Электромеханическое устройство для обработки продуктов шоколадного производства

 

Использование: в кондитерской промышленности для измельчения какао-продуктов. Сущность: электромеханическое устройство для обработки продуктов шоколадного производства включает вертикальную цилиндрическую емкость с крышкой, верхним загрузочным и нижним разгрузочным патрубками, размещенными в боковой стенке емкости, и измельчающими элементами в форме шариков из ферромагнитного материала. Внутри емкости имеется ротор с двумя дисками из немагнитного материала, нижний из которых закреплен неподвижно и оснащен пальцами из немагнитного материала, смонтированными параллельно оси емкости у ее боковой стенки, а верхний диск выполнен с сердечником из магнитного материала в форме кольца, оснащен закрепленными со стороны крышки перпендикулярно к диску направляющими из немагнитного материала, посредством пружин соединен с крышкой и установлен с возможностью перемещения вдоль ротора, при этом в крышке выполнены отверстия для прохода направляющих верхнего диска. В средней части боковой стенки емкости и в пазу в средней части ротора размещены регулируемые токовые обмотки управления, которые соединены с системой автоматического управления для обеспечения импульсного питания с заданной частотой и силой посыла импульсов постоянного по знаку электрического тока. 2 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к кондитерскому производству, в частности к устройствам для измельчения какао-продуктов.

Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, включающее электропривод, емкость с загрузочным и разгрузочным патрубками и перегородками для разделения обрабатываемой массы, два постоянных электромагнита с регулируемыми токовыми обмотками управления, при этом один из электромагнитов смонтирован с возможностью вращательного движения внутри емкости и имеет на наружной поверхности зубцы, другой укреплен неподвижно и расположен снаружи емкости, а также находящиеся внутри емкости и выполненные в виде цилиндрических стержней из ферромагнитного материала измельчающие элементы [1] Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, содержащее вертикальную цилиндрическую емкость, стенка которой образована из нескольких элементов, составляющих постоянный электромагнит, загрузочный и разгрузочный патрубки, установленную в средней части емкости решетку из неферромагнитного материала, стальной ротор с закрепленными на нем прямоугольными лопастями для дополнительной обработки массы, причем лопасть в нижней части емкости перпендикулярна к лопасти в верхней части, расположенные внутри емкости и выполненные в форме шариков из ферромагнитного материала измельчающие элементы, причем в верхней части большего диаметра, чем в нижней [2] Цель изобретения повышение эффективности разрушения частиц измельчаемого материала, увеличение зон воздействия рабочих органов на обрабатываемый материал, выравнивание и усиление ударно-истирающих нагрузок по всему рабочему объему, создание эффективного и экономичного (с небольшими затратами мощности) управления работой устройства, включающего регулирование производительноcти cамого уcтройcтва, а также регулирование степени измельчения и гранулометрических характеристик частиц дисперсной фазы продуктов помола (получение продукта в узком и оптимальном диапазонах дисперсности).

Для решения этой задачи, в отличие от известного электромеханического устройства для обработки шоколадных масс, содержащего вертикальную цилиндрическую емкость с крышкой, верхний загрузочный и нижний разгрузочный патрубки, размещенные внутри емкости, стальной ротор и измельчающие элементы в форме шариков из ферромагнитного материала и регулируемую токовую обмотку управления емкости, расположенную в средней части ее боковой стенки, в предлагаемом устройстве на роторе установлены два диска из немагнитного материала, нижний из которых закреплен неподвижно и оснащен пальцами из немагнитного материала, смонтированными параллельно оси емкости у ее боковой стенки, а верхний диск выполнен с сердечником из магнитного материала в форме кольца, оснащен закрепленными со стороны крышки перпендикулярно к диску направляющими из немагнитного материала, посредством пружин соединен с крышкой и установлен с возможностью перемещения вдоль ротора, при этом в крышке выполнены отверстия для прохода направляющих верхнего диска, устройство снабжено также системой автоматического управления и дополнительной регулируемой токовой обмоткой управления, размещенной в выполненном в средней части ротора пазу, при этом дополнительная токовая обмотка и токовая обмотка емкости соединены с системой автоматического управления для обеспечения импульсного питания с заданной частотой и силой посыла импульсов постоянного по знаку электрического тока, а загрузочный и разгрузочный патрубки размещены в боковой стенке емкости.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое электромеханическое устройство для обработки продуктов шоколадного производства; на фиг. 2 временной график зависимости импульсов постоянного тока в дополнительной токовой обмотке и токовой обмотке емкости.

