Способ накалывания ягод и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к технике, связанной с переработкой плодов, в частности с консервацией ягодных культур. Применение изобретения позволяет ускорить процесс пропитки ягод консервантами, повысить производительность и упростить настройку устройства для обработки ягод любого размера. Накалывание ягод, имеющих плотную оболочку, осуществляют импульсно-периодическим воздействием на ягоды, двигающиеся под действием силы тяжести. Период следования импульсов накалывания определяют временем пролета ягодой расстояния, равного среднему радиусу обрабатываемых ягод. Накалывание может осуществляться лазерным излучением импульсно-периодического действия ИК диапазона. Устройство для накалывания ягод содержит бункер сортировки и подачи ягод, иглы для механического накалывания ягод, бункер для сбора обработанных ягод и вертикальный трубопровод для коллимирования потока падающих ягод. Иглы расположены радиально по периметру поперечного сечения трубопровода и связаны с приводом механизма, обеспечивающего импульсно-периодическое воздействие на ягоды. Диаметр d поперечного сечения трубопровода для обеспечения требуемой производительности процесса накалывания выбирают из соотношения D_max<d≤2D_min, где D_mах - максимальный диаметр обрабатываемых ягод, D_min - минимальный диаметр обрабатываемых ягод. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретения относятся к области техники, связанной с переработкой собранных плодов, в частности с консервацией ягодных культур.

Из уровня техники в области переработки плодов наиболее близким к заявленным способу и устройству для накаливания ягод, имеющих плотную оболочку, является техническое решение, представляющее собой устройство, содержащее бункер сортировки и подачи плодов, иглы для их механического накаливания и бункер для сбора обработанных плодов (SU 371916 А1, 01.03.1973).

Недостатком известного изобретения является невозможность регулирования частоты накалывания обрабатываемых ягод в зависимости от их диаметра.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленных изобретений, заключается в ускорении процесса пропитки ягод консервантами, повышении производительности и простоте настройки устройства для обработки ягод любого размера.

Указанный технический результат достигается тем, что накалывание ягод, имеющих плотную оболочку, согласно заявленному способу осуществляют импульсно-периодическим воздействием на ягоды, двигающиеся под действием силы тяжести, при этом период следования импульсов накалывания определяют временем пролета ягодой расстояния, равного среднему радиусу обрабатываемых ягод.

Накалывание ягод может осуществляться лазерным излучением импульсно-периодического действия ИК диапазона.

Устройство для реализации способа накаливания ягод, имеющих плотную оболочку, содержащее бункер сортировки и подачи ягод, иглы для механического накаливания ягод и бункер для сбора обработанных ягод, согласно изобретению содержит вертикальный трубопровод для коллимирования потока падающих ягод, а иглы расположены радиально по периметру поперечного сечения трубопровода и связаны с приводом механизма, обеспечивающего импульсно-периодическое воздействие на ягоды, при этом диаметр поперечного сечения трубопровода d для обеспечения требуемой производительности процесса накалывания выбирают из соотношения D_mах<d≤2D_min, где D_mах - максимальный диаметр обрабатываемых ягод; D_min - минимальный диаметр обрабатываемых ягод.

Привод устройства для накалывания ягод выполнен электромагнитным или электромеханическим для обеспечения возвратно-поступательного движения игл.

На фиг.1 представлено устройство для накалывания оболочки ягод; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вариант выполнения рабочей зоны устройства для увеличения числа отверстий в ягоде за один ход штоков; на фиг.4 - форма импульсов, подаваемых на электромагниты накалывания.

Устройство для накалывания ягод содержит бункер 1 (см. фиг.1), электромагнит накалывания 2, пружину 3, электромагнита тряски 5, шток 6, иглы 7 и рабочую трубку 8.

