ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВОЙ СМЕСИ И МАШИНА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ СМЕСЕЙ, СНАБЖЕННАЯ ТАКИМ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ РЕЗЕРВУАРОМ
CYLINDRICAL RESERVOIR FOR FOOD MIXTURE THERMAL TREATMENT AND FOOD MIXTURE PREPARATION MACHINE EQUIPPED WITH SUCH CYLINDRICAL RESERVOIR

Настоящее изобретение относится к цилиндрическому резервуару для термической обработки пищевых смесей, а также к машинам для изготовления пищевых смесей, снабженным таким цилиндрическим резервуаром.
Область применения изобретения охватывает машины для изготовления пищевых смесей (таких как мороженое, кремы для кондитерских изделий, шоколад, продукты кулинарии и т.п.), подвергаемых однократной или комбинированной термической обработке (например, охлаждению в случае изготовления мороженого или нагреванию и охлаждению в случае изготовления крема для кондитерских изделий) в цилиндрическом резервуаре (называемом далее «цилиндром»), снабженном соответствующим смесителем или мешалкой, которые вращаются вокруг продольной оси. Управление температурой смеси осуществляется с помощью охлаждающих/нагревающих систем, обычно состоящих из змеевика, расположенного на наружной поверхности цилиндра.
Для определения температуры смеси пищевого продукта, находящегося в цилиндре, последний содержит датчик температуры, который по конструктивным соображениям обычно установлен на вертикальной задней стенке, образующей дно цилиндра, расположенного по существу расположен горизонтально (с горизонтально расположенной осью).
Основной недостаток такой известной конструкции связан с тем, что мешалка при вращении перемещает пищевую массу к передней части цилиндра. В этом случае, в особенности при обработке небольшого количества продукта, датчик, расположенный на наружной стенке цилиндра, остается не покрытым продуктом, т.е. он не входит в контакт со смесью, в результате чего показания датчика не будут соответствовать фактической температуре смеси.
Основной целью изобретения является создание нового цилиндра для термической обработки пищевой смеси, который, в отличие от известного цилиндра, снабжен средством, обеспечивающими определение фактической температуры смеси.
Другой целью изобретения является создание цилиндра указанного типа, который позволяет определять температуру пищевой смеси независимо от ее консистенции (с большим или меньшим содержанием жидкости), а также от количества смеси внутри цилиндра.
Еще одной целью изобретения является создание цилиндра указанного типа, в конструкции которого отсутствуют препятствия нормальному процессу термической обработки пищевой смеси и который в то же время позволяет определять мгновенное значение истинной температуры находящейся в цилиндре пищевой смеси.
Эта и другие цели достигнуты с помощью цилиндрического резервуара и машины для изготовления пищевых смесей, согласно пунктам 1 и 13 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в остальных пунктах формулы.
Преимущество машины для обработки пищевых смесей, выполненной согласно изобретению, в сравнении с известными машинами состоит в том, что благодаря расположению датчика в передней части цилиндра (т.е. где выгружается пищевая смесь), гарантируется постоянный контакт датчика с пищевой смесью, что позволяет определять истинную температуру пищевого продукта, находящегося в цилиндре.
Этот результат также достигается в случае небольшого количества пищевой смеси в цилиндре, в отличие от известных машин этого типа, где датчик, установленный на задней стенке цилиндра, неизбежно не будет покрытым пищевым продуктом.
Кроме того, при установке датчика в передней части цилиндра в сочетании с его размещением на кольце, прижимающем змеевик к телу цилиндра, датчик изолируется от охлаждающего/нагревающего устройства, которое в противном случае могло бы влиять на работу датчика. В то же время указанное расположение датчика не снижает эффективности нагрева или охлаждения в передней части цилиндра.
Эти и другие цели, преимущества и особенности изобретения станут очевидны из описания предпочтительного варианта выполнения цилиндра и машины согласно изобретению, приведенного в качестве примера, не ограничивающего объем изобретения. В описании даны ссылки на чертежи, на которых:
фиг.1 и 2 изображают продольный разрез известного цилиндра для термической обработки пищевой смеси, с полной загрузкой и неполной загрузкой, соответственно,
фиг.3 изображает продольный разрез цилиндра согласно первому варианту осуществления изобретения,
фиг.4 и 5 изображают в аксонометрии цилиндр согласно изобретению с наружной теплоизоляцией и без нее, соответственно,
фиг.6 изображает цилиндр, показанный на фиг.3, спереди с частичным разрезом,
фиг.7 изображает продольный разрез цилиндра согласно другому варианту осуществления изобретения и
фиг.8 и 9 изображают графики зависимости температуры пищевой массы, обрабатываемой в цилиндре, показанном на фиг.7, от времени при полной и неполной загрузке резервуара, соответственно.
На фиг.1 показан известный цилиндр 1. На задней стенке или дне 3 цилиндра 1 установлен датчик 2 температуры. На наружной поверхности цилиндр 1 расположен змеевик 5 для циркуляции охлаждающей или нагревающей среды. Кроме того, цилиндр 1 снабжен передним прижимным кольцом 1, установленным на змеевике 5, внутренним смесителем или мешалкой 6, вращающейся вокруг оси, и передней крышкой или фланцем 7.
