ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ КОПТИЛЬНЯ ХОЛОДНОГО КОПЧЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для ускоренного холодного копчения рыбы, мяса и их полуфабрикатов путем интенсивного осаждения ионизированного электростатическим полем коптильного дыма на продукте, и может найти применение в бытовых условиях: в жилых помещениях, на дачных участках, в походах и пр.
Классический процесс холодного копчения, как правило, достаточно длителен. Порой нескольких суток приходится поддерживать требуемый режим температуры, обеспечивать нормальную работу дымогенератора со значительным перерасходом топлива.
Процедуру копчения можно ускорить, если использовать электростатическую коптильню.
Конструкция разнообразных электростатических коптилен и принцип их действия примерно одинаковы. В коптильне имеется коптильная камера, в которой вертикально подвешиваются продукты. Для получения коптильного дыма используется дымогенератор, а в качестве топлива специально предназначенные для этого брикеты, древесная щепа, опилки. Дым поступает в коптильную камеру, проходя через противоположно установленные друг другу и изолированные от стенок камеры коронирующие металлические электроды различного исполнения, соединенные с любым полюсом источника высокого напряжения, обычно 15-30 кВ, при постоянном токе небольшой величины. Продукты в электростатической коптильне, подвешиваются к токопроводящему электроду (вешало), расположенному между коронирующими решетками на изолированных опорах, и подключенному к противоположному по знаку полюсу того же источника тока. Воздействие электростатического поля на дым вызывает его ионизацию. Проходя через заряженный коронирующий электрод, под действием электростатического поля ионы дыма устремляются к противоположному по знаку полюсу, интенсивно воздействуя на продукты, что в несколько раз ускоряет процесс копчения [https://zenplanter.com/kak-sdelat/elektrostaticheskaya-koptilnya-svoimi-rukami].
Из уровня техники такие электростатические коптильни известны (RU 14807 U1, опубл. 10.09.2000; RU 88913 U1, опубл. 27.11.2009; RU 163571 U1, опубл. 27.07.2016; RU 2035154 С1, опубл. 20.05.1995; RU 2125371 С1, опубл. 27.01.1999; RU 2305945 С2, опубл. 20.09.2007). Конструктивно, как было изложено выше, известные электростатические коптильни весьма близки друг другу, хотя имеют разные габариты, зависящие от объемов закладываемого на копчение продукта.
Общий недостаток, присущий всем выявленным из уровня техники электростатических коптилен, заключается в следующем. Все они, являясь стационарными, имея неразборную конструкцию, иногда весьма внушительных габаритов и приличный вес, не ориентированы на применение в ограниченном пространстве жилых помещений, например в городских квартирах, а при эксплуатации вне дома, например, при выезде на дачу, в походных условиях, неудобны при транспортировке, занимая максимум свободного места в автомобиле, а некоторые из них, - крупногабаритные, и их невозможно будет перевозить легковым автотранспортом вообще.
Вместе с тем, из уровня техники известны коптильни, элементы корпуса которых являются сборно-разборными (RU 129366 U1, опубл. 27.06.2023; RU 138252 U1, опубл. 10.03.2013), или складывающимися (RU 8609 U1, опубл. 27.08.2009).
Однако эти коптильни не являются электростатическими и используют другой принцип копчения. Им не нужны коронирующие электроды, высоковольтный источник питания, блок управления процессом копчения, поэтому простая компоновка их конструкции допускает выполнение корпуса сборно-разборным или складным.
Таким образом, в результате патентно-информационного поиска заявителем не выявлен наиболее близкий аналог (прототип) заявленного устройства полезной модели, имеющий наибольшее количество одинаковых с ней существенных признаков.
Вместе с тем заявитель считает, что в данном случае за прототип можно принять устройство для электростатического копчения продуктов (RU 163571 U1, опубл. 27.07.2016), имеющее в наличии достаточное количество одинаковых с полезной моделью элементов конструкции, необходимых для осуществления электростатического холодного копчения: коптильной камеры в виде вертикально ориентированного корпуса, дымогенератора, коронирующих электродов, высоковольтного генератора и блока управления, компоновка которых в совокупности близка компоновке заявленной конструкции коптильни.
