УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛЫХ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1994 года по МПК A21B5/02 

Изобретение относится к кондитерской и хлебопекарной отраслям пищевой промышленности и может быть использовано для выпечки полых хлебобулочных изделий, вафель, пирожных, печенья и т.д.

Известно устройство для выпечки полых хлебобулочных изделий, содержащее форму с выпуклой наружной поверхностью [1], на которой вручную или механически формуют слой теста. Формы со слоем теста устанавливают на противни или под печи. Изделия выпекают в люлечных или конвейерных печах.

Недостатком описанного устройства является постоянное использование ручного труда для выпечки полых изделий из теста.

Известно устройство для производства полых хлебобулочных изделий, содержащее станину, пекарную камеру с загрузочным и разгрузочным окнами, пекарные формы, механизмы перемещения и поворота пекарных форм, емкость с тестом, размещенные на станине, и привод, кинематически связанный с механизмами перемещения и поворота пекарных форм [2].

Это устройство позволяет существенно механизировать процесс нанесения теста на форму и процесс выпечки изделий в печи.

Недостатком описанного устройства является то, что оно не позволяет осуществлять контролируемый прогрев форм с тестом из-за нерегулируемого изменения температуры и плотности воздушной среды по высоте, что снижает качество и увеличивает время изготовления выпеченных изделий; оно имеет повышенные энергозатраты из-за нерационального наружного контура печи (большие поверхности излучения прямоугольного контура) и повышенные теплопотери из-за наличия автономных окон загрузки и разгрузки пекарных форм.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и уменьшение времени выпечки для производства полых хлебобулочных изделий за счет выбора рациональной формы печи, выбора плоскости ее расположения, совмещения загрузочных и разгрузочных окон и т. д.; повышение качества хлебобулочных изделий за счет выравнивания температуры, плотности и влажности воздушной среды по всей пекарной камере печи.

Это решается тем, что устройство для производства полых хлебобулочных изделий содержит смонтированные на станине емкость для теста, пекарную камеру с нагревателями и с окнами для загрузки и разгрузки, формы, привод, кинематически связанные с приводом механизмы перемещения форм по направляющим и поворота форм.

Согласно изобретения, пекарная камера смонтирована с возможностью вращения и представляет собой установленную на вертикальном барабане кольцевую печь, окна для загрузки и разгрузки совмещены, при этом печь снабжена несколькими окнами, отдельно для каждой формы, окна размещены в подовой части кольцевой печи, каждая форма закреплена под печью на барабане посредством механизма перемещения через механизм поворота с возможностью возвратно-поступательного движения в окна по вертикали, а станина выполнена в форме обечайки с вертикальной осью.

Выполнение пекарной камеры в виде кольцевой печи с вертикальной осью при относительно небольшой ее высоте позволяет выравнить температуру, плотность и влажность воздушной среды по всему объему камеры, что снижает энергозатраты и время на выпечку хлебобулочных изделий и повышает их качество.

Совмещение загрузочных и разгрузочных окон и расположение их на подовой части печи снижает теплопотери печи, также энергозатраты на выпечку изделий.

Закрепление каждой формы под печью на барабане посредством механизма перемещения через механизм поворота с возможностью возвратно-поступательного движения в окна по вертикали является одним из условий автоматизации загрузки и разгрузки пекарных форм в печь.

Механизм перемещения форм по направляющим может включать для каждой формы толкатель, на одном конце которого жестко смонтирована каретка с формой, а другой конец снабжен роликом, механизм поворота формы представляет собой закрепленный на каретке шарнир, а направляющие включают установленные снаружи барабана вертикальные составляющие и охватывающую обечайку кольцевую составляющую, при этом толкатели размещены в вертикальных составляющих, а ролики толкателей - в пазу кольцевой составляющей.

Такое выполнение механизма перемещения форм также является одним из условий автоматизации загрузки и разгрузки форм в печь по заданному закону, определяемому кольцевой составляющей.

Механизм перемещения форм по направляющим может быть выполнен по другому варианту и включать для каждой формы толкатель, один конец которого выполнен в виде винта и посредством гайки подвижно присоединен к каретке с формой, а на другом конце жестко укреплена шестерня, механизм поворота формы представляет собой закрепленный на каретке шарнир, а направляющие включают смонтированные на барабане вертикальные составляющие и горизонтальную составляющую в виде набора зубчатых секторов, при этом толкатели размещены в вертикальных направляющих с возможностью контакта посредством шестерен с зубчатыми секторами.

