Электромеханическое устройство для измельчения шоколадных масс

 

Использование: для дополнительной обработки жидких и полужидких шоколадных масс при производстве шоколадной глазури, какао тертого, при совместном измельчении сахарного песка и какао-крупки. Сущность изобретения: устройство содержит вертикальную емкость с двумя ступенями обработки, причем внутренняя стенка каждой ступени емкости в продольном сечении выполнена конусообразной формы с углом наклона к вертикальной оси емкости в верхней ступени большим, чем в нижней. Внутри емкости размещены ферромагнитные измельчающие элементы, выполненные в верхней части емкости большего диаметра, чем в нижней, и постоянный электромагнит, образованный закрепленным на роторе перемешивающим органом. Последний выполнен в виде шихтованной лопасти прямоугольной формы из ферромагнитного материала с размещенными на ней тангенциально обмотками управления, которые через блок питания соединены с обмотками управления. 1 ил.

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

Известно устройство для приготовления шоколадных масс, включающее шариковую мельницу, выполненную в виде вертикального рабочего цилиндра с рубашкой, на внешней поверхности которого расположены постоянные магниты, помещенные в рабочем цилиндре вал с горизонтальными дисками и ферромагнитные измельчающие элементы в форме шариков, насос с трубопроводом подачи массы, загрузочное и разгрузочное приспособления (авт. св. N 957829, БИ N 4, 1982).

Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, содержащее вертикальную цилиндрическую емкость, стенка которой образована из нескольких элементов, составляющих постоянный электромагнит, установленную в средней части емкости решетку из неферромагнитного материала, ротор, на котором закреплены прямоугольные лопасти для дополнительной обработки массы, причем лопасть в нижней части емкости перпендикулярна лопасти в верхней части, постоянный электромагнит, загрузочный и разгрузочный патрубки и измельчающие ферромагнитные элементы в форме шариков; в верхней части емкости большего диаметра, чем в нежней (авт. св. N 1729 383, 1992).

Задача изобретения повышение эффективности разрушения поступающего в рабочую емкость для обработки продукта, выравнивании гранулометрического состава продуктов помола, повышении однородности и рациональном использовании рабочего объема камеры.

Для этого в отличие от известного электромеханического устройства для обработки шоколадных масс, содержащего вертикальную цилиндрическую емкость с двумя ступенями обработки, ротором с закрепленным на нем перемешивающим органом, загрузочным и разгрузочным патрубками, размещенные внутри емкости ферромагнитные измельчающие элементы, выполненные в верхней части большего диаметра, чем в нижней, и постоянный электромагнит с обмотками управления, связанными с источником питания, в предлагаемом устройстве постоянный электромагнит образован из перемешивающего органа, выполненного в виде шихтованной лопасти прямоугольной формы из ферромагнитного материала, при этом обмотки управления размещены на лопасти тангенциально и соединены с источником питания через блок управления, а внутренняя стенка каждой ступени емкости в продольном сечении выполнена конусообразной формы с углом наклона к вертикальной оси емкости в верхней ступени большим, чем в нижней.

На чертеже показана схематично конструкция предлагаемого устройства.

Электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс содержит электропривод (не показан), вертикально расположенную двухступенчатую цилиндрическую емкость 1, ферромагнитные в форме шаров измельчающие элементы 2, стальной ротор 3 со смонтированной на ней лопастью 4 с тангенциально расположенными на ней обмотками управления 5, соединенными через скользящий контакт щетки-кольца с источником питания (не показаны). Ротор 3 проходит в рабочую камеру через подшипниковые щиты 6 и соединен с приводным электродвигателем через муфту 7. Внутренняя стенка 8 емкости 1 в продольном сечении каждой ступени выполнена конусообразной формы; угол наклона образующих конуса к вертикальной оси емкости в верхней cтупени больше, чем в нижней. Емкость 1 жестко укреплена на стойке 9. Загрузка и выгрузка шоколадной массы осуществляется через загрузочный 10 и разгрузочный 11 патрубки, выполненные в подшипниковых щитах 6.

Устройство работает следующим образом.

Шоколадная масса по трубопроводу насосом через загрузочный патрубок 11 подается непрерывным потоком в первую ступень рабочей емкости 1. Приводится во вращение ротор 3 с лопастью 4. Одновременно через скользящий контакт щетки-кольца подается питание на обмотки управления 5. Под действием электромагнитных сил измельчающие элементы 2, притягиваясь и сцепляясь друг с другом и внутренней поверхностью стенки 8 емкости 1 и лопасти 4 образуют пространственные построения, ориентированные по направлению силовых линий постоянного по знаку электромагнитного поля. При вращении ротора 3 пространственные построения, стремясь под действием электромагнитных сил сохранить первоначальное положение искривляются и частично разрушаются. Непрерывное интенсивное разрушение пространственных построений осуществляется при их встречном ударе с лопастью 4. При этом под действием электромагнитных сил измельчающие ферромагнитные элементы 2 мгновенно организуются в новые построения. Этот процесс разрушения и образования пространственных построений из измельчающих элементов осуществляется мгновенно и непрерывно и сопровождается интенсивным энергонапряжением ударно-истирающим силовым взаимодействием как между измельчающими элементами 2 по всему рабочему объему емкости 1, так и между этими элементами и поверхностями лопасти 4. Шоколадная масса в рабочей емкости 1 в промежутках между измельчающими элементами 2 подвергается различным деформациям: удару, сжатию, истиранию, сдвигу по всему объему, что интенсифицирует процессы ее обработки (измельчение дисперсной фазы, перемешивание и разрушение структуры). При вращении лопасти 4 на ферромагнитные измельчающие элементы действует центробежная сила Р_ц, которая оттесняет основную массу элементов 2 к внутренней стенке 6 емкости 1. В результате рабочий объем нельзя считать равноценным в магнитном отношении в связи с неравномерным распределением ферромагнитных измельчающих элементов 2. Величину силовых взаимодействий между элементами 2 определяет индукция. В рабочем объеме, которая, в свою очередь, зависит при той же магнитодвижущей силе (МДС) обмотки управления 5 и размерах рабочего объема от линейной скорости измельчающих элементов 2. Магнитное сопротивление рабочего объема увеличивается под действием центробежной силы, оттесняющей основную массу шаров 2 к внутренней стенке 8 емкости 1, что уменьшает величину индукции, а, следовательно, и силовое взаимодействие между элементами 2. При этом уменьшается и количество, и сила контактных взаимодействий между обрабатываемым продуктом и элементами 2. Ферромагнитные элементы 2 совершают совместное круговое вращение у внутренней поверхности стенки 8 емкости 1. В результате снижается интенсивность обработки, ухудшаются гранулометрические характеристики продуктов помола, а следовательно, и ухудшаются экономические и вкусовые качества готового шоколада при одновременном повышении энергоемкости устройства и снижения его производительности. С целью ослабления действия центробежных сил Р_ц на измельчающие элементы 2 внутренняя поверхность стенки 8 емкости 1 выполнена в каждой ступени конусообразной формы (см.фиг.1) в продольном сечении.

