АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВЫПЕКАНИЯ ПО ТРЕБОВАНИЮ
AUTOMATED RESISTANCE REPRODUCTION SYSTEM

Настоящее изобретение относится к автоматизированному приготовлению пищи и, более конкретно, к автоматизированному выпеканию по требованию.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны различные устройства для автоматизированного выпекания по требованию.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание высокоэффективной и экономически целесообразной системы для автоматизированного выпекания по требованию.
Таким образом, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается автоматизированная система выпекания по требованию, включающая в себя управляемый компьютером инжектор, выполненный с возможностью осуществления программируемого введения жидких пекарных ингредиентов через стенку контейнера для смешивания, выпекания и распределения в этот контейнер для смешивания, выпекания и распределения, управляемое компьютером поворотное устройство, выполненное с возможностью осуществления программируемого поворота контейнера для смешивания, выпекания и распределения, содержащего пекарные ингредиенты, тем самым смешивая эти ингредиенты с получением теста, нагревательный генератор, выполненный с возможностью осуществления выпекания теста в контейнере для смешивания, выпекания и распределения, и контроллер, выполненный с возможностью регулирования работы управляемого компьютером инжектора, управляемого компьютером поворотного устройства и нагревательного генератора.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения управляемое компьютером поворотное устройство включает в себя поворотный приводной двигатель и приводной вал, соединенный с держателем контейнера, а управляемый компьютером инжектор подает жидкие пекарные ингредиенты по маршруту подачи, в целом соосному с приводным валом.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения управляемое компьютером поворотное устройство включает в себя поворотный приводной двигатель и приводной вал, соединенный с держателем контейнера, а управляемый компьютером инжектор подает жидкие пекарные ингредиенты по маршруту подачи, проходящему над приводным валом.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения контроллер связан с подсистемой распознавания контейнера и выполнен с возможностью разрешать работу по меньшей мере одного из управляемого компьютером поворотного устройства и управляемого компьютером инжектора только когда распознанный контейнер находится в рабочем взаимодействии с управляемым компьютером инжектором.
Кроме того, в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается способ автоматизированного выпекания по требованию, включающий заготовку сухих пекарных ингредиентов в контейнере для смешивания, выпекания и распределения, введение жидких пекарных ингредиентов в контейнер для смешивания, выпекания и распределения через иглу, проходящую в контейнер для смешивания, выпекания и распределения, смешивание жидких и сухих пекарных ингредиентов в тесто в контейнере для смешивания, выпекания и распределения, выпекание теста в контейнере для смешивания, выпекания и распределения для получения пригодных к употреблению в пищу хлебобулочных изделий; и после этого распределение пригодных к употреблению в пищу хлебобулочных изделий в контейнере для смешивания, выпекания и распределения.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения обеспечение наличия сухих пекарных ингредиентов в контейнере для смешивания, выпекания и распределения включает в себя подачу сухих пекарных ингредиентов из единого контейнера для хранения в контейнер для смешивания, выпекания и распределения. В альтернативном варианте осуществления изобретения обеспечение наличия сухих пекарных ингредиентов в контейнере для смешивания, выпекания и распределения включает в себя хранение сухих пекарных ингредиентов в контейнере для смешивания, выпекания и распределения.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения для введения жидких пекарных ингредиентов в контейнер для смешивания, выпекания и распределения через иглу, проходящую в контейнер для смешивания, выпекания и распределения, используют иглу, которую сначала вводят через стенку контейнера для смешивания, выпекания и распределения, затем через нее вводят жидкие пекарные ингредиенты в контейнер и после этого извлекают из контейнера. Кроме того, для введения жидких пекарных ингредиентов в контейнер для смешивания, выпекания и распределения через иглу, проходящую в контейнер для смешивания, выпекания и распределения, используют иглу, которую сначала вводят через стенку контейнера для смешивания, выпекания и распределения, затем через нее вводят жидкие пекарные ингредиенты в контейнер в место в контейнере, которое расположено над сухими пекарными ингредиентами и в котором в настоящий момент нет сухих пекарных ингредиентов, и после этого извлекают из контейнера.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения смешивание жидких и сухих пекарных ингредиентов с получением теста в контейнере для смешивания, выпекания и распределения включает начальный этап, на котором жидкие и сухие пекарные ингредиенты смешивают, когда они находятся ниже того места в контейнере, в котором игла проходила в контейнер. Кроме того, смешивание жидких и сухих пекарных ингредиентов с получением теста в контейнере для смешивания, выпекания и распределения включает дополнительный этап, на котором тесто изначально сформировано, и обычно текучие жидкие пекарные ингредиенты больше не присутствуют в контейнере для смешивания, выпекания и распределения, а тесто может больше не находиться ниже того места в контейнере, в котором игла проникала в контейнер.
