Устройство для приготовления охлажденного пищевого продукта

Техническое решение относится к пищевой промышленности, в частности, к устройствам для приготовления охлажденных пищевых продуктов, например, мягкого мороженого и замороженного йогурта.
Особенность изготовления мягкого мороженого заключается в том, что для придания продукту мягкой консистенции и нежного вкуса, смесь исходных компонентов взбивается в процессе охлаждения и насыщается воздухом для придания воздушной консистенции конечному продукту. Из уровня техники широко известны подобные устройства, называемые фризеры, в которых воздух поступает либо непосредственно в охлаждающий блок в процессе взбивания, либо смесь из контейнера для хранения исходных компонентов поступает в охлаждающий блок через помпу, где насыщается воздухом. В частности, подобные устройства раскрыты в патенте СССР SU1793884A3 «Устройство для получения мягкого мороженого» (МПК A23G9/12; A23G9/20, опубликован 07.02.1993), в патенте РФ на изобретение № 2438342 «УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАК НАЗЫВАЕМОГО МЯГКОГО МОРОЖЕНОГО И СПОСОБ ПОДАЧИ СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ СМЕСИ» (МПК A23G9/20, опубликован 10.01.2012), в заявке на изобретение РФ № 2017144224 «МАШИНА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОРОЖЕНОГО И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МОРОЖЕНОГО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАШИНЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОРОЖЕНОГО» (МПК A23G 9/00, опубликована 18.07.2019), в патенте РФ на изобретение № 2685191 «МАШИНА И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОХЛАЖДЕННОГО ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА С АЭРИРОВАННОЙ ИЛИ ВЗБИТОЙ ТЕКСТУРОЙ» (МПК A23G 9/08, A23G 9/12, опубликован 16.04.2019). Данные устройства имеют общие недостатки, заключающиеся в том, что имеют сложную конструкцию для подачи воздуха в взбиваемую смесь, которую сложно разбирать для промывки и периодического обслуживания, смесь может попадать и застаиваться в трубках для подвода воздуха, где она может портиться, например, при простое в ночное время, что приводит к размножению бактерий, снижению качества продукта или его полной негодности к реализации. Кроме того, изготовление мороженого или замороженного йогурта в устройствах с такой конструкцией требует достаточно длительного взбивания, чтобы получить высокую степень насыщения продукта воздухом, что увеличивает время приготовления и энергетические затраты.
Известны также решения, в которых в емкости для смеси исходных компонентов размещают дополнительную мешалку, которая, в первую очередь, направлена на то, чтобы не допускать расслаивание исходной смеси и осаждение жиров на стенках и других элементах устройства, но также способствуют незначительному дополнительному насыщению смеси воздухом. В частности, подобные решения раскрыты в патенте США US6145701 «Machine for dispensing a soft-serve product such as ice-cream, frozen yoghurt, or the like» (МПК A23G9/16; A23G9/22; A23G9/28, опубликован 14-11-2000), в патенте США US5201861 «APPARATUS FOR THE PREPARATION OF ICE CREAM, MILKSHAKES, SORBETS, FROZEN DESSERTS, AND THE LIKE, IN EACH CASE FROM A PUMPABLE STARTING MIXTURE» (МПК A23G9/04; A23G9/20; A23G9/22; A23G9/30, опубликован 13-04-1993) и патенте Украины №69422 «ФРИЗЕР ДЛЯ МОРОЗИВА» (МПК A23G7/00, опубликован 25.04.2012), выбранном в качестве ближайшего аналога. В известном решении устройство для приготовления охлажденного пищевого продукта содержит корпус, расположенные в нём емкость для смеси исходных компонентов, соединенная с охлаждающим цилиндром с мешалкой, привод мешалки, холодильно-компрессорный агрегат, предназначенный для охлаждения охлаждающего цилиндра, раздаточная коробка для выдачи готового продукта и блок управления, при этом в емкости для смеси исходных компонентов расположена дополнительная мешалка. Заявленное устройство отличается тем, что содержит блок для подачи воздуха в емкость для смеси исходных компонентов, а в емкости для смеси исходных компонентов выполнен вход для подачи воздуха, соединенный с блоком для подачи воздуха, и установлена трубка с отверстиями, подсоединенная к указанному входу для подачи воздуха.
Дополнительная мешалка в емкости для исходных компонентов в известных решениях может незначительно насытить исходную смесь воздухом, но недостаточно, для получения требуемой взбитой консистенции конечного продукта, так как отсутствует дополнительная подача воздуха в эту емкость и смесь может при перемешивании захватывать только тот воздух, который имеется в емкости. Кроме того, такая конструкция также неудобна в обслуживании, так как требует длительной разборки и промывки всех элементов конструкции.
