ОТСАДОЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ С НАЧИНКОЙ И УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ЭКСТРУЗИОННО-ФОРМУЮЩИЙ УЗЕЛ ДЛЯ ЭТОЙ МАШИНЫ
DEPOSITING MACHINE FOR MAKING PRODUCTS WITH FILLING AND IMPROVED EXTRUSION-MOULDING UNIT FOR THIS MACHINE

Заявляемое техническое решение относится к машиностроению, конкретно к оборудованию для промышленного производства изделий из бездрожжевого, сдобного и других видов отсадного теста с начинкой внутри, а именно разнообразных кондитерских изделий, пряников, полуфабрикатов изделий, а также сырков и других изделий из различных многокомпонентных вязких смесей с наполнением.
Известны отсадочные машины (Дункан Мэнли «Мучные кондитерские изделия», Санкт-Петербург, изд-во ПРОФЕССИЯ, 2003, с.455), состоящие в основном из бункера над системой из двух или трех валков, нагнетающих тесто в ниже расположенную напорно-уравновешивающую камеру. Тесто из этой камеры может выдавливаться непрерывно или периодически. Недостаток такого экструдера в том, что трудно найти резальное устройство, полностью закрывающее начинку в основном продукте (тесте).
Известен экструзионный автомат для производства печенья и сырцовых пряников с начинкой INTELLESTAMP производства кампании FIS (см. рекламный проспект российско-итальянского проекта «Оборудование и технологические линии для пищевой промышленности», пищевые технологии FOOD.INTELLIGENT.SERVICE., экструзионные автоматы INTELLESTAMP, 2003).
Автомат включает формующий механизм, содержащий бункер для теста, имеющий пару параллельных, установленных с возможностью встречного вращения валков, блок фильер, размещенный под валками на некотором расстоянии от них и установленный с образованием подвалковой камеры, а также механизм диафрагменной резки с приводом режущих инструментов и транспортер, расположенный под ним.
Недостатком известного устройства является его недостаточная производительность.
В патенте RU 2137371 предложено устройство для нарезания и формования сферического тела из бруска теста, в котором формование тестового изделия в виде сферы происходит с помощью затворных элементов со смежными поверхностями скольжения и отверстия. Закрывание торцов изделия после наполнения начинкой происходит за счет затворных элементов, сходящихся к центру.
Конструкция имеет сложную схему затворного элемента, требующую большой трудоемкости для точного изготовления скользящих поверхностей.
В RU 2188549 в устройстве для непрерывного отрезания и формования сферического пищевого продукта из имеющего форму брикета пищевого материала, состоящем из наполнителя и корочки, посредством непрерывного открывания и закрывания центрального отверстия узла затвора при подаче имеющего форму брикета пищевого материала вниз в направлении центрального отверстия, узел затвора содержит, по меньшей мере, три элемента затвора, посредством которых и происходит формование и отрезание изделия. Данное устройство формирует закрытый торец изделия с начинкой посредством перемещения основного продукта на торце изделия с помощью элементов затвора.
В RU 2001121474 предложено устройство для производства изделий в виде оболочки с начинкой, содержащее диафрагменное отрезное устройство, установленное с возможностью перемещения вверх и вниз, двигатели, управляющие затворными элементами. Закрытие торца изготавливаемого изделия происходит за счет смещения массы основного продукта затворными элементами.
Из приведенных выше аналогов видно, что конструкции большинства отсадочных машин имеют конструктивно сложный (в виде диафрагм) узел формования закрытого торца изготавливаемого изделия, при этом он осуществляет также отрезание изделия от жгута основного продукта.
Наиболее близкой по конструкции отсадочной машиной является машина по патенту на полезную модель RU 44231.
В данной отсадочной машине закрытие начинки внутри изделия производится механизмом диафрагменной резки, формирующим закрытый торец изделия с начинкой, однако количество начинки ограничено конструктивными особенностями, а также реологическими свойствами основного продукта.
Сопоставительный анализ заявляемой отсадочной машины с прототипом показывает, что она отличается от известного устройства формой выполнения конструктивных элементов, а именно, введением экструзионно-формующего узла, позволяющего закрывать внутри изделия начинку без диафрагмы.
