АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЖАРКИ ПОНЧИКОВ ВО ФРИТЮРЕ

Полезная модель относится к кухонному оборудованию, связанному с использованием нагревательных печей, а более конкретно, к технологическим устройствам для жарки пищевых продуктов во Фритюре.
Уровень техники данной области характеризует автоматическая установка для жарки пищевых продуктов во фритюре, описанная в патенте RU 2129831, А 47 J 37/12, 1999 г., которая содержит фритюрную ванну, разделенную перегородкой на сообщающиеся зоны загрузки и жарки.
На крышке фритюрной ванны в зоне загрузки установлена накопительная емкость для теста с механизмом дозирования и формирования тестового полуфабриката, гравитационно поступающего через зазор под разделителительной перегородкой и дном ванны в направлявший цилиндр, вертикально закрепленный в ее зоне жарки, где смонтирован нагреватель (ТЭН).
Над направляющим цилиндром закреплен ограничитель с примыкающим толкателем в приемную емкость, кинематически связанным с приводом дозирующего механизма накопителя.
Теплоизолированная ванна оснащена устройством слива фритюра и модулем контроля уровня, который автоматически осуществляет долив холодного фритюра и слив его излишков.
Свободный объем Фритюрной ванны сообщается с вытяжным патрубком, снабженным средством фритюроотделения.
Продолжением отмеченных достоинств установки являются присущие недостатки: низкая функциональная надежность и неудовлетворительное качество приготовления пончиков.
При самопроизвольном ориентировании полуфабрикатов в зоне загрузки и в направляющем цилиндре зоны жарки может прекратиться их
подача из-за заклинивания в зазоре под перегородкой или произойти механическое деформирование толкателем неправильно ориентированного пончика, удерживаемого ограничителем, соответственно.
По причине одностороннего размещения нагревателя относительно направляющего цилиндра, при постоянном поступлении с противной стороны циркулирующего холодного фритюра из зоны загрузки, происходит неравномерный нагрев тестовых полуфабрикатов, что служит причиной разной степени готовности в массе каждого жареного пончика.
Отмеченные недостатки устранены в выбранном в качестве наиболее близкого аналога автомате для жарки пончиков во фритюре по патенту RU 2165231, A 47 J 37/12, 2001 г., который содержит размещенные раздельно в общем корпусе теплоизолированную фритюрную ванну с коаксиальным спиральным нагревателем и накопительный бункер с патрубком подачи теста.
Патрубок подачи теста сообщается с вертикальным стаканом устройства формирования штучных тестовых полуфабрикатов, вмонтированным в центральное отверстие днища Фритюрной ванны. В этом стакане, имеющем каналы для принудительной циркуляции охлаждающей воды, установлен поршень, кинематически связанный со штоком привода возвратно-поступательных перемещений.
На поршне устройства формирования штучных торовой формы тестовых полуфабрикатов закреплены снизу конический отсекатель (дозатор), а сверху - направляющий стержень, для ориентированного движения пончиков во фритюре.
Фритюрная ванна оснащена устройством извлечения готовых изделий с направляющего стержня в окно крышки на отводящий склиз, вытяжным патрубком и модулем долива холодного фритюра и слива его избытка.
В накопительном бункере установлен шнек подачи теста в
патрубок и далее в стакан устройства формирования полуфабрикатов.
В этой установке за цикл возвратно-поступательных перемещений поршня в вертикальном стакане обеспечивается автоматическое объемное дозирование отсекателем порции теста с одновременным формированием полуфабрикатов, которые последовательно подаются снизу на направляющий стержень непосредственно во фритюрной ванне, технологически изолируемой от протечек фритюра подаваемым тестом.
Из разогреваемого во фритюре теста, которое заметно увеличивается в объеме, активно испаряется вода, за счет чего плотность пончиков при жарке уменьшается вдвое и они ориентированно по направляющему стержню всплывают к устройству их извлечения.
