Способ смешивания пищевых продуктов и устройство для его осуществления - RU2044489C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способам и устройствам для смешивания пищевых продуктов, преимущественно мяса, в процессе посола или массирования, предусматривающим подачу продукта в барабан, установленный с возможностью вращения и имеющий на внутренней поверхности спиральные лопасти, и непрерывное перемещение продуктов внутри барабана при его вращении для контактирования продуктов.

При переработке пищи и пищевых продуктов часто требуется перемешивать и переворачивать обрабатываемую массу. Такие операции, в частности, эффективны при переработке мясных продуктов, например копченных окороков, ветчины, беконной грудинки, говяжьей солонины и продуктов переработки птицы. Если требуется осуществить посол мясных продуктов с помощью рассола, то переваливание или перемешивание ускоряет соления, улучшая распределение ингредиентов рассола по объему мяса. Растворимый в солевом растворе белок миозин, связывающий другие белки, также экстрагируется в процессе переворачивания продукта в рассоле. При экстракции миозина из мясных продуктов поверхность мяса становится липкой, повышается абсорбция влаги, что улучшает сохраняемость мяса, способствуя связыванию веществ продукта.

Обычно переваливание выполняют, обеспечивая падение мясных продуктов, например, из верхней части вращающегося барабана или ударяя лопатками или перегородками по мясным продуктам, прилагая ударную энергию, которая воздействует на мышечную ткань мяса. Массирование обеспечивает меньшую энергетическую интенсивность обработки, при которой куски мяса трутся друг о друга своей поверхностью или трутся по гладкой поверхности вращающегося барабана, создавая при этом энергию трения. Плотное мясо, например говядину, баранину или индейку, обычно переваливают, тогда как свинину, куриное мясо и другие мягкие сорта мяса массируют.

Известны различные устройства для переваливания и массирования мяса и других пищевых продуктов. В этих устройствах используются вращающиеся барабаны, в которые помещают обрабатываемые мясные продукты.

Известно устройство, содержащее барабан, установленный с возможностью вращения и имеющий на внутренней поверхности спиральные лопасти. Ось вращения такого барабана может быть наклонена под различными углами, барабан может быть снабжен лопаточными или лопастными средствами, если требуется переваливание, или барабан может иметь гладкую внутреннюю поверхность, если требуется массирование. Посолочную жидкость, например рассол, можно подавать непосредственно в барабан. Барабан выполняют с возможностью его герметизации, и переваливание или массирование могут проводиться как при атмосферном давлении, так и под вакуумом.

Еще одним важным фактором является регулирование температуры в течение всего периода обработки. Например, известно, что если подвергнуть мясо воздействию пониженных температур в интервале от 0 до 1^оС, то это приведет к повышению выхода миозина. Поэтому куриные и мясные продукты, массируемые при пониженных температурах, проявляют улучшенное связывание молекул воды. Качество мяса, полученного после такой обработки с определенной температурой, оказывается более высоким, что приводит к снижению количества отходов после приготовления. Пониженные температуры также замедляют рост бактерий в мясе, улучшая его качество и продлевая срок хранения полученного продукта.

Несмотря на полезность регулирования температуры в процессе переваливания или массирования пищевых продуктов, известные устройства для переваливания или массирования не оснащены соответствующими средствами регулирования температуры. Ранее была проведена некоторая работа в области использования для этой цели испарительного охлаждения продуктов, а также полых спиральных лопастей для циркуляции теплоносителя, причем в процессе смешивания поддерживали заданную температуру путем контактирования продуктов с этими лопастями.

Предлагаемое устройство для осуществления способа смешивания пищевых продуктов снабжено средством подачи и удаления теплоносителя, включающим средство контроля температуры, служащее для поддержания заданной температуры теплоносителя, спиральные лопасти соединены со средством контроля температуры и выполнены полыми по меньшей мере из двух сообщающихся секций для циркуляции теплоносителя, причем одна из секций служит для непрерывной подачи теплоносителя, а другая для его возврата.