Недостаток прототипа изложен выше, - невозможность использования в условиях ограниченного пространства жилых помещений и низкая мобильность при транспортировке.
Задача полезной модели заключается в создании сборно-разборной, а, следовательно, в целом компактной и мобильной конструкции электростатической коптильни холодного копчения, обеспечивающей в конечном итоге удобство ее эксплуатации и обслуживания.
Технический результат - обеспечение компактности в собранном положении и мобильности при использовании.
Поставленная задача может быть реализована, а ее технический результат может быть достигнут посредством конкретного технического решения заявленной полезной модели, заключающегося в том, что:
а) электростатическая коптильня холодного копчения включает: коптильную камеру, выполненную в виде корпуса вертикальной ориентации; корпус, содержащий стенки, дно и крышку; коронирующие электроды, смонтированные на внутренней поверхности стенок корпуса противоположно друг другу; электрод-вешало продуктов копчения, расположенное в верхней части корпуса и равноудаленное от коронирующих электродов в обе стороны; эжекторный дымогенератор с нагнетателем воздуха и высоковольтный генератор с циклическим таймером, расположенные вне коптильной камеры;
б) корпус коптильной камеры выполнен из диэлектрического материала и образован двумя парами стенок, шарнирно сочлененных между собой в каждой паре, расположенных зеркально друг другу в положении разворота под прямым углом и зафиксированных между собой резьбовыми соединениями; прямоугольные стыки стенок корпуса в зонах шарнирного сочленения загерметизированы изнутри по всей длине стенок, препятствуя утечке дыма из коптильной камеры наружу;
в) дно и крышка по периметру поверхности снабжены жестко соединенными с ними и связанными между собой ограничительными бортиками; при монтаже дна и крышки с корпусом в сборе, последний выполнен в возможностью свободного сопряжения с ними без применения крепежа, образуя объемное замкнутое пространство;
г) крышка и стенки коптильной камеры имеют полости одинаковой конфигурации в виде двух сопрягающихся друг с другом во взаимно-перпендикулярных направлениях углублений, выполненных для скрытого размещения элементов электропроводки, обеспечивающих ее беспрепятственный и безопасный монтаж сквозь крышку и стенки;
д) коронирующие электроды выполнены съемными и в рабочем положении прикреплены к внутренним поверхностям стенок корпуса посредством диэлектрических шкантов; электрод-вешало смонтировано на подвесах, обеспечивающих диэлектрический зазор и закрепленных на внутренней поверхности крышки.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявленной полезной модели в сравнении с его аналогами свидетельствует, что из известного уровня техники на дату подачи заявки не известно и не следует явным образом для «среднего специалиста» в данной области техники устройство того же назначения, что и заявленная полезная модель, в котором бы применялась вся совокупность приведенных в независимом пункте формулы и раскрытых в описании существенных признаков.
При этом предложенная совокупность существенных признаков не является очевидной и обеспечивает возникновение у заявленной полезной модели новых свойств, позволяющих реализовать поставленную задачу, что означает ее соответствие критериям «новизна».
В целом конструкция заявленной полезной модели технологична в изготовлении и не представляет при этом технических трудностей, что свидетельствует о ее соответствии также и критерию «промышленная применимость».
Заявленная полезная модель проиллюстрирована рисунками, на которых изображено:
- на фиг. 1 - общий вид заявленного устройства, продольный разрез (схематично);
- на фиг. 2 - поперечный разрез фиг. 1 (схематично);
- на фиг. 3 - резьбовое соединение стенок корпуса под прямым углом;
- на фиг. 4 - фрагмент узла крепления коронирующего электрода к стенке корпуса и соединение диэлектрического шканта с коронирующим электродом;
- на фиг. 5 - фрагмент места скрытой проводки в стенке корпуса с соединительными клеммами к коронирующему электроду и к высоковольтному генератору;
- на фиг. 6 - общий вид варианта коронирующего электрода в виде змеевидно натянутой на каркас проволоки (схематично).
