ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПРИПРАВЛЕНИЯ ВКУСОВЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
PNEUMATIC SYSTEM FOR SEASONING WITH FLAVOUR SUBSTANCES

Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к пневматической системе приправления вкусовыми веществами и способу равномерного и последовательного добавления вкусового вещества в пищевой продукт, в особенности мучные пищевые продукты. Более точно, в изобретении предложено усовершенствованное устройство по типу вращающегося барабана для приправления вкусовыми веществами, в котором используется сочетание пневматического эдуктора и одного или нескольких создающих вакуум вихревых сопел.
Описание уровня техники
Потребителям нравятся закусочные пищевые продукты, в особенности приправленные вкусовыми веществами закусочные чипсы. Например, в картофельные чипсы, чипсы тортилья, кукурузные чипсы и т.п. после их тепловой обработки, но до расфасовки часто добавляют одно или несколько вкусовых веществ. С этой целью на поверхность закусочных чипсов обычно распыляют одно или несколько вкусовых веществ. После приправления вкусовыми веществами поверхности чипсов имеют желаемый и привлекательный внешний вид, а их вкус сразу ощущается после употребления в пищу. Некоторые обычные вкусовые вещества, предпочитаемые потребителями, включают, например, соль, ароматизатор типа барбекю, сметанный и луковый ароматизатор, уксусный ароматизатор, сыр и другие. Некоторые из этих вкусовых веществ являются гигроскопичными и легко поглощают масло.
Вкусовое вещество обычно наносят на поверхность чипсов после тепловой обработки. Обычно выгода этого состоит в том, что после тепловой обработки, в частности с использованием обжарки, на поверхности чипсов сохраняется поверхностный слой масла, и они являются горячими. Когда на наружную поверхность чипсов наносят вкусовое вещество в виде порошка, часть порошка удерживается на ней.
Современные методы нанесения вкусовых веществ на закусочные чипсы включают обработку чипсов во вращающемся цилиндрическом барабане, содержащем вкусовое вещество, и распыление вкусового вещества на чипсы по мере их прохождения под устройством для подачи вкусовых веществ. Например, при использовании вращающегося цилиндрического барабана не приправленные вкусовыми веществами закусочные чипсы через воронку поступают в барабан со стороны приподнятого конца. Вкусовое вещество через раздаточное устройство подают во внутреннюю часть барабана таким образом, чтобы покрыть чипсы. Отражательные перегородки 66 поднимают и роняют чипсы, чтобы способствовать равномерному нанесению вкусового вещества по мере того, как чипсы под действием силы тяжести стремятся ко дну барабана. После этого приправленные вкусовыми веществами чипсы выходят из барабана, и их расфасовывают.
Вкусовое вещество обычно загружают в барабан для приправления вкусовыми веществами посредством шнекового питателя или вибрационного питателя, а затем наносят на продукт посредством одной лишь силы тяжести. Если только продукт не является особо влажным или не имеет маслянистую поверхность, такие способы доставки вкусового вещества не вполне обеспечивают желаемую степень охвата или постоянства. Следовательно, в большинстве известных из уровня техники устройств барабанного типа для успешного приправления конечного продукта вкусовыми веществами необходимо предварительное нанесение сцепляющего раствора или другой жидкости, такой как сахарный раствор, масло или лецитин с последующей сушкой. Хотя сочетание дозирования вкусового вещества и предварительного нанесения покрытия на продукт может использоваться для достижения желаемого охвата, такое одновременное нанесение порошка и жидкости в непосредственной близости в значительной мере усложняет управление процессом приправления вкусовыми веществами. Например, распыляемые суспензии способны засорять сопла или накапливаться вокруг распыляющих отверстий, изменяя характер распыления и в конечном итоге препятствуя его равномерности. Концентрация суспензии, температура суспензии, размер распыляемых капель и время выдержки продукта способны влиять на распределение вкусового вещества, сцепление вкусового вещества и тем самым также на вкус, аромат и цвет продукта.
