УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗБИВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1999 года по МПК A01J15/06 

Изобретение относится к маслоизготовителям периодического действия с подвижными относительно корпуса билами, и при небольших размерах устройства может быть использовано в качестве бытового миксера для взбалтывания и перемешивания жидкостей при приготовлении пищи.

Известны маслоизготовители непрерывного и периодического действия для сбивания масла из сливок. В первых из них горизонтальный поток перерабатываемых сливок последовательно проходит через ряд подвижных бил. За счет высокой упорядоченности потока маслоприготовители непрерывного действия обеспечивают высокое качество сбиваемого масла. Однако, поскольку они представляют собой сложные стационарные устройства и для нормальной работы требуют большого количества исходного сырья, их применение ограничивается крупными специализированными предприятиями (маслозаводами), доставка сырья к которым связана с трудностями и вызывает значительные потери.

Поэтому широкое распространение получили небольшие транспортабельные маслоизготовители периодического действия, используемые непосредственно у производителя сливок (на фермах).

Известен маслоизготовитель периодического действия [1], содержащий емкость (бачок), в которой пара вращающихся бил, выполненных в виде встречно направленных пропеллеров, смонтирована на вертикальном валу. Привод (электромотор) вала известного маслоизготовителя может быть установлен или на крышке емкости, или под ее днищем.

При вращении вала подвижные била, во-первых, образуют два встречных потока сливок и, во-вторых, отбрасывают сливки центробежной силой к периферии бачка.

Недостаток известного маслоизготовителя заключается в конструкции привода подвижных бил. Так, размещение привода на крышке бачка затрудняет эксплуатацию устройства, поскольку снимать крышку с бачка приходится вместе с приводом, что требует значительных физических усилий, утомляющих оператора при многократном в течение смены съеме и постановке на бачок, и не исключает повреждения привода. С другой стороны, установка привода под днищем бачка требует специальных уплотнений между вращающимся валом и неподвижным днищем, что усложняет конструкцию, эксплуатационное обслуживание и ремонт устройства, затрудняет его профилактическую чистку и дезинфекцию, а в случае подтекания молочной сыворотки через уплотнение создает угрозу поражения оператора электрическим током.

Кроме того, в отличие от маслоизготовителей непрерывного действия в известном устройстве наблюдается неупорядоченность потока перерабатываемых сливок, в результате чего часть объема сливок может оказаться непереработанной или при достаточно длительном времени переработки уже сбитое масло снова попадает под воздействие бил, тогда уже сформировавшиеся жировые конгломераты разбиваются и попадают в отходы (в сыворотку), а готовое масло насыщается кислородом и влагой, что снижает его качество.

В известном маслоизготовителе не совсем удачным следует также считать принцип сбивания масла. Так, при сбивании масла требуется удалить белковые оболочки с жировых шариков, что производится тремя способами: удар, сдвиг шариков относительно друг друга под давлением и кавитация. Наименее желательным является удар, поскольку при этом разрушаются и сами жировые шарики. Так как в чистом виде каждый способ в отдельности конструктивно нереализуем, то достоинства известных маслоизготовителей оцениваются по степени сочетания всех трех способов.

По конструкции своего рабочего органа известный маслоизготовитель в большей степени характеризуется именно ударным воздействием, что является одним из его недостатков.

Известно устройство (бытовой миксер) для перемешивания жидких пищевых продуктов [2], которое по принципу работы сходно с маслоизготовителями периодического действия.

Известное устройство содержит емкость (бачок) из немагнитного материала, снаружи вокруг которой выполнен статор электродвигателя (электрическая обмотка). Якорем электродвигателя является свободно размещенный в емкости рабочий орган, выполненный в виде тела вращения, несущего лопатки (подвижные била). По окружности рабочего органа (в его теле) размещен магнитопровод якоря. Во время работы лопатки (била) якоря центробежной силой отбрасывают жидкость к периферии бачка по принципу центробежного вентилятора, жидкость по стенкам бачка вытесняется вверх, опускаясь затем по центру бачка вниз к билам.

Достоинством известного устройства является высокая степень электрозащиты, отсутствие каких-либо трущихся частей и различных уплотнений между взаимно подвижными элементами: при работе устройства якорь как бы "всплывает" и самоцентрируется в магнитном поле статора. Известное устройство характеризуется простотой в эксплуатации.

Однако, если использование известного устройства в качестве бытового миксера отвечает поставленным перед ним задачам, то при сбивании масла проявляются недостатки, свойственные известным маслоизготовителям периодического действия: вследствие хаотичности потоков перерабатываемой жидкости одна часть ее оказывается непереработанной, в то время как другая часть подвергается излишней переработке, приводящей, как уже указывалось, к снижению качества масла и его потерям с отходами; использование принципа центробежного вентилятора приводит преимущественно к ударному воздействию на жировые шарики, что нежелательно для качества (сортности) сбиваемого масла.

Перед изобретением была поставлена задача: создать простой по конструкции и дешевый в эксплуатации маслоизготовитель периодического действия, в котором за счет упорядоченности циркуляции потока перерабатываемых сливок потери масла с отходами были минимальными при высоком качестве готового масла.

Поставленная задача решается тем, что предложен электроприводный маслоизготовитель периодического действия, статор электродвигателя которого расположен снаружи вокруг емкости из немагнитного материала, а магнитопровод якоря выполнен на несущем лопатки рабочем органе, свободно помещенном в емкость.

Новым в предложенном изобретении является то, что рабочий орган выполнен в виде ротора осевого вентилятора, одна группа лопаток которого установлена внутри, а другая - снаружи вертикальной гильзы и окружена концентричным гильзе магнитопроводом, при этом внутренние и наружные лопатки имеют встречный угол наклона к плоскости их вращения.

