ТАРЕЛЬЧАТЫЙ ГРАНУЛЯТОР С АКТИВАТОРОМ Российский патент 2003 года по МПК B01J2/14 A23P1/02 

Изобретение относится к устройствам для гранулирования материалов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, например, для получения концентратов киселей, состоящих из смеси сахара, крахмала и концентрированного сока.

На тарельчатом грануляторе гранулы получают путем окатывания влажного дисперсного материала в поле центробежно-гравитационных сил на наклонно вращающейся тарели. На материал, находящийся на вращающейся тарели, действуют сила тяжести, центробежная сила, силы трения, капиллярные силы. Под действием этих сил материал поднимается в верхнюю часть тарели и скатывается в нижнюю ее часть. При этом происходит образование, рост гранул, и форма движения материала приближается к спиралевидной. Наибольшую длину витка спирали проходят самые мелкие частицы, наименьшую длину витка спирали проходят наиболее крупные гранулы. Масса материала вращающегося слоя неравномерно распределена по поверхности дна тарели и смещена к борту тарели, движущемуся вверх. Таким образом, во вращающемся слое имеется условный центр сегрегации гранул, возле которого сосредотачиваются наиболее крупные гранулы.

Скорость роста гранул в тарельчатых грануляторах существенно зависит от насыпного веса гранулируемого материала, качество и однородность гранул зависит от способности материала к вязкопластичным деформациям в процессе окатывания.

Пищевые дисперсные смеси, как правило, характеризуются малым насыпным весом и повышенной липкостью, что приводит или к продолжительному времени гранулирования, или, наоборот, к быстрому слипанию смеси в крупные бесформенные комки.

При производстве киселей дисперсная масса (сахар, крахмал) склонна к слипанию при относительно малом насыпном весе, а жидкая фаза представляет собой вязкий сиропообразный концентрат. Использование известных тарельчатых грануляторов для гранулирования концентрата киселя приводит к образованию гранул повышенного размера (более 5 мм), неоднородных по качеству (форма, плотность), что затрудняет дальнейшую растворимость концентрата киселя, создает трудности при мелкой расфасовке продукта, ухудшает товарный вид, удлиняет процесс сушки гранул концентрата киселя.

Известен тарельчатый гранулятор, содержащий корпус с крышкой, в котором установлена с возможностью вращения наклонная тарель, привод тарели, загрузочный и разгрузочный патрубки, форсунки и сепарирующее устройство (а.с. СССР 1517995, В 01 J 2/14, 1987).

Сепарирующее устройство указанного тарельчатого гранулятора выполнено в виде борта тарели с перфорацией и двух дуговых пластин, охватывающих борт тарели и образующих проходное сечение в зоне 1-6 ч при вращении тарели против часовой стрелки, и установленных с возможностью перемещения вдоль борта тарели. Сформированные гранулы перекатываются через борт тарели только в том месте, где дуговые пластины образуют проходное сечение, а частицы размером, меньшим диаметра перфорации, проходят через отверстия в борте и выводятся через дополнительный патрубок. За счет относительного перемещения дуговых пластин меняется положение и размер проходного сечения выгрузки готового продукта, что дает возможность некоторым образом управлять процессом роста гранул и их конечным размером и выделять продукт более узкого фракционного состава.

Однако сепарирующее устройство позволяет осуществлять выделение гранул узкого гранулометрического состава только при условии хорошей сыпучести гранулята, а также удаление мелкой фракции сепарирующим устройством из гранулятора снижает удельный выход готовой продукции.

Известен тарельчатый гранулятор (RU 2105601 С1, 6 В 01 J 2/14, 1998), где в результате введения регулирующей пластины, стола-ножа и сепарирующего устройства создается дополнительное воздействие на гранулы для их активного перекатывания и обеспечивается отвод гранул требуемого размера.

Однако ввиду повышенной липкости пищевых масс, в частности концентратов киселей, на сепарирующее устройство будет происходить налипание материала и, как следствие этого, сепарирующее устройство не обеспечит эффективного выделения гранул требуемого размера.

Задачей данного изобретения является создание тарельчатого гранулятора, в котором за счет введения нового конструктивного элемента - активатора сокращается время гранулирования, повышается выход гранул фракции 0,75-2,5 мм, однородных по качеству (форме и плотности).

Поставленная задача решена следующим образом.

В известный тарельчатый гранулятор, содержащий корпус с крышкой, в котором установлена с возможностью вращения наклонная тарель, привод тарели, отбойный и донный ножи, введен активатор с приводом. Активатор установлен перпендикулярно дну тарели с зазором относительно дна и борта тарели 5-10 мм.