Следовательно, существует потребность в устройстве и способе приправления вкусовыми веществами, позволяющих последовательно и эффективно наносить вкусовое вещество на закусочные продукты и одновременно сводить к минимуму общую степень сложности. В частности, усовершенствованное устройство барабанного типа для приправления вкусовыми веществами будет способно равномерно наносить вкусовое вещество на пищевые продукты, такие как закусочные чипсы, хрустящие закусочные продукты и другие мучные продукты без необходимости предварительного распыления жидкости до приправления вкусовыми веществами или последующей сушки после приправления вкусовыми веществами.
Краткое изложение сущности изобретения
Согласно традиционной технологии приправления вкусовыми веществами их распределяют по поверхности посредством дозирующей шторки, при этом вкусовое вещество просто падает (лишь под действием одной силы тяжести) с пластины вибрационного питателя или доставляется посредством винтового транспортера (или ротационного винтового конвейера) до горизонтально расположенного вращающегося вала (или цилиндра) со щелью. В таких известных из уровня системах, в которых основной движущей силой для вкусового вещества является сила тяжести, эффективность нанесения в значительной степени зависит от используемого масла для распыления перед приправлением вкусовыми веществами и его способности к сцеплению. Из-за изменчивости составов масла и вкусовых веществ равномерность распределения и сцепление с поверхностью не являются оптимальными.
В отличие от этого основным дифференцирующим устройством предложенной в настоящем изобретении пневматической системы является встроенное пневматическое вакуумное сопло для перемещения вкусового вещества на чипсы (или другие пищевые продукты). Специально сконструированное сопло цилиндрической формы создает вокруг суспендированного в воздушном потоке вкусового вещества вихревой воздушный слой, который способствует равномерному распределению частиц. Множество отверстий для сжатого воздуха, расположенных вокруг нижерасположенного кольцевого пространства сопла, обеспечивают силу вакуума, используемую для создания турбулентного вихревого потока на выходе сопла.
В конструкции системы предусмотрено заданное число сопел с целью обеспечения соответствующего охвата продукта и выхода вкусового вещества. Эти сопла механически связаны друг с другом разветвителем линии и могут питаться от обычного объемного или весового дозатора. Движущая сила и относительно высокая скорость частиц вкусового вещества, которая составляет порядка приблизительно 30 футов в секунду, способствует улучшенному сцеплению и/или внедрению в обрабатываемый продукт. Могут быть достигнуты желаемое сцепление и равномерное распределение без использования масла для распыления до приправления вкусовыми веществами.
Упомянутые, а также дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны из следующего далее подробного описания.
Краткое описание чертежей
В прилагаемой формуле изобретения содержатся элементы новизны, считающиеся характеризующими изобретение. Вместе с тем, само изобретение, а также предпочтительный вариант его применения, его дополнительные задачи и преимущества будут лучше всего поняты при рассмотрении следующего далее подробного описания наглядных вариантов осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:
на фиг.1 показан схематический вертикальный вид сбоку устройства для пневматического приправления пищевого продукта вкусовым веществом согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления,
на фиг.2 - схематический частичный вертикальный вид сбоку одного из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, на котором проиллюстрировано множество пневматических транспортных труб, разветвителей линии и сопел,
на фиг.3 - частичный боковой вид в перспективе пневматических транспортных труб, разветвителей линии и сопел, показанных на фиг.2,
на фиг.4 - частичный боковой вид в перспективе барабана для приправления вкусовыми веществами с частичным вырезом, на котором проиллюстрированы пневматические транспортные трубы и сопла внутри него;
на фиг.5 - боковой вид в перспективе пневматической системы приправления вкусовыми веществами согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления,
на фиг.6А - вид в перспективе золотника сопла согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления,
на фиг.6Б - боковой разрез золотника сопла, показанного на фиг.6А,
на фиг.6В - поперечный разрез золотника сопла, показанного на фиг.6Б, по линии 6В-6В;
на фиг.6Г - поперечный разрез золотника сопла, показанного на фиг.6Б, по линии 6Г-6Г;
на фиг.6Д - вид спереди золотника сопла, показанного на фиг.6А,
на фиг.6Е - поперечный разрез золотника сопла, показанного на фиг.6Д, по линии 6Е-6Е;
на фиг.6Ж - частичный увеличенный поперечный разрез выделенной части золотника сопла, показанного на фиг.6Е,
на фиг.7 - вид в перспективе пневматического обтекателя и удлинителя горловины с частичными вырезами, на которых проиллюстрирован находящийся внутри золотник сопла, согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления.
