Электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс

 

Использование: при обработке жидких и полужидких шоколадных масс для увеличения производительности и улучшения качества целевого продукта. Сущность изобретения: электромеханическое устройство содержит вертикальную емкость, образованную двумя полыми пересекающимися вдоль оси цилиндрами и снабженную охлаждающей рубашкой. Емкость снабжена шариками из ферромагнитного материала и оснащена двумя перемешивающими валами с винтовыми пластинами из немагнитного материала, установленными таким образом, что винтовые пластины обеих валов расположены в шахматном порядке. Снаружи емкости в средней ее части установлен прямоугольный электромагнит с секционной обмоткой управления, электромагнит оснащен подковообразными полюсными наконечниками, расположенными диаметрально таким образом, что каждый из них перекрывает в соответствующем, образующем емкость цилиндре половину стенки по окружности, при этом перекрываемая часть стенки по всей высоте выполнена из ферромагнитного материала. 2 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, к кондитерской ее отрасли, в частности к устройствам для дополнительной обработки жидких и полужидких масс.

Известна установка для приготовления шоколадных масс, содержащая шариковую мельницу с отводным патрубком, насос, резервуар для исходной смеси и трубопровод, блок контроля дисперсного состава смеси и дополнительный насос с системой регулирования его производительности. Блок контроля дисперсного состава состоит из ультразвукового вибратора с генератором и приемника колебаний с пьезоэлектрическим элементом и связан с системой регулирования производительности дополнительного насоса. Отводной патрубок шариковой мельницы соединяет ее верхнюю часть через дополнительный насос с резервуаром для исходной смеси. Ультразвуковой вибратор и приемник колебаний блока контроля дисперсного состава смеси установлены в патрубке перед дополнительным насосом.

Известна установка для приготовления шоколадных масс, содержащая шариковую мельницу с отводным патрубком, насос, резервуар для исходной шоколадной массы и трубопровод, блок дисперсного состава и дополнительный насос с системой регулирования его производительности, смонтированные на наружной стороне корпуса мельницы, расположенные диаметрально со смещением один относительно другого на 90^о две пары электромагнитов постоянного тока, системы автоматического регулирования частоты вращения валов мельницы и автоматического управления работой электромагнитов. Каждая система содержит последовательно установленные усилитель сигнала, фазовый дискриминатор и блок управления. Усилители сигналов обеих систем соединены параллельно с блоком контроля дисперсного состава смеси через блок сравнения. Размольные шарообразные элементы выполнены из ферромагнитного материала.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в значительном увеличении интенсивности воздействия ферромагнитных измельчающих шариков на измельчаемую шоколадную массу, увеличении количества производственных контактов между ферромагнитными шариками и обрабатываемым продуктом по всему объему рабочей камеры, исключая застойные зоны, а также увеличении степени его перемешивания в процессе обработки.

Для решения этой задачи, в отличие от известного электромеханического устройства для обработки шоколадных масс, содержащего вертикальную емкость с загрузочным и разгрузочным патрубками, оснащенную перемешивающим органом и измельчающими шариками из ферромагнитного материала, в заявляемом техническом решении перемешивающий орган представляет собой вал с размещенными на нем винтовыми пластинами из немагнитного материала, емкость образована из двух полых, пересекающихся вдоль оси цилиндров, снабжена охлаждающей рубашкой с патрубками подвода и отвода воды и оснащена дополнительным перемешивающим органом, выполненным аналогично основному и установленным таким образом, что винтовые пластины обеих перемешивающих органов расположены в шахматном порядке, обмотка управления электромагнита выполнена секционной, а электромагнит имеет прямоугольную форму, установлен в средней по высоте части емкости и оснащен двумя подковообразными полюсными наконечниками, расположенными таким образом, что каждый из них перекрывает в соответствующем, образующем емкость полом цилиндре половину стенки по окружности, при этом перекрываемая часть стенки по всей высоте выполнена из ферромагнитного материала.

На фиг. 1 показана конструкция устройства; на фиг. 2 (а, б) - разрез А-А на фиг. 1, направление силовых линий магнитного поля, создаваемого обмоткой управления электромагнита.

