УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФРУКТОВОГО СОКА Российский патент 2017 года по МПК A23N1/02 

Изобретение относится к пищевой промышленности. Более конкретно к устройствам для производства сока и сокосодержащих напитков. Установка предназначена для приготовления вначале фруктовой пульпы внутри фрукта с последующим её извлечением из оболочки фрукта для смешивания с различными добавками и дальнейшим заливанием полученного напитка обратно в оболочку. В качестве добавок возможно использование фруктового сока, газированных напитков, алкогольных напитков и различных коктейлей.

Известны установки для приготовления фруктового сока, например известна установка для приготовления фруктового сока (US4889044) или установка для приготовления фруктового сока (US5445068). Перечисленные установки содержат лезвия ножей, механизмы их подачи и вращения, а также ложемент для фрукта. Всем перечисленным установкам для приготовления фруктового сока присуща функциональная неэффективность, а также невозможность использования оболочки или кожуры фрукта в качестве оригинального сосуда, то есть ёмкости для сока или коктейля.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом к заявленному изобретению (прототипом) является установка для приготовления фруктового сока (JP2014064451). Эта установка помимо всего прочего предусматривает использование оболочки или кожуры фрукта в качестве оригинального сосуда, то есть ёмкости для сока или коктейля. Она содержит гибкие лезвия ножей с пилообразной режущей кромкой, механизмы вращения и раскрытия ножей в рабочую бочкообразную форму, а также ложемент для фрукта. Но данная установка имеет недостатки. Недостатками вышеописанной конструкции установки для приготовления фруктового сока, выбранного в качестве прототипа, является её ненадежность в процессе эксплуатации и функциональная неэффективность. Объясняется это тем, что работа пилообразных гибких лезвий ножей неэффективна при измельчении сердцевины фрукта в пульпу ввиду того, что они работают по принципу серпа. В данном случае будет неизбежно происходить наматывание жилистой массы мякоти фрукта, застревание сегментов мякоти фрукта между зубцов гибких лезвий и общее обволакивание лезвий пилообразной заточки указанной жилистой мякотью. В прототипе фактически происходит блокирование работы лезвий ножей жилистой массой фрукта. Вместе с тем, пилообразная заточка ослабляет гибкие лезвия и приводит их к преждевременному износу. Это происходит в силу того, что при приложении вертикальной силы для придания гибким лезвиям ножей бочкообразности гибкий нож начинает пружинить. В результате лезвия ножей работают на излом. Это же при многократных повторениях в процессе работы установки приводит к усталости металла лезвий, прежде всего в местах зубьев пилообразности и их излому, то есть к поломке. Кроме того, в прототипе в механизме подачи фрукта к рабочей зоне гибких лезвий ножей ложемент выполнен в виде корончатого кольца, которое не обеспечивает и не может обеспечить прочности захвата фрукта. В результате при работе прототипа неизменно будет происходить скольжение фрукта по кольцу со всеми вытекающими отсюда последствиями, в частности неизбежен вырыв фрукта при работе установки, что является грубым нарушением техники безопасности и охраны труда обслуживающего персонала.

Задача, которую поставил перед собой разработчик новой установки для приготовления фруктового сока, состояла в создании такой установки, которая позволила бы повысить надежность её в процессе эксплуатации, а также увеличить функциональную эффективность, повысив при этом технику безопасности и охрану труда обслуживающего персонала. Техническим результатом, достигнутым в процессе решения поставленной перед разработчиком задачи, явилась возможность обеспечить в момент расширения гибких лезвий до бочкообразности лучшее скольжение лезвий ножа в просвете между стенками втулки и иглы. Вместе с тем, техническим результатом явилась возможность более плотного прижатия фрукта в момент рабочего цикла измельчения его сердцевины в пульпу, а также возможность получения более мелкой фруктовой пульпы.