Цифровые позиции
2 - вкусовое вещество
4 - загрузочная воронка для вкусового вещества
6 - указатель уровня
8 - дозатор вкусового вещества
10 - воронка
12 - пневматический эдуктор
14 - расходомер воздуха
16 - первая транспортная труба
18 - первый разветвитель линии
20 - вторая транспортная труба
22 - третья транспортная труба
24 - второй разветвитель линии
26 - третий разветвитель линии
28 - четвертая транспортная труба
30 - пятая транспортная труба
32 - шестая транспортная труба
34 - седьмая транспортная труба
36 - первое сопло
38 - второе сопло
40 - третье сопло
42 - четвертое сопло
44 - сжатый воздух для первого сопла
46 - сжатый воздух для второго сопла
48 - сжатый воздух для третьего сопла
50 - сжатый воздух для четвертого сопла
52 - первый шлейф
54 - второй шлейф
56 - третий шлейф
58 - четвертый шлейф
60 - поток продукта
62 - выход сопла
64 - барабан
66 - продольные перегородки
68 - опорное крепление
70 - трубопровод
72 - золотник сопла
74 - сердечник золотника
76 - первый фланец
78 - второй фланец
80 - кольцевая поверхность
82 - центральный канал
84 - вихревые каналы
86 - пневматический обтекатель
88 - кольцевая питающая камера для вихревых каналов
90 - впускное отверстие для сжатого воздуха
92 - конусная часть обтекателя
94 - выпускное отверстие обтекателя
96 - удлинитель горловины
α - угол разветвителя
θ - угол распространения шлейфа
χ - отклонение от продукта
R28 - радиус закругления четвертой транспортной трубы
R30 - радиус закругления пятой транспортной трубы
R32 - радиус закругления шестой транспортной трубы
R34 - радиус закругления седьмой транспортной трубы
D28 - расстояние по прямой до первого сопла
D30 - расстояние по прямой до второго сопла
D32 - расстояние по прямой до третьего сопла
D34 - расстояние по прямой до четвертого сопла
L72 - длина золотника
L76-78 - расстояние между фланцами
τ84 - угол рыскания
D74 - диаметр сердечника золотника
α84 - угол наклона
Ф - угловой интервал в радианах
ID72 - внутренний диаметр сердечника золотника
OD72 - наружный диаметр фланцев
OD74 - наружный диаметр на конце сердечника золотника
α80 - угол скоса кольцевой поверхности
Подробное описание
В следующем далее подробном описании и при ссылке на все чертежи одинаковыми цифровыми и буквенными позициями обозначены одинаковые или сходные элементы на всех чертежах, если только не указано иное. Хотя в описании подробно рассмотрен один или несколько вариантов осуществления, подразумевается, что такие варианты осуществления не являются исключительными, и настоящим изобретением также охвачены очевидные и/или предвидимые варианты.