Устройство состоит из емкости, образованной из двух полых пересекающихся вдоль оси цилиндров 1 и 2 с загрузочным 3 и разгрузочным 4 патрубками. Вдоль центральных осей цилиндров 1 и 2 установлены с возможностью вращения в одном направлении валы 5. На валах 5 закреплены винтовые пластины 6 из немагнитного материала. Винтовые пластины 6 расположены на валах 5 в шахматном порядке. Внутри емкости расположены измельчающие шарики 7 из ферромагнитного материала. Снаружи емкости в средней по высоте ее части установлен электромагнит 8 прямоугольной формы (фиг. 2, а). Обмотка управления 9 электромагнита 8 выполнена секционной и подключена к источнику питания (не показано). Электромагнит 8 оснащен двумя подковообразными полюсными наконечниками 10, расположенными диаметрально таким образом, что каждый из них перекрывает в соответствующем, образующем полом цилиндре половину стенки по окружности. Снаружи емкость также снабжена охлаждающей рубашкой 11 с патрубками подвода 12 и отвода 13 воды. При этом перекрываемая полюсными наконечниками 10, часть стенки емкости по всей высоте выполнена из ферромагнитного материала.

Электромагнитное устройство для обработки шоколадных масс работает следующим образом. Из резервуара (не показано) насосом, который работает с переменной производительностью, исходная смесь шоколадной массы по трубопроводу подается непрерывным потоком через загрузочный патрубок 3 в емкость, образованную из двух полых, пересекающихся вдоль оси цилиндров 1 и 2, где она подвергается значительному интенсивному измельчению. Приводятся во вращение валы 5 с закрепленными на них винтовыми пластинами 6 из немагнитного материала. Одновременно подается питание на секционную обмотку управления 9 электромагнита 8.

Под действием электромагнитного поля, создаваемого электромагнитом 8, измельчающие ферромагнитные шарики 7 притягиваются, сцепляются друг с другом, поверхностями валов 5 и поверхностями емкости, схваченной полюсными наконечниками 10, организуют пространственные структурные построения, ориентированные по направлению силовых линий постоянного по знаку электромагнитного поля электромагнита 8 (см. фиг. 2, б). (При неподвижных валах 5 пространственные структурные построения из ферромагнитных шариков 7 осуществляют жесткую механическую связь между собой, поверхностями валов и цилиндров. Обработки продукта, поступающего в емкость, при этом не происходит). При вращении валов 5 из-за наличия разности скоростей между поверхностями валов и цилиндров структурные построения из измельчающих ферромагнитных шариков искривляются, деформируются, растягиваются и, разрываясь, разрушаются. Под действием электромагнитных сил ферромагнитные шарики мгновенно организуются в новые пространственные построения. Процесс образования и разрушения пространственных структурных построений происходит непрерывно и мгновенно, а обрабатываемый продукт подвергается интенсивному измельчению. В предлагаемом устройстве интенсивность воздействия ферромагнитных шариков значительнее, чем у прототипа, так как благодаря вращению валов в одном направлении шарики в зоне пересечения цилиндров 1 и 2 сталкиваются, испытывают встречный удар, в результате чего создаются дополнительные условия для разрушения структурных пространственных построений из ферромагнитных шариков 7. При этом одновременно происходит и мгновенное их построение в структурные группы. При разрыве построений в зоне пересечения цилиндров 1 и 2 шарики ударяются о стенки немагнитной части рабочей емкости, захватываются винтовыми пластинами 6 и снова попадают в зону действия магнитного поля, участвуя в процессе измельчения продукта. Таким образом, в этой зоне создается дополнительное интенсивное силовое воздействие, продукт подвергается разрушению в виде: удара (прямого и косого), скалывания и абразивного износа (истирание). Величина силового воздействия в устройстве легко и надежно регулируется путем изменения силы тока в секционной обмотке управления 9 и зависит от величины индукции В магнитного поля, которая находится в прямо пропорциональной зависимости (I = B)) от величины постоянного тока обмотки управления 9 электромагнита 8. В процессе работы устройства в отличие от прототипа не происходит примагничивания шариков к поверхности винтовых пластин (исключено образование застойных зон) и все шарики 7 участвуют в создании силового воздействия на поступающую в рабочую емкость исходную смесь шоколадной массы. Выполнение перемешивающего устройства из немагнитных валов 5 с винтовыми пластинами 6, расположенными на валах в шахматном порядке, дополнительно ускоряет процесс разрушения пространственных структурных построений, а значит вносит дополнительное силовое воздействие на продукт.

Кроме того, шоколадная масса подвергается интенсивному перемешиванию вследствие встречного взаимодействия ее потоков, захватываемых в обоих цилиндрах винтовыми пластинами, что способствует как равномерному измельчению ее дисперсной фазы, так и уменьшению вязкости, т. е. улучшению реологических свойств. Это способствует получению продукта с ровным гранулометрическим составом в оптимальном диапазоне дисперсности (10-30 мкм) и созданию требуемых технологических параметров качества продукта для дальнейшей переработки (формирование).