Основой заявленной полезной модели электростатической коптильни холодного копчения (фиг. 1) является коптильная камера, которая выполнена в виде корпуса вертикальной ориентации, изготовленного из диэлектрического материала, например, из древесины или многослойной фанеры, и содержащего стенки (1), дно (2) и крышку (3). Корпус коптильной камеры (фиг. 2) образован двумя парами стенок (1), шарнирно сочлененных между собой в каждой паре, расположенных противоположно друг другу в положении разворота под прямым углом и зафиксированных между собой резьбовыми соединениями (4) (фиг. 3). Прямоугольные стыки стенок (1) корпуса в зонах шарнирного сочленения (5) (фиг. 2) загерметизированы изнутри по всей длине стенок, препятствуя утечке дыма из коптильной камеры наружу. В качестве герметика (6) в месте сочленения стенок коптильной камеры может быть использован любой паронепроницаемый гибкий материал. Дно (2) и крышка (3) по периметру поверхности снабжены жестко соединенными с ними и связанными между собой ограничительными бортиками (7). При монтаже дна (2) и крышки (3) с корпусом в сборе, последний выполнен в возможностью свободного сопряжения с бортиками (7) без применения крепежа, образуя объемное замкнутое пространство.
Внутри коптильной камеры находятся коронирующие электроды (8) в виде металлической решетки из проволоки сечения 1,0 мм, или (как вариант) змеевидно натянутой на прямоугольный каркас (10) проволоки (12) сечения 0,2-0,3 мм. Коронирующие электроды (8) монтируются противоположно друг другу к внутренней поверхности стенок (1). Они выполнены съемными и в рабочем положении прикреплены к поверхности стенок (1) посредством диэлектрических шкантов (9) и способом крепления, указанным на фиг. 4. К внутренней поверхности крышки (2) через подвесы крепится электрод-вешало (11) (далее в тексте - вешало) с металлическими крюками (на рисунках условно не показано) для подвешивания продуктов копчения. Вешало (11) установлено относительно коронирующих электродов (8) на одинаковом расстоянии в обе стороны, а относительно поверхности крышки (3) - с диэлектрическим зазором.
Вариант технического решения коронирующих электродов технологически более сложен, но вместе с тем предполагает и более эффективную работу коптильни за счет перехода с решетки (8) толщиной сечения 1,0 мм на змеевидно натянутую на каркас (10) проволоку (12) сечением 0,2-0,3 мм с шагом струн проволоки, натянутой на каркас, 5-7 см (фиг. 6).
Полярность подключения высоковольтного напряжения к вешалу (11) с продуктом и к коронирующим электродам (8) особой роли не играет. Так как коптильный дым представляет собой воздушно-дымовую смесь, являющуюся газом, где важное значение имеет не величина электрического потенциала на электродах, а напряженность электрического поля, - движение заряженных частиц дыма (так называемый «электрический ветер»), будет направлено от более тонкого к более толстому электроду вне зависимости от полярности. Чем больше будет эта разница, тем больше будет напряженность электрического поля и, соответственно, скорость "ветра", а значит, и интенсивность насыщения продукта коптильным дымом.
Электростатическое поле в коптильной камере создается при помощи независимого высоковольтного генератора (13), в пределах 15-25 кВ. Высоковольтный генератор может работать как от сети 220 В так и от аккумулятора. При этом, заряд, вне зависимости от знака, подается на коронирующие электроды (8), а противоположный по знаку, на вешало (11).
Крышка (2) и стенки (1) коптильной камеры (фиг. 5) имеют полости (20) одинаковой конфигурации в виде двух сопрягающимися друг с другом во взаимно-перпендикулярных направлениях углублений, выполненных для скрытого размещения элементов электропроводки (провод 14, соединительные клеммы 15), которые обеспечивают ее беспрепятственный и безопасный монтаж сквозь крышку и стенки. Аналогичными элементами электропроводки (14,15) оборудованы как коронирующие электроды (8), так и вешало (11).
Коптильный дым получают с помощью независимого дымогенератора (16) эжекторного типа с нагнетателем воздуха (17), например, электровентилятором (фиг. 1). Во избежание избыточного давления дыма в камере, создаваемого вентилятором, а также избежания противохода дыма в сторону дымогенератора, в корпусе коптильни предусмотрено отверстие - воздуховод (21), (фиг. 2) для снижения избыточного давления (с мембраной или без нее).
