Устройство для сбивания масла

 

Использование: в бытовом оборудовании для сбивания масла из сливок или сметаны в домашних условиях. Сущность изобретения: устройство содержит раму со стойками и цилиндрическую емкость с герметичной крышкой, установленную в вертикальной плоскости и закрепленную на конце горизонтального поворотного вала, ось которого проходит через центр емкости, установленного в опорах вращения на стойках рамы и связанного другим концом с приводной цапфой. В средней части вала консольно закреплен рычаг, имеющий на свободном конце двусторонний подпружиненный упор, контактирующий при повороте на 180^o с горизонтальными опорными перемычками, смонтированными на стойках рамы, по обе стороны от вала. 3 ил.

Изобретение относится к бытовому оборудованию пищевого назначения и предназначено для сбивания масла из сливок или сметаны в домашних условиях.

Известно устройство для сбивания масла, содержащее цилиндрический барабан с загрузочным люком и крышкой, установленный горизонтально в подшипниковых опорах рамы, и приводную цапфу, смонтированную на стойках рамы [1] Недостатком известного устройства является его низкая эффективность, поскольку ось симметрии барабана совпадает с осью его вращения, и исходный продукт при вращении находится по одну сторону от оси барабана, слабо перемешиваясь.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для сбивания масла [2] Устройство содержит раму с вертикальными стойками, на которых в подшипниковых опорах установлен ротор, имеющий горизонтальную ось вращения и связанный с приводом, имеющим приводную цапфу (рукоятку вращения). Ротор представляет собой каркасную конструкцию с опорным днищем и параллельной ему крышкой, между которыми размещена съемная цилиндрическая емкость для сливок. Емкость установлена на опорном днище ротора и герметично закрыта сверху крышкой, закрепленной на регулируемом упоре, при этом ось емкости расположена наклонно к оси вращения ротора. При использовании устройства емкость заполняют на 3/4 объема сливками, устанавливают в роторе, герметизируют и производят вращение приводной цапфы.

В процессе вращения ротора ось емкости, расположенной наклонно, периодически меняет свое положение относительно горизонтальной оси вращения, что обеспечивает перемешивание сливок. Однако при большой скорости вращения сливки, под действием центробежной силы инерции, направленной радиально от центра вращения, удерживаются в периферийной части емкости и вращаются вместе с ней, почти не перемешиваясь, что снижает эффективность устройства. При малой скорости вращения барабана в известном устройстве обеспечивается перемешивание продукта при отсутствии застойных зон в емкости, однако интенсивность перемешивания невелика, что не позволяет существенно повысить эффективность процесса сбивания масла. Низкая интенсивность перемешивания сливок обуславливает также повышенные трудозатраты и снижение удобства обслуживания устройства вследствие длительности процесса сбивания масла.

Целью предложенного технического решения является повышение эффективности и снижение трудоемкости процесса сбивания масла.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для сбивания масла, содержащем раму со стойками и цилиндрическую емкость с герметичной крышкой, закрепленную на горизонтальном поворотном валу, ось которого пересекает ось емкости, установленном в опорах вращения на стойках рамы и связанном одним концом с приводной цапфой, емкость закреплена на другом конце вала и установлена в вертикальной плоскости, причем ось вала проходит через центр емкости, в средней части вала консольно закреплен рычаг, имеющий на свободном конце двусторонний подпружиненный упор, на стойках рамы по обе стороны от вала смонтированы две горизонтальные опорные перемычки, с которыми поочередно контактирует упор рычага при повороте вала на 180^о.

Размещение емкости на конце вала позволяет ей свободно поворачиваться в вертикальной плоскости и занимать вертикальное положение. Наличие на валу консольного рычага с упором, контактирующим поочередно с опорными перемычками, смонтированными на стойках по обе стороны от вала, позволяет резко останавливать емкость и точно фиксировать ее в вертикальном положении в конце каждого поворота на 180^о. Наличие подпружиненного упора смягчает удар при контакте рычага с опорными перемычками и снижает потребное усилие при повороте приводной цапфы.