Задачей предлагаемого для рассмотрения технического решения является создание отсадочной машины, в которой в изготавливаемом изделии начинка находится внутри изделия, количество начинки, размеры и форму изделия можно изменять в зависимости от введенных параметров подачи основного продукта и начинки, а качество и внешний вид изделия будет соответствовать всем требованиям потребителя.
Технический результат предлагаемой для рассмотрения отсадочной машины - расширение технологических возможностей машины и ассортимента получаемых на ней изделий, обусловленное использованием основного продукта и начинки в широком спектре их свойств.
Заявляемая отсадочная машина отличается от прототипа организацией потока основного продукта и начинки внутри экструзионно-формующего узла.
Основным узлом для формования изделия из основного продукта с начинкой в большинстве машин является экструзионно-формующий узел, содержащий каналы для прохождения основного продукта с введенными в них форсунками подачи начинки.
Наиболее близким к предлагаемому для рассмотрения техническому решению экструзионно-формующего узла является предложенный в RU 2194416, в котором конструкция экструзионного узла имеет канал для подачи основного продукта, L-образный патрубок для подачи начинки.
В предложенном решении в прототипе RU 2194416 начинка оказывается закрытой внутри изделия в результате импульсной ее подачи, чередующейся с прохождением основного продукта без подачи начинки, что позволяет закрыть торец изделия основным продуктом.
Такое техническое решение позволяет поднять содержание начинки до (10-15) % по отношению к общей массе изделия. Дальнейшее увеличение количества начинки затруднительно из-за ее прорыва наружу.
Кроме того, закрытие полости, образованной L-образным патрубком, зависит от физико-механический свойств основного продукта и от режимов его экструзии, что не гарантирует закрытие полости.
Задача предлагаемого технического решения - экструзионно-формующего узла - обеспечить гарантированное закрытие увеличенного количества начинки внутри изделия в широком диапазоне свойств основного продукта и начинки при ускоренных режимах экструзии, а также в придании изделию разнообразных форм.
Технический результат достигается тем, что в машине для отсадки изделий с начинкой внутри изделия, экструзионно-формующий узел обеспечивает возможность варьирования количества начинки в требуемых пределах, с закрытием торца изделия основным продуктом.
Результат обеспечивается тем, что в экструзионно-формующем узле, содержащем каналы для прохождения основного продукта с помещенными в них форсунками введения начинки, состоящими из входного патрубка и сопловой головки, формирующей полость начинки внутри основного продукта, канал прохождения основного продукта круглой или фигурной формы имеет сужающуюся часть в зоне от входа форсунки в канал до среза сопловой головки и далее по ходу потока основного продукта от среза сопловой головки до выходного отверстия канала, сопловая головка имеет наружный габарит, расширяющийся по ходу потока, при этом полость, образованная при обтекании основным продуктом входного патрубка форсунки, закрывается основным продуктом за счет сужения канала и расширения сопловой головки, а полость, образованная при обтекании основным продуктом сопловой головки, закрывается основным продуктом за счет сужения канала в зоне от среза сопловой головки до выходного отверстия канала.
Наличие в заявляемых технических решениях - отсадочной машине и экструзионно-формующем узле к этой машине совокупности отличительных признаков позволяет решить поставленные задачи - расширение ассортимента изделий с начинкой, повышение качества изделий с начинкой, улучшение их внешнего вида, снижение трудоемкости производственного процесса и упрощение конструкции устройства для формования изделия с начинкой.
Заявителем не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого изобретения, таким образом, предложенные технические решения являются новыми и не следуют для специалиста явным образом из уровня техники.
Описание представленных в заявке чертежей.
На фиг.1 изображена отсадочная машина - общий вид.
На фиг.2а - сечение экструзионно-формующего узла по каналу основного продукта и форсунке начинки и схема формообразования изделия до начала подачи начинки.
На фиг.2б - сечение экструзионно-формующего узла и схема формообразования изделия во время подачи начинки со скоростью, близкой к скорости движения основного продукта.
На фиг.2в - сечение экструзионно-формующего узла и схема формообразования изделия после прекращения подачи начинки.
На фиг.3а - сечение экструзионно-формующего узла и схема формообразования изделия, имеющего раздутую изнутри форму, во время подачи начинки со скоростью, превышающей скорость движения основного продукта.
На фиг.3б - схема формообразования изделия после прекращения подачи начинки, ее закрытия внутри изделия и отделения готового изделия.
