СПОСОБ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО КОПЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК A23B4/56 

Изобретение относится к копчению различных продуктов в электростатическом поле высокого напряжения холодным и горячим способами.

Известен способ электростатического копчения путем подачи коптильного дыма через коронирующие электроды на продукт копчения, помещенный в электростатическом поле, когда потоки дыма направляют к горизонтально расположенному объекту копчения с двух сторон и ориентируют их по одинаково восходящим и перемещающимся в зоне продукта линиям, лежащим в вертикальной плоскости, касательной к двум соседним объектам копчения (авт.св. СССР 935056, Бюл. 22 от 15.06.82).

Известно также устройство для электростатического копчения пищевых продуктов, содержащее дымогенератор и корпус, в котором расположены держатель для крепления обрабатываемого продукта в виде подвеса, коронирующие электроды в виде игл, дымораспределительную перегородку, установленную с образованием с боковыми стенками корпуса щелевых фиксированных зазоров относительно длины коронирующих электродов игл, которые, в свою очередь, имеют фиксированное расстояние между соседними электродами (Патент РФ 2035154, Бюл. 14 от 20.05.95).

Существенным недостатком способа и устройства является неудовлетворительная эффективность копчения из-за неравномерности осаждения на обрабатываемый продукт компонентов коптильного дыма, так как по мере восхождения его потоков среди электродов- игл происходит отток электроактивной части дыма и к верхней части продукта поступает в основном электронейтральная часть компонентов коптильного дыма, а сам продукт копчения имеет неравномерную цветовую гамму (более светлую в верхней части), что увеличивает время копчения, расход энергии и расход продуктов дымообразования.

Задачей изобретения является повышение качества и эффективности копчения, снижение энергетических затрат и расширение ассортимента обрабатываемого продукта (горячего и холодного видов копчения при минимальном расходе продуктов дымообразования).

Это достигается тем, что в известном способе электростатического копчения пищевых продуктов коптильный дым подается согласно изобретению через коронирующие электроды, выполненные в виде игл, расположенных на дыморазделительной экранирующей сетке, на продукт, помещенный в электростатическом поле с регулируемой по амплитуде характеристикой, при этом потоки дыма направляют в полость корпуса между его стенкой и наклонной к ней дыморазделительной экранирующей сеткой с двух сторон, а углом наклона дыморазделительных экранирующих сеток ориентируют потоки коптильного дыма в электростатическом поле, обеспечивая равномерное поступление к обрабатываемому продукту потока коптильного дыма заданной температуры и интенсивности. Температура потока коптильного дыма регулируется радиатором охлаждения, установленным в корпусе устройства для копчения. С этой целью также может использоваться сам корпус дымогенератора и самого устройства. Кроме того, температуру и интенсивность потока коптильного дыма регулируют периодическим включением нагревательного элемента дымогенератора, взаимодействующего посредством электронной схемы включения с генератором импульсов или контактом датчика температуры, установленным в корпусе устройства для копчения.

Применение в качестве коронирующих электродов игл, установленных на дыморазделительной экранирующей сетке, позволяет более равномерно распределить потоки коптильного дыма с тыльной стороны дыморазделительных экранирующих сеток, а установка коронирующих электродов в виде игл на них, направленных в сторону продукта копчения, позволяет осуществить более полную зарядку частиц коптильного дыма. Способность сетки к дыморазделению и экранированию позволяет равномерно ионизировать компоненты коптильного дыма во всем объеме межэлектродного пространства, в том числе и выбором величины ячейки плетения сетки и частотой установки игл в углах плетения ячеек.

Согласно заявляемому способу потоки коптильного дыма, концентрируясь в пространстве между боковыми стенками корпуса устройства и дыморазделительными экранирующими сетками с коронарными электродами в виде игл, установленными равномерно по всей высоте сетки, контактируют с ней и, проникая сквозь ее ячейки, увлекаются электростатическим полем, равномерно обволакивают обрабатываемый продукт.

