Формующая машина
Предложение относится к машиностроению, а именно к оборудованию для формования штучных продуктов питания экструдированием и может быть использовано в пищевой промышленности, например для изготовления творожных глазированных сырков. Формующая машина, преимущественно для производства комбинированного потребительского продукта, содержит бункеры для загрузки продуктов, устройства для их подачи, формообразующий механизм, отрезное устройство и отводящий транспортер, при этом формообразующий механизм включает поршневой дозатор с поворотным золотником, которые выполнены, по крайней мере двухканальными, а по существу многоканальными, при этом поршневой дозатор представлен как блок дозирующих цилиндров, где каждый поршень размещен в отдельном цилиндрическом канале с возможностью возвратно-поступательного движения в нем посредством штока при поочередном соединении золотника или с входом продукта в каналы или с выходом из них, причем выходы продуктов из дозатора затем в определенной комбинации цветов этих продуктов соединены одной фильерой или блоком фильер. Предложение позволяет получить продукты с четкой выраженной комбинацией различных цветов. 1 н.п.ф., 2 з.п.ф., 9 ил.
Предложение относится к машиностроению, а именно к оборудованию для формования штучных продуктов питания экструдированием и может быть использовано в пищевой промышленности, например для изготовления творожных глазированных сырков.
Из уровня техники известна установка для производства глазированных сырков, содержащая дозатор сырков, глазировочную машину, камеру для охлаждения сырков и шкаф для закалки с устройствами для перемещения сырков, а также упаковочным автоматом (см. авторское свидетельство SU №397178, A 01 J 25/00, 1973).
Недостатком данной установки является сложность конструкции, а, кроме того, выпускаемая на этой установке продукция является однообразной. Нет возможности выпускать творожные изделия, отвечающие современным требованиям, например творожных сырков с наполнителями.
Известна также универсальная линия BUDALUX для производства глазированных творожных сырков с начинкой. Линия содержит бункеры для творожной массы и фруктового желе, формообразующие ручьи для получения творожных «прутков» с пустотелой сердцевиной, дозатор для подачи начинки в сердцевину творожного «прутка», отводящий транспортер, устройство поперечной резки «прутков» на сырки (см. рекламный проспект венгерского завода FLOWPACK-BUDALUX, AGROFOOD BUDAPEST LTD, 2000 г.).
В известном устройстве закрытие сердцевины с начинкой происходит путем «смятия» творожной массы по торцам сырков в процессе резки «прутка». В результате начинка остается открытой. Для исключения
вытекания начинки при последующей обработке сырков (глазировании) начинку используют желеобразную и в малых количествах. Это ограничивает ассортимент и органолептические свойства изготавливаемых сырков. А увеличение объема начинки в формируемом «прутке» в известном устройстве при последующей обработке приводит к получению брака и технологическим простоям, обусловленным необходимостью очистки производственной оснастки.
Известна также линия для производства глазированных сырков с начинкой, содержащая формирователь сырков, связанный с ним глазуратор с секцией для растопки глазури, воздушный охладитель и упаковочный автомат. При этом формирователь сырков представляет собой автоматическую формовочно-экструзионную машину, имеющую средства для осевого или коаксиального ввода одного или нескольких наполнителей (см. патент RU №2172102, A 01 J 25/00, 2001).
Выполнение и компоновка данной линии позволяет вырабатывать продукцию довольно широкого ассортимента за счет разнообразия всевозможных наполнителей.
Недостатками данной линии являются ее значительные габариты и высокая энергоемкость.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является формовочно-экструзионная машина для приготовления изделий с начинкой, преимущественно глазированных сырков. Машина содержит загрузочный узел, шнековый узел, соединенный с отсадочной головкой, снабженной сменными дюзами, узел диафрагменной резки с приводом режущих инструментов и приводом циклического подъема-опускания самого узла (см. патент RU №2233601, А 23 Р 1/12, 2004).
