СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЮРЕОБРАЗНОГО ПИТАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК A23L1/00 A23N1/00 A23P1/00 B02C18/00 

Изобретение относится к способу изготовления пюреобразных, вареных продуктов питания из кускового сырья, прежде всего, для использования в качестве питания для маленьких детей или людей пожилого возраста, включающему:

предварительное измельчение кускового сырья в блоке предварительного измельчения,

варку предварительно измельченного сырья в выполненной с возможностью непрерывной загрузки варочной установке,

итоговую обработку сваренного продукта в блоке итоговой обработки, а также к устройству для осуществления способа и к системе ножей для измельчения продуктов питания.

Известна обработка широкого спектра видов овощей и мяса для получения пюреобразных продуктов-полуфабрикатов. При этом может обрабатываться как свежее сырье, так и сырье глубокой заморозки. Основными этапами аналогичных способов при этом являются измельчение и варка овощей или мяса, а также последующее охлаждение и при необходимости итоговая обработка. При этом сырьевой материал, представленный в кусках относительно большого размера, например в виде целых морковей или картофелин, сначала нарезается на кубики с длиной ребра примерно 10 мм, а затем измельчается дальше в мясорубке. При этом обычно используются ножевые решетки с диаметром отверстий 3 - 8 мм. Этот вид измельчения связан с ухудшением качества, поскольку продукт сдавливается, клетки повреждаются, и из продукта по меньшей мере частично удаляется сок. Жидкие и твердые компоненты продукта отделяются друг от друга и делают как дальнейшую обработку, так и качество конечного продукта проблематичными.

Обычно измельченный продукт после этого подается посредством ротационно-поршневого насоса в конвейерную варочную установку. По причине отделения твердых и жидких составных частей сложно обеспечить непрерывный поток материала в насосе и тем самым также и в варочную установку, с чем также может быть связана неравномерная степень готовности конечного продукта. К тому же, часто используемые конвейерные варочные установки выполнены открытыми, в результате чего продукт во время процесса варки находится в контакте с окружающим воздухом и возможно окисление ингредиентов. В результате этого возможно воздействие на цвет и вкус продукта и получают конечный продукт низкого качества. Кроме того, открытая конструкция приводит к недостаточной эффективности использования энергии, поскольку как тепло, так и влага могут выходить неконтролируемо.

В известных способах для итоговой обработки используется устройство особо тонкого измельчения, оснащенное открытой воронкой. Продукт опять же вступает в контакт с окружающим воздухом и может окислиться. Варочная установка, работающая по известному способу, занимает площадь примерно в 3м х 10м, поэтому желательной является более компактная установка.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать способ и устройство для изготовления пюреобразных, вареных продуктов питания, которые максимально предотвращают сдавливания сырьевого материала и тем самым отделения твердой и жидкой фазы.

Эта задача решена посредством известного из уровня техники способа, в котором кусковое сырье перед варкой нарезают на маленькие куски в блоке предварительного измельчения путем исключительного использования системы ножей таким образом, что кусковое сырье становится перекачиваемой, т.е. пригодной для перекачивания или поддающейся перекачиванию массой.

Согласно предлагаемому способу сырье нарезается на этапе предварительного измельчения системой ножей до такого размера, что насос может осуществлять его дальнейшую транспортировку и непрерывно подавать в загружаемую варочную установку. За счет исключительного использования системы ножей для предварительного измельчения кускового сырья последнее только нарезается и не сдавливается, благодаря чему по сравнению с обычными способами качество продукта повышается, так как по сравнению с часто используемыми методами, такими как переработка через решетку мясорубки, происходит намного меньше повреждений клеточной структуры сырья, а следовательно, отсутствует существенное удаление соков из продукта. Это приводит, с одной стороны, к более высокому качеству конечного продукта, и, с другой стороны, к лучшей обрабатываемости предварительно измельченного сырьевого материала, поскольку не образуются твердые и жидкие фазы и тем самым можно надежно предотвратить забивание следующего за блоком предварительного измельчения насоса.

