УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МАСЛИЧНЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1995 года по МПК C11B1/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в масложировой промышленности, а также в винодельческой и консервной отраслях пищевой промышленности, в химической промышленности и в сельском хозяйстве.

Известен пресс для отжима растительного масла из масличного материала, содержащий зеерный цилиндр со шнековым валом, на котором укреплены подающий виток, цилиндрические втулки, витки давления, насадки и расположенные между последними конические втулки, а также приемную и разгрузочную камеры, при этом насадка содержит два основания, смещенные относительно друг друга под углом, каждое из которых выполнено в виде равностороннего треугольника с дугообразно скошенными вершинами [1] В данном устройстве втулка в форме усеченного конуса, установленная своим большим основанием к основанию насадки со стороны приемной камеры, тормозит движение материала, последний резко сжимается, вследствие чего возрастает давление, вызывающее в месте установки втулки увеличенный выход осыпи. Кроме того, между насадкой и следующим за ней витком давления установлена цилиндрическая втулка, поэтому при выходе прессуемого материала из каналов насадки и входе в канал витка давления возникает большое гидродинамическое сопротивление, которое вызывает повышение давления, сопровождающееся увеличением выхода осыпи, при это материал интенсивно проворачивается на стыке элементов, что вызывает снижение производительности устройства и, как следствие, уменьшение степени отжима масла.

Известно устройство для измельчения масличных семян и продуктов их переработки, содержащее рабочую камеру с размещенными в ней шнеком и измельчающими органами, выполненными в виде смешенных относительно другой и расположенных под разным углом с образованием винтового канала шестигранных насадок, а также загрузочный и разгрузочный патрубки [2]
Следует отметить, что устройства для измельчения масличных семян, содержащие шнековые элементы и измельчающие насадки, являются одновременно достаточно эффективными устройствами для отжима растительного масла. Это объясняется следующим. Маслосодержащий материал захватывается витками шнека и со значительным напорным усилием перемещается к насадкам, при этом материал подвергается истиранию о внутреннюю поверхность рабочей камеры. При поступлении в каналы насадок материал под действием напорного усилия шнека продвигается в них; при этом происходит перемешивание и измельчение с интенсивным вскрытием внутриклеточного материала и с образованием новых поверхностей прессуемого материала, на которых содержится масло. При этом обеспечивается возможность наполнения межчастичных пор маслом. Таким образом, при измельчении маслосодержащего материала, перемешивающегося по рабочей камере с повышенным давлением, происходит довольно интенсивный отжим масла.

В рассматриваемом устройстве для измельчения масличных семян и продуктов их переработки за счет увеличения размера выпуклых граней насадок, уменьшения угла смещения насадок относительно друг друга и, как следствие, уменьшения глубины соответствующих каналов создается подпор материала со стороны разгрузочного патрубка, в результате чего происходит интенсивное измельчение материала.

Недостаток устройства состоит в том, что создание в рабочей камере встречных потоку усилий, во-первых, приводит к значительному уменьшению проницаемости материала, росту сопротивления фильтрации и, как следствие, к уменьшению степени отвода масла из пор, во-вторых, ухудшает транспортную способность устройства. Кроме того, в данном устройстве подпор со стороны разгрузочного патрубка увеличивается постепенно и наибольшего значения достигает только в конце движения измельчаемого материала, в результате чего степень измельчения материала остается сравнительно невысокой.

Известно устройство для измельчения (отжима) преимущественно масличныx продуктов, содержащее рабочую камеру с размещенными в ней валами, на которых установлены чередующиеся и выполненные с возможностью взаимного контактирования червячные насадки, в которых угол подъема винтовой линии уменьшается в направлении от входа к выходу рабочей камеры, и измельчающие органы в виде групп призматических насадок, смещенных одна относительно другой с образованием винтового канала [3]
Это устройство является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, в связи с чем оно рассматривается в материалах заявки в качестве прототипа.

В рассматриваемом устройстве насадки расположены группами, каждая из которых имеет взаимно противоположное смещение. Это обстоятельство позволяет устранить недостаток ранее описанного аналога, связанный с невысокой степенью измельчения материала, поскольку чередование групп насадок со взаимно противоположным смещением создает пульсирующий (периодический) подпор в процессе перемещения потока материала по рабочей камере за счет создания на отдельных участках камеры встречных потоку усилий. Однако как и в упомянутом аналоге, в устройстве-прототипе имеется существенный недостаток, связанный с низкой степенью отжима масла вследствие значительного уменьшения проницаемости материала и роста сопротивления фильтрации, обусловленного наличием встречных потоку усилий, возникающих в процессе транспортирования материала.

