ВАКУУМНЫЙ КОПТИЛЬНЫЙ АГРЕГАТ
VACUUM SMOKING APPARATUS

Изобретение относится к области производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, в частности к техническим средствам для копчения мясо-рыбопродуктов.
В практике копчения мясо-рыбопродуктов применяется много различных типов коптильных агрегатов, начиная с обыкновенных деревенских бань и кончая разнообразными комплексами для производства дыма, его последующего транспортирования и подачи дыма непосредственно к продукту воздействия. Интерес представляет система копчения, названная электрокоптильной. (Журнал “Приусадебное хозяйство” №3 за 1985 год). На оси электродвигателя данной электрокоптильни насажен шкив. Он состоит из текстолитового сердечника, в котором просверлены наклонные охлаждающие отверстия, и плотно насаженной на него стальной обоймы. Сбоку к шкиву по металлическому желобу подается деревянный брусок. Необходимую силу трения между брусом и шкивом подбирают регулировочным винтом (на торце желоба). Конец винта упирается в пружину сжатия. Она и прижимает брусок к шкиву. Чем дальше завинчивают винт, тем сильнее пружина давит на брусок и плотнее прижимает его, а это влияет на интенсивность образования дыма. Заложенный в желоб брусок постепенно стирается, поэтому время от времени регулировочный винт ввертывают. Образовавшийся от трения дым выходит наружу через коптильную камеру, в которой на специальных крючках подвешены продукты. Для ускорения копчения перед камерой укреплена мелкая металлическая сетка, соединенная с отрицательным выводом источника высокого напряжения, а положительный вывод источника соединяется с металлическими крючками, на которых подвешены продукты. Проходящие через сетку частички дыма получают от нее отрицательный электрический заряд и устремляются к крючкам с положительным зарядом. Копчение в этой установке происходит быстрее, качество продуктов бывает выше, а деревянных брусков расходуется намного меньше, чем дров в обычных коптильнях.
Из научной литературы (М.В.Шалак и др. “Технология переработки рыбной продукции” Минск, “Дизайн Про” 2001) известно, что при копчении дым осаждается на поверхности продукта под влиянием разности температур дыма и продукта, броуновского движения и действия электрических сил. При этом происходит конденсация паров воды и других летучих веществ на поверхности рыбы. В основе электрокопчения лежит электростатическое осаждение дыма на поверхности рыбы. Подаваемый в коптильный аппарат электрический ток высокого напряжения ионизирует газы дисперсионной среды, заряжает и переносит частицы дисперсной фазы, которые под влиянием большой разности потенциалов приобретают направленное движение и с большой скоростью осаждаются на поверхности продукта, имеющей противоположный потенциал.
Некоторые разработчики считают, что использование электростатики позволяет повысить производительность агрегата в десятки раз. Например в рекламных проспектах агрегата ИЖИЦА-1200 имеем следующую характеристику: “ИЖИЦА-1200. Камера предназначена для малых и средних производств. Электрический потенциал, подаваемый на шампуры с продуктом ускоряет осаждение коптильных веществ из дыма в 50-100 раз, за счет чего процесс холодного копчения сокращается до 1-2 ч. Механический фрикционный дымогенератор обеспечивает камеру качественным дымом без канцерогенных веществ, а водяной фильтр производит дополнительную очистку дыма от высокомолекулярных соединений.”
При копчении наиболее важными технологическими опциями можно считать 5 технологических параметров:
- качество дыма;
- расход горючего материала;
- плотность дыма в камере;
- скорость движения дыма через камеру;
- возможность использования дополнительных эффектов, увеличивающих интенсивность проникновения дыма в продукт.
В большинстве известных устройств для копчения уделяется внимание только последнему параметру - это использование дополнительных эффектов, увеличивающих интенсивность проникновения дыма в продукт, - это использование электропотенциалов.
В существующих аналогах следующие технологические задачи требуют разработки технических приемов и средств для их достижения.
- Расход горючего материала должен быть минимальным и строго регулируемым.
- Система должна быть работоспособной при использовании фильтров, создающих аэродинамическое сопротивление в пределах не менее 0,1-0,2 атм.
- Должно быть регулируемым качество дыма (коэффициент избытка воздуха).
- Плотность дыма и скорость движения его должны быть максимальными за счет внутренней рециркуляции дыма.
- При копчении продукт обвязывается материалом, что ухудшает проникновение дыма в продукт, в связи с этим необходимо использовать дополнительный эффект за счет создания в камере копчения переменного вакуума и давления, что также дополнительно позволяет улучшить диффузионность продукта.
Целью настоящего изобретения является разработка вакуумного коптильного агрегата, который позволяет решить некоторые вышеперечисленные технологические задачи.
С целью решения поставленных задач нами разработан вакуумный коптильный агрегат, основные элементы которого приведены на чертеже.
Целью изобретения вакуумного коптильного агрегата является расширение технологических возможностей путем увеличения скорости движения и плотности дыма в коптильной камере, создания условий, обеспечивающих увеличение диффузионности продукта воздействия.