Хотя известные из уровня техники пневматические распределительные устройства для вкусовых веществ используются в сочетании с маслами для распыления до приправления вкусовыми веществами, в основу действия таких систем обычно положена способность к сцеплению таких масел для распыления до приправления вкусовыми веществами; более точно, способность таких наносимых распылением покрытий улавливать свободнопадающие частицы вкусового вещества и не становиться настолько клейкими или липкими, чтобы вызывать нежелательное комкование продукта, или в противоположность этому оставаться настолько текучими, чтобы продукт стекал с них. Вместо использования масел для распыления до приправления вкусовыми веществами в настоящем изобретении извлекается выгода из использования пневматического транспорта и управления. Вместо простого использования пневматического транспорта в качестве лишь иного средства распределения вкусовых веществ с относительно низкими скоростями, как, например, достигаемыми в традиционных способах приправления методом свободного падения и дозирования, в настоящем изобретении используется пневматический транспорт и встроенные генераторы вакуума для нанесения частиц вкусового вещества на приправляемый продукт со значительно большей кинетической энергией, за счет чего продукт лучше удерживает вкусовое вещество. Кроме того, за счет особого размещения выпускных отверстий для сжатого воздуха генераторов вакуума создается турбулентный вихревой шлейф 52, 54, 56, 58 вкусового вещества, что позволяет равномерно распределять вкусовое вещество и в некоторых случаях в два или три раза увеличивать возможную площадь распределения.
Как показано на всех фигурах, а именно фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6А, 6Б, 6В, 6Г, 6Д, 6Е, 6Ж, и 7, пневматическая система приправления вкусовыми веществами согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления имеет следующие общие элементы: загрузочную воронку 4 для подачи порошкового вкусового вещества 2; дозатор 8 для подачи дозированных количеств вкусового вещества 2 в систему приправления вкусовыми веществами; пневматический эдуктор 12, приводимый в действие воздушным потоком, который может обеспечиваться с использованием сухого сжатого воздуха, воздуха, приводимого в движение турбиной, или других источников, известных специалистам в данной области техники; воронку 10 для направления упомянутых дозированных количеств вкусового вещества 2 из дозатора 8 вкусового вещества во всасывающую область низкого давления пневматического эдуктора 12 и тем самым продвижения вкусового вещества 2 в псевдоожиженный поток воздуха и частиц, предпочтительно воздушный поток с суспендированной фазой; первую транспортную трубу 16, по которой псевдоожиженный поток поступает из пневматического эдуктора 12 в направлении по меньшей мере одного разветвителя линии, который делит поток и направляет его по меньшей мере по двум трубам, а именно второй транспортной трубе 20 и третьей транспортной трубе 22; и распределительное сопло для вкусовых веществ на конце каждой транспортной трубы, по которой перемещается соответствующий псевдоожиженный поток. Каждая транспортная труба, ведущая непосредственно к соплу, плавно изгибается, изменяя направление псевдоожиженного потока приблизительно на 90 градусов с тем, чтобы нижерасположенный участок устройства для приправления вкусовыми веществами (начиная с первой транспортной трубы 16 за эдуктором 12) располагался внутри вращающегося барабана 64 для приправления вкусовыми веществами, а сопла были направлены на пищевой продукт 60 внутри барабана 64 для приправления вкусовыми веществами. Сопла предпочтительно расположены с равными промежутками вдоль линии, бегущей по длине барабана 64. Как хорошо известно из техники, барабан 64 предпочтительно имеет небольшой наклон книзу (от входа в выходу), облегчающий перемещение кусков продукта 60 вниз по потоку по мере их опрокидывания внутри барабана 64, в особенности в системах непрерывного действия, в которых приправляемый продукт 60 непрерывно подают в барабан 64 с его вышерасположенного верхнего конца.
Общие элементы, перечисленные выше, более подробно рассмотрены в следующих абзацах со ссылкой на один из предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Вместе с тем, отмечаем, что конкретные варианты упомянутых элементов и точные эксплуатационные условия и/или диапазоны не считают ограничивающими, если только не указано иное; специалисты в данной области техники смогут внести очевидные изменения сообразно конкретному рассматриваемому техническому применению.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения вкусовое вещество 2 поступает из загрузочной воронки 4 для вкусового вещества, оснащенной указателем 6 уровня, показания которого могут использоваться, чтобы предупреждать оператора о необходимости заново загрузить загрузочную воронку 4 для вкусового вещества и/или обеспечивать обратную связь в замкнутой системе автоматического управления для поддержания определенного количества вкусового вещества, достаточного для обеспечения непрерывного потока вкусового вещества 2, поступающего в пневматическую систему приправления вкусовыми веществами. Расположенный на дне загрузочной воронки 4 для вкусового вещества дозатор 8 вкусового вещества, которым может являться объемный или весовой дозатор, подает дозированное количество вкусового вещества 2 в пневматический эдуктор 12 через воронку 10. Например, в одном из вариантов осуществления дозатором 8 вкусового вещества является винтовой транспортер или винтовой конвейер. В качестве альтернативы дозатор 8 вкусового вещества может представлять собой сочетание вибрационного транспортера и весового дозатора. Обычно скорость подачи вкусового вещества составляет порядка нескольких сот фунтов в час, предпочтительно от 100 до 400 фунтов в час.