Предпочтительным образом предварительное измельчение в блоке предварительного измельчения происходит посредством ротационной системы ножей, которая состоит из ножей предварительной резки и блока ротора-статора, который приводится от общего привода, и скорость вращения которого, предпочтительным образом, регулируется.

Возможна равномерная загрузка насоса, благодаря чему также и в непрерывно загружаемую варочную установку может подаваться постоянный объемный поток сырьевого материала. В варочной установке сырьевой материал затем может быть в пропорциональном количестве смешан с острым паром и нагрет. При этом пропускная способность системы регулируется. Во время варки продукт может измельчаться и далее посредством встроенной системы ножей с ротором и статором.

Предпочтительным образом блок предварительного измельчения вместе с выполненной с возможностью непрерывной загрузки варочной установкой образует закрытую систему, благодаря чему обработанные продукты питания не вступают в контакт с окружающим воздухом, в результате чего возможна минимизация нежелательных реакций окисления. Также и эти признаки способа ведут к повышению качества конечного продукта. Кроме того, эффективность использования энергии всей системы улучшается, поскольку отсутствует нежелательный выход пара и тем самым эффективно предотвращаются потери влаги, а потери энергии минимизируются.

Кроме того, предпочтительным образом предлагаемый способ осуществляется в полностью закрытой системе, благодаря чему продукты питания после варки, итоговой обработки и упаковки снова вступают в контакт с окружающим воздухом только у потребителя, благодаря чему дополнительно минимизируются нежелательные реакции окисления, которые могут отрицательно влиять на вкус и качество конечного продукта. Также исключается контаминация или загрязнение продукта.

Нагретый острым паром продукт может непрерывно подаваться для термической обработки в трубчатый пастеризатор. В зависимости от обрабатываемого продукта и желаемого конечного качества могут применяться различные времена термической обработки. С помощью подключенной системы охлаждения продукт можно охладить до температуры ниже 95°С и затем уменьшить его давление, за счет чего предотвращается резкое испарение воды.

Предпочтительным образом продукт после термической обработки проходит окончательное измельчение в блоке итоговой обработки, который может включать в себя дополнительную систему ножей. Также и эта система ножей может включать в себя, по меньшей мере, ротор и статор с регулируемой скоростью вращения.

В одном варианте усовершенствования изобретения предусмотрено измерение давления р_прод продукта на входе блока предварительного измельчения. За счет этого получают возможность оптимизации скорости подачи сырья, которое может подаваться, например, посредством шнекового транспортера, в результате чего достигается оптимальная пропускная способность, однако забивание установки, а следовательно, и простой производства надежно предотвращаются. За счет сравнения измеренного давления продукта р_прод с определенным ранее отдельно эталонным давлением р_этал продукта можно определить и отрегулировать оптимальную скорость подачи. При этом автоматическое регулирование работает независимо от использованной системы мелкого измельчения. Только эталонное давление р_этал должно определяться для каждого продукта отдельно, поскольку, например, свежий хлеб выдерживает меньшее давление, чем, например, сырая морковь. За счет такого осуществления изобретения можно существенно увеличить пропускную способность установки. Одновременно реализуется только малое повышение температуры продукта, а также предотвращаются забивания и поломки ножей системы резки.

Далее для решения задачи предлагается устройство для изготовления пюреобразных, вареных продуктов питания из кускового сырья, прежде всего для использования в качестве питания для маленьких детей или людей пожилого возраста, которое включает в себя:

а)блок предварительного измельчения,

б)насос для транспортировки предварительно измельченного сырья,

в)непрерывно загружаемую варочную установку, и

г)блок итоговой обработки для итоговой обработки продукта питания.

В соответствии с изобретением для нарезания кускового сырья с получением перекачиваемой массы блок предварительного измельчения имеет исключительно первую ротационную систему ножей. Исключительное использование ротационной системы ножей для измельчения кускового сырья до его варки обеспечивает, наряду с повышением качества конечного продукта, также и большую надежность эксплуатации насоса для транспортировки перекачиваемой массы и предлагает тем самым преимущества в ведении процесса.