Предлагаемое устройство позволяет избегать отрицательного воздействия центробежных сил на ферромагнитные шарики в процессе работы, что отрицательно сказывается на производительности устройства и качества получаемого продукта. Под действием центробежных сил при вращении валов в средней части аппаратов в устройстве - прототипе и устройстве-аналоге ферромагнитные шарики движутся непрерывно по концентрическим окружностям с разностью скоростей, оттесняясь к периферийной части рабочей камеры (к цилиндрическим поверхностям). Рабочий объем становится неравноценным в магнитном отношении в связи с неравномерным распределением в его поперечном сечении ферромагнитных шариков. Магнитное сопротивление рабочего объема увеличивается, что уменьшает величину индукции В, а, следовательно, и силовое воздействие на продукт. Кроме того, в этом случае в зонах, прилегающих к вращающимся органам, создаются застойные зоны. Это приводит к уменьшению производительности и ухудшению качества продукта.

В предлагаемом устройстве структурные построения из ферромагнитных шариков образуются по силовым линиям магнитного поля, указанным на фиг. 2, б. Как видно из описания работы устройства (см. выше), на характер взаимодействия ферромагнитных шариков и на траекторию их движения центробежные силы не оказывают влияния. Это позволяет увеличивать частоту вращения валов устройства при требуемых технологией диспергирования значения индукции В, а следовательно, ускорить процесс, увеличить силу и число производственных контактов между ферромагнитными шариками и продуктом. При этом обработка продукта осуществляется по всему объему рабочей камеры, исключая застойные зоны. Что, в свою очередь, способствует увеличению производительности и улучшению качества продукта.

Смонтированный снаружи емкости в средней по высоте ее части горизонтальный прямоугольный электромагнит 8 с полюсными наконечниками 10, охватывающими половину окружности в поперечном сечении образующих емкость цилиндров 1 и 2, а также выполнение части емкости, охватываемой полюсными наконечниками 10, из ферромагнитного материала позволяет создавать заданное магнитное поле для осуществления описанного выше процесса взаимодействия шариков и продукта по всей высоте емкости. С помощью одного электромагнита создается магнитодвижущая сила F = IW, где I -ток в обмотке управления 9; W - число витков обмотки, обеспечивающую в соответствии с требованиями технологического процесса требуемую величину дисперсности. С целью предотвращения нагрева обрабатываемой исходной шоколадной массы выше допустимого, емкость снабжена снаружи рубашкой охлаждения 11 с патрубками подвода 12 и отвода 13 воды. Подвергнутая значительному интенсивному силовому воздействию масса отводится через разгрузочный патрубок 4. Над винтовыми пластинами 6 для предотвращения уноса ферромагнитных шариков вместе с обрабатываемой массой предусмотрена решетка 14 со щелевидными отверстиями. Щелевидная форма решетки создает меньшее сопротивление движению потока продукта, чем в традиционных вариантах, при одновременной гарантии против выноса измельчающих элементов из устройства.

Технико-экономическая эффективность электромагнитного устройства заключается в том, что предложено устройство, обеспечивающее высокую производительность при одновременном повышении качества шоколадной массы. (56) Авторское свидетельство СССР N 1209136, кл. А 23 G 1/18, 1986.

Авторское свидетельство СССР N 1546054, кл. А 23 G 1/18, 1990.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ШОКОЛАДНЫХ МАСС содержащее вертикальную емкость с загрузочным и разгрузочным патрубками, оснащенную перемешивающим органом и измельчающими шариками из ферромагнитного материала, и электромагнит с обмоткой управления, установленный снаружи емкости, отличающееся тем, что перемешивающий орган представляет собой вал с размещенными на нем винтовыми пластинами из немагнитного материала, емкость образована из двух полых пересекающихся вдоль оси цилиндров, снабжена охлаждающей рубашкой с патрубками подвода и отвода воды и оснащена дополнительным перемешивающим органом, выполненным аналогично основному и установленным так, что винтовые пластины обеих перемешивающих органов расположены в шахматном порядке, обмотка управления электромагнита выполнена секционной, а электромагнит имеет прямоугольную форму, установлен в средней по высоте части емкости и оснащен двумя подковообразными полюсными наконечниками, расположенными диаметрально так, что каждый из них перекрывает в образующем емкость полом цилиндре половину стенки по окружности, при этом перекрываемая часть стенки по всей высоте выполнена из ферромагнитного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2