Кроме того, в соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения предлагается контейнер для смешивания, выпекания и распределения для использования с автоматизированной системой выпекания по требованию или в способе автоматизированного выпекания по требованию, включающий в себя пекарный объем, выполненный с возможностью введения в него ингредиентов и образующий замкнутое пространство.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения контейнер для смешивания, выпекания и распределения также включает в себя машинораспознаваемый элемент для обеспечения указания аутентичности. В дополнительном или альтернативном варианте контейнер для смешивания, выпекания и распределения также включает в себя участок зацепления на наружной поверхности контейнера, позволяющий контейнеру быть надежно захваченным поворотным устройством во время поворота на 360 градусов.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения контейнер выполнен из материала, включающего в себя материал, выполненный с возможностью беспрепятственного нагрева микроволновым излучением, при этом воздействие микроволновой энергии на контейнер вызывает значительный нагрев контейнера для выпекания расположенного в нем теста. Кроме того, нагреваемый микроволновым излучением материал включает в себя по меньшей мере одно из карбида кремния и плотного уретанового каучука.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение будет в более полной мере понято на основании нижеследующего подробного описания в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:
Фиг. 1А изображает упрощенный вид с пространственным разделением деталей автоматизированной системы выпекания по требованию, сконструированной и работающей в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 1В изображает упрощенный вид в сборе автоматизированной системы выпекания по требованию, сконструированной и работающей в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения; и
Фиг. 2А, 2В, 2С, 2D, 2Е, 2F, 2G, 2Н изображают упрощенные чертежи различных этапов работы автоматизированной системы выпекания по требованию, изображенной на фиг. 1.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1А изображен упрощенный вид с пространственным разделением деталей автоматизированной системы выпекания по требованию, сконструированной и работающей в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, и на фиг. 1В изображен упрощенный вид в сборе автоматизированной системы выпекания по требованию, сконструированной и работающей в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как видно из фиг. 1А и 1В, предлагается автоматизированная система выпекания по требованию, включающая в себя управляемую инжекторную подсистему 100, выполненную с возможностью осуществления программируемой подачи жидких пекарных ингредиентов 102, таких как вода, кулинарное масло, молоко и жидкие вкусоароматические добавки, в контейнер 104 для смешивания, выпекания и распределения, уже содержащий сухие пекарные ингредиенты 106, такие как мука, пекарный порошок, вкусоароматические добавки и фрукты. Работу управляемой инжекторной подсистемы 100 предпочтительно регулируют контроллером 110.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения контейнер 104 представляет собой бумажный или пластиковый контейнер, включающий в себя по меньшей мере один участок 118 стенки, выполненный с возможностью легкого введения или иного прокалывания инжектирующей иглой 120, входящей в состав управляемой инжекторной подсистемы 100. Контейнер 104 может быть выполнен из двух частей, как показано, или может быть выполнен как единое целое. Он может быть выполнен из однокомпонентного материала, такого как пищевой пенополистирол или полипропилен, или из многокомпонентного материала. Контейнер может быть предварительно загружен сухими пекарными ингредиентами 106 и, таким образом, служить для их долговременного хранения или в альтернативном варианте может быть загружен сухими пекарными ингредиентами непосредственно перед выпеканием. Во втором случае сухие пекарные ингредиенты могут предпочтительно храниться в единой таре.
