Техника будущего: новые технические решения технологических задач

Двухъярусная хлебопекарная печь (Пат. № 2151509 РФ, А21 В1/28) относится к двухъярусным тоннельным хлебопекарным печам, основанным на принципе рециркуляции продуктов сгорания в каналах системы обогрева, и может быть использована для выработки широкого ассортимента хлебобулочных изделий.

На рис. 17.36 изображена хлебопекарная печь: а – общий вид, б – неполный продольный разрез печи с трубчатыми каналами, в – неполный продольный разрез печи с коробчатыми каналами. Хлебопекарная печь состоит из пекарной камеры в виде двух туннельных ярусов, верхнего 1 и нижнего 2. В начале каждого яруса расположено пароувлажнительное устройство 3. Внутри каждого яруса размещается также конвейерный под 4, состоящий из рабочей 5 и холостой 6 ветви. Система обогрева печи включает в себя топочное устройство, имеющее камеру сгорания 8 и камеру смешения 9, верхний распределительный коллектор 10 верхнего яруса, нижний распределительный коллектор 11 верхнего яруса, верхний распределительный коллектор 12 нижнего яруса и нижний распределительный коллектор 13 нижнего яруса. Хлебопекарная печь также содержит верхний передний теплопередающий канал 14 верхнего яруса, верхний задний теплопередающий канал 15 верхнего яруса, а также нижний передний теплопередающий канал 16 верхнего яруса и нижний задний теплопередающий канал 17 верхнего яруса, а также верхний передний теплопередающий канал 18 нижнего яруса, верхний задний передающий канал 19 нижнего яруса, нижний передний теплопередающий канал 20 нижнего яруса и нижний задний теплопередающий канал 21 нижнего яруса.

В каждом распределительном коллекторе установлены шиберы 22 для регулирования проходного сечения каждого входного участка 23 теплопередающих каналов 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21. При этом каждый ярус имеет свой подводящий и отводящий газоход. Так, верхний ярус имеет подводящий газоход 24 и отводящий газоход 25. Также нижний ярус имеет подводящий газоход 24 и отводящий газоход 27.

Для наиболее эффективного регулирования тепловых потоков в двухъярусной печи предусматривается, что теплопередающие каналы автономной системы обогрева ярусов выполнены трубчатыми U-образными, состоящими из прямоточных 28 и противоточных 29, по отношению к направлению движения рабочей ветви 5 конвейерного пода 4 пучков обогревательных труб, подключенными своими входными отверстиями 23 к верхним 10, 12 и нижним 11, 13 распределительным коллекторам с установленными в них шиберами 22 входных участков обогревательных труб. При этом входные участки обогревательных труб верхнего предельного канала и нижнего предельного канала установлены так, что прямоточный пучок обогревательных труб размещается к рабочей ветви конвейерного пода ближе, чем противоточный пучок.

Для дополнительного регулирования теплового потока, направленного на тестовые заготовки в первый период их выпечки, между прямоточными 28 и противоточными 29 пучками обогревательных труб верхнего переднего U-образного канала 14, 18, возле верхнего распределительного коллектора 10, 12 может быть установлен секционный экран 30 с возможностью частичного или полного выдвижения за пределы пекарной камеры.

В конструкции печи предусматривается также то, что теплопередающие каналы автономной системы обогрева ярусов могут быть выполнены трубчатыми прямыми или коробчатыми. Для установления накопления конденсата на внешней поверхности хлебопекарной печи в зоне ее нагрузки 31 передняя стенка 32 пекарной камеры каждого яруса, содержащая зону парового увлажнения, может быть снабжена обогревателем 33, подключенным к системе обогревания печи.

 

Для смягчения теплового удара, направленного на тестовые заготовки в центральной части каждого яруса, нижнюю стенку 34 верхнего распределительного коллектора и верхнюю стенку 35 нижнего распределительного коллектора каждого яруса, обращенные к рабочей ветви 5 конвейерного пода 4, теплоизолируют.