Одновременно с подачей вкусового вещества через воронку 10 в пневматический эдуктор 12 расходомер 14 воздуха подает и регулирует воздушный поток (который будет служить движущей текучей средой-носителем). Для поддержания упомянутой скорости подачи вкусового вещества по прямому гибкому трубопроводу (с наружным диаметром около одного дюйма и внутренним диаметром 0,93 дюйма) обычно подают сжатый воздух под давлением от 10 фунтов на квадратный дюйм (фунт/кв. дюйм) до 75 фунт/кв. дюйм, более предпочтительно от 10 фунт/кв. дюйм до 35 фунт/кв. дюйм, еще более предпочтительно от 10 фунт/кв. дюйм до 25 фунт/кв. дюйм.
Отмечаем, что конкретные настройки и характеристики рассматриваемых вариантов осуществления приведены, исходя из использования вкусового вещества со следующим приблизительным гранулометрическим составом: 25% частиц размером порядка 10 микрон (в диаметре), 50% частиц размером порядка 80 микрон, 25% частиц размером порядка 300 микрон. Плотность такого вкусового вещества в массе составляет приблизительно 1800 килограммов на кубический метр.
Вкусовое вещество и воздух предпочтительно перемещаются по первой транспортной трубе 16 и всем остальным транспортным трубам в виде воздушного потока с суспендированной фазой (в отличие от плотнофазного воздушного потока) для сведения к минимуму взаимодействий и/или столкновений частиц. Вместе с тем, для перемещения легко разделимых смесей вкусовых веществ ближе к распределительным соплам до их продвижения в воздушный поток с суспендированной фазой при некоторых условиях может использоваться плотнофазный воздушный поток. В таком случае вместо использования эдуктора 12 в передней части системы в сочетании с встроенным генератором вакуума в задней части системы предпочтительно можно отказаться от использования эдуктора 12 на входе и просто использовать встроенный генератор вакуума на выходе. Вместе с тем, в одном из предпочтительных вариантов осуществления используется как эдуктор 12, так и встроенный генератор вакуума.
Воздушный поток предпочтительно делится дважды, в результате чего получают четыре равных потока. Так, первый разветвитель 18 линии делит поток из первой транспортной трубы 16 на поток, поступающий по второй транспортной трубе 20 и третьей транспортной трубе 22, второй разветвитель 24 линии делит поток из второй транспортной трубы 20 на поток, поступающий по четвертой транспортной трубе 28 и пятой транспортной трубе 30, а третий разветвитель 26 линии делит поток из третьей транспортной трубы 22 на поток, поступающий по шестой транспортной трубе 32 и седьмой транспортной трубе 34. Каждый разветвитель линии должен иметь небольшой острый угол разветвления (а не прямой или тупой угол) с целью сведения к минимуму возмущения и сопротивления потока. Например, угол α разветвителя линии предпочтительно составляет около 20°. Вторая транспортная труба 20 и третья транспортная труба 22 имеют наружный диаметр 0,75 дюйма и внутренний диаметр 0,68 дюйма. Четвертая транспортная труба 28, пятая транспортная труба 30, шестая транспортная труба 32 и седьмая транспортная труба 34 имеют наружный диаметр 0,625 дюйма и внутренний диаметр 0,46 дюйма. Четвертая, пятая, шестая и седьмая транспортные трубы 28, 30, 32, 34 заканчиваются прикрепленным к ним первым соплом 36, вторым соплом 38, третьим соплом 40 и четвертым соплом 42 соответственно. В этом варианте осуществления расстояние между соплами составляет 10 дюймов, то есть четыре сопла разнесены равномерно в ряд с промежутками в 10 дюймов. В идеале сопла будут иметь отклонение χ от приправляемого продукта около 12 дюймов. Таким образом, система приправления вкусовыми веществами наносит вкусовое вещество 2 на сплошную область длиной приблизительно 