Устройство для осуществления способа электростатического копчения содержит корпус, в котором расположены держатель обрабатываемого продукта, коронирующие электроды в виде игл, установленных на дыморазделительных экранирующих сетках с ячейками, в которые могут беспрепятственно проникать компоненты потока коптильного дыма, при этом сами экранирующие дыморазделительные сетки закреплены в корпусе с возможностью изменения углов их наклона.

В узлах сплетения дыморазделительных экранирующих сеток могут быть установлены перпендикулярно плетению направленные в сторону обрабатываемого продукта заостренные электроды в виде игл. В корпусе устройства установлена дыморазделительная перегородка, а также радиатор охлаждения коптильного дыма. В качестве радиатора может быть использован и корпус дымогенератора. Кроме того, устройство для электростатического копчения снабжено электронным блоком управления, включающим источники питания стабилизированным низковольтным и высоковольтным импульсным нестабилизированным напряжениям, создающим электростатическое поле, регулятором температуры и интенсивности коптильного дыма, а также формирователем высоковольтного напряжения. Все блоки устройства подключены через сетевой трансформатор, обеспечивающий их полную развязку от сети.

Регулятор температуры и интенсивности коптильного дыма электронного блока включает генератор, собранный, например, на элементах ДД 1.1, ДД 1.2, который формирует импульсы, скважность которых изменяется резистором R1. Импульсы единичного уровня от цепи через транзистор VT1 и импульсы генератора синхронизируются триггером ДД 2.1, сигнал которого, преобразованный выходным транзистором VT2, разрешает работу оптотиристорам, нагрузкой которых служит нагревательный элемент дымогенератора (R_нагр).

Вместо генератора импульсов, регулирующих работу нагревательного элемента дымогенератора, возможно подключение датчика температуры (например, датчик сопротивления ММТ-4), контакт которого подает импульс на синхронизирующий триггер ДД 2.1. Момент отпирания тиристоров синхронизируется с переходом напряжения сети через ноль, и регулятор практически не создает помех, а использование оптотиристоров позволяет провести увязку сети питания нагревательного элемента дымогенератора с интенсивностью коптильного дыма. Формирователь высоковольтного напряжения включает частотный генератор (например, на элементах ДД 1.2 и ДД 1.4), амплитудные характеристики которого синхронизируются с частотной характеристикой сети триггером ДД 2.2.

При выходном уровне, равном (Лог.1) выходной транзистор VT3 формирует импульс тока через импульсный трансформатор Тр2. В свою очередь импульсный трансформатор через транзистор VT4, нагрузкой которого является первичная обмотка выходного высоковольтного трансформатора Тр3, выдает выходной импульс на умножитель выходного напряжения. Нагрузкой выходного трансформатора является держатель продукта и экранирующая сетка.

На фиг. 1 представлено устройство для электростатического копчения; на фиг. 2 - принципиальная схема блока управления.

Устройство для электростатического копчения содержит корпус 1, например, прямоугольной формы, внутри которого находятся держатель 2, коронирующие электроды в виде игл на дыморазделительной экранирующей сетке 3, расположенной под углом α к боковым стенкам корпуса 1. В узлах сплетения нитей дыморазделительной экранирующей сетки устанавливаются коронирующие электроды в виде игл 4. Дыморазделительная перегородка 5 имеет корытообразную форму для сбора влаги и паров в процессе обработки и образует щели 6 для прохода дымового потока в полость 7 между боковой стенкой корпуса 1 и дыморазделительной экранирующей сеткой 3.

В нижней части корпуса 1 устройства расположен дымогенератор 8 и радиатор для охлаждения потока коптильного дыма 9, который применяется в основном при режиме холодного копчения. При режиме горячего копчения потоки коптильного дыма не охлаждают. В качестве радиатора можно использовать внешнюю часть корпуса 1 дымогенератора и устройства в целом.

В корпусе устройства смонтирован узел электронного блока управления 10. В узле электронного блока управления 10 (фиг.1) содержатся источники питания стабилизированным низковольтным и высоковольтным напряжениями, а также регулятор температуры и интенсивности коптильного дыма.