Более подробно признаки изобретения описаны ниже на примере выполнения предпочтительного варианта предлагаемого устройства. При этом следует иметь в виду, что предлагаемое устройство может использоваться в аналогичных устройствах в других областях техники, где также требуется поддержание температуры внутри вращаемого барабана для смешивания материалов. Например, регулирование температуры может быть выгодным во вращаемых барабанах бетономешалок в условиях суровой зимы, чтобы смешиваемый бетон не замерзал при его замесе.

На фиг. 1 изображен барабан и соответствующие узлы по изобретению, вид сбоку; на фиг. 2 А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 приводной узел барабана; на фиг. 6 разрез Г-Г на фиг. 5.

Куски пищевых продуктов, подлежащих переработке при регулируемой температуре в соответствии с предлагаемым изобретением, помещают во вращающееся перерабатывающее устройство, например описанное в патенте США N 4657771.

Устройство для переработки пищевых продуктов содержит вращающийся барабан 1, установленный на опорах 2 и 3, приклепленных к раме 4. Продольная ось барабана 1 наклонена преимущественно под углом в диапазоне 10-15^о относительно горизонтали.

Барабан 1 имеет стенку 5 из нержавеющей стали, отделанной путем обработки стеклянными шариками. Стенка 5 барабана состоит из четырех сегментов 5а, 5b, 5с и 5d.

Сегмент 5а имеет форму расширяющегося наружу конуса от закрытого торца 6 барабана, переходя в центральный сегмент 5b большего относительно постоянного диаметра. Сегменты 5с и 5d постепенно суживаются от сегмента 5b к меньшему диаметру у открытого конца 7 барабана. Закрытый торец 6 барабана 1 имеет прикрепленную к нему изнутри коническую стенку 8. Внутренняя камера 9 образована конической стенкой 8 и закрытым торцом 6. Цилиндрическое отклоняющее кольцо или муфта 10, описанные подробно ниже, расположены в центре конической стенки 8. В отклоняющее кольцо 10 входит вал 11, установленный в подшипниковом узле 12 на опоре 3. Двигатель 13, описанный в патент США N 4657771, может быть гидростатического типа, он непосредственно вращает вал 11.

На другом конце барабана 1 имеется дорожка 14, проходящая по окружности на наружной поверхности сегмента 5d, стенки барабана, которой барабан опирается на ролики 15, установленные в верхней части опоры 2, как это также описано в патенте США N 4657771. Экран 16 закрывает дорожку 14. При включении двигателя 13 вал 11 вращается в подшипниковом узле 12, а дорожка 14 бежит по роликам 15, при этом барабан 1 вращается, осуществляя заданную переработку пищевых продуктов.

Открытый конец 7 барабана 1 уплотняется дверцей 17, выполненной в виде круглой плиты. Круглый усиленный фланец 18 вокруг наружной части дверцы 17 примыкает к конической кромке (не показана), выполненной на фланце (не показан), приваренном к открытому торцу 7 барабана. Труба 19, выступающая из прохода (не показана) в центре дверцы, имеет переднюю секцию 20, к которой крепится рычаг 21. Рычаг 21 проходит над поверхностью дверцы 17 и вокруг фланца 18 до шарнира вокруг подвески на монтажной конструкции (не показана), расположенной сбоку барабана у стенки сегмента 5d. Таким образом, дверцу 17 можно открывать, используя рычаг 21, обеспечивая при этом доступ внутрь барабана 1, или дверцу можно закрывать, уплотняя барабан. Бункер 22 расположен непосредственно под дверцей. При необходимости в качестве привода рычага 21 можно использовать поршневой механизм с пневмосистемой, который монтируется на конструкции, на которой установлен рычаг управления дверцей. Конструктивные особенности и принцип действия дверцы 17, включая устройство усиливающего фланца 18 на дверце, армирующего фланца вокруг открытого конца 7 барабана и рычага дверцы, а также его монтажную конструкцию, описаны в патенте США N 4657771.