В итоге, в каждом ярусе 1 и 2 образуются две зоны выпечки с регулируемым подводом тепла – передняя и задняя, каждая из которых имеет также раздельное регулирование верхнего и нижнего теплоподводов к рабочей ветви 5 конвейерного пода 4.

Хлебопекарная печь отличается тем, что каждый тоннельный ярус снабжен автономной системой обогрева с собственным топочным устройством и рециркуляционным вентилятором, при этом подводящий газоход одного яруса размещен с противоположной стороны по отношению к подводящему газоходу другого яруса, а отводящий газоход каждого яруса расположен с противоположной стороны по отношению к подводящему газоходу; отличается тем, что теплопередающие каналы автономной системы обогрева каждого яруса выполнены трубчатыми U-образными, состоящими из прямоточных и противоточных по отношению к направлению движения рабочей ветви конвейерного пода пучков обогревательных труб, подключенные своими входными участками к верхним и нижним распределительном коллекторам с установленными в них шиберами входных участков обогревательных труб верхнего переднего канала и нижнего переднего канала установлены так, что прямоточный пучок обогревательных труб размещен ближе к ветви конвейерного пода, чем противоточный пучок; отличается тем, что теплопередающие каналы автономной системы обогрева каждого яруса выполнены трубчатыми прямыми; отличается тем, что теплопередающие каналы автономной системы обогрева каждого яруса выполнены коробчатыми; отличается тем, что между прямоточными и противоточными пучками обогревательных труб верхнего переднего U-образного канала возле верхнего распределительного коллектора установлен секционный экран с возможностью частичного или полного выдвижения за пределы пекарной камеры; отличается тем, что длина секционного экрана составляет не более 50 % от длины противоточного пучка обогревательных труб верхнего переднего U-образного канала; отличается тем, что передняя стенка пекарной камеры каждого яруса, содержащая зону парового увлажнения, снабжена обогревателем, подключенным к системе обогревания печи; отличается тем, что в каждом ярусе нижняя стенка верхнего распределительного коллектора и верхняя стенка нижнего распределительного коллектора, обращенные к рабочей ветви конвейерного пода, теплоизолированы; отличается тем, что внутренняя поверхность топочного устройства футерованы жаростойким волокнистым материалом, выдерживающим температуру соответственно 1250 °С в камере сгорания и 750 °С в камере смешения.

Хлебопекарная печь (Пат. № 1743529 РФ, А21 В1/22 F26 В23/04) используется на предприятиях хлебопекарной промышленности.

На рис. 17.37 изображена хлебопекарная печь: а – общий вид; б – сечение пекарной камеры. Печь состоит из пекарной камеры 1 с дверцей для установки тележки-стеллажа 2 и механизма 3 вращения. Между стенкой пекарной камеры и наружной обшивкой расположен блок 4 нагревателей, вентилятор 5, нагнетающий воздухопровод 6. В блоке нагревателей установлены электронагреватели 7 и теплоаккумулирующие стержни 8. Между наружной обшивкой и камерой находится теплоизоляция 9. Пекарная камера закрывается дверцей 10. В камере установлен парогенератор 11.

Хлебопекарная печь отличается тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергоемкости, блоки нагрева воздуха снабжены теплоаккумуляторами, размещенными между электроэлементами, а вентилятор оснащен приспособлением для его включения и выключения соответственно при закрывании и открывании дверцы рабочей камеры.

Устройство для вертикальной шпарки туш свиней (Пат. № 1597140 РФ, А22 В5/08). Целью изобретения является сокращение расхода теплоносителя.

На рис. 17.38. изображено устройство, общий вид. Устройство для вертикальной шпарки туш свиней содержит стойки 1 с платформами 2, на которых установлены электропривод 3 и звездочки 4, взаимодействующие с замкнутыми цепями 5 и 6.

