Электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс

 

Использование: пищевая промышленность, в частности обработка жидких и полужидких масс: жировой глазури, какао тертого, смеси сахарного песка и какао-крупки, а также фармацевтическая, химическая, строительная, лакокрасочная и другие отрасли. Сущность : электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс содержит вертикальную цилиндрическую емкость из немагнитного материала с загрузочным патрубком в центре днища и разгрузочными патрубками у боковой поверхности днища, постоянный электромагнит и измельчающие ферромагнитные элементы, выполненные в форме шариков, цилиндрическая крышка емкости выполнена из ферромагнитного материала с кольцевым пазом со стороны рабочего объема емкости, в котором размещена униполярная обмотка, соединенная с блоком управления и с жестко закрепленным со стороны рабочего объема емкости вдоль ее оси ферромагнитным стержнем. Ротор имеет форму стакана, обращенного полостью к крышке емкости, с отверстиями на боковой поверхности в верхней части, причем диаметр отверстий меньше диаметра измельчающих элементов. Наружная поверхность ротора и внутренняя поверхность емкости имеют замкнутые кольцевые канавки, расположенные в поперечном направлении боковых поверхностей и образующие каналы, в которых размещены неферромагнитные шары с диаметром, увеличивающимся по ходу движения продукта. Расстояние между центрами соседних каналов равно 1,5 суммы радиусов расположенных в них шаров, а ширина и глубина канавок составляет соответственно 1,5 и 0,25 диаметра щаров. В корпус емкости встроена рубашка для охлаждения водой. 1 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству шоколадных масс, в частности к устройствам для дополнительной обработки жидких и полужидких шоколадных масс, и может быть применено при получении жировой глазури, какао тертого, совместного измельчения сахарного песка и какао-крупки и в других отраслях народного хозяйства (в химической, фармацевтической, строительной, лакокрасочной и т.д.).

Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, содержащее электропривод, емкость с перегородками для разделения обрабатываемой массы с загрузочными и разгрузочными патрубками, измельчающие элементы в виде ферромагнитных цилиндрических стержней, два постоянных электромагните с регулируемыми токовыми обмотками управления, причем один электромагнит размещен внутри емкости, смонтирован с возможностью вращательного движения и имеет на наружной поверхности зубцы, а другой электромагнит укреплен неподвижно снаружи емкости [1] Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, содержащее вертикальную цилиндрическую емкость, стенка которой образована из нескольких элементов, составляющих постоянный электромагнит, в средней части емкости установлена решетка из неферромагнитного материала, разделяющая емкость на две зоны, ротор, на роторе закреплены прямоугольные лопасти, причем лопасть в нижней части емкости перпендикулярна к лопасти в верхней части, загрузочный и разгрузочный патрубки и измельчающие ферромагнитные элементы, выполненные в форме шариков, имеющих в верхней части емкости больший диаметр, чем в нижней [2] Цель изобретения увеличить силовое воздействие измельчающих ферромагнитных элементов на поступающий в рабочую емкость для обработки продукт, повысить эффективность его разpушения, выравнить гранулометрический состав продуктов помола, уменьшить энергетические затраты, повысить надежность.

Для решения этой задачи, в отличие от известного электромеханического устройства для обработки шоколадных масс, содержащего вертикальную цилиндрическую емкость с загpузочным и разгрузочным патрубками, ротор, постоянный электромагнит и измельчающие ферромагнитные элементы, выполненные в форме шариков, устройство дополнительно содержит цилиндрическую крышку из ферромагнитного материала с кольцевым пазом со стороны емкости, в котором размещена униполярная обмотка управления, соединенная с блоком управления, и жестко закрепленным также со стороны емкости и расположенным вдоль ее оси стержнем, выполненным из ферромагнитного материала, ротор имеет форму стакана, обращенного полостью к крышке емкости, с отверстиями на боковой поверхности в верхней части, причем диаметр отверстий меньше диаметра ферромагнитных измельчающих элементов, наружная поверхность ротора и внутренняя поверхность емкости имеют замкнутые кольцевые канавки, расположенные в поперечном направлении боковых поверхностей, и образуют каналы, в которых размещены шары из неферромагнитного материала с диаметром, увеличивающимся по ходу движения продукта, при этом расстояние между центрами соседних каналов равно 1,5 суммы радиусов расположенных в них шаров, а ширина и глубина канавок составляет соответственно 1,5 и 0,25 диаметра, в неподвижном корпусе емкости, выполненном из немагнитного материала, встроена рубашка для охлаждения водой, загрузочный патрубок расположен по центру днища емкости, а разгрузочные патрубки у боковой поверхности в днище.