В этой автоматической установке пончики на всем пути движения во фритюре находятся внутри коаксиального нагревателя и поэтому всесторонне обжариваются при объемном тепловложении.
Однако, к недостаткам описанной установки следует отнести следующие.
Вероятностный характер подачи через патрубок порций теста разного объема под принудительно перемещаемый дозатор приводит к тому, что пончики заметно отличаются по массе и различаются разной степенью готовности при равном времени жарки. Это ограничивает реализацию пончиков из-за недовеса и по органолептическим показателям.
По причине относительно большого гидравлического сопротивления в зазоре между направляющим стержнем и внутренней поверхностью столба пончиков образуется застойная зона; в которой циркуляция фритюра за счет естественного теплообмена недостаточна, поэтому возникает градиент температуры в объеме фритюра и не обеспечивается равномерный режим жарки всей поверхности пончиков.
Локальный перегрев примыкающих непосредственно к виткам нагревателя тестовых полуфабрикатов является причиной образования
возможный пригаров, содержащих канцерогены, ухудшающих качество пончиков, при этом портится фритюр для дальнейшего использования.
Кроме того, порционное дозирование теста посредством принудительных возвратно-поступательных перемещений поршня с отсекателем в стакане устройства формирования полуфабрикатов требует дорогостоющую прецизионную технологию его изготовления и точную настройку привода, что повышает потребительскую стоимость установки и текущие расходы по ее эксплуатации.
Использование толкателя в структуре устройства поштучного извлечения готовых изделий предопределяет ручной привод оператором (субъективный фактор, негативно влияющий на качество и производительность работ) или оснащение установки дополнительными средствами путевой системы управления автономного привода, что практически нецелесообразно.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является усовершенствование конструкции установки для технологического обеспечения необходимого качества изготавливаемых пончиков в автоматическом режиме.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известной автоматической установке для жарки пончиков во фритюре, содержащей размещенные в корпусе теплоизолированную фритюрную ванну с вытяжным патрубком, закрытую крышкой, под которой смонтирован толкатель устройства извлечения готовых изделий в окно выгрузки на отводящий склиз, и накопитель, связанный посредством патрубка подачи теста с вертикальным стаканом устройства формирования штучных тестовых полуфабрикатов, включающего поршень с коническим отсекателем, кинематически связанным со штоком привода возвратно-поступательных перемещений, а также модуль долива и слива фритюра, при этом охлаждаемый стакан устройства Формирования тестовых штучных полуфабрикатов совмещен с центральным отверстием в днище
фритюрной ванны, а на его поршне установлен направляющий стержень, расположенный внутри спирального нагревателя, коаксиально с зазорен закрепленного во фритюрной ванне, согласно изобретению, внутри спирального нагревателя с зазором от днища ванны помещен цилиндрический рекуператор, подвешенный на приемном лотке, закрепленном на отводящем склизе с наклоном в ванну, в патрубке подачи теста размещен клапан, смонтированный на штоке привода возвратно-поступательных перемещений, направляющий стержень установлен на поршне устройства формирования тестовых штучных полуфабрикатов наклонно в сторону приемного лотка, толкатель устройства извлечения пончиков выполнен в виде вращающихся упругих элементов, преимущественно в виде спирально закрепленных на оси вращения упругих прутков, причем клапан включает, как минимум, одну шиберную заслонку с упором, продольно подвижно установленную относительно решетчатой диафрагмы, закрепленной на конце штока, а направляющий стержень сверху снабжен ограничителем, который выполнен в виде эксцентрично закрепленного каната, направленного в приемный лоток.
Отличительные признаки служат для автоматического синхронного функционирования всех структурных элементов установки, гарантированно технологически обеспечивая необходимое качество серийно изготавливаемых пончиков идентичной массы, которые равномерно обжариваются.