Сущность заявленного изобретения состоит в том, что установка для приготовления фруктового сока содержит нож с гибкими лезвиями, механизм его вращения, а также механизм подачи и раскрытия ножа в рабочую бочкообразную форму и ложемент для фрукта, причем механизм подачи и раскрытия ножа выполнен в виде поршня, с возможностью перемещения его в цилиндре, с закреплённой на поршне иглой для внедрения во фрукт, сам нож выполнен U-образным в виде двух лезвий с внутренней односторонней заточкой с возможностью крепления его в средней части между двух лезвий в торец иглы и на концах к поршню, а подъемный механизм для доставки фрукта к рабочей зоне U-образного ножа имеет стакан, верхняя часть которого выполнена в виде ложемента для фрукта, имеющего внутреннюю сферическую поверхность, а в нижней части цилиндра механизма подачи и раскрытия ножа выполнена ответная внутренняя сферическая поверхность. Вместе с тем, U-образный нож на его концах закреплен в зазоре между фланцем и втулкой поршня. В то же время что U-образный нож закреплен с помощью винтов. Кроме того, U-образный нож в его средней части закреплен конусным винтом. Вместе с тем, гибкие лезвия U-образного ножа выполнены с возможностью их скольжения в зазоре между иглой и втулкой. Помимо прочего, гибкие лезвия U-образного ножа имеют ровную режущую кромку. Вместе с тем, внутренняя односторонняя заточка лезвий U-образного ножа выполнена под углом 43°-52°. Также в установке дополнительно сконструирован привод откачки фруктовой пульпы и закачки напитка, имеющий радиусную трубку.

Доказательства возможности осуществления новой установки для приготовления фруктового сока с реализацией указанного назначения приводятся ниже на конкретном примере установки для приготовления фруктового сока. Этот характерный пример реализации конкретной установки для приготовления фруктового сока согласно предлагаемому изобретению ни в коей мере не ограничивает объем его правовой защиты. В этом примере дана лишь конкретная иллюстрация установки для приготовления фруктового сока.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображена установка для приготовления фруктового сока в сборе; вид спереди;

на фиг. 2 – она же, вид справа;

на фиг. 3 – она же, вид слева;

на фиг. 4 – она же, вид спереди (дверца и кожух демонтированы);

на фиг. 5 – она же, вид справа (дверца демонтирована);

на фиг. 6 – она же, вид справа, основные механизмы;

на фиг. 7 – вид А на фиг.6, вид справа, рычажный механизм;

на фиг. 8 – она же, вид спереди (дверца и кожух демонтированы), показан процесс измельчения сердцевины фрукта;

на фиг. 9 – вид Б на фиг.8, процесс измельчения сердцевины фрукта;

на фиг. 10 – она же, вид спереди (дверца и кожух демонтированы), процесс откачки мякоти сердцевины фрукта и закачки напитка;

на фиг.11 – вид В на фиг.10, процесс откачки мякоти сердцевины фрукта и закачки напитка;

на фиг.12 – U-образный нож в сжатом (нерабочем) состоянии, вид спереди;

на фиг.13 – U-образный нож в раскрытом (рабочем) состоянии, вид спереди;

на фиг.14 – U-образный нож в сжатом состоянии в изометрии;

на фиг.15 – рабочий узел в момент раскрытия U-образного ножа;

на фиг.16 – узел доставки фрукта в зону его обработки.

