УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕСТА С НАЧИНКОЙ

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологии и оборудованию, предназначенным для промышленного производства изделий из теста с начинкой, преимущественно пельменей, и может найти применение на крупных предприятиях-изготовителях указанных продуктов питания, а также на предприятиях общественного питания.
Известно устройство для изготовления пельменей (патент RU 2042328, опубл. 27.08.95). Это устройство содержит два бункера, один - для теста, другой - для начинки, в нижней части бункера теста установлены нагнетатели, состоящие из нагнетающих шнеков и подающих валков; головку формования тестовой трубки, в которую подается начинка от нагнетателя начинки и штампующий механизм, в который поступает наполненная начинкой тестовая трубка (цилиндрическая оболочка), выполненный в виде установленных с возможностью вращения навстречу друг другу барабанов с формовочными ячейками, имеющими форму полусфер и с отверстиями, в которых смонтированы гравитационные выталкиватели отштампованных изделий. Тестовая трубка с начинкой поступает в зону контакта барабанов, при этом посредством формовочных ячеек формуется изделие, запечатывается (т.е. склеивается оболочка, а именно склеиваются между собой стенки тестовой трубки, находящиеся в зоне контакта поверхностей барабанов, окружающих формовочные ячейки), и при дальнейшем повороте барабанов готовое изделие отрезается от тестовой трубки. Устройство монтируется на рамной конструкции и работает следующим образом.
В соответствующие бункера загружается тесто и начинка. При включении приводов движение передается валкам соединенным посредством зубчатой передачей со шнеками подачи теста и начинки. При вращении шнеков и валков тесто и начинка через трубы подаются в формовочную головку, где формируется тестовая цилиндрическая оболочка с начинкой. Далее оболочка с начинкой поступает в зону контакта штампующих барабанов, при вращении которых навстречу друг другу от общего привода и разделяется на готовые изделия в их формовочных ячейках. При дальнейшем вращении полусферических формовочных ячеек, процесс напоминает сход втулочно-роликовой цепи со звездочки. В случае залипания пельменей выталкиватели, перемещаясь под собственным весом радиально к периферии барабана в отверстиях, выталкивают готовые изделия из ячеек.
Основным недостатком этого устройства является то, что в местах склеивания, на внутренней поверхности тестовой трубки, остаются следы вытесненной в процессе штамповки начинки (так как начинка заполняет тестовую трубку полностью, без деления массы внутри тестовой трубки по отношению к конкретному изделию), что приводит к недостаточному сцеплению между склеиваемыми частями оболочки изделия, и как следствие, к ухудшению качества готовой продукции. Конструкция формовочной головки не позволяет менять толщину тестовой оболочки, а отсутствие дозатора начинки регулировать соотношение тесто - начинка.
Известно устройстве для изготовления пельменей по патенту US 4996914, которое содержит формирователь изделий (штампующее средство), включающий два вращающихся навстречу друг другу параллельно установленных барабана, один из которых выполнен со множеством формующих ячеек, размещенных на цилиндрической поверхности барабана равномерно и упорядочение с образованием рядов по образующим цилиндра. Второй барабан выполнен со сплошной поверхностью. Над барабаном с ячейками размещен дозатор, преобразующий массу наполнителя в порции начинок. Выходная часть дозатора представляет собой сопла, скомпонованные в два ряда, при этом количество сопел в одном ряду равно количеству ячеек в одном ряду на поверхности барабана, месторасположение сопел соответствует расположению ячеек, а расстояние между рядами сопел соразмерно расстоянию между рядами ячеек. Механизм подачи, предварительно раскатанных тестовых лент, представляет собой два транспортера, один из которых обеспечивает подачу тестовой ленты на барабан с ячейками на сегменте цилиндрической поверхности на его подъеме перед соплами дозатора, а другой - на этот же барабан на сегменте спуска после прохода цилиндрической поверхности зоны сопел.