Источник электропитания, например ~ 220 V через сетевой трансформатор Тр1 1 обеспечивает функционирование регулятора температуры и интенсивности коптильного дыма (поз.I) обеспечивает функционирование регулятора температуры и интенсивности коптильного дыма (поз.II) и формирователя высоковольтного напряжения (поз.III).

Регулятор температуры (поз.II) содержит генератор 11, собранный, например, на элементах ДД 1.1 и ДД 1.2 12. Скважность формируемых генератором (поз. II) импульсов изменяется резистором R1 13. Как вариант более точного регулирования температуры копчения может быть вместо генератора (поз.II) подключен датчик сопротивления 14.

Регулятор температуры и интенсивности коптильного дыма содержит также транзистор VT1 15, триггер, например ДД 2.1 16, транзистор VT2 17, оптотиристоры, например, VS1, VS2 18 и нагревательный элемент 19 дымогенератора 8 ( фиг.1).

Формирователь высоковольтного напряжения (поз.III) включает генератор 20, собранный, например, на элементах ДД 1.3 и ДД 1.4 21, триггер (например, ДД 2.2) 22, резистор R2 23, транзистор VT3 24, импульсный трансформатор Тр2 25, транзистор VT4 26, трансформатор Тр3 27, умножитель выходного напряжения 28, выходы которого 29 и 30 соединены с держателем 2 (фиг.1) и коронирующими электродами 4 (фиг.1) дыморазделительной экранирующей сеткой 3 (фиг.1).

Подача высокого напряжения разрешается переключателем S2 31 и герконами S3, S4 32.

На приведенном примере устройства для копчения продуктов можно осуществлять предложенный способ холодного и горячего копчения продуктов в различных технологических режимах.

Способ электростатического копчения продуктов осуществляется следующим образом. На держатель 2 подвешивают обрабатываемый продукт (на фиг.1 не показано) и устанавливают под необходимым углом α дыморазделительные экранирующие сетки 3 в зависимости от формы и объема загруженного продукта.

В дымогенератор 8 загружают полена древесных пород и с помощью переключателей S1, S2 31 и герконов S3, S4 подготавливают разрешение на включение напряжения.

Резистором R1 13 устанавливают необходимый уровень работы генератора 11. Напряжение сети через транзистор VT1 15 поступает на вход триггера ДД 2.1 16, и в него переписывается информация с выхода генератора ДД 1.2 12. Сигнал выхода триггера ДД 2.1 16 поступает через транзистор VT2 17 и разрешает работу оптотиристором VS1, VS2 18, нагрузкой которых является нагревательный элемент 19 дымогенератора 8 (фиг.1).

Таким образом происходит регулирование интенсивности и температуры потока коптильного дыма, который через щели 6 (фиг.1) поступает в полость 7 между боковыми стенками устройства 1 и экранирующей дыморазделительной сеткой 3, заполняя равномерным потоком все вертикальное пространство 7 и проникая через ячейки наклонных дыморазделительных экранирующих сеток 3 к коронирующим электродам 4. При подаче высокого напряжения на держатель 2 потоки коптильного дыма равномерно переносятся через коронирующие электроды в виде игл к обрабатываемому продукту.

В зависимости от режима копчения происходит настройка электростатического поля резистором R2 23 путем формирования импульсов тока через импульсный трансформатор Тр2 25 и далее через транзистор VT4 26, через трансформатор Тр3 27 и умножитель выходного напряжения 29.

При необходимости снижения температуры потока коптильного дыма подключается радиатор для охлаждения 9(фиг.1).

Подбор на поверхности дыморазделительной сетки различной плотности коронирующих электродов в виде игл позволяет также регулировать полноту зарядки частиц коптильного дыма, а способность сетки к экранировке позволяет более равномерно ионизировать компоненты дыма во всем объеме электростатического поля. Изменение углов наклона дыморазделительной сетки позволяет более равномерно осуществлять копчение продуктов различного объема с использованием режимов холодного и горячего копчения, а регулировка высокого напряжения электростатического поля, температуры и интенсивности потоков коптильного дыма позволяет разнообразить ассортимент.

Управление работой устройства осуществляется с панели (не показано) электронного блока 10, на которую выведены элементы управления узлов электронного блока, в том числе регулятор температуры и интенсивности коптильного дыма, регулятор уровня высокого напряжения и их индикаторы.