Установка для приготовления фруктового сока содержит дверцу 1 для доступа к рабочим органам, кожухи 2, 3, 4, а также поддон 5 для сбора возможных утечек сока во время измельчения сердцевины. Установка включает также правую дверцу 6 для доступа к напиткам и левую дверцу 7 для сбора извлеченного сока. Ножки 8 установки в количестве 6 штук служат для её устойчивости. Вместе с тем, установка содержит выключатель питания 9, две рукояти 10 для транспортировки установки, а также три ручки 11, окно 12 и сенсорный дисплей 13 для включения автоматического режима работы или ручной наладки процесса работы. К станине 14 установки для приготовления фруктового сока прикреплена рама 15, на которой смонтированы стойки 16 в количестве 4 штук для монтажа с помощью фланца 17 электродвигателя 18. Фланец 19 прикреплён к раме 15 с помощью двух винтов 20. На раме 15 установлен натяжной вал 21, который служит для натяжения обводного ролика 22. Ведущий шкив 23 электродвигателя 18 предназначен для передачи вращательного движения на шкив 24 через плоский зубчатый ремень 25. Вал 26 на фланце 19 установлен на двух подшипниках 27. Переходная втулка 28 служит для передачи вращения от вала 26 до иглы 29. К раме 15 с помощью двух стоек 30 прикреплён фланец 31. А резьбовой ходовой винт 32 смонтирован на фланце 31 и раме 15 на подшипниках. Электродвигатель 37 связан с редуктором 38, который в свою очередь прикреплён на фланце 39. Шкив 40, посаженный на редуктор 38, предназначен для передачи вращения через плоский зубчатый ремень 41 на шкив 42. Рычаг 33 предназначен для перемещения по резьбе ходового винта 32 при вращении шкива 42. А поршень 34 предназначен для перемещения по вертикали от движения пальца 35 до концевых датчиков 36. Цилиндр 43 прикреплён на фланце 19, раме 15 и раме 44, которая в свою очередь закреплена на станине 14. В поршне 34 с возможностью вращения сконструирована втулка 45, посаженная на подшипники 46. Верхняя 47 и нижняя 48 манжеты предназначены для предотвращения утечки смазки. Поршень 34 совершает движение вверх-вниз, т.е. делая рабочий ход «подача ножа» и возвратный ход «возврат ножа». На поршне 34 посажены направляющие кольца 49 для лучшего скольжения по стенкам цилиндра 43. Фланец 50 прикреплён винтами к втулке 45. U-образный нож 51 закреплен в зазоре между фланцем 50 и втулкой 45 поршня 34 с помощью винтов 52. U-образный нож 51 имеет два гибких лезвия 91 и 92, что ужесточает сам нож, что делает его более прочным по сравнению с ножом с одинарным лезвием. Втулка 53 в корпусе цилиндра насажена на подшипник 54 и уплотнена верхней 55 и нижней 56 манжетами. Втулка 53 и втулка 45 внутренними отверстиями охватывают при движении и вращении иглу 29. Стакан 58 прикреплен штифтами 59 к рычагу 60 и предназначен для движения вверх-вниз с помощью резьбового вала 61 до концевых датчиков (на фиг. не показаны). Вал 61 посажен на подшипники, которые запрессованы в упоры 63, крепящиеся к станине 14. Редуктор 64 закреплён на фланце 65 и связан с электродвигателем 62. Шкив 66, посаженный на редуктор 64, служит для передачи вращения через плоский зубчатый ремень 67 на шкив 68, который предназначен для вращения резьбового вала 61. Электродвигатель 69 предназначен для передачи движения на вал 70, на котором в свою очередь зафиксирован рычаг 71. Рычаг 71 снабжен радиусной трубкой 72, предназначенной для откачки перемолотой фруктовой пульпы и последующего добавления фруктового сока, газированных напитков, алкогольных напитков и различных коктейлей. Движение рычага 71 ограничено упорами 73 и концевыми датчиками 74. Откачивающий насос 75 служит для откачки фруктовой пульпы, а дозирующий насос 76 предназначен для подачи готового напитка в необходимом количестве в ёмкость, полученную из оболочки фрукта. Клапаны 78, 79, 80, 81 необходимы для закачки напитка из емкостей 82, 83 через трубки 84, 85, далее по трубке 86 в ёмкость, полученную из фруктовой оболочки 87. U-образный нож 51 технологически согнут по центру и имеет три крепёжных отверстия: два на его концах 88 и 89 и одно в средней части 90. Рабочую форму U-образный нож 51 приобретает при опускании его в нижнее положение. Гибкие лезвия 91 и 92 U-образного ножа 51 имеют заточку с внутренней стороны, которая составляет 43-52 градусов. Гибкие лезвия 91 и 92 U-образного ножа 51 в предпочтительном варианте исполнения имеют ровную режущую кромку. Это необходимо для лучшего измельчения сердцевины фруктов. Размер заточки гибких лезвий 91 и 92 U-образного ножа 51 в пределах 43-52 градусов определён экспериментально. Гибкие лезвия 91 и 92 U-образного ножа 51 выполнены с возможностью их скольжения в зазоре между иглой 29 и втулкой 53 поршня механизма подачи U-образного ножа 51. U-образный нож 51 с двумя гибкими лезвиями 91 и 92 в средней его части закреплен конусным винтом 57. Отверстия 88, 89 и 90 предназначены для быстрой установки и замены U-образного ножа 51 при монтаже установки, а также в случае выхода его из строя, например в случае поломки лезвий ножа. Узел доставки фрукта 93 для измельчения сердцевины 94 к зоне обработки имеет стакан 58. Верхняя часть стакана 58 выполнена в виде ложемента 95, который имеет внутреннюю сферическую поверхностью. А механизм подачи и раскрытия U-образного ножа 51 имеет цилиндр 43, нижняя часть 96 которого выполнена в виде ответной внутренней сферической поверхности.