Отсадочная машина на фиг.1 содержит базовый модуль 1, включающий раму, транспортер, приводы, систему управления, бункер основного продукта 2 с валками подачи основного продукта 3, экструзионно-формующий узел 4 с форсунками подачи начинки 5, станцию подачи начинки с бункером начинки 6 и насосом 7, дозатор начинки 8.
Остальные узлы, имеющие вспомогательное значение, на чертеже не изображены.
Работа отсадочной машины осуществляется следующим образом.
Основной продукт загружается в бункер 2, начинка загружается в бункер 6. Валками 3 основной продукт подается в экструзионно-формующий узел 4. Насосом 7 начинка подается в дозатор 8, а из него - в форсунки 5.
В соответствии с введенными параметрами работы валков 3 и дозатора 8 осуществляется выбранный режим работы отсадочной машины, чтобы обеспечить заданные массовые количества основного продукта и начинки и вид отсаживаемого изделия.
Устройство экструзионно-формующего узла показано на фиг.2а.
Узел состоит из каналов для основного продукта 9, в которые введены форсунки подачи начинки, состоящие из входного патрубка 10 и сопловой головки 11.
Работа экструзионно-формующего узла осуществляется следующим образом.
Основной продукт подается в канал 9 экструзионно-формующего узла.
Начинка по входному патрубку 10 через сопловую головку 11 в дозированных порциях подается внутрь потока основного продукта. Канал 9 в своем поперечном сечении может иметь заданную форму в зависимости от вида производимого изделия, при этом канал 9 выполнен сужающимся от места ввода входного патрубка 10 в канал 9 до среза сопловой головки 11 и далее по ходу потока от среза сопловой головки 11 до выходного отверстия канала 9. Сопловая головка 11 имеет расширяющееся по ходу потока габаритное сечение.
Продвигаясь по каналу 9, основной продукт обтекает входной патрубок 10 форсунки, при этом образуется рассекающая поток полость 12, которая закрывается основным продуктом за счет сужения канала, а также за счет увеличения поперечных габаритов сопловой головки.
При дальнейшем движении потока основного продукта в нем образуется полость от сопловой головки, которая при отсутствии начинки закрывается основным продуктом за счет сужения канала на участке от среза сопловой головки до выходного отверстия канала.
В заданный момент времени через сопловую головку 11 в полость 13 подается начинка, которая вместе с потоком основного продукта движется в направлении выходного отверстия канала. Момент начала впрыска начинки, продолжительность и скорость ее подачи регулируются. Объем начинки внутри изделия по отношению к объему оболочки изменяется в зависимости от соотношения скоростей подачи основного продукта и начинки, а также от продолжительности подачи начинки.
На фиг.3а и 3б показан вариант изделия, полученного раздутием оболочки основного продукта за счет внутреннего давления начинки, подаваемой в избытке по отношению к основному продукту.
После прекращения подачи начинки полость 13, образованная в потоке основного продукта телом сопловой головки 11, закрывается основным продуктом благодаря сужению канала.
Готовое изделие, внутри которого заключена порция начинки, на выходе из экструзионно-формующего узла, отделяется либо отрывом от выходящего жгута, либо с помощью режущего устройства.
Величина и форма изделия снаружи и внутри зависит от конфигурации канала основного продукта и его выходного отверстия, формы сопловой головки форсунки, а также от соотношения скоростей подачи основного продукта и начинки и их количественного соотношения в изделии.
Предлагаемые для рассмотрения технические решения отсадочной машины и экструзионно-формующего узла были разработаны, экспериментально изготовлены и испытаны на машиностроительном заводе «Таурас-Феникс» в г.Санкт-Петербурге.
В предлагаемой отсадочной машине с выше описанным экструзионно-формующим узлом предотвращено разрушение оболочки из основного продукта и обнажение начинки на торцах изделия, ликвидированы технологические простои, связанные с очисткой от пригаров начинки на противне.
Предлагаемые для рассмотрения технические решения позволяют повысить качество отсаживаемых заготовок и повысить уровень автоматизации технологического процесса, что обеспечивается конструктивными особенностями и оптимизацией параметров.
Также возможно применение данной отсадочной машины и для отсаживания различных многокомпонентных смесей не только в пищевой промышленности.
Заявитель просит рассмотреть представленные технические решения на предмет выдачи патента Российской Федерации.