К достоинству этого механизма следует отнести большую плавность хода и меньшую шумность по сравнению с рассмотренным ранее механизмом.

На рассмотренных механизмах перемещения форм по направляющим может быть установлен механизм поворота каждой формы, который снабжен размещенной на оси шарнира катушкой с пружиной и гибким поводком, один конец которого намотан на катушке, а другой - на барабане.

Такое выполнение механизма поворота позволяет иметь относительно простую его кинематику при сохранении заданной функции, что удешевляет стоимость устройства.

Другая разновидность механизма поворота каждой формы может быть снабжена реечной передачей, включающей шестерню и рейку, которые смонтированы соответственно на каретке и барабане и содержат шарнирный четырехзвенник, одно звено которого жестко скреплено с шестерней, а другое - с формой, при этом неподвижное звено четырехзвенника представлено кареткой.

В таком механизме поворота характер траектории поворота формы задается подбором длин звеньев четырехзвенника.

В устройстве для производства полых хлебобулочных изделий привод кинематически может быть связан с механизмами перемещения форм по направляющим и поворота форм посредством механизма прерывистого движения, например мальтийского креста.

Это позволяет застопорить движение каждой формы в момент съема хлебобулочного изделия, что повышает безопасность условий труда и снижает утомляемость работников.

В устройстве для производства полых хлебобулочных изделий емкость для теста может быть смонтирована на обечайке с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали и кинематически связана с приводом посредством механизма прерывистого движения, например, кулачкового механизма.

Такая установка и привод емкости с тестом позволяет за счет сменных кулачков с разными профилями добиваться оптимальной настройки процесса нанесения теста на пекарные формы.

Кольцевая печь может быть снабжена перегородками, размещенными между смежными окнами для загрузки и разгрузки форм, что позволяет поддерживать оптимальный микроклимат в отсеках при открытых окнах в одном-двух отсеках.

В пекарной камере кольцевой печи устанавливаются нагреватели такого типа, который определит разработчик: газовые или электрические (трубчатые, индукционного нагрева, нагрева с использованием СВЧ, нагрева галоидными лампами и т.д.).

Пекарные формы по наружной поверхности, которая контактирует с жидким тестом, могут иметь керамическое покрытие, что снижает адгезию выпеченного изделия к форме, облегчает его съем с последней, а также ее чистку.

В боковой периферийной стенке кольцевой печи целесообразно иметь застекленные смотровые окна. Это позволяет наблюдать за процессом выпечки хлебобулочных изделий, облегчает процесс настройки печи на заданный режим. Предпочтительно, чтобы смотровые окна были расположены смежно окнам для загрузки и разгрузки, что позволяет обозревать хлебобулочные изделия по мере необходимости в процессе выпечки.

Емкость для теста можно смонтировать на обечайке с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали и снабдить автономным приводом.

Поднятие емкости для теста до погружения формы в тесто до заданного уровня в заданный момент времени можно обеспечить с помощью коммутационной аппаратуры для распределения электрической энергии, воздействующей на привод.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для производства полых хлебобулочных изделий, общий вид (в правой части проекции форма размещена в печи, в левой - форма погружена в емкость с тестом); на фиг.2 - то же, устройство с разновидностью механизма поворота форм; на фиг.3 - то же, устройство с разновидностью механизма перемещения форм; на фиг.4 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - то же, устройство с механизмами прерывистого движения форм и емкости с тестом.

Устройство для производства полых хлебобулочных изделий (фиг.1) содержит станину 1, пекарную камеру 2 с загрузочными и разгрузочными окнами 3, механизмы 4 перемещения и поворота пекарных форм, емкость 5 с тестом, размещенные на станине, и привод 6, кинематически связанный с механизмами перемещения форм и их поворота.

Станина 1 имеет форму обечайки с вертикальной осью. Пекарная камера 2 выполнена в виде кольцевой печи, снабженной снизу барабаном 7, смонтированным на станине на подшипниках 8-10 с возможностью вращения.