Размещение внутри спирального нагревателя цилиндрического рекуператора, который экранирует пончики от прямого радиационного воздействия спирального нагревателя, позволяет интенсифицировать естественный циркуляционный теплообмен во фритюре, организовать регулярные потоки теплоносителя как снаружи, так и внутри столба изделий на направляющем стержне, выровняв температуру на всей траектории движения пончиков во время жарки.
Этим обеспечивается равномерная передача тепла от
спирального нагревателя к тестовым полуфабрикатам во время жарки пончиков.
Подвешивание цилиндрического рекуператора с зазором от днища фритюрной ванны образует в ней туннель, в котором возникают циркуляционные потоки естественного конвективного теплообмена за счет разницы в плотности холодного и горячего теплоносителя (фритюра).
Геометрическое совмещение связанных между собой цилиндрического рекуператора и приемного лотка, который закреплен на отводящем склизе, создает единую несущую конструкцию, пространственно замкнутую на стационарную фритюрную ванну, которую удобно автономно обслуживать и регулировать во время эксплуатации установки.
Наклон приемного лотка в сторону ванны обеспечивает полный слив фритюра, обтекающего с поверхности извлекаемых пончиков до подачи их в отводящий склиз, что позволяет более рационально использовать расходуемый технологический материал.
Закрепление обратного клапана на штоке привода возвратно-поступательных перемещений, размещенного в подающем патрубке накопителя теста, служит для порционного перемещения теста в стакан устройства формирования штучных полуфабрикатов, что обусловило равную массу и идентичную форму изготавливаемых пончиков, соответствующих требованиям торговли.
При этом дозирующий поршень, автоматически перемещаемый вертикально, функционирует автономно как поплавок под действием последовательно сменяющихся давления и разряжения, создаваемых в стакане принудительно перемещаемым в подающем патрубке клапаном -
Наклонное в сторону приемного лотка расположение, направляющего стержня, свободно установленного на поршне дозатора, позволяет принудительно смещать центр тяжести пончиков во фритюрной ванне для выгрузки на приемный лоток.
Выполнение толкателя устройства извлечения готовых пончиков в виде вращающегося упругого элемента позволяет автоматически
безударно поштучно перемещать пончики по мере их вхождения в контакт с вращающимися спиральными прутками, когда совмещаются их траектории.
Конструктивно простое выполнение толкателя в виде закрепленных на вращающейся оси спиральных упругих прутков обеспечивает поштучный безударный съем готовой продукции и принудительное перемещение на приемный лоток. При этом не требуется синхронизации постоянно вращающегося толкателя с циклом независимой подачи пончиков под ограничитель.
Толкатель не деформирует пончик при извлечении из фритюрной ванны, осуществляя касательный контакт по наклонной спирального прутка, который вращается попутно.
Предложенная конструкция подвижного обратного клапана в патрубке подачи теста представляет собой жестко закрепленную на подвижном штоке проницаемую диафрагму, принудительно циклично перекрываемую шиберной заслонкой.
Упор шиберной заслонки обеспечивает кинематическую связь с диафрагмой и служит для дозирования подачи теста к устройству формирования полуфабрикатов пончиков.
Снабжение направляющего стержня эластичным, установленным эксцентрично сверху ограничителем, направленным в приемный лоток, обеспечивает принудительное плавное изменение траектории движения всплывающих во фритюре пончиков с продольного вверх на радиальное с разворотом их горцев для взаимодействия с вращающимся толкателем.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная задача решена не суммой эффектов, а эффектом суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ полезной модели с выявленными аналогами уровня техники, из которого предложенное техническое решение не следует явным образом для специалиста по пищевому машиностроению, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления автоматической установки для жарки пончиков, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема прав совокупности признаков формулы, где изображены;
на фиг.1 - схематично установка;
на фиг.2 - толкатель устройства извлечения, аксонометрия;
на Фиг.3 - направляющий стержень в разрезе.
Автоматическая установка для жарки пончиков (фиг.1) содержит закрепленные в общем корпусе 1 бункер-накопитель 2 теста и теплоизолированную фритюрную ванну 3, закрытые крышками 4 и 5 соответственно.