После загрузки обрабатываемого продукта на держатель 2 и установки необходимого угла наклона α экранирующих дыморазделительных сеток включается источник питания (например, 220 B) на сетевой трансформатор Тр1 1 и нагревательный элемент 19 дымогенератора 8.

Циркуляция потока коптильного дыма может быть усилена за счет вентиляционных систем (не показаны). Устанавливая резистором R1 13 необходимую температуру и интенсивность потоков коптильного дыма (в необходимых случаях с подключением радиатора охлаждения 9 и наполнив полости 7 достаточным количеством дымовых фракций, производят включение высокого напряжения переключателем S2 31 и герконами S3 и S4 32.

Регулирование длительности импульсов высокого напряжения осуществляют резистором R2 23. Дымовые потоки через щели 6 поступают в полости 7 между корпусом и наклонной дыморазделительной сеткой и, поднимаясь вверх, постепенно проникают сквозь сетку равномерно по всей высоте и далее через концентратор электростатического поля в виде коронарных электродов - игл осаждаются на продукт копчения.

Использование предлагаемого способа электростатического копчения и устройства для его осуществления обеспечивает наиболее полное осаждение всех компонентов коптильного дыма на обрабатываемые продукты копчения, повышает качество и эффективность обработки, снижает энергетические затраты и значительно расширяет ассортимент вырабатываемого продукта копчения.

Изобретение может быть использовано для копчения дымом пищевых продуктов в электростатическом поле высокого напряжения в бытовых условиях. Способ электростатического копчения осуществляется путем подачи коптильного дыма через полости с дыморазделительными экранирующими сетками на коронирующие электроды в виде игл. Продукт помещают в коптильной зоне между экранирующими сетками. Устройство содержит корпус с расположенными вдоль боковых его сторон наклонными дыморазделительными экранирующими сетками с образованием полостей для прохода дымовоздушной смеси. На сетках равномерно установлены коронирующие электроды в виде игл. Между сетками размещен держатель для продукта. В корпусе размещены дымогенератор, радиатор охлаждения. Устройство содержит электронный блок управления. Изобретение позволит повысить качество и эффективность копчения и снизить энергетические затраты. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ электростатического копчения продуктов путем размещения продукта между коронирующими электродами в виде игл, направленных на обрабатываемый объект с двух сторон, и подачи потоков коптильного дыма на коронирующие электроды, отличающийся тем, что потоки коптильного дыма подают на коронирующие электроды-иглы через полости с наклонно установленными дыморазделительными экранирующими сетками. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулирование температуры и интенсивности подачи потоков коптильного дыма осуществляют радиатором охлаждения и периодическим включением нагревателя дымогенератора, взаимодействующего с регулятором температуры. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют электростатическое поле с регулируемой по амплитуде характеристикой в направлении держателя для обрабатываемого объекта. 4. Устройство для электростатического копчения, содержащее корпус, в котором расположены держатель для обрабатываемого продукта, установленные по обе стороны держателя коронирующие электроды в виде игл, направленных в сторону держателя, дымогенератор и дымораспределительную перегородку, отличающееся тем, что иглы закреплены на дыморазделительных экранирующих сетках, наклонно установленных с изменяющимися углами наклона вдоль боковых стенок корпуса с образованием полостей для прохода дымовоздушной смеси, при этом устройство содержит радиатор охлаждения дымовоздушной смеси, блок управления и регулятор температуры. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве радиатора охлаждения коптильного дыма использован корпус дымогенератора. 6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что блок управления содержит электронный формирователь электростатическогго поля, своими выходами подключенный к коронирующим электродам и держателю для обрабатываемого продукта, и включает генератор с регулятором его характеристик по амплитуде, а также регулятор температуры, взаимодействующий через оптотиристоры с нагревательным элементом дымогенератора. 7. Устройство по п.4, 5 или 6, отличающееся тем, что регулятор температуры выполнен в виде датчика температуры, взаимодействующего через тригер и оптотиристоры с нагревательным элементом дымогенератора.