Вакуумный насос 23, установленный на раме 4 под барабаном 1, используется для создания разрежения внутри барабана с помощью гибкой вакуумной трубки 24. Гибкая вакуумная трубка 24 подсоединена одним концом к всасывающему концу насоса 23, а другим концом через угольник 25 к вращающейся муфте 26, установленной на конце трубы 19. Наличие муфты 26 позволяет барабану 1 вращаться относительно вакуумной трубки 24. При необходимости клапан (не показан) можно установить в трубе 19 для регулирования прохода через трубу при создании разрежения в барабане, а также для изоляции внутренней части барабана от вакуумного насоса.

На внутренней поверхности барабана 1 имеется пара спиральных лопастей 27 и 28, как это описано в патенте США N 4657771, проходящих внутри барабана по длине от закрытого торца 6 через сегменты 5а-5d до открытого конца 7 барабана. Когда барабан функционирует, отдельные куски пищевого продукта 29, например куски мяса, загружают в барабан вместе с определенным количеством солящего агента 30, такого как рассол. При вращении барабана 1 лопасти 27 и 28 перемещаются таким образом, чтобы осуществить необходимое перерабатывающее продукт действие. Лопасти, расположенные одна против другой, имеют скошенную переднюю кромку под определенным углом относительно сегментов 5а-5d стенки барабана, которая при вращении барабана в первом направлении заставляет куски пищевого продукта внутри барабана стремиться к закрытому концу 6 барабана, а вращение барабана в противоположном направлении заставляет продукты перемещаться в сторону открытого конца 7 барабана. Когда дверца 17 на конце 7 барабана открыта, то вращение барабана в направлении, при котором пищевые продукты перемещаются в сторону открытого конца барабана, приведет к выгрузке продуктов через открытый конец барабана в бункер 22, откуда пищевой продукт можно подать в соответствующее устройство для его удаления.

Основной особенностью изобретения является наличие средства, предназначенного для регулирования температуры внутри барабана 1 во время переработки продукта. Для этого лопасти 27 и 28 имеют двухстенную конструкцию с полой внутренней частью, по которой проходит жидкость, регулирующая температуру. Любой температурный перепад между жидкостью и внутренней частью барабана является результатом теплопередачи через ребра, обеспечивая при этом регулирование температуры во время переработки пищевых продуктов за счет изменения температуры жидкости.

Двойная стенка лопасти 27 показана на фиг. 2. Лопасть 27 выполнена из двух пластин 31 и 32, приваренных к стенке 5 барабана на расстоянии друг от друга параллельно. Трубчатый элемент 33 прикреплен к верхней части двух пластин 31 и 32, образуя камеру между двумя пластинами. Трубчатый элемент 33 выполняет роль подающей трубы для жидкости, регулирующей температуру, которая поступает из резервуара 34 у приводного конца барабана 1 (фиг. 1) и проходит к открытому концу 7 барабана, где эта жидкость возвращается через камеру между пластинами 31 и 32 в резервуар 34.

Для того, чтобы в максимальной степени использовать теплообменные свойства лопасти 27 (а также лопасти 28) имеются ряды перегородок 35, приваренных точечной сваркой в местах 36 к пластинам 31 и 32. Перегородки 35 воздействуют на поток регулирующей температуру жидкости, протекающей внутри лопасти, создавая вихревые зоны, обеспечивающие равномерное распределение жидкости во внутренней поверхности пластин 31 и 32, и тем самым обеспечивая более равномерную теплопередачу к наружным поверхностям пластин.

На фиг. 3 видно устройство перегородок 35. Трубчатый элемент 33 расположен в верхней части лопасти 27, а стенка 5 барабана в нижней ее части. Как легко представить, в местах 37 имеет место вихревое движение жидкости. Лопасть 28 имеет аналогичную конструкцию.

На фиг. 4 представлено соединение тракта подвода жидкости, регулирующей температуру, выполненного в виде трубчатого элемента, с тактом возвратного течения, образованным перегородками 35, прикрепленными к пластинам 31 и 32. Подающий тракт 33 суживается в сторону стенки 5 у открытого конца 7 барабана. Эта суживающая конфигурация показана на фиг. 1. Как показано на фиг. 4, в месте непосредственно перед пересечением патрубка 33 со стенкой 5 барабана 1 имеется несколько отверстий 38, расположенных между внутренней полостью тракта и пространством между пластинами 31 и 32. Перегородки отодвинуты от этой небольшой секции ребер для образования камеры 39, в которой собирается жидкость, выходящая из подающего тракта 33. От этого места жидкость возвращается по ребру в резервуар 34.