На чертеже схематично показана конструкция предлагаемого устройства.

Электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс содержит электропривод (не показан), вертикально расположенную цилиндрическую емкость 1, измельчающие ферромагнитные элементы 2 и ротор 3 с отверстиями 4. Емкость 1 имеет крышку 5 с кольцевым пазом 6, в котором размещена униполярная обмотка управления 7, соединенная с блоком управления (не показан), и жестко закрепленным стержнем 8 из ферромагнитного материала. На боковых поверхностях ротора 3 и емкости 1 выполнены канавки соответственно 9 и 10, образующие канал 11, в котором размещены шары (измельчающие элементы) 12 из немагнитного материала с увеличивающимся диаметром по ходу движения продукта. В центре днища емкости 1 расположен загрузочный патрубок 13, а у боковой поверхности емкости 1 в днище разгрузочные патрубки 14. В корпус емкости 1 встроена рубашка охлаждения 15.

Устройство работает следующим образом.

Шоколадная масса насосом через трубопровод и загрузочный патрубок 13 непрерывным потоком подается в первую ступень рабочей емкости 1. Приводится во вращение ротор 3. Одновременно подается питание на обмотку управления 7. При протекании постоянного электрического тока I по обмотке управления 7 возникает магнитодвижущая сила F, проводящая магнитный поток Φ по ферромагнитным участкам, образующим магнитопровод устройства. Магнитный поток замыкается через рабочий объем и проходит по крышке 5, вращающемуся ротору 3 и стержню 8. В результате в рабочем объеме создается радиальное магнитное поле и ферромагнитные измельчающие элементы организуются в пространственные построения, ориентированные по направлению его силовых линий. При вращении ротора пространственного построения из измельчающих элементов непрерывно разрушаются и мгновенно под действием электромагнитных сил организуются в новые пространственные построения, осуществляя при этом механическую связь в виде ударов, трения и сдвига между собой и поверхностями стержня и ротора. Шоколадная масса, находящаяся в промежутках между рабочими органами устройства, подвергается различным деформациям: удару, сжатию, истиранию и сдвигу по всему объему рабочей камеры, что интенсифицирует процессы ее обработки (измельчение дисперсной фазы, перемешивание и разрушение структуры). Выполнение электромагнита в форме крышки с униполярной обмоткой управления позволяет создать в рабочем объеме равномерное по всему объему обработки радиальное магнитное поле, устранить недостатки устройств (прототипа и аналога), заключающиеся в скоплении измельчающих элементов у вертикальных торцовых поверхностей пазов под обмоткой управления, создать их равномерное распределение по всему объему емкости 1, а следовательно, и получить равномерное распределение силовых нагрузок по частицам обрабатываемого продукта. Это способствует, во-первых, получению продукта с рациональным гранулометрическим составом в заданном диапазоне дисперсности и, во-вторых, повышению производительности за счет рационального использования рабочей емкости и участия всех измельчающих элементов в процессе обработки. Величина индукции B, имеющая прямо пропорциональную зависимость от силы тока в обмотке управления 7, определяет степень воздействия измельчающих элементов 2 по частицам обрабатываемого продукта. В зависимости от требуемой технологией степени измельчения в рабочем объеме создается заданное значение индукции посредством установления через блок управления соответственного значения силы тока в обмотке управления 7. Шоколадная масса, прошедшая обработку в первой ступени, под действием напора через отверстия 4 в роторе 3 попадает во вторую ступень пространство между корпусом емкости 1 и вращающимся ротором 3 ступень тонкого помола. Вращающийся ротор 3 сообщает измельчающим элементам 12 энергию. Под действием центробежной силы и сил трения шары 12 совершают вращательное и поступательное движения, описывая по каналу 11 замкнутые кольцевые траектории и одновременно вращаясь вокруг своей оси. При качении измельчающих элементов износ мелющих тел и поверхностей, образующих вторую ступень емкости 1, незначителен, так как коэффициент трения качения значительно ниже коэффициента трения скольжения. Шоколадная масса распределяется тонким слоем и, продвигаясь к выходному патрубку 14, истирается на счет поступательного и вращательного передвижения измельчающих элементов 12 по каналу 11 и в результате их взаимодействия в виде удара и трения между собой, поверхностями ротора 3 и емкости 1 через слой шоколадной массы. Введение трения качения измельчающих элементов 12 увеличивает поверхность контактных зон обработки, усиливает эффект истирания за счет увеличения истирающего момента, происходящего на большой суммарной поверхности, на поверхности, описываемой всеми точками контакта мелющих тел, с поверхностью объема обработки; вводит дополнительные способы обработки измельчения: пластификации и раздавливания, что вызывает рост интенсификации процесса измельчения, увеличение степени дисперсности продукта, сочетание в одном аппарате нескольких стадий диспергирования. Это способствует улучшению качества продукта, повышению производительности устройства, увеличению срока эксплуатации при одновременном снижении энергетических затрат при проведении процесса измельчения. Для поддержания требуемого температурного режима в процессе приготовления шоколадных масс в рубашке 15 емкости 1 циркулирует хладоноситель. Масса, продвигаясь вниз, измельчается с увеличивающейся интенсивностью, поскольку зазор между поверхностями, образующими вторую ступень обработки, и измельчающими элементами шарами уменьшается по ходу движения продукта за счет увеличения диаметра измельчающих элементов. Выполнение расстояния между центрами каналов, равным 1,5 суммы радиусов расположенных в них шаров, при ширине и глубине канавок соответственно 1,5 и 0,25 диаметра измельчающих шаров способствует передаче момента вращения мелющим телам и осуществлению вращательного и поступательного движения шаров по каналам, введению трения качения, равномерному распределению шаров соответственного диаметра по высоте устройства, распределению шоколадной массы тонким слоем и ее свободному перемещению к выходному патрубку с увеличивающейся интенсивностью обработки. Все это способствует получению продукта с заданной высокой степенью измельчения, что повышает качество готовых изделий.