В центральном отверстии днища ванны 3 вмонтирован вертикальный водоохлаждаемый стакан 6 устройства формирования штучных тестовых полуфабрикатов торовой формы, закрытый поршнем плунжера 7, который снизу снабжен коническим отсекателем 8.
Плунжер 7 кинематически связан ограничителями 9 хода со штоком 10 привода М возвратно-поступательных перемещений, расположенным внутри патрубка 11 подачи теста, который соединяет бункер 2 со стаканом 6.
На конце штока 10 закреплена решетчатая диафрагма 12, оснащенная продольно подвижной шиберной заслонкой 13 с упором 14, которые з совокупности выполняют функции обратного клапана.
В наполненной фритюром ванне 3 коаксиально последовательно смонтированы с кольцевыми зазорами спиральный нагреватель 15 и
цилиндрический рекуператор 16, установленный с зазором над днищем ванны 3 и подвешенный на приемном лотке 17, закрепленном на отводящем склизе 18. Лоток 17 установлен с наклоном в ванну 3.
На поршне плунжера 7 сверху, с возможностью качания, установлен направляющий стержень 19 (фиг.3), который наклонен к приемному лотку 17. На верхнем конце стержня 19 эксцентрично закреплен направленный в приемный лоток 17 канат 20, выполняющий функции ограничителя высоты подъема столба пончиков на стержне. 19.
Под крышкой 5, снабженной вытяжным патрубком 21, установлен вращающийся попутно (против часовой стрелки по чертежу) лопастной толкатель 22, который выполнен в виде спиральных упругих прутков 23 (фиг.2), закрепленных на оси 24 вращения, которая расположена над стержнем 19 так, чтобы траектории движения всплывающих во Фритюре пончиков и вращения прутков 23 касательно совмещались на уровне лотка 17.
Ванна 3 оснащена модулем 25 долива холодного и слива отработавшего фритюра.
Предложенная автоматическая установка работает следующим образом.
Б исходном положении плунжер 7 находится в нижнем положении, когда его поршень перекрывает выход стакана 6, совмещенный с центральным отверстием днища ванны 3, которую наполяют фритюром до заданного уровня, после чего включают нагреватель 15.
Накопительный бункер 2 заполняют приготовленным тестом, которое поступает самотеком в патрубок 11 и стакан 6 устройства формирования тестовых полуфабрикатов. При этом тесто гравитационно подается по патрубку 11 через решетку диафрагмы 12, перемещая вправо шиберную заслонку 13 в открытое положение, где она удерживается упором 14.
После разогрева фритюра в ванне 3 до температуры 180-190°С
включают приводы М и вытяжного вентилятора, сообщающегося посредством патрубка 21 со свободным объемом ванны 3 под крышкой 5, а также вращения оси 24 лопастного толкателя 22 (условно не показаны).
За цикл возвратно-поступательного перемещения штока 10 привода М осуществляется дозированная подача в патрубке 11 порции теста и формирование полуфабриката на поршне плунжера 7 в стакане 6.
При движении штока 10 вправо по чертежу решетка диафрагмы 12 перекрывается шиберной заслонкой 13, которые далее движутся совместно. Давлением теста поршень плунжера 7 приподнимается над стаканом 6 и соответственно днищем ванны 3, а в образовавшийся кольцевой зазор устремляется тесто, поступающее в разогретый фритюр.
Подъем плунжера 7 фиксируется нижним ограничителем 9 на штоке 10.
Затем шток 10 привода И возвращается в исходное положение, чем создается разрежение под поршнем плунжера 7, в результате чего он опускается, а коническим отсекателем 8 отделяется сформированный тор теста, находящийся в ванне 3.
Б нижнем положении плунжера 7 поршень плотно перекрывает стакан 6, изолируя ванну 3, устанавливаясь верхним ограничителем 9 на штоке 10.