На фиг. 5 показано устройство элементов системы регулирования температуры, определяющей подачу жидкости от приводного конца барабана 1 к лопастям 27 и 28. В приводном конце имеется вал 11, на который опирается барабан, также имеется подшипник 12, закрепленный на опоре 3, в котором вращается вал. Для вращения вала имеется двигатель 13. Конец вала 11 соединен с трубопроводом 40 через вращающуюся муфту 41 "Duff-horton". Эта муфта позволяет валу 11 вращаться соосно трубопроводу, который остается неподвижным. В центральной части трубопровода 40 имеется полость 42, через которую проходит труба 43. Эта подающая труба 43 вставлена в Г-образный канал 44 в задней части трубопровода. Канал 44 заканчивается входным проходом 45, который соединен с впускном трубой 46, отходящей от резервуара 34. Внутренняя поверхность полости 42 и наружная поверхность подающей трубы 43 образует кольцевой канал 47, который предназначен для возвратного потока. Кольцевой канал 47 соединен каналом 48 с выходной трубой 49, которая введена в резервуар 34.

Как было отмечено выше, трубопровод 40 взаимодействует с валом 11 с помощью вращающейся муфты 41. Вал 11 полый, он имеет центральную полость 50. Канал 51 подачи жидкости расположен в центральной части вала, причем он соединяется с одним или несколькими выходными проходами 52, выполненными в конце вала. Кольцевой канал 53, который образован между наружной стенкой тракта подачи и полой внутренней частью вала, также пересекает ряды возвратных проходов 54.

Вращающаяся муфта 41 предназначена для центровки канала 51 в валу с трубой 43. Аналогично, кольцевой канал 53 в валу 11 сцентрирован с кольцевым каналом 47 трубопровода 40, проходящего через вращающуюся муфту. Таким путем устанавливается проточное соединение между подающей трубой 43 и каналом 51, а также между возвратным каналом, представляющим собой кольцевой канал 47 и возвратным каналом, представляющим собой кольцевой канал 53 в валу.

Вал 11 крепится к торцу 6 барабана 1 с помощью кольца 10. Это кольцо состоит из цилиндрического узла 55, приваренного к пластине 56 в центральной части конической стенки 8 у торца 6 барабана. Цилиндрический узел 55 содержит выпускные каналы 57, соединенные с открытыми концами канала 33 для подачи жидкости, регулирующей температуру, которые расположены в верхних частях лопастей 27 и 28. В цилиндрическом узле 55 также имеется ряд возвратных каналов 58, которые соединены с внутренней частью камеры 9, образованной внутренней конической стенкой 8. В возвратные каналы 58 поступает жидкость, регулирующая температуру, которая входит в камеру 9 из внутренней части лопастей 27 и 28 через отверстие 59, выполненное в конической стенке. Кольцо 60 с резьбовыми отверстиями под болты, которое расположено на конце узла 55, прикреплено к торцу 6 барабана, например, c помощью cварки, обозначенной позицией 61. Это кольцо 60 используется для крепления к торцу барабана, как это будет описано ниже. Фланец 62 приварен к валу 11, как показано позицией 63. Отверстия для болтов выполнены в кольце 60, цилиндрическом узле 55 и во фланце 62. Вал 11 проходит в цилиндрический узел, а болты 64 используются для крепления фланца к кольцу, тем самым соединяя вал с торцом барабана. Когда вал 11 вставлен на место, то выпускные каналы 57 совпадают с выходными проходами 52 в конце канала 51. Аналогично каналы 58 совпадают с возвратными проходами 54 в конце кольцевого канала 53. Имеются также кольцевые уплотнения 65 на валу, предотвращающие утечку жидкости из канала подачи в канал возвратного течения.