Скорость вращения цепей 5 и 6 синхронизирована, и они расположены во взаимно параллельных плоскостях и через шаровые опоры 7 связаны с опорной рамой 8. Теплоизолированная камера выполнена в виде зеркально установленных обечаек 9 и 10, закрепленных на раме 8. Приспособление для подачи теплоносителя выполнено в виде парораспределителя. Термостойкая обечайка 9 через гибкий трубопровод 11 и парораспределитель 12 связана с парогенератором (не показан). Для устранения утечек горячего и повышенной влажности воздуха по периметру обечаек 9 и 10 закреплен резиновый кожух 13, в котором размещены постоянные магниты (не показаны). Кроме того, обечайки 9 и 10 по периметру также гофрированы.

Для обеспечения надежного контакта закрытых обечаек предусмотрен электромагнитный замок, включающий магнитопровод 14 с катушкой 15, которые закреплены на арматуре рамы 8 обечайки 10. Магнитопровод 16 также закреплен на арматуре рамы 8 обечайки 9.

Для организации рабочей и загрузочной зон ветви цепей 5 и 6 на входе смещены относительно центральной линии звездочками 4.

Управление катушкой 15 электромагнитного замка, а также синхронизация вращения цепей 5 и 6 осуществляются блоком 19 управления. Для удаления горячего воздуха повышенной влажности из обечаек 9 и 10 перед их открытием предусматривается дымосос (не показан), который связан с парораспределителем 12.

Животное с линии обескровливания подается механизмом перемещения в зону с определенным интервалом загрузки, при этом цепи 5 и 6 перемещаются с обечайками 9 и 10, и в момент загрузки обечайки 1 и 10 открыты, а животное находится между ними в центре. По мере перемещения животного обечайки 9 и 10 смыкаются, при этом рама 8 поворачивается в шаровых опорах 7 из-за изменения траектории цепями 5 и 6.

Блоком 19 управления подается напряжение на катушку 15 электромагнита, который притягивает магнитопровод 16 с обечайкой 9. Взаимное перемещение обечаек 9 и 10 возможно из-за шаровых опор и отклонений гибких цепей 5 и 6. Магниты в резиновом кожухе 13 притягиваются, обеспечивая герметизацию внутреннего пространства, ограниченного обечайками 9 и 10. К моменту смыкания обечаек 9 и 10 шестерны 17 цепью 18 поворачивает парораспределитель 12. При этом увлажненный горячий воздух от парогенератора по гибкому трубопроводу 11 подается в камеру с животным, образованную обечайками 9 и 10. Процесс шпарки заканчивается на выходе обечаек 9 и 10 из рабочей зоны, при этом парораспределитель 12 соединяет камеру дымососом.

Блок 19 управления снимает напряжение с катушки 15 электромагнита. Электропривод 3 цепей 5 и 6, преодолевая сопротивление магнитов в резиновом кожухе 13, размыкает обечайки 9 и 10. Животное подается на скребмашину, а обечайки 9 и 10 вновь попадают в зону загрузки.

Устройство для вертикальной шпарки туш свиней отличается тем, что, с целью сокращения расхода теплоносителя, теплоизолированная камера выполнена в виде двух обечаек с электромагнитным замком, каждая обечайка по периметру снабжена магнитами, а приспособление для подачи теплоносителя выполнено в виде парораспределителя, связанного с одной из обечаек посредством гибкого трубопровода, при этом обечайки установлены с возможностью смыкания и размыкания; отличается тем, что каждая обечайка по периметру выполнена гофрированной.