Загрузочное и разгрузочные окна 3 совмещены между собой, выполнены отдельными для каждой формы 4 и размещены на подовой части 11 кольцевой печи 2.

Формы 4 расположены под печью 2 с возможностью размещения в окнах 3 и закреплены подвижно на барабане 7 посредством механизмов вертикального перемещения через механизмы поворота. Механизм вертикального перемещения пекарных форм содержит кольцевую составляющую 12 с пазом 13, охватывающим обечайку станины, и для каждой формы каретку 14 с толкателем 15, снабженным роликом 16 на оси, а также вертикальные составляющие 17, установленные снаружи на барабане 7. Толкатель 15 жестко соединен с кареткой 14 и размещен в составляющих 17, а ролик 16 - в пазу 13 составляющей 12.

Механизм поворота каждой формы 4 выполнен в виде шарнира 18, закрепленного на каретке 14. Оси шарниров 18 всех форм расположены в одной плоскости по окружности касательно к траектории движения форм 4 относительно вертикальной оси печи 2.

Механизм поворота каждой формы 4 дополнительно содержит катушку 19 с пружиной (на чертеже не показана) и гибкий поводок 20. Для поводка может быть использован тонкий крученый многожильный канатик, плоская лента, цепь и т.д.

Катушка 19 жестко соединена с формой 4 и расположена на оси шарнира 18 соединения формы 4 с кареткой 14. Гибкий поводок 20 намотан одним концом на катушку 19, а другим - на барабан 7, соединяя точки закрепления. Каретка 14 снабжена упорами 21, 22 (можно регулируемыми) для ограничения поворота форм 4 в крайних положениях. К упору 21 форма 4 прижимается пружиной, расположенной в катушке 19.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом. Привод 6 через передачу вращает кольцевую печь 2 с барабаном 7. Каретки 14, установленные посредством толкателей 15 и составляющих 17 на барабане 7, вращаются с последним. При этом ролики 16 каждой каретки 14 катятся в пазу 13, отслеживая заданную траекторию кольцевой составляющей 12 так, что в процессе выпечки изделия каретка 14 находится в крайнем верхнем положении (правая часть проекции фиг.1), а форма 4 - в окне 3 кольцевой печи 2.

После выпечки полого хлебобулочного изделия ролик 16, следуя траектории кольцевой составляющей 12, опускается вместе с кареткой 14.

Поводок 20 выбирает "слабину" до тех пор, пока форма 4 полностью не выйдет из окна 3 пекарной камеры 2. После этого, при дальнейшем движении каретки 14 вниз поводок 20 натягивается и начинает разматываться с катушки 19, вращая последнюю по часовой стрелке и поворачивая форму 4 по часовой стрелке на 180^о вниз до контакта с упором 22 и погружения ее в емкость с тестом 5 до определенного уровня, выдержки в течение заданного времени (левая часть проекции фиг.1). При дальнейшем вращении печи 2 процесс установки формы 4 в последнюю повторяется в обратном порядке. Съем готового хлебобулочного изделия, протирку и смазку форм 4 осуществляют после выхода формы 4 из пекарной камеры 2 до погружения ее в емкость с тестом 5.

Разновидность механизма поворота каждой формы 4 (по фиг.2) содержит реечную передачу, включающую рейку 23 с шестерней 24 и шарнирный четырехзвенник 25, неподвижное звено которого представлено кареткой 14.

Рейка 23 и шестерня 24 установлены соответственно на барабане 7 и каретке 14. Одно из подвижных звеньев четырехзвенника 25, примыкающих к каретке 14, жестко скреплено с шестерней 24, а другое - с формой 4.

Механизм поворота пекарных форм 4 по фиг.2 работает следующим образом.

После выпечки хлебобулочного изделия ролик 16, следуя траектории паза 13 кольцевой составляющей 12, опускается вместе с кареткой 14 до выхода формы 4 из печи. После этого рейка 23 входит в зацепление с шестерней 24, которая, поворачиваясь по часовой стрелке, поворачивает через четырехзвенник 25 форму 4 до постановки на упор 22. В этом положении с формы 4 производится съем готового хлебобулочного изделия, ее очистка, смазка и опускание в емкость с тестом 5. Далее процесс поворота форм 4 и установки ее в печь проходит в обратном порядке.