Предпочтительным образом отдельные модули, как и устройство в целом, выполнены таким образом, что они образуют закрытую систему, и обрабатываемые продукты питания после подачи в первую систему ножей во время дальнейшего процесса изготовления не вступают в контакт с окружающим воздухом. Нежелательные реакции окисления и загрязнения за счет этого могут быть эффективно предотвращены.

Ротационная система ножей блока предварительного измельчения предпочтительным образом включает в себя по меньшей мере статор, ротор и подающий диск.

Для того чтобы можно было регулировать крупность консистенции конечного продукта, ротационная система ножей блока итоговой обработки может иметь особенно малый зазор между ножами. Возможны зазоры между ножами в 0,05 мм и менее.

Системы ротора-статора используемых систем ножей могут работать без контакта, благодаря чему предотвращается контакт "металл/металл", тем самым увеличивается срок службы систем.

На входе блока предварительного измельчения предпочтительным образом может быть расположен датчик давления. За счет этого можно максимизировать пропускную способность установки и одновременно повысить надежность, так как предотвращаются засоры, простои и поломки ножей. Кроме того, достигают еще более щадящей обработки продукта, поскольку предотвращаются сдавливания на входе в блок предварительного измельчения.

Также к изобретению относится ротационная система ножей для измельчения продуктов питания, которая имеет устройство для крупного измельчения и по меньшей мере два режущих блока. При этом сначала устройство для крупного измельчения выполняет грубое измельчение не измельченного продукта, а затем два режущих блока выполняют его дальнейшее измельчение. Каждый режущий блок включает в себя ротор или же режущую головку и статор или же режущее кольцо. Пары понятий ротор/режущая головка и статор/режущее кольцо при этом имеют одинаковое значение и могут использоваться как синонимы. При этом предпочтительным образом расположенный далее режущий блок имеет меньший зазор между ножами, чем режущий блок или же блоки, соответственно расположенные перед ним, за счет этого обеспечивается прогрессивное измельчение продукта.

Согласно изобретению устройство для крупного измельчения можно привести в соответствие обрабатываемому продукту и при необходимости следующим за ним режущим блокам. Это возможно за счет установки переменного количества лезвий, то есть, например, 3, 4 или 6 лезвий. Также возможны три или более следующих друг за другом режущих блоков.

Конструкция системы ножей с устройством для крупного измельчения и по меньшей мере двумя режущими блоками позволяет относительно точно определенное нагревание продукта при обработке. Это является преимуществом для множества сырьевых материалов глубокой заморозки, поскольку можно отказаться от отдельного этапа размораживания. Также становится возможной и обработка шоколадосодержащих продуктов.

Далее с помощью чертежа будет подробнее описан пример осуществления изобретения. На чертеже показаны:

Фиг.1 - вид предлагаемого устройства для осуществления предлагаемого способа,

Фиг.2 - вид блока предварительного измельчения в перспективе,

Фиг.3 - покомпонентный вид блока предварительного измельчения,

Фиг.4 - вид варочной установки в перспективе,

Фиг.5 - покомпонентный вид системы ножей, которая встроена в варочную установку,

Фиг.6 - вид трубчатого пастеризатора в перспективе, а также

Фиг.7 - покомпонентный вид системы ножей блока итоговой обработки,

Фиг.8 - покомпонентный вид системы ножей с двумя режущими блоками,

Фиг.9 - пример осуществления шнекового транспортера с датчиком давления и

Фиг.10 - схема управления для регулировки скорости подающего шнека.

На фиг.1 показан общий вид устройства для осуществления предлагаемого способа. При этом сырье заполняется в воронку 22 и затем проходит, на фигуре справа налево, последовательно участки предварительного измельчения I с блоком 1 предварительного измельчения, нагрева посредством острого пара в варочной установке 6, тонкого измельчения и термической обработки в трубчатом пастеризаторе II, систему охлаждения III, и итоговую обработку IV с блоком 12 итоговой обработки. Вся система выполнена закрытой, благодаря чему обработанные продукты питания после заполнения в воронку 22 боле не вступают в контакт с окружающим воздухом. Кроме того, показанное на фиг.1 устройство занимает существенно меньшую площадь по сравнению с установками, которые работают по обычному способу.