Управление параметрами электростатического поля и процессом копчения осуществляют с помощью электронного блока, встроенного в корпус высоковольтного генератора (13) с использованием циклического таймера. С целью удобства обслуживания и возможной модернизации коптильни высоковольтный генератор (13) и дымогенератор (16) являются независимыми и вынесены за пределы коптильни.
Принцип действия заявленной коптильни заключается в ускоренной, под действием высоковольтного электростатического поля, обработке поверхности пищевых продуктов веществами, содержащимися в коптильном дыме, который образуется в камере дымогенератора в результате неполного сгорания древесины.
Порядок сборки и работы заявленного устройства электростатической коптильни заключается в следующем.
Перед началом работы коптильни следует подобрать рабочее место, позволяющее удобно и безопасно ее использовать. Сборка коптильни производится следующим образом. Установить дно (2). Вовнутрь дна установить шарнирно соединенные две пары стенок (1), развернув их под прямым углом до упора в бортики (7) дна (2). Обеспечить жесткость стенок (1) резьбовыми соединениями (4). На внутреннюю поверхность стенок (1), используя шканты (9), установить симметрично друг другу коронирующие электроды (8). Демонтаж коптильни осуществляется в обратном порядке. Элементы коптильни в разобранном состоянии укладываются в ящик с жесткими стенками в виде кейса с толщиной не более 150 мм.
Подготовленный для копчения и предварительно подсушенный продукт нанизать на крюки-подвесы и подвесить к вешалу (11). Поместить продукт в камеру коптильни, опустить крышку (3) на стенки собранной коптильной камеры, пользуясь ручкой (18), выполненной «впотай» с целью снижения габаритов коптильни. При этом важно обеспечить зазор между продуктом и стенками камеры, на менее 30 мм, толщину продукта копчения предельно ограничить, не более 120 мм, а свободное расстояние между подвешенными смежными продуктами копчения обеспечить в пределах 70-100 мм, во избежание «пробоя» (искры, разряда) электростатического поля. Подключить соединительным проводом (14) с клеммами (15) коронирующие электроды (8) и вешало (11) с высоковольтным генератором (13) через ступенчатые полости (20) крышки (2) и стенок (1) коптильной камеры. Засыпать щепу в дымогенератор (16), закрыть его крышкой и соединить дымогенератор с нагнетателем воздуха (вентилятором) (17). Поджечь щепу с помощью индивидуальной горелки или турбозажигалки и обеспечить работой вентилятора устойчивое поступление необходимого, постоянного объема коптильного дыма в камеру.
Включить высоковольтный генератор (13) и отрегулировать параметры электростатического поля и режимы холодного копчения. Правильно собранная коптильня и обеспечение требуемых режимов ее работы позволят осуществить процесс холодного копчения в течение 20-120 мин. (в зависимости от вида продукта). Контроль процесса холодного копчения продукта осуществляют через смотровое окно (19) в одной из стенок коптильной камеры.
По окончании работы коптильни необходимо промыть токонесущие поверхности электродов и вешала от остатков копоти, жира и пр. Для предотвращения загрязнения дна жидкими фракциями жира, образующимися при копчении, внутренняя поверхность дна отделана самоклеящейся моющейся пленкой или другим, аналогичным по свойствам материалом (на рисунках условно не показано). Это позволяет отказаться от поддона для сбора жира, что в конечном итоге снижает себестоимость изделия.
Использование заявленной полезной модели электростатической коптильни сборно-разборного типа позволит значительно расширить функционал ее применения (жилые помещения частных домовладений и городских квартир, отдых на даче, длительные походы (рыбалка и пр.) за счет существенного уменьшения габаритов коптильни в собранном состоянии, не более 150×760×500 мм, а следовательно, обеспечения ее мобильности.
Новая, сборно-разборная коптильня может быть объектом серийного производства предприятий малого бизнеса, так как имеет низкую потребительскую стоимость за счет упрощения конструкции, снижения материалоемкости и перехода на недорогие материалы без ущерба функциональности и качества конечного продукта, что в перспективе позволит осуществлять возможность модернизации отдельных ее частей.