Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов

 

Изобретение относится к области быта и общественного питания и может быть использовано для тепловой обработки и горячего копчения мясных продуктов, птицы и рыбы. Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов включает герметично закрытую камеру с предохранительным клапаном и терморегулятором, имеющую на нижней части цилиндрических стенок нагревательные элементы с дымогенераторами на них и теплоотражающими экранами снизу. Кассеты с решетками для продукта над лотками-дымоводами имеют каплезащитные экраны, а вдоль цилиндрических стенок - брызгоотражающие экраны с прорезями-окнами. Высота прорезей-окон составляет 0,15-0,35 расстояния между решетками. Камера выполнена с возможностью обеспечения избыточного давления при обработке продуктов не более 0,1 МПа с парциальным давлением воздуха не более 0,7 от величины допустимого избыточного давления. Это позволяет упростить конструкцию с обеспечением возможности работы без подвода охлаждающей воды при сохранении высоких вкусовых и потребительских качеств готового продукта, приготовление которого осуществляется без стравливания пародымовоздушной среды в процессе работы в окружающую среду или поглотительное устройство. 1 ил.

Изобретение относится к области быта и общественного питания, а именно к устройствам для тепловой обработки мясных продуктов, птицы и рыбы и способам ее осуществления.

Известно устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащее герметично закрываемую камеру с крышкой - теплообменником, нагревательными элементами и дымогенераторами (лотками для опилок) (описание к патенту РФ 2027377, кл. А 23 L 1/00, А 23 В 4/044, опублик. 27.01.1995).

Недостатком известного устройства являются повышенная сложность конструкции и дополнительные затраты на изготовление, обусловленные наличием теплообменника, потребность в проточной воде.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащее герметично закрываемую камеру с предохранительным клапаном, нагревательными элементами, дымогенераторами и кассетами для продукта, снабженное перепускным узлом с протекающим в нем сорбентом (водой) (описание к патенту РФ 2076483, кл. А 23 В 4/044, опублик. 27.03.1997).

Недостатком известного устройства является наличие в конструкции дополнительного агрегата - перепускного узла и связанные с этим технологические операции по настройке и регулировке рабочего режима перепускного узла, потребность в сорбенте.

Цель изобретения - упрощение конструкции с обеспечением возможности работы без подвода охлаждающей воды при сохранении высоких вкусовых и потребительских качеств готового продукта, приготовление которого осуществляется без стравливания пародымовоздушной среды в процессе работы в окружающую среду или поглотительное устройство при избыточном давлении в камере не более 0,1 МПа (91 кГс/см²).

Это достигается тем, что устройство для тепловой обработки пищевых продуктов содержит герметично закрываемую теплоизолированную камеру с предохранительным клапаном и терморегулятором, размещенными в ней нагревательными элементами, на которых установлены дымогенераторы, и кассетами с горизонтальными решетками для продуктов, при этом дно камеры выполнено с двусторонним уклоном 5-30^o по ее длине, продольные стенки камеры выполнены по цилиндрической образующей, а нагревательные элементы размещены вдоль этих стенок в нижней их части, дымогенераторы установлены сверху на нагревательных элементах по всей их длине и выполнены с лотками-дымоводами, имеющими горизонтальные щели для выхода дыма под кассетами, и снабжены теплоотражающими экранами, расположенными ниже нагревательных элементов, а кассеты снабжены каплезащитными экранами, расположенными над лотками-дымоводами, и брызгоотражающими экранами с горизонтальными прорезями-окнами под решетками, высота которых составляет 0,15-0,35 расстояния между решетками, при этом камера выполнена с возможностью обеспечения избыточного давления при обработке продуктов не более 0,1 МПа с парциальным давлением воздуха не более 0,7 от величины допустимого избыточного давления.

Это обеспечивает проведение процесса тепловой обработки в замкнутом объеме посредством сбалансированной взаимосвязи конструктивных особенностей устройства и самого процесса нагрева. Ограничение по величине избыточного давления в устройстве (не более 0,1 МПа) вызвано тем, что дальнейший рост рабочего давления не оказывает столь заметного влияния на сокращение времени тепловой обработки, затрудняя при этом сохранение на должном уровне воспроизводимости качества приготовления продукта от одной загрузки к другой. Кроме этого, начиная с избыточного давления 0,07 МПа, происходит удорожание устройства (особенно заметное при повышении этого давления более 0,1 МПа). Это связано как с ростом необходимой для обеспечения прочности металлоемкости, так и с требованиями по безопасности эксплуатации устройства под давлением, предъявляемыми органами по котлонадзору. Но ограничение величины избыточного давления в герметичной камере устройства сопряжено, в свою очередь, с определенными трудностями по выполнению этого ограничения. Прирост давления в камере складывается из прироста давления нагреваемого в ней воздуха, давления, создаваемого нарабатываемым в дымогенераторах дымом, и давления паров из сока и жиров приготавливаемых продуктов. Поскольку давление воздуха пропорционально температуре его нагрева и, следовательно, жестко регулируется этой температурой, то все отличительные особенности предлагаемого устройства направлены на минимизацию прироста давления, создаваемого при нагреве дымом и парами при одновременном обеспечении высоких органолептических, ароматических и потребительских качеств приготавливаемого продукта.

На чертеже схематично изображен поперечный разрез устройства для тепловой обработки пищевых продуктов.