Основным недостатком технического решения по патенту US 4996914 является сложность дозирующего устройства и то, что не исключено попадание частичек начинки на участки тестовой ленты, подлежащие склеиванию. Попадание частичек начинки в места склейки происходит потому, что отформованные в тестовой ленте углубления после заполнения их порциями и накрытием другой тестовой ленты перемещаются в зону запечатывания без скрепления тестовых лент между собой, т.е. при повороте барабана возможно некоторое смещение массы начинки. Особенно это актуально для пельменей, мясной фарш для которых содержит мясной сок, т.е. очень подвижную жидкую фракцию. Вместе с тем, с повышением частоты вращения барабанов, т.е. с увеличением центробежных сил, воздействующих на все, что может находиться на их поверхности, а следовательно, и в углублениях на поверхности барабанов, вероятность попадания частичек начинки в местах склейки значительно возрастает. Это является существенным фактором, обусловливающим сдерживание производительности такого оборудования.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является автомат для производства пельменей, защищенный патентом РФ №2379894, опубл. 27.01.2010 г. Автомат для производства пельменей, содержит питатель теста, включающий бункер с тестомесительным механизмом, состоящим из перемешивающих и уплотняющих роликов, связанных передачами. На перемешивающих роликах имеются лопатки для перемешивания теста. В дне бункера выполнена воронка прямоугольного сечения. Бункер закреплен над вальцами для раскатки тестовых лент и подачи их на штамповочные барабаны. Барабаны имеют на цилиндрических поверхностях формирующие ячейки, ряды которых размещены в шахматном порядке. В плоскости, перпендикулярной оси барабана, ячейки соседних рядов расположены с угловым сдвигом, равным 18° для барабана, имеющего 10 ячеек в одном ряду. Нагнетатель начинки, он же фаршевый насос, имеет на выходе нагнетающие трубки, выполненные из эластичного материала (например, из полиэтилена), которые снабжены прерывателями. Количество трубок равно числу рядов ячеек на барабанах. Прерыватели содержат основание, на котором закреплен с возможностью вращения вал, связанный с приводом. Вал имеет кольцевые канавки «б». В основании выполнены пазы «в». Канавки «б» образуют вместе с пазами «в» каналы для нагнетающих трубок. Внутри канавок «б» закреплены, с относительным угловым сдвигом, прижимные ролики. В зависимости от степени прижима трубки (частичное или полное перекрытие) ролики могут располагаться внутри канавок «б» или выступать из них. Степень прижима трубки зависит от рецептуры используемой начинки (густая или жидкая). Таким образом, узел подачи начинки в зону смыкания тестовых лент выполнен в виде нагнетающих эластичных трубок, соединенными с выходом нагнетателя начинки, снабженных прерывателями, и пропущенные через отверстия общего основания и закреплены в узле раздачи, расположенном над плоскостью сопряжения тестовых лент на штампующих барабанах, образуя выходные каналы для начинки. Автомат снабжен транспортером и конвейером для транспортировки готовых пельменей и системой автоматики, синхронизирующий работу автомата. Основные узлы автомата, размещены на рамной конструкции, внутри которой могут быть размещены привода штампующих барабанов или другие элементы устройства.
Автомат для производства пельменей работают следующим образом. Предварительно замешанное тесто закладывают в требуемом количестве в питатель и включают привод роликов. Тесто, сползая в бункер, попадает между роликами, которые лопатками перемешивают его до требуемой кондиции. Ролики, уплотняя перемешанное тесто, направляют его в воронку, откуда оно выходит в виде непрерывной пластины прямоугольного сечения. Тесто поступает на вальцы, которые раскатывают его в виде лент. Концы лент заправляют между штамповочными барабанами. Обеспечив захват тестовых лент включают привод барабанов. Одновременно включают фаршевый насос и прерыватель, вращение которого синхронизировано с вращением барабанов. Вращаясь, барабаны сближают ленты на линии сопряжения. Когда пара формообразующих ячеек первого ряда начинает сопряжение, первый ролик прерывателя прокатывается по первой нагнетающей трубке, прижимая ее до установленной глубины. При этом в трубке создается импульс избыточного давления, который с большой скоростью вбрасывает между сопрягающимися лентами порцию фарша. Фарш, объем которого определяется диаметром ролика, вдавливает ленты в ячейки, формируя оболочку пельменя и заполняя ее за счет равномерности гидравлического давления. Частота вращения вала рассчитана так, что в момент смыкания ячеек ролик отходит от трубки, которая благодаря своей эластичности и давлению фаршевого насоса восстанавливает форму. Давление на выходе первой трубки резко падает и фарш перестает поступать. В этот момент ячейки формируют пельмень, слепляя края тестяных оболочек. При дальнейшем вращении барабана пара ячеек второго ряда, расположенная с угловым сдвигом относительно пары первого ряда, начинает сближение. В этот момент второй ролик прокатывается по второй нагнетающей трубке, конец которой расположен вдоль линии сопряжения в плоскости второго ряда ячеек. Под воздействием импульса избыточного давления вторая трубка вбрасывает порцию фарша между участками лент в плоскости второго ряда ячеек, заполняя оболочки второго пельменя. В дальнейшем цикл повторяется с последующими рядами ячеек формующих барабанов.