40 дюймов и шириной 10 дюймов. Отмечаем, что радиус закругления R28, R30, R32, R34 каждой из последних четырех транспортных труб 28, 30, 32, 34 пропорционален их длине. Также отмечаем, что внутренний диаметр транспортных труб уменьшается после каждого из разветвителей 18, 24, 26 линии. С целью обеспечения равномерного распределения потока по каждому из сопел целесообразно выбирать размеры и геометрию труб, сводящие к минимуму любые различия в длине труб и тем самым перепад давлений и/или снижение скорости между загрузочной воронкой 4 для вкусового вещества и каждым соплом. Так, желательно поддерживать приблизительно постоянную площадь поперечного сечения потока, а также приблизительно постоянный перепад давлений между эдуктором 12 и каждым соплом. С целью компенсации большей длины четвертой транспортной трубы 28 по сравнению с меньшей длиной пятой транспортной трубы 30, еще меньшей длиной шестой транспортной трубы 32 и еще меньшей длиной седьмой транспортной трубы 34, радиус R28 закругления 90-градусного колена четвертой транспортной трубы является более плавным и, следовательно, большим, чем радиус закругления R30, R32, R34 каждой из остальных трех транспортных труб. В этом частном варианте осуществления транспортные трубы имеют, например, следующие радиусы закруглений: радиус закругления четвертой транспортной трубы составляет 8,0 дюймов; радиус закругления пятой транспортной трубы составляет 7,0 дюймов; радиус закругления шестой транспортной трубы составляет 6,0 дюймов и радиус закругления седьмой транспортной трубы составляет 5,0 дюймов. Расстояния D28, D30, D32, D34 по прямой от колен до сопел являются следующими: расстояние D28 по прямой (до первого сопла) у четвертой транспортной трубы составляет 5,7 дюймов; расстояние D30 по прямой (до второго сопла) у пятой транспортной трубы составляет 5,6 дюймов; расстояние D32 по прямой (до третьего сопла) у шестой транспортной трубы составляет 5,7 дюймов и расстояние D34 по прямой (до четвертого сопла) у седьмой транспортной трубы составляет 6,0 дюймов.
В каждое из четырех сопел по четвертьдюймовому трубопроводу поступает сжатый воздух 44, 46, 48, 50, который используется для создания внутреннего вакуума для перемещения и дополнительного вытеснения вкусового вещества из сопла на приправляемый продукт. Давление сжатого воздуха обычно составляет 0 до 60 фунт/кв. дюйм, более предпочтительно от 10 до 20 фунт/кв. дюйм. Во время работы можно независимо контролировать и регулировать количество сжатого воздуха, подаваемого в каждое из четырех сопел, что позволяет осуществлять независимое регулирование силы вакуума в каждом сопле. Это может быть особо полезно в ситуациях, в которых одно или несколько сопел временно засоряются или иным образом выходят из строя.
Давление, размер и геометрию труб по всей системе следует тщательно выбирать таким образом, чтобы гарантировать постоянное поддержание у псевдоожиженного потока вкусового вещества более высокой скорости, чем скорость сальтации, т.е. скорость, с которой частицы псевдоожиженного потока начинают выпадать в осадок из текучей среды. При испытании этого частного варианта осуществления обычно наблюдалась скорость сальтации от 10 до 20 футов в секунду. Таким образом, при реализации этого частного варианта осуществления следует обеспечить движение псевдоожиженного потока со скоростью выше 20 футов в секунду во всех точках системы. Скорость вкусового вещества на выходе 62 сопла предпочтительно составляет порядка 30 футов в секунду. Эта высокая скорость способствует улучшенному сцеплению частиц с продуктом, таким как хрустящие чипсы тортилья из кукурузного теста, без необходимости масла для распыления до приправления вкусовыми веществами.