На фиг. 6 видна центровка отверстий 58 с каналами 54 в цилиндрическом узле 55 и кольце 10. Имеются четыре пары отверстий 58 в предпочтительном варианте реализации изобретения, хотя понятно, что число этих отверстий может быть больше или меньше. Канал 51 для подачи жидкости в валу также виден на фиг. 6.

На фиг. 5 представлен тракт, по которому притекает регулирующая температуру жидкость к барабану 1 и от него. Эта жидкость находится в резервуаре 34. Если требуется внутри барабана 1 повышенная температура, то в качестве жидкости может использоваться нагретая вода, пар или другая аналогичная среда, которая может проводить и/или излучать тепло. Если при переработке конкретных пищевых продуктов требуется внутри барабана пониженные температуры, то соответствующий охладитель может быть размещен в резервуаре. Во всяком случае температура в барабане устанавливается на заданном уровне путем отвода жидкости из резервуара 34 насосом (не показан) или каким-либо другим устройством, создающим напор в трубе 46, канале 44, а также в полости 42 трубы 40. После этого жидкость поступает в канал 51 вала 11, проходя внутри вала до пластины 56 кольца 10. У этой пластины 56 жидкость направляется в выходные проходы 52, канал 57, попадая в тракт 33 лопастей 27 и 28. Этот поток жидкости течет по тракту 33 до конца ребер (фиг. 4), где поток выходит из отверстий 38 и поступает в камеру 39.

Жидкость, собранная в камере 39 в конце каждого ребра 27 и 28, протекает обратно в сторону торца 6 барабана по циркуляционному возвратному тракту, образованному перегородками 35 между пластинами 31 и 32 в каждой лопасти, осуществляя теплообмен с внутренней частью барабана 1 по его длине. Лопасти доходят до конической стенки 8, в которой имеется отверстие 59, соединенное с внутренней частью каждой лопасти обеспечивая отток жидкости из возвратного тракта во внутреннюю камеру 9. Из камеры 9 жидкость поступает в каналы 58 в кольце 10 и в проходы 54 в валу 11, далее проходя по каналу 53 в валу, кольцевому каналу 47 в трубопроводе 40, сливается в резервуар 34 по каналу 48 и выходной трубе 49. Резервуар 34 с жидкостью, регулирующей температуру, можно нагреть или охладить. Для этого используются известные средства.

На барабане 1 при необходимости можно установить датчик 66 температуры, подключив его к кольцу 67, охватывающему вал 11. Датчик 66 температуры передает сигнал об измененном значении температуры в устройстве нагрева или охлаждения в резервуаре для регулирования температуры жидкости, а значит и температуры внутри барабана.

Предлагаемое изобретение представлено на одном примере предпочтительного варианта его выполнения. В рамках изобретения могут быть выполнены изменения в системе охлаждения устройства переработки пищевых продуктов. Например, стенка 5 барабана может иметь кожух, внутри которого может циркулировать жидкость, регулирующая температуру. Также теплообменная пластина может быть установлена снаружи или изнутри на стенке барабана для регулирования температуры.

Реферат

Использование: для смешивания пищевых продуктов, преимущественно мяса в процессе посола или массирования. Сущность изобретения: способ предусматривает подачу продукта в барабан, установленный с возможностью вращения и имеющий на внутренней поверхности спиральные лопасти, и непрерывное перемешивание продуктов барабана при его вращении для контактирования продуктов. Барабан снабжен средствами подачи и отвода теплоносителя, а также полыми спиральными лопастями для циркуляции теплоносителя, причем в процессе смешивания поддерживают заданную температуру путем контактирования продуктов с этими лопастями. Устройство для осуществления, указанного способа включает барабан, установленный на раме с возможностью вращения и имеющий на внутренней поверхности спиральные лопасти, служащие для непрерывного перемещения продуктов внутри барабана, а также привод. Устройство снабжено средством подачи и удаления теплоносителя, а также средством контроля температуры, служащим для поддержания заданной температуры теплоносителя, спиральные лопасти связаны со средством контроля температуры и выполнены полыми по меньшей мере из двух сообщающихся секций для циркуляции теплоносителя, причем одна из секций служит для непрерывной подачи теплоносителя, а другая для его возврата. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

Формула