Недостатками данной машины являются сложность конструкции из-за необходимости циклически осуществлять подъем-опускание узла обрезки, а также то, что при дозировании нельзя получить сырки с четкой выраженной комбинацией различных цветов и точной дозировкой продуктов.
Технический результат предложения заключается в улучшении эксплуатационно-технологических возможностей формующей машины путем создания простого и надежного устройства, построенного на принципе дозирования объема продукта, по меньшей мере, двух цветов группой поршней.
Для достижения указанного технического результата в формующей машине, предназначенной преимущественно для производства комбинированного потребительского продукта, содержащей бункеры для загрузки продуктов, устройства для их подачи, формообразующий механизм, отрезное устройство и отводящий транспортер, согласно предложению, формообразующий механизм включает поршневой дозатор с поворотным золотником, которые выполнены, по крайней мере двухканальными, а по существу многоканальными, при этом поршневой дозатор представлен как блок дозирующих цилиндров, где каждый поршень размещен в отдельном цилиндрическом канале с возможностью возвратно-поступательного движения в нем посредством штока при поочередном соединении золотника или с входом продукта в каналы или с выходом из них, причем выходы продуктов из дозатора затем в определенной комбинации цветов этих продуктов соединены одной фильерой или блоком фильер.
Наличие отличительных признаков, а именно, выполнение формообразующего механизма в виде поршневого дозатора с поворотным золотником, которые выполнены, по крайней мере двухканальными, а по существу многоканальными, при этом поршневой дозатор представлен как блок дозирующих цилиндров, где каждый поршень размещен в отдельном цилиндрическом канале с возможностью возвратно-поступательного движения в нем посредством штока при поочередном соединении золотника или с входом продукта в каналы или с выходом из них, соединение выходов продуктов из дозатора затем в определенной комбинации цветов этих продуктов с одной фильерой или блоком фильер, свидетельствует о
соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид в аксонометрии формующей машины модели «ПАСТПАК-Ф»; на фиг.2 изображен общий вид бункера со шнековым питателем, соединенным с пластинчатым роторным насосом; на фиг.3 изображен общий вид пластинчатого роторного насоса; на фиг.4 изображен общий вид поршневого дозатора; на фиг.5 схематично показан один канал поршневого дозатора с указанием направлений движения продукта; на фиг.6 схематично показана фильера; на фиг.7 схематично показаны четыре жгута с распределением разных сортов продукта в сечении в виде чередующихся секторов или смежных сегментов; на фиг.8 изображен общий вид узла диафрагменной резки; на фиг.9 представлен общий вид станции подачи начинки.
Следует учесть, что на чертежах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа технического решения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
В качестве примера конкретного исполнения заявляемого предложения представлена формующая машина модели «ПАСТПАК-Ф».
Формующая машина «ПАСТПАК-Ф» (фиг.1) предназначена для формования сырков определенного размера и веса из творожной массы одного или одновременно двух видов. Формующая машина построена на принципе дозирования объема творожной массы двух цветов группой поршней с приводом от пневмоцилиндра и обрезкой диафрагменным устройством. Машина может работать самостоятельно или в составе линии по производству глазированных сырков. В представленном примере исполнения машина формует сырки с распределением в сечении в виде четырех секторов с чередующимися или смежными сортами (цветами)
творожной массы. Производительность машины составляет не менее 6000 шт./час.
Общий вид заявляемой формующей машины «ПАСТПАК-Ф» представлен на фиг.1.
Формующая машина включает каркас 1, сваренный из прямоугольных труб и закрытый с боковых сторон съемными панелями, имеющий две горизонтальные плиты, на которых крепятся все основные узлы и механизмы. В нижней части каркаса 1 выполнены винтовые опоры.
