Климатическая установка для расстоечного шкафа

Область применения
Полезная модель относится к области пищевой промышленности, а именно к хлебопекарной отрасли, а более конкретно к климатической установки для расстоечного шкафа, в котором производят расстойку тестовых заготовок при производстве хлебобулочных изделий. Полезная модель направлена на повышение качества расстойки тестовых заготовок.
Уровень техники
Полезная модель предназначена для формирования и поддержания требуемых параметров температуры и влажности в расстойных шкафах непрерывного действия.
Традиционно процесс производства хлебобулочных изделий включает следующие стадии: прием, хранение и подготовка сырья к производству, приготовление и разделка теста, расстойка, выпечка, упаковка, хранение, доставка готовых изделий в торговую сеть, реализация.
Стадия разделки теста включает следующие операции: деление теста на куски тесто-делителем, формование - округление, раскатка, расстойка, отделка тестовых заготовок, надрезка, выпечка.
Для формового хлеба, батонов, слоеных и мелкоштучных хлебобулочных изделий проводят предварительную расстойку тестовых заготовок. При выработке батонообразных изделий после процесса округления они подвергаются раскатке и закатке. Затем тестовые заготовки поступают на окончательную расстойку, необходимую для получения хлеба высокого качества и нормального внешнего вида с хорошо разрыхленным мякишем.
Для нормальной расстойки теста предпочтительно регулирование температуры и относительной влажности проводить одновременно и непрерывно, поскольку в этом случае необходимые параметры среды, в которой проходит расстойка, будут поддерживаться на протяжении всего цикла расстойки без рассогласования.
Для регулирования температуры и влажности используют расстоечный шкаф, а необходимая климатическая среда в расстоечном шкафу обеспечивается климатической установкой.
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели (климатической установки для расстоечного шкафа) является климатическая установка, известная из патента RU 137353 (приоритет 16.08.2013 г.)
Климатическая установка для расстойной камеры из ближайшего аналога содержит корпус, имеющий по меньшей мере одно входное отверстие, по меньше мере одно выходное отверстие, по меньшей мере один ультразвуковой генератор влажности, по меньшей мере один нагреватель (РТС нагреватель) и по меньше мере один тангенциальный вентилятор, создающий давление в области выходного отверстия больше, чем в области входного отверстия. Установка содержит по меньшей мере одну ванну с жидкостью, а по меньше мере один ультразвуковой генератор расположен в указанной ванне.
Генератор в климатической установке выполнен с возможностью генерации мелко-дисперсного тумана, содержащего мелкие капли влаги, в области выходного отверстия. Генератор содержит по меньшей мере одну ультразвуковую мембрану, выполненную с возможностью вибрации с частотой от 1,3-2,5 МГц и средний размер капель влаги, производимых генератором, составляет 1-5 мкм. Также Установка содержит по меньшей мере один каплеуловитель, установленный в области выходного отверстия, который выполнен с возможностью сбора по меньшей мере части капель тумана и направления собранных капель в ванну.
При этом установка включает блок управления.
Однако недостатками такого устройства является слишком большой диапазон размера капель, регенерируемых генератором, также недостатком является то, что в расстоечном шкафу при использовании такой климатической камеры распределение тепла и влаги является недостаточно равномерным, за счет слишком большого диапазона размера капель, образующихся мелкодисперсном тумане. При этом некоторые из более крупных капель могуь падать на заготовки из теста и таким образом значительно снижать качество хлебобулочных изделий на выходе.
Отдельными недостатками является использование дорогостоящих и сложных в обслуживании нагревателей РТС, к тому при использовании таких нагревателей необходимо учитывать площадь обогрева расстоечного шкафа. Недостатком также является то, что тангенциальные вентиляторы обладают повышенным уровнем шума и использование их в рабочем процессе может вызвать массу неудобств.
Задачами заявленной полезной модели является усовершенствование известного устройства и устранение его недостатков, а именно уменьшение диапазона размера капель воды, регенерируемых генератором, с в меньшим диапазоном разброса их размера, а также устранение неравномерного распределение тепла и влаги в расстоечном шкафу. Настоящая полезная модель является более эргономичной (меньший уровень шума) и менее дорогостоящей по сравнению с ближайшим аналогом.