Печь для обжарки пищевых продуктов (Пат. № 2041700 РФ, А47 J37/12) представлена на рис. 17.39: а – общий вид; б – транспортирующая лента; в – перфорированный барабан в аксонометрической проекции; г – спираль – поверхность; д – спираль – кривая линия; е – сечение Г-Г, спираль вала (3/4 первого витка); ж – вид по стрелке В, прямоугольное отверстие; з – последняя 1/4 (четверть) первого витка. Предлагаемая печь для обжарки пищевых продуктов содержит теплоизолированную ванну 1, на торцовых стенках которой установлен вращающийся перфорированный барабан 2, закрытый сверху кожухом 3, имеющим загрузочный лоток 4 и вентиляционный патрубок 5. В нижней части ванны 1 смонтированы нагревательные элементы 6, а также термодатчик 7. Днище ванны 1 с помощью магистрали 8 соединяется с атмосферой и с масляным бачком 9, служащим для поддержания постоянного уровня масла в ванне 1 в процессе работы. Барабан 2 состоит из полого вала 10, на котором закреплены два перфорированных диска 11 и 12 и звездочка 13. С противоположной стороны на валу 10 имеется несколько расположенных равномерно по окружности выгружных отверстий 14. По всей длине пространства между дисками 11 и 12 лента в сечении имеет форму спирали 15, между началом и концом которой на валу 10 выполнено отверстие 16 прямоугольной формы. Во внутренней цилиндрической полости вала 10 смонтирован вращающийся шнек 17 с закрепленной на нем звездочкой 18. Звездочки 13 и 18 с помощью роликовых цепей 19 соединены с блоком звездочек на выходном валу привода 20 вращения. Барабан 2 отделен от нагревательных элементов 6 полуцилиндром 21 из ситовой стали.

В пространстве между перфорированными дисками 11 и 12 установлена транспортирующая лента 22, которая представляет собой в развернутом виде перфорированную ленту с отбортованными под прямым углом, разновеликими по высоте зубцами 23. Зубцы 23, плавно сопрягаясь, друг с другом, позволяют ленте 22 по местам сопряжения зубцов сворачиваться в спираль (разворачиваться в ленту), образуя канал переменного сечения. Внутренний конец ленты 22 соединен с опорной пластиной 24, выполненной в виде отрезка спирали и образующей геометрическое продолжение ее участка в пределах одного витка. Наружный конец ленты 22 соединен с запорной скобой 25, служащей для крепления наружного конца ленты 22 заподлицо с наружной поверхностью и в любом положении по окружности перфорированных дисков 11 и 12. С запорной скобой 25 соединена замыкающая пластина 26 с отбортованными зубцами 27 и скобой 28, служащей для охвата наружной поверхности перфорированных дисков 11 и 12.

Транспортирующая лента 22 через опорную пластину 24 крепится к валу 10, образуя первый виток спирали, а затем наматывается на него, формируясь в спиралеобразный канал 29 переменного сечения, наружный конец ленты 22 через запорную скобу 25 и оси 30 закрепляется заподлицо с наружной поверхностью перфорированных дисков 11 и 12, а через скобу 28 и оси 30 замыкающая пла­стина 26 охватывает перфорированные диски 11 и 12 по наружной цилиндрической поверхности, образуя приемное отверстие 31, через которое сырой продукт из загрузочного лотка 4 попадает в спиралеобразный канал 29, выходной конец которого замыкается на отверстие 16 перегрузки готового продукта в зону шнекового транспортера (шнека) 17.

Теплоизолированная ванна 1 заполняется растительным маслом до определенного уровня, затем включаются нагревательные элементы 6 для разогрева масла до необходимой температуры: при этом температура масла и поддержание ее в определенном диапазоне отслеживаются с помощью термодатчика 7 и автоматики. Включается привод 20 вращения, и через цепные передачи барабан 2 и шнек 17 начинает вращаться. Передаточное отношение звездочек 13 и 18 с соответствующими звездочками блока на выходном валу привода 20 вращения выбрано таким, что скорость вращения шнека 17 значительно выше скорости вращения барабана 2. При подходе и совмещении отверстия 31 барабана 2 с загрузочным лотком 4 сырой продукт поступает в канал 29 на дно барабана 2 и начинает перемещаться в нем, поднимаясь снизу вверх (с периферии к центру барабана 2) благодаря инерционной массе продукта и низкому коэффициенту трения относительно стенок. При выходе из спиралевидного канала 29 продукт поступает в отверстие 16, где под собственным весом он перегружается в шнековый транспортер 17 и затем выгружается по нему через отверстия 14 наружу.

Скорость вращения барабана 2, а также его конструктивные параметры (диаметр, форма и количество спиралей, сечение каналов) определяют, исходя из технологического процесса обжаривания продукта и производительности печи. Транспортирующая лента 22 выполнена таким образом, что позволяет постепенно (от периферии к центру барабана 2 увеличить поперечное сечение канала с целью уменьшения сопротивления перемещению продукта по нему, а также благодаря простоте сборки и разборки позволяет легко производить санитарную инспекцию барабана 2 в процессе работы.

