатка позволяет осуществлять формирование тестовых лент без предварительной подготовки теста.
При этом в отличие от прототипа, из блока предварительного формования, после резки, выходят сразу две или более тестовых полосы, что определяется количеством режущих кольцевых кромок, выполненных на режущем валу. Полученные в результате резки тестовые полосы далее подвергаются окончательной раскатке, каждая в своем блоке окончательного формования. Упомянутые процессы окончательного формования для всех тестовых лент осуществляются одновременно. Передача теста между операциями происходит автоматически, т.е. исключено участие в техпроцессе человека, которому оставлены только функции наблюдателя-контролера.
Таким образом, в предлагаемом устройстве для изготовления изделий из теста с начинкой обеспечено одновременное получение двух или более тестовых лент при полной автоматизации техпроцесса, что способствует высокой производительности устройства. При этом благодаря отсутствию нагрева и осуществлению раскатки в два этапа обеспечено высокое качество тестовых оболочек изделий, а устройство характеризуется широкими возможностями использования: для работы с тестом в широких пределах влажности и мягкости последнего.
Этому же способствует предлагаемое техническое решение нагнетателя теста. Согласно заявляемому изобретению, в предлагаемом нагнетателе теста, содержащем встречно вращающиеся нагнетающие валы с радиальными лопастями, под каждым из которых установлен отсекатель теста, нагнетающие валы выполнены с наружной поверхностью, включающей участок цилиндрической поверхности в средней части и два конических участка с конусным расширением, направленным от цилиндрической поверхности к стенкам бункера, при этом лопасти выполнены с угловыми выборками по свободному (внешнему) краю, формирующими в средней части лопасти прямоугольный выступ, а по верхнему краю каждого отсекателя теста сформирован паз с формой, ответной упомянутым выступам лопастей.
Нагнетатель теста размещается в нижней части бункера для теста либо непосредственно под ним. В последнем случае бункер выполняют без днища, а нагнетатель размещают в кожухе, образующем продолжение стенок бункера.
Основным отличием предлагаемого нагнетателя является конструктивное исполнение несущей части вала и его лопастей.
Предлагаемая форма нагнетающего вала способствует концентрации теста в средней части бункера и исключает его попадание в опорные узлы. Тесто стремится по коническим поверхностям вала от стенок бункера в центральную его часть, откуда аккуратно выдается компактной узкой полосой в раскаточный механизм.
При этом форма лопастей нагнетающих валов способствует тому, что основное давление, прикладываемое к тесту при его подаче в зазор между раскатывающими валками, сконцентрировано в зоне прямоугольного выступа лопасти, что также соответствует средней части вала и зоне концентрации основной массы теста. Это позволяет исключить выдавливание теста за пределы раскатывающих валков и обеспечивает получение ровной тестовой ленты при раскатке. В итоге обеспечивается высокое качество получаемых тестовых оболочек в готовых изделиях.
Упомянутое распределение усилий в лопасти позволяет нагнетателю работать с тестом повышенной влажности и мягкости.
Высота выступа лопасти предпочтительно составляет от двух до 15 мм. При меньшей высоте выступа упомянутый эффект отсутствует. Увеличение высоты выступа более 15 мм технологически нецелесообразно, т.к. не приводит к усилению упомянутого эффекта.
Как показала практика, вышеупомянутые признаки, характеризующие форму вала и форму лопастей, работают в совокупности. В противном случае, при использовании одного или второго признака самостоятельно, не исключено выдавливание теста за пределы раскаточных валков, что приводит к получению тестовой ленты с периодически повторяющимися рваными краями.
Выполнение по верхнему краю отсекателя паза с формой, ответной выступам лопастей, обеспечивает возможность работы механизма, а именно: возможность вращения вала и возможность снятия отсекателем теста с лопасти при ее прохождении, что исключает паразитное прокручивание теста и позволяет значительно уменьшить нагрузки на валах.
При этом в процессе работы предлагаемого нагнетателя тесто не испытывает повышенных нагрузок, которые бы могли привести к его значительному нагреву и структурным изменениям. Тесто свободно выходит через открытое днище бункера между отсекателями теста.
В большинстве известных решений раскатывающие валки под нагнетателем размещают параллельно нагнетающим валам. В предлагаемом устройстве выдача теста узкой концентрированной полосой позволила разместить раскатывающие валки перпендикулярно к нагнетающим валам, в результате чего стало возможным увеличение объема бункера для теста.