При периодических поворотах емкости, частично заполненной жидким продуктом (сливками), происходит интенсивная турбулизация объема жидкости за счет ее перемещения вдоль оси емкости, барботажа воздуха и создания волн гидродинамического давления. Это вызывает усиленный массообмен и интенсивное перемешивание сливок, обеспечивая интенсивный процесс сбивания масла. Одновременно снижается трудоемкость процесса за счет сокращения времени сбивания и снижения усилия на приводной цапфе.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 взаимное расположение рычага и опорных перемычек, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 крепление емкости на валу, разрез Б-Б на фиг. 1.

Устройство содержит раму 1, выполненную, например, из продольных 2 и поперечных 3 балок уголкового профиля. На раме 1 закреплены две вертикальные стойки 4 и две стойки 5, между которыми установлены жесткие горизонтальные перемычки 6 и 7, в которых закреплены опорные узлы вращения горизонтально установленного вала 8. Опорные узлы вращения вала представляют собой металлические обоймы 9 с внутренними втулками 10 из материала с хорошими антифрикционными свойствами, например фторопласта. На валу 8 в его средней части (между обоймами 9) жестко закреплен перпендикулярный ему рычаг 11, имеющий в концевой части отверстие, в котором установлен двусторонний упор 12, подпружиненный с помощью двух пружин 13. На свободном конце вала 8 имеется кольцевая струбцина 14, в которой жестко закреплена цилиндрическая емкость 15 с герметичной крышкой 16, расположенная в вертикальной плоскости перпендикулярно оси вала 8, проходящей через центр емкости. На другом свободном конце вала 8 закреплена приводная цапфа 17. На стойках 4 по обе стороны от вала 8 (сверху и снизу от него) смонтированы жесткие горизонтальные опорные перемычки 18. Перемычки 18 расположены так, что упор 12 поворотного рычага 11 поочередно контактирует с каждой из них при повороте вала 8 на 180^о. При этом емкость 15 и рычаг 11 взаимно расположены на валу 8 так, что при каждом из крайних положений рычага (при контакте с одной из перемычек 18) емкость занимает вертикальное положение. На приведенном чертеже рычаг и емкость установлены параллельно, так как перемычки 18 расположены в вертикальной плоскости. В раме 1 выполнены отверстия 19 для закрепления ее на жесткой опоре. В верхней и нижней частях емкости 15 могут быть установлены горизонтальные сетки 20, перекрывающие сечение емкости, расположенные соответственно от крышки и днища емкости на расстоянии, составляющем 0,15-0,2 высоты емкости.

Устройство работает следующим образом. Емкость 15 заполняют сливками на 80-85% ее объема, закрывают крышкой 16, помещают в струбцине 14 так, чтобы ось вала 8 проходила через центр емкости (например, по метке), и жестко закрепляют путем затяжки болтов струбцины. В исходном положении емкость устанавливают вертикально, при этом рычаг 11 находится в одном из своих крайних положений у одной из перемычек 18. Затем импульсно поворачивают приводную цапфу (рукоятку) 17 до контакта рычага 11 с другой перемычкой 18, а через 1-2 с так же быстро поворачивают рукоятку 17 в обратную сторону до упора, и т.д. При каждом повороте рукоятки емкость 15 поворачивается вокруг своей поперечной оси на 180^о и устанавливается вертикально, попеременно занимая положение вверх крышкой или вверх днищем.

В исходном (вертикальном) положении большая часть емкости 15 заполнена жидкостью (сливки), над которой находится объем воздуха высотой 0,2-1,5 высоты емкости. Верхняя сетка 20 находится на уровне или несколько выше (на 1-5 мм) уровня жидкости в сосуде. При резком повороте емкости вокруг поперечной оси на 180^о жидкость за счет действия центробежных сил сохраняет свое относительное положение в емкости и оказывается вверху, а объем газа внизу. В этот момент происходит контакт упора рычага 11 с перемычкой 18. При резкой (ударной) остановке вращения емкости 15 действие центробежных сил на столб жидкости прекращается, и жидкость, зависшая над газом, падает вниз, а газ резко устремляется вверх, барботируя через жидкость и турбулизируя ее объем. Совместное движение навстречу жидкости и газа обуславливает интенсивный массообмен между ними и интенсивное перемешивание жидкости по всему объему сосуда. Кроме того, при резкой остановке вращения емкости происходит резкая остановка движения жидкости, что вызывает гидроудар, создающий в жидкости интенсивные волны динамического давления, значительно усиливающие турбулизацию объема жидкости и ее массообмен с газом. После падения жидкости вниз и всплытия газа вверх (1-2 с в зависимости от высоты емкости) емкость 15 быстро поворачивают в обратную сторону и описанный выше процесс перемешивания сливок повторяется.