Имеется потребность в создании устройства для приготовления охлажденного пищевого продукта, обеспечивающего высокую степень насыщения исходной смеси воздухом для получения взбитой и воздушной консистенции конечного продукта, простая в обслуживании и эксплуатации. Технический результат заключается в упрощении конструкции. Такое устройство не требует больших затрат времени и энергии на текущее обслуживание (разборка, промывка и т.п.) и эксплуатацию, позволяет быстро и эффективно приготовить охлажденный пищевой продукт, например, мягкое мороженое или замороженный йогурт.
Поставленная задача решается и заявленный технический результат достигается тем, что устройство для приготовления охлажденного пищевого продукта, содержащее емкость для смеси исходных компонентов, соединенную с охлаждающим цилиндром с мешалкой, привод мешалки, холодильно-компрессорный агрегат, предназначенный для охлаждения охлаждающего цилиндра, раздаточную коробку для выдачи готового продукта и блок управления, согласно заявленному решению дополнительно содержит блок для подачи воздуха в емкость для смеси исходных компонентов, а в емкости для смеси исходных компонентов выполнен вход для подачи воздуха, соединенный с блоком для подачи воздуха, и установлена трубка с отверстиями, подсоединенная к указанному входу для подачи воздуха. Вход для подачи воздуха в емкость для смеси исходных компонентов выполнен выше уровня заполнения смесью, а трубка с отверстиями может быть расположена по периметру нижней поверхности емкости для смеси исходных компонентов. Устройство дополнительно может содержать датчики крутящего момента, соединенные с блоком управления и приводом мешалки и датчики температуры, соединенные с блоком питания. Блок управления выполнен с возможностью подавать сигнал на изменение параметров работы привода мешалки, холодильно-компрессорного агрегата и блока для подачи воздуха в емкость для смеси исходных компонентов.
Благодаря тому, что устройство содержит блок для подачи воздуха, соединенный со входом для подачи воздуха в емкости для смеси исходных компонентов, к которому, в свою очередь подсоединяют трубу с отверстиями, оно позволяет быстро, равномерно и эффективно насытить воздухом исходную смесь, которая далее поступает в охлаждающий цилиндр с мешалкой, где взбивается в процессе охлаждения, приобретая требуемую консистенцию.
Конструкция устройства поясняется далее с помощью фигуры, на которой условно представлен один из возможных вариантов реализации заявленного устройства.
На фигуре цифрами обозначены емкость 1 для смеси исходных компонентов, соединенная с охлаждающим цилиндром 2 с мешалкой 3, привод 4 мешалки 3, холодильно-компрессорный агрегат 5, раздаточная коробка 6 для выдачи готового продукта, блок 7 управления, блок 8 для подачи воздуха в емкость 1 для смеси исходных компонентов, вход 9 для подачи воздуха, соединенный с блоком 8 для подачи воздуха, трубка 10 с отверстиями, подсоединенная к входу 9 для подачи воздуха, датчики 11 крутящего момента, соединенные с блоком 7 управления и приводом 4 мешалки, датчики 12 температуры, соединенные с блоком 7 управления, отверстие 13 раздаточной коробки для выдачи готового продукта, клапан 14 управления подачи.
Далее со ссылкой на фигуру поясняется конструкция устройства.
Емкость 1 для смеси исходных компонентов может быть выполнена любой формы и из любого материала, разрешенного к использованию с пищевыми продуктами. Предпочтительно емкость 1 выполняется из нержавеющей стали. Емкость 1 соединена с охлаждающим цилиндром 2. При этом емкость 1 может быть, как непосредственно соединена с цилиндром 2, например, через отверстия, выполненные непосредственно в одной из стенок емкости 1 и цилиндра 2 и соединенные путем совмещения, в том числе, с использованием уплотнений, так и посредством трубок, патрубков и иных подобных элементов, снабженных или нет насосами для подачи смеси. В предпочтительном варианте исполнения емкость 1 располагается выше охлаждающего цилиндра 2 и соединена с ним через отверстия, выполненные в нижней части емкости 1 и верхней части цилиндра 2, таким образом, что смесь исходных компонентов попадает в охлаждающий цилиндр 2 под действием силы тяжести. Отверстие в емкости 1 для соединения с охлаждающим цилиндром 2 может быть выполнено со съемной пробкой или клапаном (на фигуре не представлены).