На фиг.1 в цилиндре 1 находится максимальное количество пищевого продукта 8 (обычно соответствующее половине объема цилиндра 1), а в цилиндре 1 на фиг.2 - небольшое количество. Когда в цилиндре находится максимальное количество пищевого продукта 8 (фиг.1), датчик 2 температуры погружен в него, а при небольшом количестве продукта (см. фиг.2) датчик 2 полностью открыт и его показания будут соответствовать температуре окружающего воздуха, а не температуре продукта, обрабатываемого в цилиндре 1. Поэтому обрабатываемый пищевой продукт, находящийся у выгрузного отверстия цилиндра, показанного на фиг.2, не достигает заданного состояния (стабильности, консистенции крема, способности размазываться и т.д.), соответствующего его желательным потребительским свойствам.
Для устранения этого недостатка предложен цилиндр 1, показанный на фиг.3, который содержит датчик 9 температуры, установленный в его передней части, в частности в области 10 передней части оболочки 4 цилиндра 1. Эта область шириной около 10 см начинается от наружного края цилиндра, т.е. от выгрузного фланца 7, предназначенного для вывода конечного продукта из цилиндра 1, или вблизи этого фланца 7.
Установка датчика 9 вблизи области 10 цилиндра 1, занятой витками змеевика 5, могла бы нарушить равновесие системы термической обработки смеси пищевого продукта 8. Например, если для размещения датчика пришлось бы удалить некоторое количество витков, то эффект термической обработки был бы значительно меньше, особенно в наиболее критичной области цилиндра, т.е. в области выгрузки продукта. Если же установить датчик непосредственно между витками змеевика, то он будет хуже работать из-за неизбежного влияния на него значительного градиента температуры при работе машины.
По этой причине автор изобретения решил установить передний датчик 9 на теле цилиндра 1, закрепив его в выгрузной части цилиндра, по существу совпадающей с областью установки на цилиндре 1 указанного переднего кольца 11. Для этого в области 10 оболочки 4 предусмотрено отверстие 20 для приема переднего датчика 9 с введением его в контакт с находящимся в цилиндре 1 продуктом (фиг.5).
На участке кольца 11, соответствующем отверстию 20 в цилиндре 1, выполнено углубление или изгиб 14 для размещения датчика 9 (фиг.4). Это также позволяет удерживать датчик 9 в области 10 цилиндра 1 в радиальном положении с помощью удерживающего средства, такого как кольцевое гнездо 13 или перфорированный хомутик, приваренный к оболочке 4 (не показан).
Для оптимальной теплоизоляции датчика 9 относительно змеевика 5 датчик предпочтительно защищен кожухом 19 из теплоизоляционного материала (фиг.4 и 5).
Как хорошо видно на фиг.6, передний датчик 9 расположен так, что он не выступает внутрь оболочки 4, чтобы не мешать вращению скребковых зубьев 12 мешалки 6. С этой целью датчик 9 помещен в кольцевое гнездо 13, расположенное на наружной стороне оболочки 4 (фиг.6).
Предпочтительно, чтобы передний датчик 9 находился несколько ниже теоретической кривой, образующей оболочку 4 цилиндра 1 (примерно на 0,1 мм в центральной части отверстия 20). В этом случае гарантируется отсутствие контакта датчика 9 с зубьями 12 мешалки и, кроме того, показания датчика будут соответствовать температуре продукта, обрабатываемого в цилиндре 1.
Как показано на фиг.7, передний фланец 7, закрывающий цилиндр 1, содержит бункер 16 для загрузки ингредиентов, который является альтернативой заднему каналу 15, предназначенному для подачи подлежащего обработке продукта, или используется вместе с этим каналом 15, и отверстие 17 для выгрузки конечного продукта из цилиндра 1, регулируемое небольшой заслонкой 18 (см. также фиг.6). Как показано на фиг.7, датчик 9 расположен вблизи отверстия 17 в указанной области 10 цилиндра 1 (фиг.3).
В представленном на фиг.7 альтернативном варианте осуществления изобретения цилиндр 1 кроме переднего датчика 9 температуры имеет задний датчик 2 температуры.
Во время работы в цилиндр 1 загружают продукт 8, например через канал 15, который оканчивается на дне цилиндра 1. Количество продукта 8 может варьироваться от полной загрузки (соответствующей половине теоретической емкости цилиндра) до частичной загрузки (составляющей менее четверти теоретической емкости цилиндра 1).
При полной загрузке цилиндра 1 оба датчика 2 и 9 находятся в непосредственном контакте с пищевой смесью, т.е. они полностью погружены в нее в течение всего рабочего цикла. В этом случае значения температуры, определенные датчиками 2 и 9, практически совпадают. В иллюстрируемом примере, где продуктом является смесь сливочного мороженого, разница показаний датчиков минимальна для температур ниже нуля (фиг.8).
В случае частичной загрузки цилиндра 1 в контакте с продуктом находится только передний датчик 9, что соответствует фиг.9. При температурах ниже 0°С заметна разница показаний датчиков 2 и 9, в то время как при полной загрузке цилиндра эта разница почти отсутствует. Описанные примеры осуществления изобретения, представленные на чертежах, не ограничивают изобретения, в пределах объема которого, определяемого формулой изобретения, возможны различные модификации. Например, может отличаться количество, тип и расположение датчиков температуры внутри цилиндра 1, но положение по меньшей мере одного из них в передней части цилиндра является обязательным.
Цилиндр согласно изобретению может также использоваться в горизонтальных сливковзбивальных машинах и в комбинированных машинах для пастеризации и взбивания пищевых смесей (например, в машинах, известных на рынке под торговой маркой «Trittico» компании Bravo Spa).