Действие силы P_τ= P_ц·sinα, где Р_ц центробежная сила; P_τ касательная составляющая; a угол наклона между образующей конической поверхностью и продольной осью, препятствует вытеснению измельчающих элементов 2 к внутренней стенке 8 емкости 1. При этом создаются условия для равномерного распределения ферромагнитных измельчающих элементов по радиусу устройства, создается равномерное рациональное магнитное поле и равномерное силовое воздействие на обрабатываемый продукт, что способствует выравниванию гранулометрического состава продуктов помола, сокращает затраты электроэнергии в связи с равноценными по толщине рабочим объемом в магнитном отношении (m_o - магнитная проницаемость; μ_o= const при) тех же значениях МДС обмотки управления 5. Оптимальное значение угла α может быть рекомендовано путем непосредственных расчетов для различных значений скорости вращения ротора 3, диаметра измельчающих паров и величине рабочего объема емкости 1. В связи с тем, что диаметр измельчающих элементов 2 во второй ступени емкости 1 меньше, чем в первой ступени угол a, для создания благоприятных условий помола должен быть выбран меньше, чем в первой ступени. Кроме того, действие касательной силы P_τ удерживает ферромагнитные элементы требуемого диаметра в первой и второй ступени. Введение касательной составляющей способствует дополнительным силовым контактам по вертикали устройства между измельчающими элементами и обрабатываемым продуктом, что повышает интенсивность обработки. Введение тангенциально расположенных обмоток управления 5 позволяет при тех же затратах энергии увеличить величину магнитодвижущей силы (МДС), что вызывает рост индукции В в рабочем объеме, которая определяет интенсивность и количество контактов силовых взаимодействий между рабочими органами и продуктом помола. Кроме того, исключается скопление шаров 2 у торцевых поверхностей пазов под обмотку управления 5. Измельчающие элементы 2 равномерно распределяются по рабочему объему и активно участвуют в процессе помола, повышая тем самым как производительность устройства, так и качество готового продукта. Выполнение лопасти 4 шихтованной повышает МДС обмотки управления 5 при тех же затратах энергии и демфелирует действие на магнитный поток Ф, создаваемый обмоткой управления, вихревых токов, индуцируемых в частях магнитопровода устройства, что улучшает однородность в магнитном отношении рабочего объема и положительно сказывается на осуществление процесса помола. Величина индукции В в емкости 1, имеющая линейную зависимость (до достижения состояния насыщения ферромагнитных материалов устройства) от величины тока в обмотке управления определяет степень усилий, с которыми измельчающие элементы 2 взаимодействуют между собой, поверхностями лопастей 4 и стенки 8, а следовательно, и степень воздействия на обрабатываемый продукт. Регулирование величины индукции В осуществляется путем уменьшения или увеличения тока в обмотке управления 5. Прошедшая обработку в первой и второй ступенях шоколадная масса через выходной патрубок выгружается из аппарата и поступает на дальнейшую обработку.

Технико-экономическая эффективность устройства заключается в том, что предлагаемое малогабаритное устройство имеет высокую производительность, в одном аппарате осуществляются несколько стадий диспергирования, что позволяет увеличить выход продукции, сократить затраты сырья при одновременном улучшении качества готовых изделий.

Формула изобретения

Электромеханическое устройство для измельчения шоколадных масс, содержащее вертикальную цилиндрическую емкость с двумя ступенями обработки, ротором и закрепленным на нем перемешивающим органом, загрузочным и разгрузочным патрубками, размещенные внутри емкости ферромагнитные измельчающие элементы, выполненные в верхней части емкости большего диаметра, чем в нижней, и постоянный электромагнит с обмотками управления, связанными с источником питания, отличающееся тем, что постоянный электромагнит образован из перемешивающего органа, выполненного в виде шихтованной лопасти прямоугольной формы из ферромагнитного материала, при этом обмотки управления размещены на лопасти тангенциально и соединены с источником питания через блок управления, а внутренняя стенка каждой ступени емкости в продольном сечении выполнена конусообразной формы с углом наклона к вертикальной оси емкости в верхней ступени большим, чем в нижней.

РИСУНКИ

Рисунок 1