ШНЕКОВЫЙ ПРЕСС ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОКА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Российский патент 1996 года по МПК C12G1/02 B30B9/12 

Изобретение относится к механическим устройствам для непрерывного извлечения сока из растительного сырья, преимущественно из измельченных яблок и ягод, и может быть использовано в консервной и сокоэкстрактной отраслях агропромышленного комплекса.

Известен шнековый пресс (патент США, кл. В 01 D 25/28, N 4287058, опубл. в 1981 г. ), содержащий бункер с перфорированным желобом, перфорированный барабан со шнеком, привод, регулятор давления прессования и сокосборник, характеризуемый тем, что в нем использован двухзаходный шнек для интенсификации прессования сырья путем удвоения числа зон давления шнека на прессуемую массу. Однако в результате того, что площадь поверхности контакта витков шнека с прессуемой массой тоже удваивается, увеличиваются силы сцепления массы со шнеком и она интенсивно вовлекается во вращение шнеком, в результате чего падает производительность пресса, а прессуемая масса, вращаясь со шнеком, перетирается о внутреннюю поверхность перфорированного барабана и в виде мелких частиц переходит в отделяемый сок, т.е. увеличивает содержание взвесей, что ухудшает качество сока.

Ближайшим к заявляемой конструкции по устройству и принципу работы является пресс, принятый за прототип (а. с. СССР N 398604, кл. С 12 G 1/02, В 30 В 9/18, 1973, бюл. N 38) и содержащий раму, бункер с перфорированным желобом, перфорированный барабан со шнеком, привод, регулятор давления прессования и сокосборник. Этот пресс характеризуется тем, что участок прессующего шнека со стороны регулятора давления прессования снабжен дополнительными витками меньшей высоты, интенсифицирующими процесс сокоотделения и повышающими выход сока. Прессуемая масса, выходящая из межвитковых каналов предшествующего участка шнека, рассекается дополнительными витками и под воздействием большего числа зон давления более интенсивно отжимается. Вследствие того, что площадь витков шнека и силы сцепления их с массой незначительно увеличиваются за счет небольшой длины дополнительных витков, то не происходит существенного падения производительности пресса, а выход сока возрастает.

Извлеченный из прессуемой массы сок через перфорацию барабана отводится в сокосборник.

Недостаток прототипа состоит в том, что повышение выхода извлекаемого сока недостаточно, а содержание в нем взвесей повышено при значительных удельных энергозатратах на прессование, так как прессуемая масса, переходящая в виде спиральной полосы из межвитковых каналов пресса в камеру окончательного прессования (участок перфорированного барабана между торцом шнека и регулятором давления прессования), имеет весьма уплотненную структуру со сдавленными, сплющенными дренажными каналами малого сечения, требует достаточно большого давления прессования для извлечения сока из частиц мезги, расположенных в толще полосы, и для перемещения этого сока через плохо проницаемые каналы в мезге, что сопровождается продавливанием частичек мякоти через перфорацию барабана и насыщением ими сока, а также значительными удельными энергозатратами на процесс прессования при большом давлении прессования.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении выхода извлекаемого сок из каждой тонны перерабатываемого сырья, улучшении его качества за счет снижения содержания взвесей и уменьшении удельных энергозатрат на прессование продукта путем разрыхления и перемешивания прессуемой массы, переходящей из шнекового канала в камеру окончательного прессования и через отверстие в дополнительном витке в зону давления основного витка, обновления при этом системы ее дренажных каналов для облегчения отвода сока при уменьшении давления прессования.

Для достижения поставленной цели в прессе, содержащем раму, бункер с перфорированным желобом, перфорированный барабан со шнеком, имеющим дополнительный виток, привод, регулятор давления прессования и сокосборник, дополнительный виток шнека имеет отверстие и смещен в осевом направлении относительно конца основного витка в сторону регулятора давления прессования.

Размер отверстия назначается менее высоты витка, поскольку дальнейшее увеличение размера отверстия в радиальном направлении приводит к тому, что виток шнека становится прерывистым, в связи с чем его изгибная прочность существенно снижается. Увеличение окружного (по дуге концентрической окружности) размера отверстия более высоты витка ведет к чрезмерному снижению давления на фронтальной поверхности в конце дополнительного витка, что затрудняет поступление спиральной полосы отжимаемой мезги с этой поверхности в камеру окончательного прессования.

Вместе с тем, мезга значительного числа видов растительного сырья в зависимости от его степени зрелости отличается весьма высокой вязкостью что затрудняет прохождение неполностью отжатой мезги через отверстие. Поэтому для эффективной переработки подобного сырья необходимо использовать шнек с дополнительным витком, имеющим несколько отверстий.

Небольшая по сравнению с основным витком длина и наличие отверстий приводят к снижению развиваемого дополнительным витком давления относительно давления на конце основного витка. Смещение конца дополнительного витка в сторону конусного регулятора позволяет вводить этим витком неполностью отжатую мезгу в область с меньшим давлением камеры окончательного прессования.