Техническим результатом заявленного изобретения (КУ) является оптимизация параметров климатической камеры, а именно создание на выходе в расстойных шкаф пара с каплями влаги 0,5-0,99 мкм и улучшение распределения тепла и влаги в расстойном шкафу за счет использования простых в использовании и обслуживании осевых вентиляторов, обладающих пониженным уровнем шума, и простых в использовании и обслуживании нагревателей ТЭНов со спиралью из нержавеющей стали, что значительно упрощает их использование и обслуживание.
Все это приводит к уменьшению энергопотребления и повышению производительности, с погрешностью при поддержании параметров температура/влажность не более 2%. Использование заявленной полезной модели в расстойном шкафу дает возможность создания и поддержания заданной влажности при любой заданной температуре. Автоматизация процесса осуществляется за счет использования к климатической камере автоматического блока управления. Заявленная полезная модель имеет оптимальные габариты, для использования в расстоечных шкафах любого размера.
Описание заявленного устройства.
Климатическая установка проиллюстрирована на фигуре 1.
Основные узлы, которые включает климатическая установка - это блок из трех осевых вентиляторов (14, 15, 16), блок из трех воздушных обдуваемых ТЭНов со штуцером и спиралью из нержавеющей стали (нагревательных элементов) (8), каплеуловитель (3), ванна съемная (17), в которую помещены два ультразвуковых модуля (12) и (18), каждый из которых представляет собой ультразвуковой генератор с возможностью вибрации с частотой 1,7 МГц для создания пара с каплями влаги в диапазоне 0,5÷5 мкм, содержащий от 1 до 20 ультразвуковых пьезоэлементов, в зависимости от объема расстоечного шкафа.
Съемная ванна включает ложеэлементы (5) к которым прикреплены ультразвуковые модули, позволяющие быстро извлекать ультразвуковые модули (УЗМ) для технического обслуживания.
Подача воды в ванну осуществляется через кран шаровой подачи воды (20) и электроклапан воды (27), снабженный датчик воды для отслеживания уровня воды в ванной (1). В ванной расположено резьбовое соединение накидной гайкой для слива воды из ванной (25), резьбовое соединение накидной гайкой для отвода перелива уровня воды из ванной (26). Также ванна снабжена штуцером отвода перелива уровня воды в ванной (21) и краном шаровым для слива воды из ванной (22).
Система подачи вода в ванну содержит резьбовое соединение накидной гайкой подвода воды в ванну (28).
Корпус (29) климатической установки имеющий одно входное отверстие, одно выходное отверстие. Все узлы климатической камеры, расположенные внутри корпуса, закрыты сверху верхней крышкой, закрепленной на корпусе сверху винтами для фиксации (2), передней крышкой, прикрепленной к корпусу застежками (6). Для закрытия полости с электроэлементами и клемнораспределительной коробки (4) слева корпус содержит левую крышку (10), а для закрытия полости с системой водораспределения справа к корпусу прикреплена правая крышка (23).
Сверху на корпусе расположены застежки (24) для закрывания передних крышек климатической установки.
Для крепления климатической установки к стене используют кронштейн (30).
В левой части климатической установки сбоку расположен блок крепления ТЭНов (7) и кронштейн ТЭНов (9). Снизу сбоку на корпусе расположен подвод электропитания климатической установки (11).
Осевые вентиляторы (14, 15, 16) содержат крыльчатку осевого вентилятора (13, 19).
Для получения пара с каплями влаги 0,5÷5 мкм ультразвуковые модули, являющийся генератором влажности (12) и (18), выполнены с возможность вибрации с частотой 1,7 МГц.
Равномерное распределение тепла и влаги обеспечивается за счет направления потока воздуха в два слоя, а именно верхнего горячего слоя от нагревателей и нижнего влажного потока от ультразвукового модуля, при этом горячий воздух от одного или несколько нагревателей подается осевыми вентиляторами, создающими давление в области выходного отверстия больше, чем в области входного отверстия.