В конкретном примере осуществления устройства блок предварительного формования тестовой ленты включает, по меньшей мере, две пары раскатывающих валков, размещенных одна под другой. Режущий вал поджат режущей кромкой к одному из раскатывающих валков нижней пары, а втором валке этой пары сформирован паз для свободного прохода режущей кромки.
Каждый блок окончательного формования тестовой ленты включает, по меньшей мере, две пары встречно вращающихся раскатывающих валков. Пары раскатывающих валков могут быть разнесены в пространстве на значительное расстояние. В этом случае целесообразно между парами раскатывающих валков разместить натяжные ролики для возможности регулирования натяжения тестовой ленты.
Стенки бункера для теста выполняют вертикально-отвесными с целью уменьшения налипания на них теста.
Механизм формования изделий включает пару встречно вращающихся барабанов с формующими ячейками на наружной поверхности, приспособления для подачи тестовых лент в зазор между барабанами и фаршепитатель для подачи начинки между тестовыми лентами.
Предпочтительная реализация предлагаемого устройства для изготовления изделий из теста с начинкой предполагает использование нагнетателя теста, выполненного вышеупомянутым образом и включающего пару нагнетающих лопастных валов, под каждым из которых установлен отсекатель теста.
Целесообразно выполнение верхнего торца отсекателей в нагнетателе со скосом от передней поверхности в направлении вращения соответствующего нагнетающего вала. Это исключает плоскостной контакт отсекателя с лопастью, который может привести к заклиниванию лопасти, и способствует свободному вращению валов.
Предпочтительно, когда один нагнетающий вал повернут на своей оси относительно второго так, что его лопасти размещены в пространстве между лопастями второго вала.
Краткое описание чертежей
Возможность промышленной осуществимости предлагаемого технического решения подтверждается приведенным ниже примером, иллюстрированным чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - функциональная схема устройства для изготовления изделий из теста с начинкой с использованием предлагаемого нагнетателя;
на фиг.2 - общий вид устройства сверху;
на фиг.3 - вид с сечением А-А с фиг.2;
на фиг.4 - показан нагнетающий вал нагнетателя теста;
на фиг.5 - сечение В-В с фиг.3, в изометрии.
Осуществление изобретения
Устройство для изготовления изделий из теста с начинкой содержит (см. фиг.1) размещенные в технологической последовательности бункер 1 для теста с нагнетателем теста 2, блок 3 предварительного формования тестовой ленты, режущий вал 4 для продольной резки тестовой ленты, установленный на выходе блока 3, разводящие транспортеры 5 и 6, блоки 7 и 8 окончательного формования тестовой ленты и механизм формования изделий, который включает встречно вращающиеся барабаны 9 и 10 с формующими ячейками на наружной поверхности, приспособления 11 и 12 для подачи тестовых лент в зазор между барабанами и фаршепитатель 13 для подачи начинки между тестовьми лентами.
Блок 3 предварительного формования тестовой ленты включает, по меньшей мере, две пары раскатывающих валков, размещенные одна под другой. Режущий вал 4 поджат режущей кромкой к валку 14 нижней пары, при этом во втором валке 15 этой пары сформирован паз для свободного прохода режущей кромки вала 4 (см. фиг.1, 3).
По две пары встречно вращающихся раскатывающих валков размещено в каждом блоке (7, 8) окончательного формования тестовой ленты.
Нагнетатель теста 2 содержит размещенные в нижней части бункера 1 встречно вращающиеся нагнетающие лопастные валы 16 и 17, под которыми установлены отсекатели теста 18 и 19, соответственно (см. фиг.2, 3).
Каждый нагнетающий вал (16, 17) (см. фиг.4) выполнен со сложной наружной поверхностью, включающей участок 20 цилиндрической поверхности в средней части и конические участки 21 и 22 по краям с конусным расширением, направленным от цилиндрической поверхности 20 к краям вала и стенкам бункера 1.
Радиальные лопасти 23 нагнетающих валов по внешнему свободному краю имеют угловые выборки 24, формирующие в средней части лопасти прямоугольный выступ 25, высота которого составляет от 2 до 15 мм. По верхнему краю каждого отсекателя теста 18 и 19 выполнен паз 26, имеющий форму, ответную выступам 25 лопастей 23 (см. фиг.3, 5).