Емкость 1 содержит вход 9 для подачи воздуха. В предпочтительном варианте исполнения вход 9 для подачи воздуха выполнен в верхней части емкости 1, например, на боковой стенке, выше уровня налива смеси исходных компонентов. Вход 9 может быть выполнен в виде отверстия, через которое пропущена трубка для подачи воздуха, или к которому указанная трубка для подачи воздуха подключена непосредственно или, например, через клапан. При этом, под соединением с указанным входом 9 следует понимать и тот случай, когда трубка просто пропущена через указанное отверстие, то есть является единой трубкой, подключенной к блоку 8 подачи воздуха и к трубке 10 с отверстиями, или являющейся её частью. Блок 8 подачи воздуха может быть выполнен любым известным из уровня техники способом, например, в виде электрической воздушной помпы, установленной внутри или снаружи устройства. Ко входу 9 для подачи воздуха подсоединена трубка 10 с отверстиями. В предпочтительном варианте исполнения трубка 10 с отверстиями расположена по периметру нижней поверхности емкости 1, таким образом, чтобы воздух, проходя через всю смесь, эффективно насыщал её. При этом, чтобы исключить перетекание смеси к блоку 8 подачи воздуха, предпочтительно установить вход 9 выше уровня смеси, а трубку 10 с отверстиями подключить ко входу 9 дополнительным участком, позволяющим опустить участок с отверстиями в нижнюю часть емкости 1.
Охлаждающий цилиндр 2 с расположенной в нём мешалкой 3 также выполнены из материала, разрешенного к использованию с пищевыми продуктами, предпочтительно из нержавеющей стали. Мешалка 3 может быть выполнена, например, в виде отдельных лопаток, закрепленных к валу вращения, или в виде спиралевидного шнека, приводимому в движение посредством привода 4. Привод 4 может быть выполнен, закреплен и соединен с другими элементами любым известным из уровня техники способом, например, привод 4 может представлять собой мотор-редуктор, с которым вал или шнек непосредственно соединены.
Для охлаждения стенок охлаждающего цилиндра 2 и обеспечения охлаждения перемешиваемой смеси устройство содержит холодильно-компрессорный агрегат 5, который выполнен любым известным из уровня техники способом, в частности, может представлять собой испаритель, соединенный с контуром охлаждения, размещенным вокруг цилиндра 2 с возможностью охлаждения его стенок.
Готовый охлажденный пищевой продукт подается пользователю через раздаточную коробку 6, которая содержит, по меньшей мере, отверстие 13 в нижней своей части, соединенное непосредственно или посредством трубки с внутренним объемом охлаждающего цилиндра 2. Отверстие 13 перекрывается клапаном 14 ручной или автоматической (электронной) подачи. Готовый пищевой продукт подается к отверстию раздаточной коробки 6 посредством вращения мешалки 3.
Работа устройства осуществляется посредством блока 7 управления. Блок 7 управления может представлять собой, например, программируемый микропроцессор, выполненный с возможностью установки параметров работы устройства, пороговых значений, в частности, скорости вращения мешалки 3, мощности охлаждения холодильно-компрессорного агрегата 5, температуры продукта, времени перемешивания, величины крутящего момента и т.п. При этом блок 7 управления выполнен с возможностью регулирования процесса приготовления охлажденного продукта путем сравнения параметров, поступающих от других элементов устройства, с пороговыми значениями и подачи сигналов на эти элементы для включения, выключения или изменения параметров работы, в соответствии с различными фазами в течение процесса приготовления охлажденного продукта. Причем параметры и пороговые значения зависят от типа приготавливаемого охлажденного продукта. К блоку 7 управления могут быть подсоединены датчики 11 крутящего момента, соединенные с приводом 4 мешалки 3, для определения изменения вязкости продукта в процессе приготовления, и параметры работы устройства и пороговые значения содержат значение крутящего момента. Таким образом можно обеспечить желаемую вязкость продукта, а также управлять приготовлением в зависимости от изменения вязкости продукта. В результате этого можно существенно уменьшить время приготовления и успешно получить конечную желаемую консистенцию продукта. Устройство может быть также оснащено датчиками 12 температуры, установленными, например, на наружной поверхности охлаждающего цилиндра 2 и соединенными с блоком 7 управления, для подачи информации о температуре пищевого продукта внутри цилиндра 2. При этом блок 7 управления может изменять параметры работы элементов устройства, например, направление и/или скорость вращения мешалки 3, остановка работы или уменьшение мощности холодильно-компрессорного агрегата 5, в зависимости от температуры пищевого продукта, в соответствии с данными, полученными от датчиков 12 температуры. Управление параметрами работы устройства, в соответствии с рецептурой, также может осуществляться по комбинации информации о регистрируемых значениях с датчиков 11 крутящего момента и датчиков 12 температуры.
