ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ШОКОЛАДНЫХ МАСС Российский патент 1996 года по МПК A23G1/18 

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.

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.

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.