Устройство работает следующим образом.
Тесто из бункера 1 посредством нагнетателя 2 подается в блок 3 предварительного формования тестовой ленты. Отвесные стенки бункера 1 и конические участки 21 и 22 нагнетающих валов 16 и 17 способствуют тому, что тесто стремится от стенок бункера 1 по коническим поверхностям валов в центральную часть, исключая его попадание в опорные узлы. Лопасти 23 валов 16 и 17 захватывают тесто и направляют его в открытое пространство, т.н. «окно выдачи» 27, образованное между отсекателями 18 и 19, через которое тесто выходит свободно. Окно 27 не выполняет никаких «формующих» функций.
Основное прикладываемое к тесту давление со стороны лопасти 23 сконцентрировано в зоне ее прямоугольного выступа 25. Упомянутая концентрация теста в средней части нагнетающих валов 16 и 17 и концентрация прилагаемого давления в средней части лопастей обеспечивают аккуратную, компактной узкой полосой выдачу теста в зазор между раскатывающими валками блока 3 и исключает выдавливание теста за пределы этих раскатывающих валков.
В результате обеспечивается формирование ровной тестовой ленты и высокое качество получаемых тестовых оболочек в готовых изделиях. При этом нагнетатель может работать с тестом повышенной влажности и мягкости.
Компактная аккуратная подача теста в блок 3 предварительной раскатки обеспечивает формирование ровной тестовой ленты при любом расположении раскатывающих валков. На фиг.1 показан пример, когда раскатывающие валки блока 3 расположены параллельно нагнетающим валам 16 и 17. В примере реализации устройства, приведенном на фиг.2, 3, 5, раскатывающие валки блока 3 размещены перпендикулярно к нагнетающим валам 16 и 17, что позволило значительно расширить бункер 1 для теста и увеличить его объем.
Отсекатели 18 и 19 исключают налипание теста на лопасти и его паразитное прокручивание, что позволяет значительно снизить нагрузки на валах 16 и 17.
Верхний торец отсекателей 18 и 19 выполнен со скосом 28 от передней поверхности в направлении вращения соответствующего нагнетающего вала (см. фиг.1). Наличие скосов 28 способствует свободному вращению валов 16 и 17 и исключает заклинивание лопастей.
Нагнетающий вал 16 повернут на своей оси относительно вала 17 на угол ≈45°, что позволяет разместить его лопасти в пространстве между лопастями вала 17.
Выходящая из блока 3 предварительного формования тестовая лента разрезается режущим валом 4, на заданное количество частей. Разрезанные части - полосы тестовой ленты отводятся посредством транспортеров 5 и 6 к блокам 7 и 8 окончательного формования, каждая к своему соответственно. Для регулирования натяжения тестовых лент используют натяжные ролики 29, размещенные между парами раскатывающих валков в блоках окончательного формования.
Выходящие из блоков 7 и 8 окончательно сформированные тестовые ленты посредством направляющих пластин 11 и 12 подаются к формующим барабанам 9 и 10 механизма формования изделий.
Предлагаемое устройство позволяет получить достаточно тонкую тестовую оболочку изделий и при этом сохранить структуру теста, т.к. в устройстве исключены нагрев более 28°C и травмирование теста. Из блока 3 предварительного формования выходит тестовая лента толщиной ≈18-20 мм. После окончательной раскатки ее толщина составляет всего 0,2-1,2 мм, что обеспечивает высокое качество готовых изделий.
Обычно для формирования изделий из теста с начинкой, таких как пельмени, манты и т.п., используют две тестовых ленты, между которыми размещают начинку, как в приведенном примере.
Однако возможным является размещение в одном изделии сразу двух или трех начинок, отделенных одна от другой слоем теста, например как в решении, раскрытом в патенте заявителя RU 2500106, oпубл. 10.12.2013.
Предлагаемое устройство для изготовления изделий из теста с начинкой позволяет одновременно получать две, три и более тестовых ленты для таких производств. Для этого следует выполнить режущий вал 4 с двумя или более режущими кромками и оснастить устройство дополнительными блоками окончательного формования и соответствующими транспортными механизмами, обеспечивающими передачу тестовых заготовок между операциями.