Устройство включает камеру 1 в виде цилиндрической обечайки с герметично закрываемой крышкой 2, изолированные для снижения теплопотерь теплозащитой 3, и предохранительный клапан 4, рассчитанный на срабатывание при повышении избыточного давления в камере более 0,1 МПа. В камере вдоль нижней половины стенок размещены нагревательные элементы (ТЭНы) 5. На нагревательных элементах установлены съемные дымогенераторы 6 с дымообразующим веществом 7 (сухие веточки, стружка или опилки нехвойных пород дерева), экранами 8 и лотками - дымоводами 9. Над лотками-дымоводами установлены кассеты (или кассета) 10 с решетками 11 для продукта. Кассеты имеют над лотками-дымоводами каплезащитные экраны 12 и оборудованы вдоль продольных стенок камеры брызгозащитными экранами 13 с продольными прорезями-окнами 14 под решетками. Высота прорезей-окон равна 0,15-0,35 расстояния между решетками. В камере размещен датчик 15 терморегулятора, задающего рабочую температуру.

Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов работает следующим образом.

Размещают в дымогенераторах 6 дымообразующее вещество 7 и устанавливают дымогенераторы на нагревательных элементах 5. Помещают в камеру 1 кассеты 10, на решетках 11 которых размещены приготавливаемые продукты. Закрывают герметично крышку 2, задают на терморегуляторе 15 требуемую рабочую температуру и подают электрическое питание на нагрев нагревательных элементов.

По мере прогрева нагревательных элементов начинается термическое разложение дымообразующего вещества 7 в дымогенераторах 6. Процесс тления этого вещества идет в условиях ограниченного доступа кислорода при температуре, близкой к температуре воспламенения древесины, что способствует максимальному выходу желательных для копчения ингредиентов дыма. Нарабатываемый дым по лоткам-дымоводам 9 поступает под кассеты 10 с продуктом. Далее дым естественной конвекцией поднимается по кассетам вверх, окуривая продукты и постепенно заполняя объем камеры. Такая схема задымления позволяет заметно сократить время задымления, добиться однородности обработки и снизить необходимое общее количество нарабатываемого дыма (уменьшить создаваемое им давление). Наработка дыма и его взаимодействие с продуктом происходит в течение первой половины рабочего процесса, что важно для придания продукту товарного вида и хорошей его ароматизации (к концу процесса нарабатываемый дым полностью поглощается влажным продуктом).

По мере прогрева продукты выделяют сок и жиры, которые частично испаряются с поверхности продуктов, частично стекают на дно камеры, собираясь, благодаря уклонам донной части камеры, в наиболее удаленной от нагревательных элементов зоне. Это способствует более медленному последующему их нагреву и ослабляет их частичное испарение, снижая прирост давления в камере. Этому же способствуют и теплозащитные экраны 8, исключающие направленное излучение от нагревательных элементов в сторону донной части. Каплезащитные экраны 12 кассет предотвращают попадание капель сока и жиров на раскаленную поверхность дымогенераторов, где они интенсивно испарялись бы, создавая дополнительное давление.

При интенсивном теплоподводе к продукту из него могут выделяться в виде мелких брызг перегретые частицы сока. Эти частицы попадают в раскаленную зону возле нагревательных элементов и на сами нагревательные элементы с последующим испарением, приводящим к дополнительному росту давления. Для минимизации этого эффекта кассеты имеют брызгозащитные экраны 13 с горизонтальными прорезями-окнами под решетками. Эти прорези-окна способствуют хорошему конвективному теплообмену.

Цилиндрическая оболочка камеры выполняется достаточно тонкостенной и технологичной без неминуемых в других случаях из соображения обеспечения прочности ребер жесткости. Кроме того, форма поверхности камеры дает возможность переизлучать на кассеты инфракрасное излучение от нагревательных элементов (см. пунктирные стрелки на чертеже) позволяет рационально использовать нарабатываемое тепло, что также способствует снижению давления в камере.

Результаты экспериментальных испытаний при работе с различными продуктами и тепловыми режимами позволили установить приведенный выше предел парциального давления воздуха, при котором общее избыточное давление в устройстве не превышает допустимой величины.

При проведении тепловой обработки в предлагаемом устройстве рекомендуется вводить дополнительную операцию: предварительный прогрев камеры перед загрузкой продукта до температуры +80...90^oС. Это позволяет обеспечить одинаковые градиенты тепловых режимов в камере независимо от интервалов между очередными загрузками устройства. Кроме того, прогрев позволяет начинать рабочий режим с уже прогретыми стенками и воздухом в камере, что сокращает время обработки и несколько снижает уровень давления, достигаемого при работе.

Изобретение позволяет обеспечить режим обработки в замкнутом объеме с высоким уровнем ароматических и потребительских качеств продукта. Исследованный экспериментальный образец устройства был рассчитан на работу при избыточном давлении не более 0,068 МПа при рабочей температуре до +150^oС. Фактический максимальный уровень избыточного давления составил не более 0,062 МПа.

Формула изобретения

Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, характеризующееся тем, что оно содержит герметично закрываемую теплоизолированную камеру с предохранительным клапаном и терморегулятором, размещенными в ней нагревательными элементами, на которых установлены дымогенераторы, и кассетами с горизонтальными решетками для продуктов, при этом дно камеры выполнено с двусторонним уклоном 5-30^o по ее длине, продольные стенки камеры выполнены по цилиндрической образующей, а нагревательные элементы размещены вдоль этих стенок в нижней их части, дымогенераторы установлены сверху на нагревательных элементах по всей их длине и выполнены с лотками-дымоводами, имеющими горизонтальные щели для выхода дыма под кассетами, и снабжены теплоотражающими экранами, расположенными ниже нагревательных элементов, а кассеты снабжены каплезащитными экранами, расположенными над лотками-дымоводами, и брызгоотражающими экранами с горизонтальными прорезями-окнами под решетками, высота которых составляет 0,15-0,35 расстояния между решетками, при этом камера выполнена с возможностью обеспечения избыточного давления при обработке продуктов не более 0,1 МПа с парциальным давлением воздуха не более 0,7 от величины допустимого избыточного давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1