Активатор размещен в зоне, где сосредотачиваются наиболее крупные гранулы и слипшиеся агрегаты. Ударное воздействие лопастей активатора, с одной стороны, приводит к разрушению крупных гранул и агрегатов, а с другой стороны, инициирует гранулообразование в исходном материале. Отношение диаметра рабочего органа активатора к диаметру тарели принято в диапазоне 1:12-1:8 (в зависимости от свойств исходного материала), так как при таком отношении не происходит нарушения режима переката материала и связанного с ним процесса сегрегации гранул. Привод вращения активатора выполнен регулируемым (по частоте вращения), что позволяет активно влиять на процесс гранулирования, в частности на размер получаемого гранулята.

На фиг. 1 приведена схема тарельчатого гранулятора с активатором в сечении А-А. На фиг.2 и 3 приведены соответственно вид сверху и в сечении А-А тарельчатого гранулятора с активатором с указанием условных траекторий движения гранул и зоной захвата активатора.

Тарельчатый гранулятор с активатором содержит наклонную тарель 1 диаметром D, глубиной Н, с радиусом закругления R и углом наклона к горизонту α, помещенную в корпус 2 с крышкой 3, привод тарели 1, разгрузочный патрубок 4 для вывода готовой продукции, загрузочный патрубок 5 для ввода ретура, форсунки 6, донный и пристенный ножи 7 и 8, активатор 9, установленный на расстоянии относительно дна и борта тарели 1, равном 5-10 мм, и в зоне между 3-5 часами при условном вращении тарели против часовой стрелки, вал активатора 10, привод активатора 11 и подшипниковый узел 12.

При условном рассмотрении тарели 1 в виде часов (фиг.2) активатор 9 расположен в зоне между 7-9 часов при условии вращения тарели по часовой стрелки и зоне между 3-5 часов при вращении против часовой стрелки.

На фиг.2 и 3 отмечены также траектории: а - траектория (условная) движения исходного материала; б, в, г, д - траектории движения гранул по мере их роста; е - траектория движения самых крупных гранул, ж - зона захвата активатора.

Тарельчатый гранулятор работает следующим образом.

Наклонная тарель 1, установленная в корпус 2 с крышкой 3, приводится во вращение приводом против часовой стрелки с заданной угловой скоростью W.

Через загрузочный патрубок 5 вводится ретур, например смесь мелкораздробленных крахмала и сахара.

В результате действия на гранулы, находящиеся на наклонной вращающейся тарели 1, силы тяжести, центорбежной силы и силы трения они получают сложное движение (схематические линии а, б, в, г, д) вокруг зоны движения самых крупных гранул, расположенной внутри условной зоны, ограниченной линией е.

Активно перекатывающиеся за счет естественного соскальзывания гранулы подвергаются напылению жидкой фазой, например концентрированным соком, через форсунки 6. Кроме того, прилипшие к дну и боковым поверхностям тарели гранулы счищаются донным ножом 7 и пристенным ножом 8, скользящими соответственно по дну и боковой поверхности тарели навстречу ее движению.

По мере роста крупные гранулы попадают в зону захвата активатора ж, где подвергаются воздействию активатора, который вращается с частотой n, после чего за счет центробежной силы гранулы перекатываются через борт тарели в разгрузочный патрубок 4 и выводятся из тарельчатого гранулятора для дальнейшей обработки.

Таким образом активное перемешивание материала активатором приводит к повышению однородности гранулята, получаемого из многокомпонентных смесей, снижается время гранулирования, например, концентратов киселей, состоящих из смеси сахара, крахмала и плодово-ягодного экстракта, до требуемого размера гранул 0,75-2,5 мм, при наличии активатора в тарельчатом грануляторе сокращается до 4 минут против 15-20 минут в обычном тарельчатом грануляторе. При этом выход гранул требуемого класса возрастает до 85-90% против 60-65% в обычном тарельчатом грануляторе.

Изобретение относится к устройствам для гранулирования материалов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, например, для получения концентратов киселей, состоящих из смеси сахара, крахмала и концентрированного сока. Тарельчатый гранулятор содержит корпус с крышкой, в котором установлена с возможностью вращения наклонная тарель, привод тарели, загрузочный и разгрузочный патрубки, форсунки, пристенный и донный ножи. В крышке перпендикулярно дну тарели установлен активатор с приводом. Активатор размещен с зазором 5-10 мм относительно дна и борта тарели в зоне между 3-5 ч при условии вращения тарели против часовой стрелки. Отношение диаметра рабочего органа активатора к диаметру тарели равно 1:12- 1:8. Изобретение позволяет сократить время гранулирования, повысить выход гранул фракции 0,75-2,5 мм, однородных по форме и плотности. 3 ил.

Тарельчатый гранулятор с активатором, содержащий корпус с крышкой, в котором установлена с возможностью вращения наклонная тарель, привод тарели, загрузочный и разгрузочный патрубки, форсунки, пристенный и донный ножи, отличающийся тем, что в крышке перпендикулярно дну тарели установлен активатор с приводом с зазором относительно дна и борта тарели 5-10 мм в зоне между 3-5 ч при условии вращения тарели против часовой стрелки, причем отношение диаметра рабочего органа активатора к диаметру тарели равно 1: 12-1: 8.