Кроме того, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения контейнер 104 может быть оснащен машинораспознаваемым элементом 122, таким как один или большее количество штрих-кодов, меток радиочастотной идентификации RFID, визуальных устройств цифровой индикации или трехмерных элементов для обеспечения указания аутентичности контейнера и его содержимого. Следует отметить, что контроллер 110 может быть выполнен с возможностью разрешения работы инжекторной подсистемы 100 только при получении указания аутентичности контейнера и его содержимого.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения контейнер 104 выполнен с участком 130 зацепления на наружной поверхности контейнера, позволяющим контейнеру быть надежно захваченным поворотным устройством во время поворота на 360 градусов. Участок зацепления может содержать один или большее количество выступов или углублений, которые соответствуют взаимодействующим углублениям или выступам на участке поворотного устройства, удерживающем контейнер при осуществлении смешивания.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения контейнер 104 может быть изготовлен из материала, выполненного с возможностью беспрепятственного нагрева микроволновым излучением, при этом воздействие микроволновой энергии на контейнер 104 вызывает значительный нагрев контейнера 104 для выпекания расположенного в нем теста. Примером такого нагреваемого микроволновым излучением материала является карбид кремния и плотный уретановый каучук.
Возвращаясь к описанию управляемой инжекторной подсистемы 100, следует отметить, что инжектирующая игла 120 может быть любой подходящей полой иглой, предпочтительно имеющей наружный диаметр 2,5 мм и внутренний диаметр 1,5 мм, а также имеющей заостренный наконечник 132. Инжектирующая игла 120 образует канал для подачи жидких пекарных ингредиентов, сообщающийся с впускным коллектором 134, к которому может быть присоединено множество трубок 136 подачи жидких пекарных ингредиентов, каждая из которых соединена через соответствующий управляемый насос 138 с контейнером 140 подачи жидких пекарных ингредиентов.
Как показано на фиг. 1А и 1В, инжектирующая игла 120 предпочтительно установлена с возможностью перемещения в осевом направлении на линейном смещающем устройстве 150, которое перемещает инжектирующую иглу в линейном направлении, как показывает стрелка 151, так что гайка 152 входит с возможностью вращения и линейного перемещения в зацепление с выходным валом 154 поворотного двигателя 156. Следует отметить, что может быть использовано любое другое подходящее линейное смещающее устройство. Установка инжектирующей иглы 120 с возможностью перемещения в осевом направлении относительно контейнера 104 позволяет осуществлять управляемую компьютером подачу жидких пекарных ингредиентов 102 во внутреннюю часть контейнера 104, предпочтительно посредством выполняемого с возможностью отвода прохождения через по меньшей мере один участок 118 стенки контейнера 104 заостренным наконечником 132 инжектирующей иглы 120. Предпочтительно в данном варианте осуществления настоящего изобретения инжектирующую иглу 120 выводят из контакта с контейнером 104 после введения жидких пекарных ингредиентов 102 и до выпекания. Более предпочтительно инжектирующую иглу 120 промывают водой перед отводом, и отвод осуществляют перед формированием теста посредством поворота контейнера 104.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения жидкие пекарные ингредиенты 102 подают в контейнер 104 на высоте в контейнере, превышающей верхний уровень сухих пекарных ингредиентов 106, находящихся в контейнере, тем самым позволяя жидким пекарным ингредиентам 102 стекать под действием силы тяжести на сухие пекарные ингредиенты 106.
Предложенная автоматизированная система выпекания по требованию в предпочтительном варианте осуществления включает в себя управляемую подсистему 160 поворотного устройства, выполненную с возможностью осуществления программируемого поворота контейнера 104 для смешивания, выпекания и распределения, содержащего жидкие пекарные ингредиенты 102 и сухие пекарные ингредиенты 106, таким образом смешивания ингредиенты 102 и 106 с получением теста.