Одновременно с этим тесто просачивается через решетку подаваемой штоком 10 диафрагмы 12, удерживая свободно установленную заслонку 13 в крайнем правом положении до смыкания ее упора 14 с диафрагмой 12, которые далее перемещаются совместно в исходное положение.
За время возвратного хода штока 10, когда решетка диафрагмы 12 открыта, через нее перетекает мерная доза теста, адекватная объему формируемого тестового полуфабриката поршнем плунжера 7 в стакане 6 при последующем рабочем ходе штока 10. Предварительное
дозирование массы теста за диафрагмой 12 позволяет Формировать идентичные полуфабрикаты пончиков и обеспечивает функциональную надежность механизма, рабочий орган которого (поршень плунжера 7) действует автоматически как поплавок.
3
3
Сформированный тестовый полуфабрикат в ванне 3 активно обжаривается со всех сторон горячий фритюром. Он располагается на поршне плунжера 7 сверху, так как плотность теста (900 кг/м) превышает плотность фритюра (600 кг/м). При этом направляющий стержень 19 находится внутри сформированного тора тестового полуфабриката.
Далее цикл работы повторяется, причем вновь формируемые полуфабрикаты принудительно поднимают размещенные в ванне 3 на стержне 19 уже обжариваемые пончики.
3
При обжаривании полуфабрикатов температура нагрева с поверхности перемещается внутрь, а из теста, которое увеличивается в объеме, активно выпаривается вода, в результате чего их плотность уменьшается. За 8-10 с жарки плотность теста сравнивается с плотностью фритюра и далее достигает 400 кг/м, то есть ниже его плотности, поэтому верхние пончики поочередно отрываются от столба нижерасположенных и всплывают к поверхности фритюра.
Пузырьки пара на поверхности фритюра лопаются в пенном слое от контакта с холодным воздухом, поступающим через окно выгрузки в крышке 5, при вытяжке излишков пены в патрубок 21.
Радиационно и посредством горячего фритюра спиральный нагреватель 15 равномерно нагревает цилиндрический рекуператор 16, все тепло которого конвективно передается через разделительную стенку к более холодному фритюру внутри цилиндра 16. Вследствие неравномерности нагрева фритюр перемещается к обжариваемым пончикам; обтекая их столб на стержне 19 снаружи и внутри.
Под действием силы тяжести неравномерно нагретого фритюра,
поэтому неоднородного по плотности, 6 ванне 3 активно возникают циркуляционные потоки: - горячий фритюр из кольцевого зазора 3-15 через зазоры между днищем ванны 3 с нагревателем 15 и цилиндром 16 вовнутрь последнего к пончикам; - из цилиндра 16 сверху холодный фритюр к периферии ванны 3, где вытесняется восходящими горячими потоками от нагревателя 15.
В объеме центра столба пончиков локально повышается давление и горячий фритюр поперечными струями протекает между пончиками к цилиндру 16 и далее вверх на рециркуляцию к нагревателю 15.
Столб пончиков по наклоненному стержню 19 смещается от оси ванны 3 в сторону приемного лотка 17 и удерживается гибким ограничителем 20, при этом противный конец верхнего пончика поворачивается к лопастному толкателю 22.
Ограничителем 20 регулируется количество пончиков на стержне 19 и заданное время их жарки во фритюре.
Спиральным прутком 23 толкателя 22 верхний пончик безударно сталкивается по ограничителю 20 в приемный лоток 17, где остатки фритюра обтекают с пончика и сливаются в ванну 3. При этом пончик, который ранее был выгружен в лоток 17, проталкивается в склиз 18 и выводится из установки.
Для пополнения расхода Фритюра используется емкость модуля 25, которая подключается к ванне 3 от датчика уровня или вручную оператором.
Таким образом в установке автоматически, посредством выбора технологических режимов и регулирования взаимодействия исполнительных структурных элементов, обеспечивается товарный вид и требуемое качество жарки идентичных по массе и форме пончиков.