В состав формующей машины входят два бункера 2 для загрузки продуктов (фиг.2), и каждый из них выполнен со шнековым питателем, включающим вертикальный вал 3, на котором установлены скребок 4 и шнек 5. Верхний конец вала 3 посредством штифта соединен с втулкой привода 6, установленного на верхней плите каркаса 1. Каждый бункер 2 прикреплен к каркасу 1 двумя винтами-рукоятками, а его горловина соединена быстросъемным соединением типа CLAMP с входным патрубком пластинчатого роторного насоса 7.
Таким образом, в состав формующей машины также входят два пластинчатых роторных насоса 7 (фиг.3), которые расположены в нижней части каркаса 1 и установлены на кронштейнах. Каждый пластинчатый роторный насос 7 выполнен с двумя фланцами, к одному из них присоединен привод (мотор-редуктор) 8, а к другому - все детали насоса, включая корпус с входным и выходным патрубками. К выходным патрубкам пластинчатых роторных насосов 7 присоединены разборные трубопроводы 9, которые снабжены системой с перепускным краном 10. Трубопроводы 9 расположены вертикально и предназначены для подачи продукта под давлением от пластинчатого роторного насоса 7 в верхнюю зону каркаса 1, к следующему технологическому узлу формующей машины, а именно к поршневому дозатору. Концы трубопроводов 9 после перепускного клапана 10 выполнены с симметричными разветвителями 11, соединенными шлангами с блоком входных патрубков 12 вышеупомянутого поршневого дозатора.
Поршневой дозатор включает поворотный золотник 13, установленный на основании дозатора и состоящий из корпуса, на котором в верхней его части и выполнен блок входных патрубков 12, снабженный датчиком давления. Корпус поворотного золотника 13 представляет собой ротор, установленный с возможностью вращения, а именно поворота на 90° через червячный редуктор от сервопривода 14.
Поршневой дозатор также включает поршневую группу 15, установленную на основании дозатора и соединенную с поворотным золотником 13. Поршневая группа 15 состоит из восьми дозирующих цилиндров, по существу каналов, в которых размещены восемь поршней с возможностью возвратно-поступательного движения посредством штоков, соединенных при помощи запорной планки с траверсой. А траверса установлена с возможностью перемещения по направляющим от пневматического цилиндра. Поршни снабжены датчиками для регулировки положения и вывинчивающимися упорами для ограничения длины хода.
Поршневой дозатор также содержит раздаточную плиту 16 для разделения творожной массы на два направления (фиг.5), снабженную блоком выходных патрубков-разветвителей 17.
Формующая машина также включает блок фильер 18. Он предназначен для совмещения каналов подачи творожных масс, поданных в определенной комбинации от блока выходных патрубков-разветвителей 17 (фиг.6), и формирования сырков, как с начинкой, так и без нее.
Блок фильер 18 состоит из корпуса с шестнадцатью каналами, которые группами по четыре сходятся к четырем отверстиям в основании корпуса с установленными в них быстросъемными фильерами. Каждый канал на входе имеет штуцер для подсоединения шланга от блока выходных патрубков-разветвителей 17. Таким образом, блок фильер 18 имеет шестнадцать отверстий, объединенных в группы по четыре. Каждая группа из четырех отверстий сходится лучами к одному центральному отверстию, на выходе из которого установлена фильера, формующая творожный жгут.
В корпусе также выполнен раздаточный коллектор в виде цилиндрического канала с резьбовыми отверстиями по центру фильер для подачи начинки, если это необходимо. В резьбовые отверстия тогда будут ввинчены форсунки, а при работе без начинки отверстия закрыты пробками. И форсунки и пробки снабжены ребрами, выполняющими функцию разделения каналов. Корпус также снабжен четырьмя дроссельными винтами для регулировки уровня подачи начинки.