В предпочтительном варианте управляемая подсистема 160 поворотного устройства включает в себя управляемый компьютером поворотный двигатель 162, такой как шаговый двигатель, имеющий выходной вал 164, соединенный или выполненный заодно с элементом 166 зацепления контейнера, таким как кольцо, которое полностью или частично окружает контейнер 104 и удерживает его с возможностью разъединения в зацеплении с валом во время его поворота, включая поворот на 360 градусов в вертикальной плоскости. Элемент 166 зацепления контейнера предпочтительно содержит один или большее количество выступов или углублений, которые позволяют ему надежно удерживать контейнер, имеющий соответствующие углубления или выступы, такой как контейнер 104, во время его поворота, включая поворот на 360 градусов в вертикальной плоскости.
В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения инжектирующая игла 120 и впускной коллектор 134 могут образовывать маршрут подачи, соосный с выходным валом 164. В данном варианте осуществления изобретения выходной вал 164 является полым выходным валом, в который вставлена инжектирующая игла 120, и элемент 166 зацепления контейнера оснащен отверстием, через которое инжектирующая игла 120 вводит жидкие пекарные ингредиенты 102.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления изобретения управляемая подсистема 160 поворотного устройства управляется контроллером 110 и выполнена с возможностью смешивания жидких пекарных ингредиентов 102 и сухих пекарных ингредиентов 106 посредством поворота элемента 166 зацепления контейнера туда и обратно вокруг оси выходного вала 164, как указывает стрелка 167. В предпочтительном варианте осуществления изобретения контроллер 110 заставляет управляемую подсистему 160 поворотного устройства сначала поворачивать контейнер с небольшой амплитудой, такой как +/-20 градусов вокруг вертикальной оси, затем увеличивать амплитуду поэтапно до +/-180 градусов, после чего увеличивать амплитуду до непрерывного поворота на 360 градусов в вертикальной плоскости. Результатом смешивания является образование теста в контейнере 104 до устранения неперемешанных пекарных ингредиентов.
Следует принимать во внимание, что контроллер 110 может быть выполнен с возможностью разрешения работы подсистемы 160 поворотного устройства только при получении указания аутентичности контейнера и его содержимого.
Следует отметить, что утечка жидких пекарных ингредиентов 102 из контейнера 104 через отверстие, образованное на участке 118 стенки, предпочтительно боковой стенки, контейнера 104 в результате прохождения через нее инжектирующей иглы 120 и последующего отвода инжектирующей иглы 120 из участка 118 стенки контейнера 104, не происходит по меньшей мере по одной из следующих причин:
жидкие пекарные ингредиенты 102 относительно быстро адсорбируются в сухие пекарные ингредиенты 106, как правило, в течение 5-10 секунд с момента введения;
в течение времени, следующего немедленно за введением, обычно в течение 5-10 секунд, амплитуда поворота контейнера 104 такова, что любая свободная жидкость не достигает высоты расположения отверстия ввода на участке 118 стенки контейнера 104; и
центробежная сила в результате поворота в вертикальной плоскости вытесняет все ингредиенты, включая свободные неадсорбированные жидкости, кнаружи в вертикальном направлении, а не в стороны.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения контроллер 110 обеспечивает работу управляемой подсистемы 160 поворотного устройства в соответствии с предварительно заданной процедурой смешивания. Предварительно заданная процедура смешивания может быть выбрана пользователем через устройство 168 ввода данных из одной или большего количества предварительно запрограммированных процедур смешивания или может быть введена пользователем в контроллер 110 через устройство 168 ввода данных. Следует отметить, что предварительно заданная процедура смешивания, как правило, зависит от смешиваемых ингредиентов и производимых хлебобулочных изделий. Одна предпочтительная процедура смешивания описана далее со ссылками на фиг. 2E-2G.
Автоматизированная система выпекания по требованию в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения дополнительно содержит нагревательный генератор 170, выполненный с возможностью осуществления выпекания теста в контейнере 104 для смешивания, выпекания и распределения.
Как отмечено выше, контроллер 110 выполнен с возможностью регулирования работы управляемой инжекторной подсистемы 100, управляемой подсистемы 160 поворотного устройства и нагревательного генератора 170. Предпочтительная процедура введения, смешивания и нагрева описана далее со ссылками на фиг. 2А-2Н.