Поток увлажненного и подогретого воздуха из климатической установки направляется горизонтально над заготовками из теста, при этом на выходе из установки поток имеет два слоя нижний влажный и верхний сухой\горячий, благодаря чему на потолке перед установкой не конденсируется влага и исключается возникновение капель и падение их на заготовки из теста. Все это позволяет создать на заготовках тончайший равномерный слой влаги, что способствует оптимальному созреванию и подъему теста заготовок, и именно такой слой влаги на заготовках из теста позволяет получить на выходе готовый продукт с румяной хрустящей корочкой.
Усовершенствованным является каплеуловитель (фигура 2), расположенный над ванной.
Как показано на фигуре 2, в 3d объеме показано, что каплеуловитель выполнен из трех металлических пластин, загнутых сверху и соединенных друг с другом в верхней части, а нижняя часть пластин расположена параллельно друг другу по вертикали.
При такой конструкции каплеуловителя, трехступенчато отсекающего крупными капли, с учетом частоты вибраций генератора влажности 1,7 МГц, влажный пар в расстоечном шкафу содержит капли влаги размером 0,5-0,99 мкм.
Принцип работы климатической установки заключается в формировании осевыми вентиляторами воздушного потока, нагреве воздуха (потока) проходящего через ТЭНы, увлажнении нагретого потока воздуха мелкодисперсным паром произведенным ультразвуковым модулем с последующей подачей подогретого потока воздуха в виде водяного облака, содержащего мельчайшие частички воды, в расстоечный шкаф.
В качестве нагревателей в климатической установке используют электронагреватели трубчатые оребренные ТЭНы (8). Электронагреватель оребренный представляет собой металлическую трубку (материал оболочки ТЭН - сталь 10), внутри которой запрессована в наполнитель спираль из проволоки высокого омического сопротивления, прикрепленная к контактным стержням. Торцы электронагревателя загерметизированы герметиком, снабжены изоляционными втулками и контактным устройством. Для увеличения площади поверхности нагрева и для простоты в обслуживании поверх оболочки ТЭНа накатано нержавеющее алюминиевое оребрение.
Установка содержит ванну с водой, где установлены два ультразвуковых генератора.
Ультразвуковой генератор содержит ультразвуковую мембрану, выполненную с возможностью вибрации с частотой 1,7 МГц (1 миллион 700 тысяч колебаний в секунду). Средний размер капель влаги в предпочтительном варианте осуществления составляет 0,5÷5 мкм. При этом крупные капли влаги отсекаются каплеуловителем, который установлен в области выходного отверстия над ванной, и на выходе размер капель составляет 0,5-0,99 мкм. Каплеуловитель выполнен с возможностью сбора крупных капель влаги и направления собранных капель обратно в ванну. Климатическая установка снабжена системой автоматического долива воды. Установка включает блок управления и часовой механизм, связанный с блоком управления.
Климатическая установка содержит блок управления. Установка оборудована системой автоматического слива воды из ванны. Усовершенствованием в заявленном устройстве является то, что воздушный поток формируется осевыми вентиляторами. Осевые вентиляторы формируют горизонтальный равномерный поток, расширяющийся в области выходного отверстия и имеющий в нижней своей части температуру и влажность ниже, чем в верхней своей части, у выходного отверстия, таким образом направляя поток воздуха из климатической камеры в два слоя, а именно верхнего горячего потока и нижнего влажного потока, что исключает падение капель на заготовки.
При этом воздух в установку втягивается вертикально проходит через нагреватели, оребренные ТЭНы, и затем поток воздуха поворачивает на 90 градусов (становится горизонтальным) и проходит над ванной с ультразвуковым модулем, (генераторами), при этом мелкодисперсный туман созданный УЗМ, впитывается воздухом и разносится по объему расстойной камеры.
Осевые вентиляторы установки позволяют обрабатывать большой объем воздуха, положительно влияя на равномерность распределения тепла и влаги по объему расстоечного шкафа, при этом поток создается широкий и равномерный, и погрешность при поддержании параметров температура/влажность составляет не более 2%.