Наличие сеток 20, расположенных в верхней и нижней частях емкости, позволяет повысить эффективность процесса сбивания масла. Верхняя сетка удерживает газ от всплытия при повороте емкости, а при остановке улучшает процесс барботажа газа за счет лучшего его диспергирования в жидкости. На сетках также усиливается массообмен между движущимися навстречу газом и жидкостью.

Так как ось вращения вала 8 проходит через центр емкости 15, т.е. емкость уравновешена, то для ее поворота на 180^о не требуется больших усилий. Наличие подпружиненного двустороннего упора 12 смягчает удар при контакте рычага 11 с опорной перемычкой 18 в конце каждого поворота, а также (за счет упругой силы разжатия пружины) снижает потребное усилие при следующем повороте приводной цапфы 17 в обратную сторону.

Экспериментально установлено, что оптимальное соотношение высоты и диаметра сосуда (Н/Д) лежит в пределах 2,5-5. При соотношении H/Д < 2,5 может происходить частичное "проваливание" жидкости и всплытие газа при повороте емкости вследствие снижения влияния центробежных сил на инерционный столб жидкости, ухудшаются процессы барботажа и перемешивания, что ведет к снижению эффективности процесса сбивания масла. При H/Д > 5 имеет место большая относительная высота емкости, что создает неудобства при повороте емкости вследствие увеличения радиуса поворота. Увеличивается также инерционность емкости и повышается ударная нагрузка на опорные перемычки.

Оптимальное заполнение емкости сливками составляет ≈ 0,8 ее высоты (объема). При меньшем заполнении емкости снижается производительность устройства. Также будет происходить частичное всплытие локализованного газа (воздуха) и проваливание жидкости при повороте емкости, что ухудшает процессы барботажа и флотации, и снижается интенсивность гидроудара. При большем заполнении емкости сливками уменьшается количество локализованного газа, что ведет к снижению эффективности процесса сбивания масла вследствие ухудшения процесса барботажа и снижения турбулизации и интенсивности перемешивания объема жидкости.

Таким образом, в предложенном устройстве происходит интенсивный процесс сбивания масла, обусловленный высокой интенсивностью перемешивания сливок в емкости и отсутствием застойных зон. Кроме того, интенсивный барботаж воздуха через объем сливок, осуществляемый попеременно в противоположных направлениях, резко усиливает флотационный процесс, играющий важную роль в разрушении лецитиново-белковой оболочки жировых шариков и соединении их в масляные зерна. При этом пузырьки воздуха под действием акустических волн давления, создаваемых в жидкости за счет гидроударов, совершают пульсирующие и осциллирующие движения, что повышает динамическую активность пузырьков и интенсивность процесса сбивания масла.

Интенсификация процесса сбивания ведет к более полному выделению плазмы сливок и лецитиново-белкового вещества оболочки жировых шариков из образующегося масляного зерна, что позволяет повысить качество получаемого сливочного масла.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБИВАНИЯ МАСЛА, содержащее раму со стойками и цилиндрическую емкость с герметичной крышкой, закрепленную на горизонтальном поворотном валу, ось которого пересекают ось емкости, установленном в опорах вращения на стойках рамы и связанном одним концом с приводной цапфой, отличающееся тем, что емкость закреплена на другом конце вала и установлена в вертикальной плоскости, а ось вала проходит через центр емкости, в средней части вала консольно закреплен рычаг, имеющий на свободном конце двусторонний подпружиненный упор, на стойках рамы по обе стороны от вала смонтированы две горизонтальные опорные перемычки, с которыми поочередно контактирует упор рычага при повороте вала на 180^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3