В возможном варианте исполнения лопатки могут иметь перфорацию.

На чертеже показан маслоизготовитель, вид сбоку в продольном разрезе.

Маслоизготовитель имеет емкость (бачок) 1 из немагнитного материала, снаружи по окружности которого выполнена обмотка 2 статора электродвигателя. Внутри бачка 1 свободно размещен рабочий орган, который содержит гильзу 3. Внутри гильзы 3 установлена одна группа лопаток 4, а снаружи - другая 5. Наружные лопатки 5 окружены концентричным гильзе 3 кольцевым магнитопроводом 6, благодаря которому рабочий орган (элементы 3, 4, 5, 6) превращается в якорь электродвигателя. Центральная ось 7 в принципе может не нести никакой функциональной нагрузки, являясь только соединительным элементом для внутренних концов лопаток 4, а в предлагаемом варианте исполнения, взаимодействуя с коническим выступом днища бачка 1, служит временной опорой рабочего органа при неработающем устройстве (форма днища бачка 1 играет некоторую роль в упорядочении циркуляции потока сливок и может отличаться от показанной на чертеже). На крышке 8 бачка могут быть выполнены вертикальные ребра 9, которые могут служить, с одной стороны, неподвижными билами и, с другой стороны, предотвращают закручивание в бачке 1 всей массы помещенных туда сливок. В возможном варианте исполнения лопатки 4 и 5 могут быть выполнены перфорированными, т.е. иметь сквозные отверстия 11.

Маслоизготовитель работает следующим образом. При подаче электрического тока в обмотку 2 в ней создается вращающееся магнитное поле (общеизвестный асинхронный двигатель переменного тока), рабочий орган "всплывает" в магнитном поле и, самоцентрируясь, начинает вращаться вокруг геометрической оси "О" бачка по стрелке "Б". За счет выбора удельного веса материала элементов рабочего органа или (и) выполнения их пустотелыми на рабочий орган могут также воздействовать гидростатические силы, облегчающие его всплывание. Наклон лопаток 4 и 5 к плоскости их вращения выбран встречным из такого расчета, чтобы внутренние лопатки 4 гнали массу сливок 10 вниз, а наружные - вверх по стрелкам "В". Неподвижные лопатки 9 будут предотвращать закручивание всей массы сливок в бачке.

За счет меньшего удельного веса сбитое масло будет собираться в верхней части бачка и вследствие высокой упорядоченности циркуляции потока, сравнимой с маслоизготовителями непрерывного действия, практически не будет подвергаться повторному воздействию лопаток 4 и 5. Сквозные отверстия 11 (перфорация) в лопатках интенсифицируют кавитационные процессы.

Следует отметить, что при соответствующей скорости вращения рабочего органа, величине площади и углах наклона лопаток можно получить желательную кавитацию, не выполняя отверстия 11 в лопатках.

Очевидно, что соотношение величин площадей и углов наклона между внутренними и наружными лопатками должно выбираться из условия равенства объемов сливок, проходящих через лопатки вниз и вверх.

Известно, что качество приготовленного масла зависит от сорта, консистенции, температуры сливок (времени года, окружающей температуры) и т.д. и регулируется режимами протекания технологического процесса. В известных маслоизготовителях не предусмотрено никаких возможностей регулировки режимов, кроме времени переработки сливок, что не позволяет добиться стабильных показателей по сортности масла при различных параметрах исходного сырья (увеличение времени переработки приводит к снижению сорта масла, уменьшение - к увеличению отходов).

Предложенный маслоизготовитель по сравнению с известными позволяет в широких пределах регулировать интенсивность протекания процесса переработки. Для этого достаточно укомплектовать маслоизготовитель несколькими сменными рабочими органами с различными величинами углов наклона и площадей лопаток, промаркировав их в заводских условиях на соответствующие сорта и температуру сырья. Поскольку замена рабочего органа не требует никаких монтажных работ, ни квалификации от обслуживающего персонала, ни затрат дополнительного времени, то предложенный маслоизготовитель практически при всех характеристиках исходного сырья позволяет получить наиболее простым способам требуемый сорт масла.

Кроме того, как уже отмечалось ранее, при небольших размерах устройства оно может быть использовано в качестве бытового миксера для взбалтывания и перемешивания различных жидкостей при приготовлении пищи с предельной простотой в эксплуатации.

Список использованных источников
1. Авторское свидетельство СССР N 1732881, кл. A 01 J 15/00.

2. Авторское свидетельство СССР N 1759400, кл. A 47 J 43/04. Устройство для перемешивания жидких пищевых продуктов. (прототип).

Использование: предназначен для сбивания масла из сливок. Сущность: содержит емкость из немагнитного материала, снаружи по окружности которой расположен статор электродвигателя. Внутри емкости свободно помещен рабочий орган, выполненный в виде ротора осевого вентилятора, одна группа лопаток которого установлена внутри вертикальной гильзы, а другая - снаружи ее и окружена концентричным гильзе магнитопроводом. Внутренняя и наружная лопатки имеют встречный угол наклона к плоскости их вращения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для взбивания пищевых продуктов, предпочтительно сбивания масла, содержащее емкость из немагнитного материала, статор электродвигателя, расположенный вокруг емкости с наружной ее стороны, и ротор, выполненный в виде кольцевого магнитопровода с укрепленными внутри него лопатками и свободно размещенный в емкости, отличающееся тем, что оно снабжено вертикальной гильзой, концентрично размещенной внутри ротора, а лопатки укреплены внутри и снаружи гильзы так, что имеют встречный угол наклона к плоскости их вращения и представляют собой лопасти осевого вентилятора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лопатки имеют перфорацию.