Что касается конструкции сопла, вихревое сопло с вакуумной тягой согласно настоящему изобретению представляет собой значительное усовершенствование по сравнению с существующими пневматическими распылителями вкусового вещества. За счет создания вихревого движения шлейфа вкусового вещества угол 9 распространения шлейфа фактически удваивается, а действительная площадь распыления примерно утраивается. Авторы установили, что при нанесении заданного количества вкусового вещества на заданную целевую область более желательно использовать сопла, которые расположены вблизи целевой области и имеют широкий угол распыления, а не сопла, расположенные на большем расстоянии от целевой области, но имеющие узкий угол распыления. Путем распределения вкусового вещества из каждого сопла на максимально далекое расстояние и максимально равномерно в относительно узком диапазоне можно уменьшить объем воздуха, необходимого для нанесения заданного количества вкусового вещества (и уменьшить объем воздуха, затронутого таким нанесением), и тем самым повысить эффективность и уменьшить количество пыли, выходящей из барабана 64 для приправления вкусовыми веществами.
Каждое сопло имеет в целом цилиндрическую форму и содержит золотник 72 с сердечником 74 (основной цилиндрической частью), который имеет первый фланец 76 на вышерасположенной стороне, второй фланец 78 вблизи нижерасположенной стороны и центральный канал 82, по которому поступает псевдоожиженный поток вкусового вещества во время доставки вкусового вещества. На нижерасположенной стороне сердечника 74 золотника между наружной поверхностью сердечника золотника и внутренней поверхностью сердечника золотника (при этом сама внутренняя поверхность сердечника золотника образует центральный канал 82) находится скошенная кольцевая поверхность 80. Кольцевая поверхность 80 имеет угол α80 скоса приблизительно 15°, измеренный от гипотетической торцевой плоскости, и приблизительно 75° относительно осевой линии сердечника золотника. Через участки нижерасположенной стороны золотника 72 сопла проходит множество вихревых каналов 84, которые начинаются у сочленения вышерасположенной стороны первого фланца 78 и наружной поверхности сердечника золотника, ведут до кольцевой поверхности 80 и заканчиваются вокруг нее. Эти вихревые каналы 84 равномерно распределены вокруг кольцевой поверхности 80; в этом частном варианте осуществлении предусмотрено шесть вихревых каналов 84, но возможно большее или меньшее число каналов. Каждый вихревой канал предпочтительно имеет угол α84 наклона 15° (обращенный приблизительно в направлении геометрической осевой линии сердечника золотника на некотором расстоянии ниже по потоку золотника 72 сопла) и угол τ84 рыскания 15° (в направлении против часовой стрелки, если смотреть на кольцевую поверхность 80; направление не имеет значения, если только оно является постоянным на протяжении цилиндра). Когда выходные стороны каждого вихревого канала равномерно распределены вокруг кольцевой поверхности 80, угловой интервал Ф в радианах между каждым вихревым каналом составляет 60°.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления золотник 72 сопла изготовлен из нержавеющей стали и имеет следующие размеры: общая длина L72 золотника - 1,26 дюйма; расстояние L76-78 между фланцами - 1,02 дюйма (от вышерасположенной стороны первого фланца 76 до нижерасположенной стороны второго фланца 78); общий диаметр золотника сопла (соответствующий наружному диаметру OD72 фланцев) - 1,88 дюйма; диаметр D74 сердечника золотника (являющийся наружным диаметром сердечника золотника на участке между первым фланцем 76 и вторым фланцем 78) - 1,0 дюйм; наружный диаметр OD74 на конце сердечника золотника является несколько большим и составляет 1,127 дюйма, а внутренний диаметр ID72 сердечника золотника составляет 0,75 дюйма.