Использование заявленного устройства описано далее на примере предпочтительного варианта осуществления.
При первоначальном запуске устройства, когда в охлаждающем цилиндре 2 нет смеси для приготовления продукта, отверстие между емкостью 1 и цилиндром 2 закрывается пробкой, чтобы исключить попадание ненасыщенной воздухом смеси в цилиндр 2. Предпочтительно, пробка содержит ручку, позволяющую удалять её без контакта со смесью, например, такой высоты, что она выступает выше уровня налива смеси исходных компонентов. В емкость 1 заливают смесь исходных компонентов, включают блок 8 подачи воздуха на заранее заданный промежуток времени, определенный, исходя из рецептуры продукта, при этом происходит насыщение смеси воздухом, она приобретает густую взбитую консистенцию, благодаря чему воздух задерживается в ней и далее в охлаждающем цилиндре 2 в процессе взбивания. После истечения времени насыщения, пробку вынимают, смесь под действием силы тяжести стекает в цилиндр 2 и заполняет его. Следует отметить, что возможно и автоматическое управление пробкой, например, она может быть выполнена в виде автоматического клапана, сигналы на закрытие и открытие которого поступают от блока управления 7.
Далее запускают холодильно-компрессорный агрегат 5 и привод 4. При этом смесь, путем вращения мешалки 3 в охлаждающем цилиндре 2, взбивается и охлаждается, достигает заданной температуры, определенной рецептурой и нежной, воздушной консистенции. В емкость 1 дополнительно доливают смесь исходных компонентов и включают блок 8 подачи воздуха для насыщения очередной порции смеси.
В процессе работы устройства блок 7 управления получает данные от датчиков 11 крутящего момента и датчиков 12 температуры и сравнивает их с пороговыми значениями. При достижении одного или нескольких пороговых значений блок 7 управления формирует и подает сигналы на изменение параметров работы элементов устройства. В частности, по информации от датчиков 11 крутящего момента блок управления определяет вязкость продукта в охлаждающем цилиндре 2 и устанавливает готовность его. При достижении пороговых значений готовности продукта, блок 7 управления подает сигналы на остановку привода 4 мешалки 3, отключение или уменьшение мощности холодильно-компрессорного агрегата 5. Блок 7 управления также подает сигналы к блоку 8 подачи воздуха по истечению времени насыщения, а также для периодического включения данного блока 8 для донасыщения смеси в процессе работы, так как если продукт не выдается длительное время (например, при простое в ночное время), воздух постепенно из смеси выходит.
Готовый продукт выдается посредством раздаточной коробки 6, в нижней части которой выполнено отверстие 13, соединенное с внутренним объемом охлаждающего цилиндра 2. Отверстие 13 перекрывается клапаном 14 ручной или автоматической подачи. При поступлении сигнала о выдаче продукта или при ручном перемещении рычага раздаточной коробки 6 клапан 14 открывает отверстие, подается сигнал на привод 4 и готовый пищевой продукт подается к отверстию 13 раздаточной коробки 6 посредством вращения мешалки 3. Далее клапан 14 либо перекрывается путем возврата ручки в исходное положение и вращение шнека прекращается, либо после истечения определенного срока выдачи продукта, блок 7 управления подает сигнал на исполнительное устройство (на фигуре не обозначено) для перекрытия клапана и на привод 4 для остановки шнека.
По мере выдачи готового продукта, в цилиндр 2 из емкости 1 будет поступать уже насыщенная воздухом смесь и процесс охлаждения и взбивания опять запускается, до достижения пороговых значений, определяемых рецептурой. Блок 7 управления также периодически подает сигналы на включение отдельных элементов устройства для поддержания температурного режима, вязкости, степени насыщения смеси воздухом в случае длительного простоя.
Текущее обслуживание устройства очень простое и требует только периодической промывки емкости 1 и трубки 10 с отверстиями, конструкция не содержит сложных элементов, требующих разборки и сложного очищения. За счёт того, что в охлаждающий цилиндр 2 смесь исходных компонентов из емкости 1 поступает уже насыщенная воздухом, она имеет густую текстуру и хорошо удерживает воздух, что позволяет сократить время на охлаждение и приготовление готового охлаждённого пищевого продукта.
Специалисту в данной области техники очевидно, что приведенный предпочтительный вариант конструкции устройства и отдельных его частей, процесса эксплуатации, а также виды, представленные на фигуре, не ограничивают объем заявляемого технического решения. Возможно изготовление и использование устройства для приготовления охлажденного пищевого продукта в других вариантах исполнения в объеме заявляемой формулы.