Разновидность механизма перемещения форм 4 по направляющим (фиг.3) содержит набор зубчатых секторов 26, 27, установленных на обечайке 1, и для каждой пекарной формы 4 каретке 14, направляющую 28 и винтовую передачу с шестерней 29 на винте 30, где направляющая 28 и винт 30 в опорах 31 закреплены на барабане 7. Каретка 14 соединена шарниром 18 с пекарной формой 4 и установлена подвижно через гайку 32 на винте 30 и размещена в направляющей 28. Шестерня 29 жестко скреплена с винтом 30 и расположена с возможностью переменного контакта с зубчатыми секторами 26 или 27.

Этот механизм перемещения форм 4 работает следующим образом. При вращении барабана 7 шестерня 29 входит в зацепление с зубчатыми секторами 26 или 27, вращая винт 30 по или против часовой стрелки. При этом гайка 32 движется по винту 30 вверх или вниз, увлекая за собой каретку 14 с формой 4 на ней.

Механизм поворота каждой формы 4 для этого устройства может быть выполнен как на фиг.1 и содержать подпружиненную катушку 19, расположенную на оси шарнира 18, соединяющего ее с кареткой 14, и гибкий поводок 20, намотанный одним концом на катушку 19, а другим закрепленный на барабане 7. Работа этого механизма описана выше.

Механизм поворота каждой формы 4 для этого устройства может быть выполнен по другому, так же как на фиг.2, и содержать реечную передачу, включающую рейку 23 и шестерню 24, и шарнирный четырехзвенник 25, неподвижное звено которого представлено кареткой 14, причем рейка 23 и шестерня 24 установлены соответственно на барабане 7 и каретке 14. Одно подвижное звено четырехзвенника 25, примыкающее к каретке 14, жестко скреплено с шестерней 24, а другое - с пекарной формой 4.

Устройство для производства полых хлебобулочных изделий может дополнительно содержать механизм прерывистого движения, например, мальтийский крест, посредством которого привод кинематически связан с механизмами перемещения и поворота пекарных форм. Устройство также может содержать еще один механизм прерывистого движения, например, кулачковый механизм, а емкость с тестом установлена на обечайке с возможностью возвратно-поступательного движения по вертикали и кинематически связана с приводом посредством этого механизма прерывистого движения.

Оба механизма прерывистого движения могут быть кинематически объединены в один (см. фиг.5) и содержать кулачок 33 и эксцентрик 34, расположенные на одной оси, палец 35, размещенный на периферии эксцентрика 34, мальтийский крест 36, установленный на оси, параллельной оси кулачка 33 и эксцентрика 34, двуплечий рычаг 37 с роликом 38, закрепленный на станине 1, одно плечо которого контактирует роликом 38 с кулачком 33, а другое плечо скреплено с емкостью 5. Привод 6 кинематически связан с кулачком 33, а мальтийский крест 36 прорезями контактирует с пальцем 35. Ось мальтийского креста 36 далее кинематически связана с механизмами горизонтального и вертикального перемещения, а также механизмом 4 поворота пекарных форм.

Работа устройства с механизмами прерывистого движения осуществляется следующим образом. Привод 6 вращает ось с кулачком 33 и эксцентриком 34. Палец 35 эксцентрика 34 через прорези поворачивает мальтийский крест 36, который преобразует равномерное вращение в прерывистое и приводит в периодическое движение барабан 7.

В момент выстоя барабана 7 кулачок 33 давит окружностью большого радиуса на ролик 38 рычага 37, поднимая емкость с тестом 5, при этом формы 4 поворачиваются и опускаются в емкость 5 и выдерживаются в ней.

После выдержки в верхнем положении емкость 5 опускается, а палец 35 эксцентрика 34 входит в другую прорезь мальтийского креста 36, поворачивая его на 1/4 оборота, при этом барабан 7 поворачивается на один шаг. Цикл повторяется.

Приводы кулачка 33 и эксцентрика 34 могут быть автономными, а работа их синхронизироваться механически или с помощью электрической коммутации.