Целью изобретения является интенсификация процесса переработки масличных продуктов.

Это достигается тем, что в устройстве для переработки преимущественно масличных продуктов, содержащем рабочую камеру с размещенными в ней валами, на которых установлены чередующиеся и выполненные с возможностью взаимного контактирования червячные насадки, в которых угол подъема винтовой линии уменьшается в направлении от входа к выходу рабочей камеры, и измельчающие органы в виде групп призматических насадок, смещенных одна относительно другой с образованием винтового канала, согласно изобретению угол подъема винтовой линии канала, образованного группой призматических насадок, превышает угол подъема винтовой линии канала червячной насадки, при этом сумма длин групп призматических насадок не превышает суммы длин червячных насадок.

Кроме того, наименьшей угол подъема винтовой линии канала, образованного группой призматических насадок, превышает наибольший угол подъема винтовой линии канала червячных насадок не менее чем вдвое, а длина каждой группы червячных насадок превышает полудиаметр соответствующего червяка.

Как известно, интенсивность отжима масла прямо пропорциональна прикладываемому давлению, однако с ростом давления резко уменьшается проницаемость материала, что крайне негативно влияет на процесс отжима.

Если червячные насадки образуют каналы с малым углом подъема винтовой линии, а призматические насадки образуют каналы с более значительным углом подъема винтовой линии, то величины продольного и поперечного сдвига в материале при прохождении червячных насадок незначительны, а в частицах преобладают объемные микродеформации, в то же время в призматических насадках при некотором снижении объемных микродеформаций частиц величина поперечного сдвига велика, а продольного незначительна.

Большой поперечный сдвиг означает развитое перемещение частиц материала друг относительно друга, при этом поровые капилляры разблокируются, и проницаемость резко возрастает. Процесс отжима масла может быть реализован только при непрерывном поступательном перемешивании материала по рабочей камере. В случае превышения угла подъема винтовой линии канала, образованного группой призматических насадок, по отношению к углу подъема винтовой линии канала червячных насадок необходимым условием продольного перемещения материала в рабочей камере является превышение суммой длин групп червячных насадок суммы длин групп призматических насадок.

Таким образом, предложенная совокупность признаков обеспечивает перемещение материала в рабочей камере устройства со значительной скоростью при высоком давлении с обеспечением достаточной проницаемости, вследствие чего повышается интенсивность отжима масла.

В известных технических решениях заявителем не обнаружено совокупности признаков, присущих предлагаемому изобретению, на основании чего сделан вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Существенные отличия" ("Изобретательский уровень").

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 график изменения давления, проницаемости и выхода масла на различных участках рабочей камеры.

На фиг.3 кривой I обозначено давление, II проницаемость, III отжим.

Устройство для переработки преимущественно масличных продуктов содержит рабочую камеру 1, включающую два смежных зеерных цилиндра 2 и 3, загрузочный патрубок 4 и разгрузочный узел в виде матрицы 5. Внутри рабочей камеры 1 параллельно друг другу размещены валы 6 и 7, на которых установлены питающие червяки 8, чередующиеся червячные насадки 9, 10, 11 и группы 12, 13 призматических насадок 14. Количество червячных насадок и групп призматических насадок определяется технико-экономическими показателями конкретного устройства и колеблется в пределах 2.5. Червячные насадки 9, 10, 11 и группы 12, 13 призматических насадок установлены на валах 6 и 7 с возможностью постоянного контакта соответствующих насадок между собой. В приведенном примере каждая насадка 14 выполнена в виде призмы, основанием которой является равносторонний выпуклый треугольник. Угол подъема винтовой линии каждой последующей червячной насадки должен быть меньше угла подъема винтовой линии каждой предыдущей червячной насадки, при этом должно соблюдаться условие, согласно которому угол подъема винтовой линии канала последней червячной насадки не должен превышать 0,4 угла подъема винтовой линии канала первой червячной насадки (данные получены экспериментальным путем). Такое конструктивное выполнение червячных насадок обеспечивает постепенное увеличение давления и объемных деформаций материала в процессе отжима. В примере конкретного выполнения угол ϕ₁ подъема винтовой линии червячной насадки 9 находится в пределах 12.14^о, а угол ϕ₂ подъема винтовой линии последней червячной насадки 11 составляет 4.6^о или 0,3 величины угла подъема винтовой линии первой червячной насадки 9. Призматические насадки 14 в каждой группе (12, 13) смещены одна относительно другой на угол δ β с образованием винтового канала, при этом угол β подъема винтовой линии канала, образованного группой призматических насадок 14, по меньшей мере вдвое превышает угол ϕ₁ подъема винтовой линии канала червячной насадки 9 (в примере конкретного выполнения β 37.56^о). Длина каждой червячной насадки 9, 10, 11 превышает полудиаметр соответствующего червяка, а сумма длин червячных насадок 9, 10, 11 превосходит сумму длин групп 12, 13 призматических насадок 14 не менее чем в 1,5.2,2 раза (данные получены экспериментальным путем).