Установка для приготовления фруктового сока работает следующим образом. Перед началом работы визуально через окно 12 или дверцу 1 проверяют техническое состояние U-образного ножа 51. Он должен быть чистым, исправным, то есть без надломов и зазубрин, хорошо заточен и надёжно закреплен конусным винтом 57 в отверстии 90. После этого с помощью выключателя 9 включают электропитание установки, о чём свидетельствует сенсорный дисплей 13. Далее открывают окно 12, укладывают фрукт 93, например апельсин, на ложемент 95 стакана 58 и закрывают окно 12. Потом с помощью сенсорного дисплея 13 включают рабочие органы установки для приготовления фруктового сока. С этого момента производят рабочий цикл по измельчению сердцевины 94 фрукта 93 и превращению её в пульпу. Далее согласно заданной программе одновременно подают сигнал на электродвигатели 62 и 18. Электродвигатель 62 связанный с редуктором 64 подает движение на шкив 66, далее через плоский зубчатый ремень 67 на шкив 68 который вращает резьбовой вал 61, в результате происходит подъём стакана 58 до верхнего датчика (на фиг. не показан). Поскольку механизм подачи фрукта, то есть механизм доставки фрукта в рабочую зону U-образного ножа 51, имеет стакан 58 с ложементом 95 для фрукта 93, а зона обработки имеет цилиндр 43, нижняя часть 96 которого имеет ответную внутреннюю сферическую форму, то это позволяет более плотно, чем у прототипа, у которого только корончатое кольцо, установить фрукт 93. Когда с помощью механизма подачи фрукт 93 поднимают вверх, то он соприкасается с нижней частью 96 цилиндра 43, которая имеет внутреннюю сферическую поверхность, которая придавливает его по всей поверхности. Это гарантирует исключение прокручивания фрукта 93 во время работы U-образного ножа 51 в момент его рабочей бочкообразной формы «раскрытие ножа», то есть в момент измельчения сердцевины 94 фрукта 93. Более эффективное измельчение будет происходить за счёт саблевидного процесса рубки сердцевины 94 фрукта 93. Особенно это относится к жилистой его части. Причём данная конструкция позволяет проводить измельчение сердцевины 94 и нестандартных фруктов. В случае когда диаметр фрукта 93 превышен от стандартного и стакан 58 не доходит до датчика (на фиг. не показано), происходит срабатывание системы отключения электродвигателя 62. В результате этого происходит лёгкое прижатие фрукта 93, например апельсина, нижней частью 96 цилиндра 43 и ложементом 95. Эта манипуляция позволяет использовать фрукты 93 разных диаметров. Поскольку фрукт 93 покоится на ложементе 95, а движение стакана 58 происходит вверх, то происходит его соприкосновение с вращающимся от электродвигателя 18 конусным винтом 57. С этого момента происходит внедрение вначале конусного винта 57, а затем и иглы 29 с ножом 51 в тело фрукта 93. Именно U-образный нож 51, который имеет прямую заточку, лучше скользит в зазоре между втулкой 53 и иглой 29. Далее автоматики включают электродвигатель 37, в результате чего палец 35 через рычаг начинает опускать поршень 34 «подача ножа», то есть до нижнего датчика 36. Таким образом, после внедрения иглы 29 с ножом 51 в тело фрукта 93 с помощью движущегося вниз поршня 34 и при одновременном вращении втулки 45 с закрепленными в ней концами U-образного ножа 51 в отверстиях 88, 89 и втулки 53 внутренними отверстиями, охватывающими при движении и вращении иглу 29, проводят раскрытие лезвий U-образного ножа 51 до бочкообразной формы, то есть происходит «раскрытие ножа» по размеру конкретного фрукта 93. После этого производят измельчение сердцевины 94 фрукта 93 в пульпу. Как показали экспериментальные исследования, именно U-образный нож 51 с прямой заточкой с углом 40°-45° увеличивает режущие качества при измельчении сердцевины 94 фруктов 93, в частности апельсинов, и превращает её в пульпу. Это объясняется тем, что происходит саблеобразный удар гибких лезвий 91, 92 U-образного ножа 51 по материалу сердцевины 94 фрукта 93, в том числе её волокнистой части. В данном случае происходит рубка волокнистой части фрукта 93. Поэтому наматывания волокнистой части фрукта 93 на гибкие лезвия 91, 92 U-образного ножа 51 происходить не будет, поэтому не будет и блокирования работы U-образного ножа 51. После измельчения U-образным ножом 51 сердцевины 94 фрукта 93 включают электродвигатель 37, который через редуктор 38, на котором посажен шкив 40, передает вращение через плоский зубчатый ремень 41 на шкив 42. Далее палец 35 через рычаг 33 по резьбовому валу 32 начинает поднимать поршень 34 в исходное положение «подача ножа», то есть до верхнего датчика 36. После этого автоматически отключают электродвигатель 18 и включают электродвигатель 62. В результате этого происходит опускание стакана 58 с полученной оболочкой 87 фрукта 93 до нижнего датчика (на фиг. не показана). Далее включают электродвигатель 69, в результате чего происходит опускание рычага 71, а радиусная трубка 72 заходит в просверленное отверстие оболочки 87 фрукта 93. Далее включают насос откачки 76 и производят выкачивание пульпы из оболочки 87 фрукта 93 в емкость сбора сока (на фиг. не показана). Далее открывают один из клапанов 78 или 81 и включают дозирующий насос 76 для закачки готового напитка. Через трубки 84 или 85 закачивают напиток из емкости 82 или 83 в емкость, полученную из оболочки 87 фрукта 93. Далее после того, как напиток заполнил емкость, полученную из оболочки 87 фрукта 93, включают электродвигатель 69. Рычаг 71 подымается вверх, и таким образом радиусную трубку 72 извлекают из отверстия оболочки 87 фрукта 93. Далее поднимают в верхнее положение окно 12, достают аккуратно, чтобы не пролить напиток, оболочку 87 фрукта 93 из стакана 58. После производят очистку, осмотр и закрывают окно 12.