Узел диафрагменной резки 19 (фиг.8) предназначен для отрезки отформованных сырков с завальцовкой их краев. Узел диафрагменной резки 19 представляет собой основание с закрепленным на нем блоком из четырех диафрагм, каждая из которых набрана из шести режущих лепестков, расположенных в шестигранных гнездах. Лепестки установлены с возможностью движения навстречу друг другу (смыкания) посредством двух штанг, связанных с приводными пневматическими цилиндрами. Штанги выполнены с упорами, ограничивающими их ход, для смягчения ударной нагрузки на лепестки.
Формующая машина также снабжена отводящим ленточным транспортером 20 (фиг.1). Он предназначен для приема сырков после отрезки и передачи их на транспортер глазировочной машины. Отводящий ленточный транспортер 20 выполнен из двух щек, соединенных между собой кронштейном и стяжными стержнями. Кронштейн имеет отверстия в виде пазов для крепления его к формующей машине и регулировке по высоте. В щеках расположены гнезда под подшипники роликов и двух фланцев для ведущего обрезиненного вала с приводом (мотор-редуктором). Фланцы установлены с возможностью перемещения с помощью регулировочных винтов для натяжения транспортерной ленты. На нижнем ролике выполнен скребок для очистки ленты от творожной массы. Под скребком установлен быстросъемный поддон для сбора остатков творожной массы.
Формующая машина имеет шесть приводов: два привода 6 шнеков 5, два привода (мотор-редуктора) 8 пластинчатых роторных насосов 7, сервопривод
14 поворотного золотника 13 поршневого дозатора, привод (мотор-редуктор) отводящего ленточного транспортера 20. Все приводы имеют частотное регулирование скорости.
Электрооборудование формующей машины состоит из электрического шкафа 21 с пультом управления и электродвигателей приводов.
Пневматическая система формующей машины состоит из узла подготовки воздуха, пневматических распределителей с электропневматическим управлением, дросселей с обратными клапанами и пневматических цилиндров приводов механизмов.
При производстве сырков с начинкой формующая машина комплектуется съемными форсунками, как указывалось выше, и автоматической станцией подачи начинки (фиг.9). Станция предназначена для прерывистой подачи в блок фильер 18 продукта (джем, вареное сгущенное молоко и т.п.) синхронно с процессом формирования сырков. Она выполнена отдельно от формующей машины и устанавливается в удобном для работы месте. Станция с помощью шланга с фланцами присоединяется к коллектору блока фильер 18 с помощью быстросъемного хомута CLAMP, а кабель с двумя разъемами подключается к электрическому шкафу 21.
Конструкция формующей машины обеспечивает ее работу в двух режимах: в автоматическом режиме и в ручном режиме в период наладки.
Перед пуском в работу формующую машину настраивают.
Регулируют высоту блока фильер 18 и узла диафрагменной резки 19 относительно поверхности ленты отводящего ленточного транспортера 20, исходя из необходимой длины сырков. Выходящие из фильер сырки должны иметь минимальный зазор над лентой отводящего ленточного транспортера 20, но не касаться ее. Устанавливают скорость отводящего ленточного транспортера 20 с учетом минимального проскальзывания сырков, выходящих из фильер, на его ленте при помощи частотного преобразователя.
Регулируют задержку срабатывания узла диафрагменной резки 19. Регулируют величину хода поршней поршневой группы 15 установкой
герконовых датчиков в соответствующее положение и настраивают длину упоров ограничителя. Длина хода поршней зависит от свойств творожной массы и приблизительно равна длине сырка.
Формующая машина модели «ПАСТПАК-Ф» работает следующим образом.
Готовую и охлажденную творожную массу загружают в два отдельных бункера 2 и подают их шнеками 5 в пластинчатые роторные насосы 7. Пластинчатые роторные насосы 7 под давлением обеспечивают подачу творожной массы по трубопроводам 9 через разветвители 11, разделяющие поток на два направления, в поршневой дозатор, а именно к блоку входных патрубков 12. Давление творожных масс на входе в поршневой дозатор поддерживают автоматически за счет обратной связи через датчики давления.