Устройство работает следующим образом.

После включения привода (не показан) и приведения во вращение валов 6 и 7 маслосодержащий материал подается через загрузочный патрубок 4 в рабочую камеру 1, где подхватывается питающими червяками 8 и направляется в зеерные цилиндры 2 и 3, в которых попадает на червячные насадки 9 и перемещается с их помощью в направлении группы 12 призматических насадок 14. По мере транспортирования материала червячными насадками 9 давление в каналах, образованных внутренней поверхностью зеерных цилиндров 2, 3, и червяками насадки 9, резко возрастает, содержащееся в материале масло отжимается, однако проницаемость материала в значительной степени снижается (фиг.4, кривые I, II, III). Отфильтрованное масло выводится из устройства через щели зеерных цилиндров 2,3 (не показаны). При поступлении материала в зону призматических насадок 14 группы 12 давление начинает уменьшаться, степень отжима масла снижается, но проницаемость резко увеличивается. Затем материал поступает в червячные насадки 10, и по мере транспортирования ими, как показано на графике, представленном на фиг.4, давление и съем масла вновь резко возрастает (более значительно, чем при транспортировании червячными насадками 9), а проницаемость материала ухудшается. После прохождения материала через насадки 14 группы 13 и червячные насадки 11 обезжиренный материал выводится из устройства через матрицу 5.

В результате использования предлагаемого устройства для переработки маслосодержащих продуктов масличность жмыха при однократном прессовании снизилась на 6% по сравнению с оборудованием, в наибольшей мере характеризующим достигнутый уровень техники в данной области.

Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в масложировой промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит рабочую камеру, включающую два смежных зеерных цилиндра, загрузочный патрубок и разгрузочную матрицу. Внутри рабочей камеры параллельно друг другу размещены валы, на которых установлены чередующиеся и выполненные с возможностью взаимного контактирования червячные насадки и группы призматических насадок, смещенных одна относительно другой с образованием винтового канала. Угол β подъема винтовой линии канала, образованного группой призматических насадок, превышает угол v₁ подъема винтовой линии канала червячной насадки, при этом сумма длин группы призматических насадок не превышает суммы длин червячных насадок. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МАСЛИЧНЫХ ПРОДУКТОВ, содержащее рабочую камеру с размещенными в ней валами, на которых установлены чередующиеся, с возможностью взаимного контактирования червячные насадки, в каждой из которых угол подъема винтовой линии уменьшается в направлении от входа к выходу рабочей камеры, и измельчающие органы, образованные группами призматических насадок, расположенных со смещением одна относительно другой и с образованием винтового канала, отличающееся тем, что группы призматических насадок выполнены и размещены так, что угол подъема винтовой линии канала каждой группы призматических насадок превышает угол подъема винтовой линии червячной насадки, а сумма длин групп призматических насадок не превышает суммы длин червячных насадок. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что группы призматических и червячных насадок выполнены так, что наименьший угол подъема винтовой линии канала, образованного групповой призматических насадок, превышает наибольший угол подъема винтовой линии канала червячных насадок не менее чем в два раза. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что группы червячных насадок выполнены так, что длина каждой группы червячных насадок превышает полудиаметр соответствующей червячной насадки.