Электромеханическое устройство содержит вертикальную цилиндрическую емкость 1 для размещения обрабатываемого продукта с верхним загрузочным 2 и нижним разгрузочным 3 патрубками, измельчающие элементы 4, стальной ротор 5, верхний диск 6 и нижний диск 7. Стенка 8 емкости 1 выполнена из магнитного материала и имеет с внутренней стороны в средней части паз 9, в котором размещена токовая обмотка управления 10, соединенная с системой автоматического управления (не показана). Система автоматического управления работой токовых обмоток включает реле времени, резисторы и коммутаторов или может быть выполнена различными способами, включающими приборы и блоки управления посыла импульсов заданной частоты и амплитуды отечественного производства. На верхнем диске 6 закреплены направляющие 11 и сердечник 12, выполненный из магнитного материала в форме кольца. Крышка 13 емкости 1 имеет отверстия 14 для прохода направляющих 11 верхнего диска 6 и соединена через пружины 15 с верхним диском 6. На нижнем диске 7 смонтированы пальцы 16 из немагнитного материала, расположенные параллельно оси емкости у ее боковой стенки 8. Ротор 5 в средней части с наружной стороны имеет паз 17, в котором размещена дополнительная регулируемая токовая обмотка управления 18, соединенная с системой автоматического управления. Ротор 5 приводится во вращение электродвигателем (не показан). Верхний диск 6 установлен на роторе 5 с возможностью перемещения вдоль ротора, а нижний диск 7 установлен на роторе 5 неподвижно.

Устройство работает следующим образом.

В рабочий объем емкости 1 через патрубок 2 подается подлежащий обработке продукт. Приводится во вращение ротор 5. Одновременно системой автоматического управления обеспечивается заданное технологией обработки импульсное питание постоянным по знаку электрическим током токовой 10 и дополнительной 18 обмоток управления. Элементы устройства, выполненные из ферромагнитного материала, образуют его магнитную цепь, по которой проходит суммарный рабочий магнитный поток, создаваемый электрическим током заданной величины, протекающим по обмоткам управления. Введение дополнительной регулируемой токовой обмотки управления способствует усилению действия магнитного поля на ферромагнитные измельчающие элементы 4; магнитодвижущие силы F₁ и F₂, создаваемые токовыми обмотками 10 и 18, складываются, магнитное поле замыкается, обеспечивая промагничивание всей массы ферромагнитных измельчающих тел и создавая в рабочем объеме емкости 1 большую (по сравнению с устройством-прототипом) магнитную индукцию основного фактора интенсификации процесса измельчения в электромагнитных мельницах. При действии импульса постоянного тока +I₁ под действием создаваемых токовыми обмотками электромагнитных сил измельчающие элементы 4 намагничиваются, притягиваются и сцепляются друг с другом и поверхностями стенки 8 емкости 1 и ротором 5, образуя различные пространственные построения по направлению силовых линий поля (как это показано на фиг. 1), осуществляя таким образом механическую связь между стенкой 8 и ротором 5. В промежутки между пространственными построениями поступает продукт. При вращении ротора 5 эти построения из элементов 4 искривляются, деформируются, растягиваются и разрушаются. Под действием электромагнитных сил элементы 4 мгновенно и непрерывно организуются и образуют новые проcтранcтвенные поcтроения. Процеcc образования cтруктурных пространственных построений из измельчающих элементов 4, а затем их разрушения происходит мгновенно и непрерывно. В результате продукт подвергается силовому воздействию в виде удара, сжатия, истирания и сдвига. Необходимо отметить, что наиболее сильные связи между ферромагнитными измельчающими элементами 4 в структурных группах наблюдаются вблизи поверхностей, образующих рабочий объем (у оснований построений). Согласно эксперимента, при работе устройств разрыв слабых связей происходит в середине рабочего объема. Это вызывает наличие застойных зон у поверхностей емкости, что снижает эффективность процесса измельчения и ухудшает гранулометрические характеристики продуктов помола, влияющие на качество готовых изделий. Рациональное использование объема емкости можно получить при введении дисков с пальцами, установленными неподвижно на вращающемся роторе 5. Это позволяет осуществлять разрушение структурных построений из измельчающих элементов 4 вблизи поверхностей, т.е. разрывать сильные связи и тем самым интенсифицировать процесс образования и разрушения структурных построений из ферромагнитных измельчающих элементов, увеличивать число и силу производственных контактов между этими элементами, а следовательно, увеличивать производительность устройства и улучшать качество обрабатываемого продукта. Одновременно при действии импульса постоянного тока I₁ силовые линии магнитного поля в рабочем объеме замыкаются по линии наименьшего сопротивления через ферромагнитный сердечник 12, вызывая его промагничивание. В результате действия электромагнитных сил диск 6 приводится в поступательное движение вниз вдоль ротора 5, вызывая уменьшение объема обработки продукта и, как следствие, увеличение коэффициента объемного заполнения рабочего объема ферромагнитными измельчающими элементами и рост магнитной проницаемости рабочего объема, что в совокупности способствует исключению застойной зоны на уровне обмоток, а также росту магнитной индукции и, как следствие, увеличению силы и числа производственных контактов между измельчающими элементами и обрабатываемым материалом. В паузе между импульсами + I₁ + I₂ при прекращении подачи питания на обмотки 10 и 18 верхний диск 6 под действием пружин 15 приводится в движение верх вдоль ротора 5 и возвращается в исходное положение. Для исключения поворота диска 6 относительно пружин 15 на диске 6 жестко закреплены направляющие 11, свободно перемещающиеся в отверстиях 14 крышки 13. Происходит разрушение структурных групп и движение шариков и их взаимодействие под действием центробежной силы и механического воздействия пальцев 16 нижнего диска 7, При действии импульсов постоянного тока +I₂, +I₃ I₃ через определенный промежуток времени (в соответствии с требуемой технологией обработки продукта) на обмотки управления 10 и 18 подается ток большей величины (см. фиг. 2). Необходимо отметить, что по ходу движения продукта в устройстве размер его частиц уменьшается, что требует (согласно теории измельчения) больших энергетических затрат на их дальнейшее разрушение. В этой связи системой автоматического управления работой обмоток управления обеспечивается усиление действия магнитного поля (сила импульсов тока увеличивается во времени), что приводит: к большей амплитуде возвратно-поступательного движения диска; усилению ударно-истирающих воздействий между измельчающими элементами в структурных группах; сведению к минимальному объему, занимаемому измельчающими элементами, что способствует увеличению коэффициента объемного заполнения рабочего объема, следовательно, увеличению эффекта истирания продукта по всему объему рабочей камеры. Увеличение истирающего воздействия способствует более тонкому измельчению.