Пекарная камера 2 может содержать дополнительные поперечные перегородки 39, расположенные между окнами 3, в которых размещаются пекарные формы 4, для локального изменения температуры воздушной среды в каждом отсеке с целью оптимизации процесса выпечки.

Устройство содержит нагреватели 40, размещенные внутри пекарной камеры 2. Формы 4 по наружной поверхности могут снабжаться керамическим покрытием 41 для уменьшения адгезии теста к форме в процессе выпечки.

Для удобства контролирования режима выпечки в боковой периферийной стенке кольцевой печи 2 могут быть выполнены застекленные смотровые окна 42, расположенные смежно окнам 3.

Использование: в кондитерской и хлебопекарной отраслях для выпечки полых хлебобулочных изделий, вафель, пирожных и печенья. Сущность изобретения: устройство для производства полых хлебобулочных изделий содержит смонтированную на станине с возможностью вращения пекарную камеру с нагревателями, емкость для теста, формы, привод и кинематически связанные с приводом механизмы перемещения форм по направляющим и поворота форм. Пекарная камера представляет собой установленную на вертикальном барабане кольцевую печь с размещенными в подовой части окнами для загрузки и разгрузки отдельно для каждой формы. Каждая форма закреплена под печью на барабане посредством механизма перемещения через механизм поворота с возможностью возвратно-поступательного движения в окна по вертикали. Станина выполнена в форме обечайки с вертикальной осью. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛЫХ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащее смонтированные на станине емкость для теста, пекарную камеру с нагревателями и с окнами для загрузки и разгрузки, формы, привод, кинематически связанные с приводом механизмы перемещения форм по направляющим и поворота форм, отличающееся тем, что пекарная камера смонтирована с возможностью вращения и представляет собой установленную на вертикальном барабане кольцевую печь, окна для загрузки и разгрузки совмещены, при этом печь снабжена несколькими окнами отдельно для каждой формы, окна размещены в подовой части, каждая форма закреплена под печью на барабане посредством механизма перемещения через механизм поворота с возможностью возвратно-поступательного движения в окна по вертикали, а станина выполнена в форме обечайки с вертикальной осью. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм перемещения форм по направляющим включает для каждой формы толкатель, на одном конце которого жестко смонтирована каретка с формой, а другой конец снабжен роликом, механизм поворота формы представляет собой закрепленный на каретке шарнир, а направляющие включают установленные снаружи барабана вертикальные составляющие и охватывающую обечайку кольцевую составляющую, при этом толкатели размещены в вертикальных составляющих, а ролики толкателей - в пазу кольцевой составляющей. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм перемещения форм по направляющим включает для каждой формы толкатель, один конец которого выполнен в виде винта и посредством гайки подвижно присоединен к каретке с формой, а на другом конце жестко укреплена шестерня, механизм поворота формы представляет собой закрепленный на каретке шарнир, а направляющие включают смонтированные на барабане вертикальные составляющие и горизонтальную составляющую в виде набора зубчатых секторов, при этом толкатели размещены в вертикальных направляющих с возможностью контакта посредством шестерен с зубчатыми секторами. 4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что механизм поворота каждой формы снабжен размещенной на оси шарнира катушкой с пружиной и гибким поводком, один конец которого намотан на катушке, а другой - на барабане. 5. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что механизм поворота каждой формы снабжен реечной передачей, включающей шестерню и рейку, смонтированные соответственно на каретке и барабане, и шарнирный четырехзвенник, одно звено которого жестко скреплено с шестерней, другое - с формой, при этом неподвижное звено четырехзвенника представлено кареткой. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод кинематически связан с механизмами перемещения форм по направляющим и поворота форм посредством механизма прерывистого движения. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что механизм прерывистого движения представляет собой мальтийский крест. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для теста смонтирована на обечайке с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали и кинематически связана с приводом посредством механизма прерывистого движения. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцевая печь снабжена перегородками, размещенными между смежными окнами для загрузки и разгрузки. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагреватели размещены в кольцевой печи. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формы выполнены с керамическим покрытием на наружной поверхности. 12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в боковой периферийной стенке кольцевой печи выполнены застекленные смотровые окна. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что смотровые окна расположены смежно окнам для загрузки и разгрузки. 14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для теста смонтирована на обечайке с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали и снабжена автономным приводом.