Поршневой дозатор предназначен для подачи необходимого объема творожной массы к формующим фильерам блока фильер 18. Поступившая в блок входных патрубков 12, а именно в четыре патрубка, творожная масса, еще раз симметрично разветвляясь от каждого патрубка, под давлением передается в восьмиканальный поворотный золотник 13. Его ротор приводится во вращение через червячный редуктор от сервопривода 14, который работает в реверсивном режиме. При вращении ротора поворотный золотник 13 поворачивается на 90° и обеспечивает поочередное перекрытие входных и выходных отверстий каналов поршневой группы 15 (фиг.5), выдавливая творожную массу каждым поршнем. Творожную массу дозируют порциями, определяемыми длиной хода поршней. От каждого поршня выдавленная творожная масса поступает в раздаточную плиту 16, имеющую восемь симметричных каналов, и через блок из восьми выходных патрубков-разветвителей 17делится на два направления и поступает в блок фильер 18. Таким образом, от каждого пластинчатого роторного насоса 7 творожная масса распределяется по шестнадцати каналам и дозированными порциями продвигается по шлангам в блок фильер 18.
Блок фильер 18 конструктивно совмещает каналы подачи творожных масс от блока выходных патрубков 17 и формирует сырки, как с начинкой, так и без нее. В зависимости от комбинации соединений подающих шлангов с помощью блока фильер 18 формируют четыре жгута с распределением разных сортов творожной массы в сечении в виде чередующихся секторов или смежных сегментов (фиг.7). В результате получают творожные сырки из комбинированной творожной массы.
После выдавливания порции творожных масс производят обрезку сырков с завальцовкой их краев в узле диафрагменной резки 19 посредством смыкания режущих лепестков четырех диафрагм. Длина сырка, как указывалось выше, определяется длиной хода поршней поршневой группы 15 и точно синхронизированной отрезкой сырков.
Отводящий ленточный транспортер 20 передает отрезанные сырки на сетчатый транспортер глазировочной машины.
При производстве сырков с начинкой начинку (джем, повидло и т.п.) из бункера подачи начинки подают в коллектор формующей машины и далее через вставляемые в фильеры специальные форсунки в середину сырков.
Работа оператора заключается в заполнении в течение смены бункеров формующей машины продуктом, в осуществлении визуального контроля над ее функциями.
Формующая машина модели «ПАСТПАК-Ф» разработана и изготовлена на машиностроительном заводе «ТАУРАС-ФЕНИКС» и успешно использована на предприятии заказчика.
Из вышесказанного следует, что изготовление данного устройства промышленным способом не вызывает затруднений, предполагает использование освоенных материалов и стандартного оборудования, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».
1. Формующая машина, преимущественно для производства комбинированного потребительского продукта, содержащая бункеры для загрузки продуктов, устройства для их подачи, формообразующий механизм, отрезное устройство и отводящий транспортер, отличающаяся тем, что формообразующий механизм включает поршневой дозатор с поворотным золотником, которые выполнены, по крайней мере двухканальными, а по существу многоканальными, при этом поршневой дозатор представлен как блок дозирующих цилиндров, где каждый поршень размещен в отдельном цилиндрическом канале с возможностью возвратно-поступательного движения в нем посредством штока при поочередном соединении золотника или с входом продукта в каналы или с выходом из них, причем выходы продуктов из дозатора затем в определенной комбинации цветов этих продуктов соединены одной фильерой или блоком фильер.
2. Формующая машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый из бункеров для загрузки продукта выполнен со шнековым питателем, включающим вертикальный вал, на котором установлены скребок и шнек.
3. Формующая машина по п.1, отличающаяся тем, что устройства подачи продуктов выполнены в виде пластинчатых роторных насосов, к выходным патрубкам которых присоединены трубопроводы с разветвителями на концах для подачи продуктов под давлением к формообразующему механизму.