Способ накалывания ягод в заявленном устройстве осуществляют следующим образом. Ягода 4 попадает из бункера 1 в рабочую трубку 8. Для осуществления непрерывного потока ягод предусмотрен электромагнит 5, возвратно-поступательное движение штока которого производит встряхивание бункера 1 и находящихся в нем ягод. Выпав из бункера 1, ягода 4 попадает в трубку 8, где накалывается ударом иглы 7. Движение последней осуществляется посредством штока 6 электромагнита 2 и пружины 3.

Конструкция блока обработки позволяет увеличить число обрабатываемых отверстий за один ход штока электромагнита накаливания. Разместив по периферии рабочей трубки 8 несколько однотипных электромагнитов (см. фиг.2), можно довести число одновременно пробиваемых отверстий до 3-6 штук. Подобный эффект возможен и при закреплении на одном штоке нескольких игл (см. фиг.3), однако при этом некоторые отверстия, пробиваемые под углом к поверхности ягоды, могут нарушить ее товарный вид (порвать оболочку). По этой же причине необходима направляющая трубка 8 бункера 1, которая определяет падение ягоды вдоль рабочей оси.

Элементарный расчет показывает, что время падения ягоды на расстояние своего диаметра составляет реально не более чем где τ - время падения; d - диаметр ягоды; g - ускорение свободного падения (9,8 м/с).

Для сравнительно мелкой брусники (d=7 мм) по формуле (1) получаем τ=37 мс, а расчетная частота следования импульсов ν=26 Гц.

Для более достоверного попадания в каждую ягоду частота следования должна быть выше расчетного значения в 2 раза. Таким образом, штоки электромагнитов накалывания должны двигаться с частотой не менее 30-40 Гц. Практика показывает, что повышение частоты при электромагнитном способе передвижения игл ограничено эффектами намагничивания-размагничивания сердечников и составляет величину не более 50 Гц.

Важным параметром работы установки является величина отношения τ_хол/τ_нак, где τ_хол - время холостого хода иглы, τ_нак - время накалывания ягоды. Минимизация сопротивления падению ягод достигается уже при величине τ_хол/τ_нак = 5...10. Для этого необходимо либо удерживать штоки некоторое время во втянутом состоянии, либо производить дополнительное холостое движение игл вне пространства рабочей трубки. При электромагнитном способе движения более рационален первый вариант. Для его реализации на электромагниты накалывания подаются импульсы показанной на фиг.3 формы: вначале короткий втягивающий импульс амплитудой 50 В, а затем установленное на уровне 9-10 В удерживающее напряжение (использовались электромагниты с сопротивлением 24 Ом).

Более широкий диапазон частот осуществим с помощью механизма кривошипно-шатунного типа. Однако для сохранения величины τ_хол/τ_нак на том же уровне необходимо производить холостое движение игл вне зоны рабочей трубки.

Формула изобретения

1. Способ накалывания ягод, имеющих плотную оболочку, отличающийся тем, что накалывание осуществляют импульсно-периодическим воздействием на ягоды, двигающиеся под действием силы тяжести, при этом период следования импульсов накалывания определяют временем пролета ягодой расстояния, равного среднему радиусу обрабатываемых ягод.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что накалывание осуществляют лазерным излучением импульсно-периодического действия ИК диапазона.

3. Устройство для накалывания ягод, имеющих плотную оболочку, содержащее бункер сортировки и подачи ягод, иглы для механического накалывания ягод и бункер для сбора обработанных ягод, отличающееся тем, что оно содержит вертикальный трубопровод для коллимирования потока падающих ягод, а иглы расположены радиально по периметру поперечного сечения трубопровода и связаны с приводом механизма, обеспечивающего импульсно-периодическое воздействие на ягоды, при этом диаметр поперечного сечения трубопровода d для обеспечения требуемой производительности процесса накалывания выбирают из соотношения

D_mах<d≤2D_min,

где D_mах - максимальный диаметр обрабатываемых ягод;

D_min - минимальный диаметр обрабатываемых ягод.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что привод выполнен электромагнитным или электромеханическим для обеспечения возвратно-поступательного движения игл.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4