На фиг.2 показан подробный вид участка I по фиг.1. Неизмельченное сырье подается в воронку 22 посредством не показанного здесь механизма, например, такого как шнековый транспортер. Кусковое сырье затем измельчается системой 2 ножей, которая оснащена собственным приводом, и транспортируется дальше через тангенциальный выход 24 с помощью насоса 8.

На фиг.3 показана конструкция системы 2 ножей блока 1 предварительного измельчения. Неизмельченное сырье подается в воронку 22 и затем транспортируется на чертеже вправо подающим шнеком 26, который также оснащен собственным приводом. Эта транспортировка выполняется щадящим для сырья способом, благодаря чему оно не повреждается. Система 2 ножей состоит из устройства 28 для крупного измельчения, статора 30 со специфическими зазорами между ножами, ротора 32 с количеством зубьев, приведенным в соответствие цели использования, и подающего диска 34. Эта система 2 ножей только нарезает сырье, но не сдавливает его, как при обычных способах измельчения, в результате чего минимизируется выделение жидкости и гарантируется пригодность измельченного сырья для перекачки. Система 2 ножей является частотно регулируемой и может достигать числа оборотов до 4000 оборотов в минуту. Через тангенциальный выход 24 измельченное сырье выходит из системы 2 ножей. Ориентацию тангенциального выхода 24 относительно оси вращения и тем самым направление дальнейшей транспортировки можно при этом привести в соответствие условиям в помещении.

На фиг.4 показан вид участка II на фиг.1, на котором сырье нагревается за счет смешивания с острым паром. При этом предварительно измельченное сырье - на чертеже слева - подается на участок 40 предварительного смешивания. За счет специфической конструкции паровых форсунок 42 непрерывно и в пропорциональном количестве подается такое количество пара, что достигается необходимая температура. Внутри варочной установки 6 находится еще одна система 38 ножей, которая выполняет дальнейшее измельчение продукта во время нагревания. Впрыснутый пар конденсируется в находящейся под давлением системе 38 ножей и выходит над тангенциальным выходом на корпусе 54. Следующий далее насос 52 регулирует давление в системе 38 ножей, за счет чего также можно реализовать температуры нагревания свыше 100°C.

На фиг.5 показано подробное покомпонентное представление представленной на фиг.4 варочной установки 6. Показаны уже описанный на фиг.4 участок 40 предварительного смешивания с паровыми форсунками 42 и смесительный вал 44, статор 46 со специфическими зазорами между ножами, ротор 48 с количеством зубьев, приведенным в соответствие цели применения, и подающий диск 50.

На фиг.6 показаны трубчатый пастеризатор 10 участка II и система 11 охлаждения участка III фиг.1. Измельченный и уже нагретый продукт проходит по нескольким расположенным параллельно трубам и при этом приготавливается. На чертеже справа внизу он вводится в систему труб и снова выходит из нее на левом верхнем участке фигуры. За счет подгонки системы труб можно осуществлять различное время термической обработки и тем самым обрабатывать продукты с различными требованиями. Затем продукт охлаждается в системе 11 охлаждения до температуры по меньшей мере ниже 95°C, в результате чего после охлаждения можно уменьшить давление продукта и предотвратить резкое испарение воды.

На фиг.7 показано покомпонентное представление системы 12 итоговой обработки на участке IV фиг.1. Используемая при этом система 13 ножей также состоит из статора 14 со специфическими зазорами 20 между ножами, ротора 16 с количеством зубьев, приведенным в соответствие цели применения, а также подающего диска 18. Система 13 ножей может частотно регулироваться, и могут достигаться значения числа оборотов в 4000 оборотов в минуту и больше. За счет регулирования числа оборотов и выбранного зазора 20 между ножами можно регулировать степень крупности конечного продукта. Возможны зазоры 20 между ножами в 0,05 мм, в зависимости от необходимой гомогенизации продукта, также как и большие и меньшие зазоры 20 между ножами.