Благодаря предложенной конструкции барабана обеспечивается высокая производительность печи при непрерывном технологическом процессе с относительно продолжительным циклом тепловой обработки продукта (например, картофель «фри»).

Печь для обжарки пищевых продуктов отличается тем, что барабан снабжен укрепленными по его торцам перфорированными дисками, наружная поверхность вала между дисками представляет собой спираль, по длине которой в стенке выполнено прямоугольное отверстие, между дисками установлена транспортирующая лента, внутренний конец последней через опорную пластину закреплен на конце спирали, образуя виток, остальная часть ленты свернута в спираль, формируемую витком, а наружный конец ленты через запорную скобу закреплен у загрузочного отверстия заподлицо с наружной поверхностью перфорированных дисков, при этом оба диска по периметру соединены между собой посредством цилиндрической пластины, в которой выполнено прямоугольное отверстие для загрузки продукта; отличается тем, что транспортирующая лента выполнена с сопрягаемыми между собой отбортованными равновеликими по высоте зубцами.

Сверхвысокочастотная печь (Пат. № 2149520 РФ, Н05 В6/64), применяется для тепловой обработки пищевых продуктов.

На рис. 17.40 показан общий вид сверхвысокочастотной печи. Сверхвысокочастотная печь содержит камеру 1 нагрева, изготовленную из металла. В верхней стенке 2 камеры 1 выполнено отверстие 3 для ввода СВЧ-энергии. СВЧ-генератор 4, обычно магнетрон, своим выходом подсоединен к отрезку 5 волновода, короткозамкнутого с другого конца и снабженного отверстием в середине широкой стенки для введения в него элемента устройства связи. Отрезок 5 волновода закреплен на одной из боковых стенок камеры 1 с помощью фиксатора 6. Устройство связи выполнено в виде отрезка коаксиальной линии с внутренним проводником 7 и внешним проводником, состоящим из втулки 8 и элемента 9, соединенными между собой резьбовым соединением.

При этом внутренний проводник 7 изолирован от внешнего проводника с помощью опорной шайбы 10, выполненной из радиопрозрачного материала, например, фторопласта – 4. Металлическая втулка 8 припаяна к отрезку 5 волновода. Часть поверхности 11 верхней стенки 2 вокруг отверстия 3 связи выполнена гофрированной и по периметру указанного отверстия соединена с втулкой 8 пайкой таким образом, что отрезок 5 волновода размещен с зазором относительно верхней стенки 2 камеры 1 нагрева. Верхний конец внутреннего проводника выполнен в виде полусферы 12 и размещен внутри отрезка 5 волновода. Нижний конец указанного проводника 7 посредством потайного винта 13 подвижного соединена с излучателем 14, выполненным в виде диска и связанным посредством короткозамыкателя 15 с экраном 16, выполненным в виде прямоугольной пластины, например квадратной формы, и расположенным над излучателем 14. Излучатель 14 и экран 16 выполнены из проводящего электромагнитные волны материала. Экран 16 подвижно соединен с нижним концом втулки 8, благодаря чему он может вращаться в горизонтальной плоскости. На внешней поверхности верхней стенки 2 установлен регулятор 17 наклона отрезка 5 волновода, представляющий собой, например несколько подпружиненных винтов, закрепленных на продолжении нижней широкой стенки отрезка 5 волновода и опирающихся на внешнюю поверхность стенки 2. Кроме того, сверхвысокочастотная печь содержит вращающуюся подставку 18 для размещения продуктов, которая подсоединена к двигателю.