На фиг. 2А-2Н изображены упрощенные чертежи различных этапов работы автоматизированной системы выпекания по требованию, изображенной на фиг. 1, в соответствии с одной предпочтительной процедурой введения, смешивания и нагрева.
Как показано на фиг. 2А, в предпочтительном варианте контейнер 104, содержащий сухие пекарные ингредиенты 106, совершает, как указывает стрелка 180, 3 полных оборота при непрерывном повороте на 360° в вертикальной плоскости. Как правило, 3 оборота занимают в общей сложности 3 секунды. Следует отметить, что поворот сухих пекарных ингредиентов может быть осуществлен посредством вращения выходного вала 164 по часовой стрелке или против часовой стрелки.
На фиг. 2В изображено введение инжектирующей иглы 120 в участок 118 стенки контейнера 104, что обычно занимает 1 секунду.
На фиг. 2С изображено добавление жидких пекарных ингредиентов 102 через впускной коллектор 134 и инжектирующую иглу 120 в контейнер 104, что обычно занимает в общей сложности 3 секунды. Как указано выше, в предпочтительном варианте осуществления изобретения жидкие пекарные ингредиенты 102 подают в контейнер 104 на высоте в контейнере, превышающей верхний уровень сухих пекарных ингредиентов 106, находящихся в контейнере, тем самым позволяя жидким пекарным ингредиентам 102 стекать под действием силы тяжести на сухие пекарные ингредиенты 106.
На фиг. 2D изображен отвод инжектирующей иглы 120 от участка 118 стенки контейнера 104, что обычно занимает 1 секунду.
Как видно из фиг. 2Е, контейнер 104 затем частично поворачивают против часовой стрелки, как показывает стрелка 182 на фиг. 2Е, обычно на 20°, и затем возвращают в исходное горизонтальное положение. В предпочтительном варианте осуществления изобретения данный частичный поворот, как правило, повторяют 5 раз, каждый из которых занимает обычно 2 секунды.
Как видно из фиг. 2F, контейнер 104 затем частично поворачивают по часовой стрелке, как показывает стрелка 184 на фиг. 2F, обычно на 20°, и затем возвращают в исходное горизонтальное положение. В предпочтительном варианте осуществления изобретения данный частичный поворот, как правило, повторяют 5 раз, каждый из которых занимает обычно 2 секунды.
Как видно из фиг. 2G, затем контейнер 104 предпочтительно поворачивают и по часовой стрелке, как показывает стрелка 186, и против часовой стрелки, как показывает стрелка 188, согласно фиг. 2G. Контейнер, как правило, совершает 5 полных оборотов при непрерывном повороте на 360° в вертикальной плоскости в одном направлении, после чего совершает 5 полных оборотов при непрерывном повороте на 360° в вертикальной плоскости в противоположном направлении. Каждый из 5 оборотов в каждом направлении обычно занимает 2 секунды.
После этого в предпочтительном варианте контейнер совершает 3 полных оборота при непрерывном повороте на 360° в вертикальной плоскости в одном направлении, затем совершает 3 полных оборота при непрерывном повороте на 360° в вертикальной плоскости в противоположном направлении. Каждый из 3 оборотов в каждом направлении обычно занимает 4 секунды.
Как показано на фиг. 2G, результатом смешивания является образование теста в контейнере 104 до устранения неперемешанных пекарных ингредиентов.
В предпочтительном варианте за этапом смешивания следует этап нагрева, как правило, этап нагрева микроволновым излучением. Этап нагрева обычно занимает 30 секунд. Как показано на фиг. 2Н, результатом является хлебобулочное изделие в контейнере 104.
Специалистам в данной области техники понятно, что настоящее изобретение не ограничено тем, что в частности показано и описано выше в настоящей заявке. Напротив, объем изобретения включает комбинации и подкомбинации различных признаков, описанных выше в настоящей заявке, а также их модификации и варианты, которые придут на ум специалистам в данной области техники после прочтения вышеприведенного описания, и которые не встречаются в известном уровне техники.