Вакуумный коптильный агрегат, показанный на схеме, имеет следующие основные элементы: маслонасосная установка 1 (составляющими управляющими узлами которой в свою очередь являются электродвигатель 20, гидроаккумулятор 2, редукционный клапан 19, электрогидрораспределитель 18), которая входит в состав дымогенератора 9 (основные составляющие - патрубок подачи свежего воздуха 10, перфорированная головка 11, поршень 14, гидроцилиндр 15). Ресивер для накопления дыма дымогенератора патрубками связан с охладителем дыма 7, затем дымопровод идет к фильтру 6, дым с фильтра поступает через пассивное сопло в эжектор 8, далее в камеру копчения 5 и к водокольцевому насосу 4. Нагнетательная сторона насоса соединена с накопительным конденсатором 3. В накопительном конденсаторе предусмотрен перепускной клапан 17. Для подачи свежего воздуха предусмотрен воздухонагнетатель 13 с регулятором производительности 12. В дымопроводе, соединяющем газовую полость конденсатора 3 с активным и пассивным соплом эжектора, предусмотрен клапан управления потоком дыма 16. Питательный аппарат горючего материала дымогенератора в схеме не показан. В вакуумном коптильном комплексе рабочий процесс происходит следующим образом. При включенных нагревателях дымогенератора и полностью заправленном горючем материале в перфорированной головке 11 горючий материал начинает тлеть и выделяется дым, заполняет ресивер 9 дымогенератора, оттуда дым отсасывается через технологические аппараты (охладитель дыма, фильтр, эжектор, камера копчения…) водокольцевым насосом 4 и нагнетается вместе с рабочей средой насоса (вода) в накопительный конденсатор. В емкостном пространстве конденсатора рабочая жидкость отделяется от дыма и накапливается в нижней части емкости, а дым накапливается в верхней части емкости, при необходимости обе среды охлаждаются энергией хладоносителя (проточной воды, протекающей в трубках конденсатора). Накопленная рабочая среда забирается водяным насосом и подается на подпитку водокольцевого насоса. Одна часть накопленного дыма в конденсаторе направляется за счет разности давлений в эжектор, другая часть, в случае если давление в конденсаторе превышает установленную величину, через перепускной клапан 17 выпускается на утилизацию. Водокольцевой насос создает по всей длине технологической цепи вакуум. При высоком вакууме значительно уменьшается производительность вакуумного насоса, что позволяет регулировать расход горючего материала в широких пределах. В зону горения дымогенератора воздух подается только через компрессор 13 и регулятор производительности 12 в строго дозированном количестве или при необходимости вообще прекращается доступ воздуха, ибо камера дымообразования прессового дымогенератора полностью герметична, гильза для подачи свежей порции горючего материала также герметична из-за того, что горючий материал находится в прессованном состоянии под действием подпора поршня 14, который в свою очередь находится под подпором штока гидроцилиндра 15 благодаря гидроаккумулятору 2 гидроустановки. Эжектор 8 вмонтирован между фильтром 6 и камерой копчения 5, причем пассивное сопло соединено напрямую с фильтром 6 и через клапан управления 16 с дымопроводом, идущим с верхней части конденсатора. При закрытом клапане 16 отсасываемый насосом 4 дым после отделения от воды поступает по дымопроводу в активное сопло эжектора 8, что позволяет получить дополнительные эффекты (во первых, использование эжектора позволяет в дымогенераторе создать более высокий вакуум, в отличие от случая использования лишь одного вакуумного водокольцевого насоса, что позволяет уменьшить расход горючего материала и повышает испарение влаги горючего материала и накопленного конденсата в стенках конструкции дымогенератора; во вторых, дым в предложенной технологии проходит через камеру копчения многократно, каждый раз смешиваясь со свежими порциями дыма, что позволяет увеличить скорость движения дыма через камеру копчения в несколько раз, без повышения расхода горючего материала).
Программное устройство, описание которого здесь не приводится, время от времени открывает клапан управления потоком дыма 16, при этом дым, находящийся в конденсаторе под давлением в пределах 0,12-0,13 атм, с большой скоростью проходит через пассивное сопло эжектора и нагнетается в камеру копчения 5. Из-за того что до открытия клапана 16 в камере копчения дым находился под вакуумом (0,06-0,05 атм), при открытии клапана дым, находящийся под действием давления, интенсивно заполняет вакууммированные полости и поры в продукте, предназначенном для копчения, тем самым достигается эффект направленного движения дыма, как в случае использования электропотенциалов, но этот процесс уже происходит интенсивнее и без применения эффектов электростатики. Через некоторое время программное устройство закрывает клапан управления и система заново вакууммируется, после прохождения запрограммированного времени клапан открывается и весь процесс повторяется. Во время заполнения камеры копчения через клапан управления, во избежание нарушения баланса поступающего воздуха в зону горения, подача воздуха компрессором 13 прекращается.
В вакуумном коптильном комплексе, в предложенном исполнении, применяется прессовый дымогенератор, разработанный нами, ибо на наш взгляд, по сравнению с известными конструкциями дымогенераторов, в прессовом дымогенераторе решен вопрос герметизации системы и управления коэффициентом избытка воздуха. Применение дымогенератора с высокой герметизацией позволяет использовать вакуумный насос большой производительности, ибо это не ведет к увеличению отвода дыма из дымогенератора, а лишь дает возможность при применении эжектора увеличить скорость движения дыма через коптильную камеру за счет рециркуляции дыма.
На описанной выше коптильной установке возможно применение эффективной системы терморегулирования, системы регулирования и контроля за коэффициентом избытка топлива, системы наблюдения за плотностью дыма, системы фильтрования дыма и некоторых других вспомогательных элементов.