Вначале, в отсутствии продукта, производят регулировку распределения электромагнитной энергии внутри камеры 1, нагревая с целью получения равномерного ее распределения по всему объему камеры 1. Процесс регулировки включает в себя два этапа. На первом этапе с помощью фиксатора 6 и подпружиненных винтов устанавливают отрезок 5 волновода в горизонтальное положение, и регулировку распределения энергии осуществляют путем поворота в горизонтальной плоскости излучателя 14 вокруг незатянутого винта 13. Благодаря тому, что экран 16 соединен с нижним концом втулки 8 подвижно и жестко с излучателем 14 посредством короткозамыкателя 15, экран 16 меняет свое положение в зависимости от поворота излучателя 14. Для каждого фиксированного положения излучателя 14 при включенном СВЧ-генераторе 4 снимают картину распределения электромагнитной энергии внутри камеры 1, например, с помощью термочувствительной бумаги. Следует заметить, что сочетание форм экрана 1 (прямоугольная пластина) и излучателя 14 (диск) способствует созданию дифракционного эффекта на краях указанных элементов, приводящего к возбуждению дополнительных собственных колебаний волн внутри камеры 1 нагрева, а следовательно, к более равномерному распределению электромагнитной энергии по всему объему камеры 1. Итак, сравнивая картины распределения электромагнитной энергии, выбирают то положение излучателя 14, при котором распределение наилучшее. Измерения показали, что равномерность распределения достигает величины 90 %. С помощью винта 13 жестко фиксируют положение излучателя 14 таким образом, что он уже не может вращаться в горизонтальной плоскости. После этого приступают ко второму этапу регулировки распределения электромагнитной энергии внутри камеры 1. Фиксатор 6 отпускают, и отрезок волновода перемещается в вертикальной плоскости, а подпружиненные винты регулятора 17 позволяют удерживать отрезок 5 волновода в строго фиксированном положении. Благодаря жесткому подсоединению втулки 8 к отрезку 5 волновода, расположенного с зазором относительно внешней поверхности верхней стенки 2, а также использованию гофрированной поверхности 11 вокруг отверстий 3 связи, при перемещении отрезка волновода в вертикальной плоскости будут менять свое положение в пространстве и втулка 8, и внутренний проводник 7, а также излучатель 14, экран 16, жестко связанные друг с другом посредством короткозамыкателя 15. Таким образом, при изменении наклона отрезка 5 волновода происходит изменение положения в вертикальной плоскости излучателя 14 внутри камеры 1 нагрева. Для каждого фиксированного положения отрезка 5 волновода при включенном СВЧ-генераторе 4 снимают картину распределения электромагнитной энергии внутри камеры 1 нагрева, например, с помощью термочувствительной бумаги. Из нескольких положений отрезка 5 волновода выбирают то, которое соответствует более равномерному распределению энергии, и тогда это положение отрезка 5 волновода жестко фиксируют с помощью фиксатора 6. Таким образом, второй этап позволяет осуществить более тонкую регулировку распределения энергии внутри камеры 1 нагрева и достичь ее равномерности порядка 95 %. После произведенной настройки сверхвысокочастотной печи осуществляют нагрев продуктов. Для этого их размещают на подставке 18, которая подсоединена к двигателю, осуществляющему ее вращение вокруг оси для улучшения качества обработки продуктов. Плотно закрывают камеру 1 нагрева. Включают СВЧ-генератор 4 и двигатель. СВЧ-энергия от СВЧ-генератора 4 поступает в отрезок 5 волновода, внутрь которого помещен верхний конец внутреннего проводника 7 отрезка коаксиальной линии (устройства связи), выполненный в виде полусферы 12, а затем через излучатель 14, выполненный в форме диска и соединенный с нижним концом упомянутого проводника 7, в камеру 1 нагрева, в которой возбуждает кругополяризованное поле. Отметим, что преобразование волны Н₁₀, распространяющейся по отрезку 5 волновода, в Т-волну в отрезке коаксиальной линии осуществляется с минимальными потерями (порядка 0,1 дБ) благодаря выбору конструкции устройства связи и излучателя 14. Кругополяризованное поле воздействует на продукты, осуществляя их нагрев. Вращение подставки 18 с размещенными на ней продуктами также способствует повышению качества их обработки.

Сверхвысокочастотная печь отличается тем, что в нее введен регулятор наклона отрезка волновода.