Ванна климатической камеры снабжена системой автоматического долива воды, системой защиты от сухого хода, системой периодической промывки и автоматического слива воды при отсутствии питания.
Для нагрева воздуха в климатической камере используют оребренные ТЭНы нагреватели.
Наглядно, в 3D объеме в сборе с верхней, передней и боковыми крышками климатическая установка проиллюстрирована на фигуре 3.
На фигуре 4 в 3D объеме проиллюстрировано расположение всех составляющих элементов внутри камеры Расположение всех составляющих элементов внутри камеры со снятыми верхней и передней крышками.
По сравнению с традиционными климатическими камерами установка является более экономичной, так как потребление ультразвука на порядок ниже, чем потребление при нагреве воды.
Климатическая установка быстрее выходит на рабочий режим, так как начинает работать сразу и не требует времени для закипания воды. Благодаря мелкой капле, которая быстро впитывается воздухом, установка благоприятно влияет на качество и ускорение расстойки тестовых заготовок.
Автоматизация процесса работы климатической камеры обеспечивается за счет использования блока управления.
Автоматический режим в климатической камере поддерживается с помощью Блока управления, проиллюстрированный на фигуре 6.
Корпус Блока управления выполнен из пищевой нержавеющей стали и проиллюстрирован на фигуре 5.
На фигуре 6 проиллюстрирована панель управления, содержащая кнопку включения климатической установки, кнопку выключения, индикатор аварийного включения, индикатор состояния нагрева, панель управления с цифровыми индикаторами температуры, панель управления с цифровыми индикаторами влажности, индикатор состояния влажности.
По команде Блока управления осуществляется индикация состояния увлажнителя и ТЭНов, установка режимов его работы при помощи клавиатуры.
Блок управления отслеживает состояние датчиков и в зависимости от их состояния меняет режим работы устройства. Например, при достижении необходимой влажности и при недостатке воды в резервуаре будет прекращена генерация тумана. В простых увлажнителях этот блок может отсутствовать, а датчики присоединяться непосредственно к генератору или другим устройствам.
Спецификация позиций к фигуре 1.
1 Поплавковый датчик из нержавеющей стали. Предназначен для отслеживания уровня воды в ванной
2 Винты (2 шт.) фиксации верхней крышки климатической установки
3 Каплеуловитель. Предназначен для отсекания крупных капель воды и стекания обратно в ванну крупных капель, направления мелкодисперсного пара тумана в выходной воздушный канал.
4 Клемнораспределительная коробка
5 Ложементы для крепления ультразвуковых модулей. Расположены в ванной. Позволяют быстро извлекать УЗМ модули для ТО.
6 Застежка (3 шт.) для закрывания передних крышек климатической установки
7 Блок крепления ТЭНов.
8 Воздушные, обдуваемые нагреватели (ТЭНы.) со штуцером, сталь нержавеющая (В установке 3 шт.)
9 Кронштейн ТЭНов
10 Крышка корпуса левая, закрывает полость с электрокомпонентами
11 Подвод электропитания климатической установки
12 Ультразвуковой модуль.
13 Крыльчатка осевого вентилятора
14 Осевой вентилятор
15 Осевой вентилятор
16 Осевой вентилятор
17 Ванна. Съемная
18 Ультразвуковой модуль.
19 Крыльчатка осевого вентилятора
20 Кран шаровой подачи воды в ванную
21 Штуцер отвода перелива уровня воды в ванной
22 Кран шаровой слива воды из ванной
23 Крышка корпуса правая, закрывает полость с системой водораспределения. (Полипропиленовые трубы, электроклапан воды)
24 Застежка (3 шт.) для закрывания передних крышек климатической установки
25 Резьбовое соединение накидной гайкой слива воды из ванной
26 Резьбовое соединение накидной гайкой отвода перелива уровня воды из ванной
27 Электроклапан воды
28 Резьбовое соединение накидной гайкой подвода воды в ванную
29 Корпус климатической установки
30 Кронштейн (2 шт. с лева и с права) для крепления климатической установки