Установка включает нож с гибкими лезвиями, механизм его вращения, а также механизм подачи и раскрытия ножа в рабочую бочкообразную форму и ложемент для фрукта. Механизм подачи и раскрытия ножа выполнен в виде поршня, с возможностью перемещения его в цилиндре, с закреплённой на поршне иглой для внедрения во фрукт. Нож выполнен U-образным в виде двух лезвий с внутренней односторонней заточкой с возможностью крепления его в средней части между двух лезвий в торец иглы и на концах к поршню. Подъемный механизм для доставки фрукта к рабочей зоне U-образного ножа имеет стакан, верхняя часть которого выполнена в виде ложемента для фрукта, имеющего внутреннюю сферическую поверхность, а в нижней части цилиндра механизма подачи и раскрытия ножа выполнена ответная внутренняя сферическая поверхность. Изобретение обеспечивает получение мелкой фруктовой пульпы. 7 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Установка для приготовления фруктового сока, содержащая нож с гибкими лезвиями, механизм его вращения, а также механизм подачи и раскрытия ножа в рабочую бочкообразную форму и ложемент для фрукта, отличающаяся тем, что механизм подачи и раскрытия ножа выполнен в виде поршня, с возможностью перемещения его в цилиндре, с закреплённой на поршне иглой для внедрения во фрукт, сам нож выполнен U-образным в виде двух лезвий с внутренней односторонней заточкой с возможностью крепления его в средней части между двух лезвий в торец иглы и на концах к поршню, а подъемный механизм для доставки фрукта к рабочей зоне U-образного ножа имеет стакан, верхняя часть которого выполнена в виде ложемента для фрукта, имеющего внутреннюю сферическую поверхность, а в нижней части цилиндра механизма подачи и раскрытия ножа выполнена ответная внутренняя сферическая поверхность.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что U-образный нож на его концах закреплен в зазоре между фланцем и втулкой поршня.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что U-образный нож закреплен с помощью винтов.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что U-образный нож в его средней части закреплен конусным винтом.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что гибкие лезвия U-образного ножа выполнены с возможностью их скольжения в зазоре между иглой и втулкой.

6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что гибкие лезвия U-образного ножа имеют ровную режущую кромку.

7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя односторонняя заточка лезвий U-образного ножа выполнена под углом 43-52°.

8. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в ней дополнительно сконструирован привод откачки фруктовой пульпы и закачки напитка, имеющий радиусную трубку.