В дальнейшем некоторые узлы этого автомата были, усовершенствованы в частности, нагнетатель теста и фарша, в который на каждый канал подачи начинки в прерыватель потока фарша введены шестеренчатые насосы (патент РФ №104425, опубл. 20.05.2011 г.), для обеспечения более равномерной подачи начинки. Однако это не устраняет полностью недостатков, присущих автомату для производства пельменей, а некоторый дополнительный эффект достигается за счет усложнения конструкции..
Автомату присущи следующие основные недостатки: сложность конструкции и недостаточная надежность работы. Подача начинки шестеренчатым насосом, который приводится в движение за счет создания давления внутри системы первым насосом не обеспечивает оптимально равномерную подачу начинки, которая поступает к ячейкам штампующих барабанов через эластичные трубки длиной не менее метра, ввиду удаленности нагнетателя фарша от узла дозирования, поэтому не исключена опасность возникновения в них мертвых зон, где накапливается жир, который забивает каналы, поэтому такое конструктивное решение не позволяет использовать жирные начинки с включениями, увеличивает трудоемкость эксплуатации за счет необходимости мойки эластичных трубок. Конструкция узла прерывателя подачи начинки усложняет устройство и требует точной синхронизации всех узлов устройства, что усложняет эксплуатацию автомата. Кроме того, раскатки теста на две тестовые ленты и дополнительных наматывающих роликов с отдельными приводами, также усложняет конструкцию, причем следует учесть, что число каналов равно четырем. При производстве пельменей или других изделий с начинкой, из двух тестовых лент увеличивает отходы, поэтому требуется и отдельная емкость для их сбора.
Технической задачей полезной модели является создание высокопроизводительного оборудования, устраняющего недостатки прототипа путем изменения конструкции устройства, повышения надежности работы его и снижения трудозатрат при его эксплуатации, но без снижения качества готовых изделий
Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство для изготовления изделий из теста с начинкой, включающую несущую рамную конструкцию, содержащее бункер для теста, бункер для начинки, снабженный узлом перемешивания начинки, нагнетатели теста и начинки, формующий механизм, содержащий штампующие барабаны на цилиндрической поверхности которых размещены формующие ячейки, расположенные в шахматном порядке, причем в качестве нагнетателя начинки используется фаршевый насос, соединенный с узлом раздачи начинки, установленным в плоскости перпендикулярной линии сопряжения тестовых лент на штампующих барабанах, содержащий нагнетающие трубки из эластичного материала, образующие выходные каналы подачи начинки в зону смыкания тестовых лент, причем нагнетатель теста, начинки и штампующие барабаны снабжены автономными приводами, соединенными с системой управления работой устройства, внесены конструктивные изменения, а именно:
- нагнетатель теста выполнен в виде шнеков, причем на основном шнеке установлена головка формования тестовой трубки, выполненная в виде экструзионного механизма, с возможностью изменения толщины тестовой трубки;
- кожух экструзионного механизма соединен с системой охлаждения, содержащий встроенный холодильник с компрессором и контролером температуры охлаждающей жидкости;
- на выходе экструзионного механизма горизонтально установлен нож, делящий тестовую трубку на две части;
- каждая из частей тестовой трубки посредством дополнительного направляющих роликов поступает в виде тестовых лент в зону линии смыкания цилиндрических поверхностей штампующих барабанов.