Предлагаемая конструкция шнекового пресса позволяет:
во-первых, повысить выход сока за счет перемешивания и разрыхления прессуемой массы, так что в зону оказываемого на нее давления основным витком шнека попадают неотжатые, ранее удаленные от него частицы мезги, а также обновляется система дренажных каналов, что облегчает отвод извлекаемого сока;
во-вторых, улучшить качество сока за счет снижения содержания взвесей в нем, так как разрыхляемая масса с обновленными дренажными каналами требует для своего эффективного отжима гораздо меньшего давления, в результате чего и уменьшается продавливание частиц этой массы через перфорацию в сок;
в-третьих, уменьшить энергозатраты на прессование, так как уменьшается требуемое давление прессования и, следовательно, снижается расход энергии на трение массы о шнек и перфорированный барабан, на преодоление гидравлического сопротивления при движении сока в пористом слое мезги, на трение в механизмах пресса.

Соответствие предлагаемого технического решения требованию "существенные отличия" обеспечивается тем, что новые конструктивные признаки, неизвестные в составе других технических решений (аналогов и прототипа), дают возможность устройству выполнять свои функции с достижением положительного эффекта.

На фиг. 1 показан пресс, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А в зоне дополнительного витка с отверстием.

Пресс имеет раму 1 с приводом 2, на которой установлен бункер 3 с перфорированным желобом 4. К торцу бункера 3 примыкает перфорированный барабан 5 с расположенным в нем шнеком 6, имеющим основной виток 7 и дополнительный виток 8 с отверстием 9. У противоположного торца барабана 5 находится регулятор 10 давления прессования. В нижней части пресса под перфорированным барабаном 5 и желобом 4 расположен сборник сока 11.

Пресс работает следующим образом. Мезга измельченных яблок или ягод непрерывно поступает в бункер 3, заполняя межвитковое пространство шнека 6. Свободный сок-самотек стекает через перфорацию желоба 4 в сборник сока 11. В барабане 5 вращающимся шнеком 6 осуществляется прессование мезги с извлечением сока и удалением его через перфорационные отверстия барабана 5 в сборник сока 11. Заключительная стадия прессования мезги осуществляется на участке перфорированного барабана 5 между торцом шнека 6 и регулятором 10 давления прессования. Этот участок барабана часто называют камерой прессования. В нее спрессованная мезга поступает в виде спиральной полосы из межвитковых каналов, образованных витками 7 и 8 вращающегося шнека 6.

Поскольку шнек 6 имеет дополнительный виток 8, выдвинутый на "е" в сторону регулятора 10 давления прессования, т.е. в камеру прессования, и этот виток имеет отверстие 9, то целостность спиральной полосы из спрессованной мезги в момент перехода из каналов шнека 6 в камеру прессования нарушается, слой сдвигается концом выступающего витка 8, а часть мезги, из которой сформована спиральная полоса, под давлением устремляется через отверстие 9 из зоны высокого давления перед витком 8 в зону малого давления за этим витком. При этом сложившаяся структура слоя спрессованной мезги нарушается, мезга перемешивается и разрыхляется, происходит переформировка слоя и обновление дренажных каналов, что позволяет отпрессовать затем частицы мезги, ранее находившиеся в срединных слоях этой спиральной полосы, удаленных от поверхностей витков; через обновленные дренажные каналы легко отвести сок. В результате процесс прессования осуществляется при меньшем давлении, а следовательно, меньше протирается, продавливается частиц мезги через перфорацию стенки барабана в сок, а также сокращаются затраты энергии на прессование.

Отжим сока из мезги, прошедшей через отверстие в дополнительном витке, происходит под действием основного витка на участке его последнего шага, где как раз и находится область наибольшего в шнековом прессе давления, и заканчивается в камере прессования. Интенсивность поступления мезги через отверстие пропорционально разности давлений на фронтальной и тыльной поверхностях дополнительного витка.

Проведенные нами исследования показали, что давление мезги яблок сорта "Превосходный" на фронтальную поверхность в три раза больше, чем на тыльную. Для других витков сырья это отношение может увеличиваться до 5.6 (Кpючков И. В. Определение осевого усилия на шнеках отжимного пресса // Сб. Оборудование для пищевой промышленности, 1977, N 1, с. 14-19).

Использование: пресс предназначен для непрерывного извлечения сока из растительного сырья, преимущественно измельченных яблок и ягод, на предприятиях агропромышленного комплекса. Сущность изобретения: дополнительный виток расположен на шнеке со стороны регулятора давления. Его конец смещен относительно конца основного витка в сторону регулятора. В дополнительном витке выполнено одно или несколько отверстий, размер которых менее высоты витка. В результате повышаются выход и качество сока, уменьшаются удельные энергозатраты. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Шнековый пресс для извлечения сока из растительного сырья, преимущественно из измельченных яблок и ягод, содержащий раму, бункер с перфорированным желобом, перфорированный барабан со шнеком, имеющим дополнительный виток, привод, регулятор давления прессования, сокосборник, отличающийся тем, что дополнительный виток расположен на шнеке со стороны регулятора давления так, что его конец смещен относительно конца основного витка в сторону регулятора, и имеет отверстие, размер которого менее высоты витка. 2. Пресс по п.1, отличающийся тем, что дополнительный виток имеет несколько отверстий.