На фиг.8 показана ротационная система ножей с двумя режущими блоками 60, 61 в покомпонентном представлении. Измельчаемый продукт движется на чертеже слева направо и при этом сначала измельчается устройством 56 для крупного измельчения и одновременно транспортируется к следующему режущему блоку 60. В показанном примере осуществления устройство 56 для крупного измельчения оснащено тремя лезвиями 58, но количество лезвий может быть приведено в соответствие цели применения. В режущем блоке 60 ротор 62 движется относительно статора 64 и тем самым выполняет дальнейшее измельчение продукта. Целесообразным образом режущий блок 61, который также состоит из ротора 63 и статора 65, рассчитан на то, чтобы дополнительно увеличивать степень измельчения продукта. За счет подгонки зазоров между ножами режущих блоков 60, 61 можно достичь необходимой степени измельчения.

На фиг.9 показан возможный пример осуществления подающего шнека 68, который транспортирует кусковое сырье к системе 2 ножей блока 1 предварительного измельчения. При этом шнековый транспортер 68 приводится в действие регулируемым редукторным двигателем 70. Нарастающее за счет потока продукта по направлению к системе 2 ножей давление определяется датчиком 66 давления. Посредством подходящей системы регулировки можно отрегулировать скорость подачи так, чтобы система достигала по возможности высокой пропускной способности без забивания.

На фиг.10 показана возможная схема управления регулирования скоростью подающего шнека 26. Датчик 66 давления измеряет созданное шнековым транспортером 68 давление р_прод продукта. Электронное оборудование регулятора 72 скорости сравнивает измеренное давление продукта с определенным ранее, специфическим для продукта давлением р_этал, и увеличивает скорость двигателя 70, который приводит в действие шнековый транспортер 68, до тех пор пока р_прод меньше р_этал. Как только давление р_прод продукта превысит эталонное давление р_этал, регулятор 72 скорости снижает скорость редукторного двигателя 70, благодаря чему шнековый транспортер 68 транспортирует меньшее количество продукта за единицу времени и забивание системы предотвращается.

Максимально допустимое эталонное давление р_этал можно просто определить в случае водосодержащих продуктов, например, таких как фрукты или овощи. Для этого можно, например, заполнить пробный цилиндр, например, с площадью поперечного сечения 10 см² обрабатываемым продуктом. Затем продукт сдавливается поршнем и его давление измеряется утопленным в стене датчиком давления. Как только из продукта выходит соковая вода, допустимое давление, как правило, превышено. Из этого предельного значения после вычитания контрольной суммы можно определить р_этал.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Блок предварительного измельчения

2 Система ножей

4 Привод

6 Варочная установка

8 Насос

10 Трубчатый пастеризатор

11 Система охлаждения

12 Блок итоговой обработки

13 Система ножей

14 Статор

16 Ротор

18 Шнековый транспортер

20 Зазор между ножами

22 Воронка

24 Тангенциальный выход

26 Подающий шнек

28 Устройство для крупного измельчения

30 Статор

32 Ротор

34 Подающий шнек

38 Система ножей

40 Участок предварительного смешивания

42 Паровые форсунки

55 Смешивающий вал

46 Статор

48 Ротор

50 Подающий шнек

52 Насос

54 Корпус

56 Устройство для крупного измельчения

58 Лезвия

60 Режущий блок

61 Режущий блок

62 Ротор /режущая головка

63 Ротор /режущая головка

64 Статор /режущее кольцо

65 Статор /режущее кольцо

66 Датчик давления

68 Шнековый транспортер

70 Редукторный двигатель

72 Регулятор скорости.