Кроме того,
- вход узла раздачи начинки непосредственно соединен с выходом фаршевого насоса, размещенного на одной оси с ним, а количество выходов его равно количеству рядов формующих ячеек на цилиндрической поверхности штампующих барабанов, причем эластичные трубки, закрепленные на выходах узла раздачи снабжены соплами;
- устройство дополнительно снабжено узлом очистки цилиндрической поверхности каждого штампующего барабана от зависших на них изделий для сброса их на конвейер;
- штампующие барабаны выполнены с возможностью быстрой замены их на другие, отличающиеся геометрией формующих ячеек;
- в качестве нагнетателя начинки может быть использован фаршевый насос любого типа: но, предподчтительно, шестеренчатый, т.к. он позволяет работать с фаршем от 2 до 10 мм и любой кондиции его.
Измененная конструкция подачи теста позволяет использовать более мягкое и влажное тесто, что улучшает вкусовые качества продукции, а также обеспечивает более равномерную подачу теста независимо от формы и размера кусков.
Экструзионный механизм формирования тестовой трубки, выполненный с возможностью изменения толщины тестовой трубки позволяет изменять соотношение теста и начинки в широких пределах.
Встроенный холодильник с компрессором и терморегулятором поддержания температуры воды позволяет стабилизировать процесс формования тестовой трубки, одновременно предотвращая высыхание теста во время формовки, а также улучшает его вкусовые качества.
Использования ножа для резки сформированной тестовой трубки и направляющих роликов позволяет преобразовать каждую часть ее в тестовые ленты и осуществить изготовление пельменей по традиционной схеме.
Конструкция узла раздачи начинки позволяет его максимально приблизить его к фаршевому насосу, значительно упростить конструкцию исключив узел прерывания с автономным приводом, снизить вероятность отказа работы устройства, а также обеспечить непрерывную подачу начинки в нагнетающие эластичные трубки, причем значительно уменьшив их длину (до 20-30 см).
Изготовление узла раздачи начинки из нержавеющей стали и уменьшение длины эластичных труб снижает трудозатраты на их мойку и чистку.
Введение дополнительного узла очистки цилиндрических поверхностей штампующих барабанов позволяет снизить количество бракованных пельменей и повысить надежность работы формующего механизма.
Выполнение цилиндрических поверхностей штампующих барабанов съемными (замена занимает 2-3 минуты), расширяет ассортимент готовой продукции и способствует повышению производительности, т.к. чистка и мойка их осуществляется параллельно и не влияет на изготовление изделий.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими рисунками. На фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 показана конструкция узла раздачи начинки; на фиг.3 показано расположение ножа на выходе экструзионного механизма; фиг.4 поясняет работу основных узлов машины в процессе изготовления пельменей.
На фиг.1 показаны: основание 1 (оно представляет рамную конструкцию, закрытую панелями 15), бункер 2 начинки, перемешивающее устройство 3, бункер теста 4, экструзионная головка 5, нагнетатель начинки 6, направляющие ролики 7 подачи тестовых лент, штампующий механизм 8, включающий два барабана с ячейками, узел распределения начинки 9, узел очистки 10 штампующих барабанов, конвейер 11 готовой продукции, шнековый нагнетатель теста 12, шкаф 13, в котором находится система управления работой устройства, панель 13 системы управления, колесики 16 для передвижения установки. На рисунке 1 не показаны: система охлаждения, включающую компрессор с приводом и емкость для охлаждающей воды, с терморегулятором (ТД), которые расположены в нижней части рамного основания и прикрыты панелями 15. Там же размещены автономные привода с редукторами для приведения в движение отдельных узлов устройства: шестеренчатого насоса, барабанов штампующего механизма; узел перемешивания начинки, шнеков нагнетателя теста и т.п. Практически конкретное расположение этих узлов зависит от конкретного исполнения по желанию производителя пельменей.
На фиг.2 приведена конструкция узла раздачи, включающую металлическую трубу 9, закрепленную в выходном патрубке 17, нагнетающие трубки 18 из эластичного материала, крепление 19 эластичных трубок на выходах основания 20.
На фиг.3 показаны: оконечная регулировочная втулка 21, экструзионной головки 5 и крепление в ней ножа 22 для разрезки тестовой трубки.