Введение пластификации позволяет более полно раскрыть жировые клетки и получить эластичную шоколадную массу требуемой вязкости, что сказывается на увеличении выхода продукции, экономии другого импортного сырья какао-массы, при одновременном улучшении качества и вкусовых достоинств готовых шоколадных изделий.

Устройство позволяет интенсифицировать технологическую схему приготовления шоколадной массы за счет сокращения стадий диспергирования (крупное, среднее, тонкое), а следовательно, и комплекса мельниц для их осуществления, например молотковую, шариковую, центробежную и др. В зависимости от сорта приготавливаемых шоколадных изделий устройство может быть снабжено дополнительным патрубком во второй ступени обработки для введения соответствующих данной рецептуре ингредиентов.

Экономическая эффективность устройства заключается в создании отечественных менее энергоемких малогабаритных машин с повышенной производительностью с сочетанием в одном аппарате нескольких стадий диспергирования, позволяющих увеличить выход продукции, сократить затраты сырья при одновременном улучшении качества готовых изделий.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ШОКОЛАДНЫХ МАСС, содержащее вертикальную цилиндрическую емкость с загрузочными и разгрузочными патрубками, ротор, постоянный электромагнит и измельчающие ферромагнитные элементы, выполненные в форме шариков, отличающееся тем, что устройство снабжено цилиндрической крышкой из ферромагнитного материала с кольцевым пазом со стороны рабочего объема емкости, в котором размещена униполярная обмотка управления, соединенная с блоком регулирования и с жестко закрепленным со стороны рабочего объема емкости и расположенным вдоль ее оси стержнем, выполненным из ферромагнитного материала, ротор имеет форму стакана, обращенного полостью к крышке емкости, с отверстиями на боковой поверхности в верхней части, причем диаметр отверстий меньше диаметра ферромагнитных измельчающих элементов, наружная поверхность ротора и внутренняя поверхность емкости имеют замкнутые кольцевые канавки, расположенные поперек боковых поверхностей и образующие каналы, в которых размещены шары из неферромагнитного материала с диаметром, увеличивающимся по ходу движения обрабатываемого продукта, при этом расстояние между центрами соседних каналов равно 1,5 суммам радиусов расположенных в них шаров, а ширина и глубина канавок составляет соответственно 1,5 и 0,25 диаметра шаров, в неподвижном корпусе емкости, выполненном из немагнитного материала, встроена рубашка для охлаждения водой, загрузочный патрубок расположен по центру днища емкости, а разгрузочные патрубки у боковой поверхности в днище.

РИСУНКИ

Рисунок 1