Золотник сопла плотно облегает пневматический обтекатель 86, который проходит от первого фланца 76 до второго фланца 78 и тем самым охватывает по окружности сердечник 74 золотника и образует кольцевую питающую камеру 88 для вихревых каналов между внутренней поверхностью пневматического обтекателя 86, наружной поверхностью сердечника 74 золотника, нижерасположенной стороной первого фланца 76 и вышерасположенной стороной второго фланца 78. В процессе работы сжатый воздух через впускное отверстие для сжатого воздуха 90 поступает в кольцевую питающую камеру 88 для вихревых каналов. Затем сжатый воздух проходит по вихревым каналам 84, в которых он завихряется подобно вихревому кольцу воздуха, окружающему псевдоожиженный поток вкусового вещества. Поскольку воздух, выходящий из вихревых каналов 84, движется быстрее, чем псевдоожиженный поток вкусового вещества 2, выходящий из центрального канала 82 сердечника золотника, воздух, выходящий из вихревых каналов 84, создает вакуум, который перемещает и дополнительно продвигает вкусовое вещество. При желании обтекатель 86 может выходить за нижерасположенную сторону цилиндра и служить удлинителем 96 горловины. Этот удлинитель 96 горловины имеет конусную часть 92 и выпускное отверстие 94. В некоторых случаях за счет применения такого удлинителя 96 горловины (как, например, от 0,5 дюйма до 1,0 дюйма) можно уменьшить образование пыли на границе шлейфа и вблизи выхода 62 сопла без значительного уменьшения размера шлейфа. Удлинитель 96 горловины также может использоваться для увеличения объема всасываемого воздушного потока, который генерирует каждое сопло.
Когда устройство для приправления вкусовыми веществами соответствующим образом расположено внутри способного вращаться (или вращающегося во время работы) барабана 64 для приправления вкусовыми веществами, сопла располагаются в одну линию, параллельную продольной оси способного вращаться (или вращающегося во время работы) барабана 64. Сопла должны располагаться таким образом, чтобы находиться на расстоянии приблизительно 12 дюймов от поверхности слоя продукта расчетной толщины (или в соответствии с любым желаемым отклонением χ от продукта). Сопла необязательно, но предпочтительно наклонены таким образом, что вкусовое вещество 2 сталкивается с продуктом под углом примерно 30°. Для облегчения опрокидывания приправляемого продукта в барабане вращающийся барабан 64 должен иметь продольные перегородки 66 (перемычки или "пластины"), разнесенные по внутренней поверхности барабана 64. При желании пневматические транспортные трубы могут быть зафиксированы опорным креплением 68 и/или проходить внутри трубопровода 70. В процессе приправления вкусовыми веществами приправляемый пищевой продукт поступает в вышерасположенную и/или верхнюю часть барабана 64, при вращении которого продукт начинает опрокидываться. При этом сопла доставляют постоянный и равномерный поток частиц вкусового вещества в опрокидываемый продукт. По мере опрокидывания кусков продукта они также перемещаются в продольном направлении вниз по потоку вдоль внутреннего пространства вращающегося барабана 64 и выходят из барабана для дальнейшей обработки.
Рассмотренные выше точные размеры и углы могут меняться в зависимости от применения. Вместе с тем отмечаем, что в случае некоторых параметров, в частности угла α84 наклона и угла τ84 рыскания вихревых каналов 84, значительное отклонение от предпочтительного варианта осуществления может отрицательно сказаться на эффективности приправления вкусовыми веществами. Например, если угол α84 наклона вихревых каналов 84 близок к 30°, сжатый воздух, выходящий из вихревых каналов 84, не будет создавать полезного вакуума. В любом случае углы наклона α84 и углы рыскания τ84 должны быть ненулевыми.
Хотя изобретение конкретно рассмотрено и описано применительно к одному из предпочтительных вариантов осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что в него могут быть внесены различные изменения по форме и в деталях, не выходящие за пределы существа и объема изобретения.