Все это способствует интенсификации процесса измельчения, получению более тонкого продукта и выравниванию гранулометрического состава продуктов помола. Кроме того, совокупностью указанных признаков достигается рациональное использование всей емкости обработки (в зоне сильных связей и зоне расположения обмоток управления происходит эффективный процесс диспергирования материала), а также при этом наблюдается выравнивание силовых нагрузок по сему объему емкости, чему также способствует создание в рабочем объеме радиального осесимметричного магнитного поля. Все это приводит к увеличению силы и числа производственных контактов между измельчающими элементами и частицами обрабатываемого продукта, способствует увеличению производительности, выравниванию гранулометрического состава частиц обрабатываемого продукта, что положительно сказывается как на экономичности расхода сырья, так и на повышении качества изделий. Тонко измельченный продукт выходит через нижний разгрузочный патрубок 3 из рабочего объема емкости 1.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что оно дает возможность просто и надежно регулировать эффективность измельчения продукта с небольшими затратами мощности на управление, повысить производительность, улучшить качество готовых изделий, а также позволяет заменить импортное дорогостоящее оборудование нескольких стадий одним отечественным.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТОВ ШОКОЛАДНОГО ПРОИЗВОДСТВА, включающее вертикальную цилиндрическую емкость с крышкой, верхним загрузочным и нижним разгрузочным патрубками, размещенные внутри емкости стальной ротор и измельчающие элементы в форме шариков из ферромагнитного материала, и регулируемую токовую обмотку управления емкости, расположенную в средней части ее боковой стенки, отличающееся тем, что на роторе установлены два диска из немагнитного материала, нижний из которых закреплен неподвижно и оснащен пальцами из немагнитного материала, смонтированными параллельно оси емкости у ее боковой стенки, а верхний диск выполнен с сердечником из магнитного материала в форме кольца, оснащен закрепленными со стороны крышки перпендикулярно к диску направляющими из немагнитного материала, посредством пружин соединен с крышкой и установлен с возможностью перемещения вдоль ротора, при этом в крышке выполнены отверстия для прохода направляющих верхнего диска, устройство снабжено системой автоматического управления и дополнительной регулируемой токовой обмоткой управления, размещенной в выполненном в средней части ротора пазу, при этом дополнительная токовая обмотка и токовая обмотка емкости соединены с системой автоматического управления для обеспечения импульсного питания с заданной частотой и силой посыла импульсов постоянного по знаку электрического тока, а загрузочный и разгрузочный патрубки размещены в боковой стенке емкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2