Группа изобретений относится к способу и устройству для изготовления пюреобразных, вареных продуктов питания из кускового сырья и системе ножей для измельчения продуктов питания в вышеуказанном устройстве. Способ заключается в предварительном измельчении кускового сырья в блоке (1) предварительного измельчения, варке предварительно измельченного сырья в выполненной с возможностью непрерывной загрузки варочной установке (6), итоговой обработке сваренного продукта в блоке (12) итоговой обработки. При этом кусковое сырье перед варкой нарезают на маленькие куски в блоке (1) предварительного измельчения посредством системы (2) ножей таким образом, что кусковое сырье становится перекачиваемой массой. Устройство содержит блок (1) предварительного измельчения, насос (8) для транспортировки предварительно измельченного сырья, варочную установку (6), выполненную с возможностью непрерывной загрузки, и блок (12) итоговой обработки для итоговой обработки продукта питания. При этом для нарезания кускового сырья с получением перекачиваемой массы блок (1) предварительного измельчения имеет исключительно первую ротационную систему (2) ножей. Система ножей содержит расположенные в блоке (1) предварительного измельчения устройство (56) для крупного измельчения и по меньшей мере два режущих блока (60, 61), каждый из которых включает в себя ротор (62, 63) и статор (64, 65). При изготовлении пюреобразных, вареных продуктов питания предотвращается сдавливание сырьевого материала и тем самым отделение твердой и жидкой фазы. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ изготовления пюреобразных, вареных продуктов питания из кускового сырья, включающий:
предварительное измельчение кускового сырья в блоке (1) предварительного измельчения,
варку предварительно измельченного сырья в выполненной с возможностью непрерывной загрузки варочной установке (6),
итоговую обработку сваренного продукта в блоке (12) итоговой обработки, отличающийся тем, что кусковое сырье перед варкой нарезают на маленькие куски в блоке (1) предварительного измельчения путем исключительного использования системы (2) ножей таким образом, что кусковое сырье становится перекачиваемой массой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительное измельчение в блоке (1) предварительного измельчения происходит посредством первой ротационной системы (2) ножей.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перекачиваемую массу смешивают с острым паром и нагревают в выполненной с возможностью непрерывной загрузки варочной установке (6).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывно загружаемая варочная установка (6) представляет собой закрытую систему, и контакт подлежащего варке продукта питания с окружающим воздухом предотвращается.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что подлежащий обработке продукт питания во время всего способа остается отделенным от окружающего воздуха.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт питания после варки охлаждают посредством системы охлаждения до температуры ниже 95 °С.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что итоговая обработка происходит в блоке (12) итоговой обработки измельчения посредством второй ротационной системы (13) ножей.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что по меньшей мере одну из ротационных систем (2, 13) ножей регулируют по частоте.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление (р_прод) продукта измеряют на входе системы (1) предварительного измельчения.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что на основании измеренного давления (р_прод) продукта регулируют скорость подачи сырья.

11. Устройство для изготовления пюреобразных, вареных продуктов питания из кускового сырья, содержащее:
а)блок (1) предварительного измельчения,
б)насос (8) для транспортировки предварительно измельченного сырья,
в)варочную установку (6), выполненную с возможностью непрерывной загрузки, и
г)блок (12) итоговой обработки для итоговой обработки продукта питания, отличающееся тем, что для нарезания кускового сырья с получением перекачиваемой массы блок (1) предварительного измельчения имеет исключительно первую ротационную систему (2) ножей.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что устройство в целом образует закрытую систему, так что обработанные продукты питания после подачи на первую систему (2) ножей во время всего дальнейшего процесса изготовления не вступают в контакт с окружающим воздухом.

13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что ротационная система (2) ножей блока (1) предварительного измельчения имеет по меньшей мере статор (14), ротор (16) и подающий диск (18).

14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что вторая ротационная система (13) ножей блока (12) итоговой обработки имеет зазоры (20) между ножами менее 0,05 мм.

15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что на входе блока (1) предварительного измельчения расположен датчик (66) давления.

16. Система ножей для измельчения продуктов питания в устройстве по одному из пп.11-15, содержащая расположенные в блоке (1) предварительного измельчения устройство (56) для крупного измельчения и по меньшей мере два режущих блока (60, 61), каждый из которых включает в себя ротор (62, 63) и статор (64, 65).

17. Система ножей по п.16, отличающаяся тем, что устройство (56) для крупного измельчения выполнено с возможностью установки переменного количества лезвий (58).