На фиг.4 показаны: ролики 7 направляющие для тестовых лент, с рычагом 23, узел раздачи начинки 9, штампующие барабаны 8 с ячейками 24, регулировочные втулки 21 экструзионной головки 5 и трубка 25 вывода охлаждающей жидкости из кожуха экструзионной головки.
Устройство работает следующим образом. Оператор, в зависимости от вида изготавливаемого продукта и качества предварительно подготовленного теста и начинки вручную загружает в соответствующие бункера 2,4 и задает с помощью пульта 14 режим работы приводов отдельных узлов: шнекового нагнетателя теста 12, перемешивающего узла начинки 3, снабженного перемешивающими лопатками, привода штампующего барабана, компрессора и т.д.. Перемешивание начинки осуществляется до доведения качества ее до определенной кондиции. Приводы шнекового нагнетателя 7 подачи теста, шестеренчатого насоса и барабанов штампующего механизма снабжены редукторами и частотными регуляторами. Вспомогательный шнек уплотняют тесто и направляют его в сторону основного шнека, на котором установлена экструзионная головка. Тесто проталкивается через кольцевой зазор экструзионного механизма 5, образуя тестовую оболочку в виде трубы.. При этом тесто нагревается, поэтому для сохранения качества его в кожух экструзионной головки через входной штуцер посредством шланга 25 подается охлаждающая жидкость из холодильника, оснащенного компрессором с приводом (на фиг.1 не показаны). Охлаждающая жидкость после использования поступает в емкость для повторного использования. Температура охлаждающей воды поддерживается терморегулятором (ДТ). На конце экструзионного механизма установлены регулировочные резьбовые втулки 21, посредством которых изменяется толщина тестовой трубы, за счет изменения соотношения тесто - начинка. Начинка, загруженная в бункер 2 перемешивается и уплотняется с помощью перемешивающего узла 3, представляющего шнек с лопатками. Вращение его осуществляется реверсивным двигателем, а наклон лопаток выбирается в зависимости от свойств начинки. Далее начинка транспортируется к нагнетателю начинки (шестеренчатому насосу 6). На выходе шестеренчатого насоса имеется патрубок 17 в котором крепится узел раздачи начинки 9, установленный в плоскости перпендикулярной линии смыкания штампующих барабанов, который содержит металлическую трубу с отверстиями соосными с выходными каналами основания 20, на котором лежит раздаточная труба. На выходы каналов основания 20 одеваются нагнетающие трубки 18 из эластичного материала, которые крепятся скобами 19. С другой стороны в эластичные трубки вставляются металлические элементы 26, концы которых выполнены в форме сопел. Все элементы узла раздачи заполняются начинкой в заданном режиме и выполнены из нержавеющей стали..
На выходе из экструзионного механизма 5 ножом 20 тестовая трубка разрезается на две части - нижняя часть посредством первого ролика 7 направляется к правому штампующему барабану 8, а верхняя посредством рычага 23 и второго ролика 7 - к левому штампующему барабану 8. Оба барабана вращаются навстречу друг другу и на цилиндрической поверхности каждого из них выполнены идентичные формующие ячейки, расположенные в четыре ряда в шахматном порядке. Геометрия формующей ячейки может быть круглой или сферической, в зависимости от выбранной формы готового изделия. В процессе работы устройства цилиндрические поверхности штампующих барабанов можно поменять, т.к. они выполнены легкосъемными.
В нижней части цилиндрические поверхности штампующих барабанов контактируют с узлом очистки, который выполнен в виде щеток из эластичного материала. В результате, если имеются прилипшие, по какой - либо причине пельмени они сбрасываются на транспортирующий конвейер. Все металлические элементы устройства выполнены из нержавеющей стали.
Система управления работой устройства синхронизирует работу приводов основных узлов устройства таким образом, чтобы тестовые ленты и фаршевая начинка из узла раздачи поступали в линию сопряжения тестовых лент на штампующих барабанов одновременно. Формование пельменей осуществляется аналогично описанному в прототипе, последовательно ряд за рядом.
Преимущества предлагаемого устройства, по сравнению с известными, заключается в повышении производительности устройства, повышении надежности работы его и снижения трудозатрат на эксплуатацию и хорошего качества пельменей независимо от рецептуры и состояния теста. Все узлы устройства прошли опытно - промышленные испытания и в настоящее время осуществляется подготовка к массовому производству.