УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2007 года по МПК B02C18/30 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для измельчения пищевых продуктов, например, при приготовлении теста из замоченного зерна в производстве зернового хлеба.

Известно устройство для приготовления тестовой массы из зерна, содержащее загрузочный бункер и шнековую нагнетательную камеру, на выходе из которой установлен ряд решеток, размещенных с образованием между ними отделений, в которых размещены ножи с лопастями, передние поверхности которых образуют с выходной решеткой отделения острый угол, причем, величина этого угла увеличивается от отделения к отделению по ходу тестовой массы, что, по замыслу, обеспечивает увеличение производительности и снижение энергозатрат за счет роста предельной подачи от отделения к отделению с увеличением угла наклона, как в шнековых устройствах (пат. RU № 2156065, кл. А21С 1/12, В02С 18/30, 2000).

Однако условия работы ножа существенно отличаются от условий работы шнека и влияние угла наклона неоднозначно. С ростом угла наклона уменьшается осевая составляющая воздействия на перерабатываемую массу и увеличивается тангенциальная, т.е. увеличивается тенденция к прокручиванию массы в отделении, возрастание подачи возможно при частичном заполнении отделения массой. При полном заполнении отделения подача, в основном, определяется ее объемом.

Наиболее близким к предлагаемому является известное устройство для измельчения мясокостного сырья, содержащее загрузочный бункер, камеру с подающим шнеком и режущим узлом, выполненным в виде решеток, установленных между концом шнека и выходом камеры с образованием отделений, в которых размещены контактирующие с решетками ножи, установленные на валу шнека, и прижимную гайку. Камера в зоне размещения режущего узла выполнена ступенчато расширяющейся, а диаметры ножей и решеток соответственно увеличивающимися в направлении движения перерабатываемой массы, т.е. между решетками образованы отделения увеличивающегося объема за счет увеличения диаметра (а.с. № 1775087, кл. А22С 17/00, 1990). Такое увеличение объема отделений уменьшает сопротивление движению продукта.

К недостаткам устройства относятся увеличенные габариты режущего узла, его низкая технологичность, увеличение потребного крутящего момента, связанное с увеличением диаметра, что требует повышения мощности привода, большая номенклатура заменяемых деталей (ножей и решеток), что важно при эксплуатации.

Технической задачей, решаемой изобретением, является упрощение конструкции устройства, повышение ее технологичности и снижение потребляемой мощности.

Эта задача решается тем, что в устройстве для измельчения пищевых продуктов, содержащем загрузочный бункер, камеру с подающим шнеком и режущим узлом, выполненным в виде решеток, установленных между концом шнека и выходом камеры с образованием отделений увеличивающегося к выходу камеры объема, в которых размещены контактирующие с решетками ножи, установленные на валу шнека, и прижимную гайку, в отличие от известного, камера в области размещения режущего узла выполнена постоянного диаметра, решетки установлены с увеличивающейся к выходу камеры дистанцией, а ножи выполнены с соответствующим увеличением осевого размера.

Такая конструкция обеспечивает увеличение объема отделений за счет роста их осевого размера.

Более простая форма корпуса (без расширения в области режущего узла) требует менее сложной оснастки для его отливки, постоянство диаметра камеры в зоне размещения режущего узла упрощает расточку гнезда под него. Постоянство диаметра решеток и ножей обеспечивает, по сравнению с известным устройством, уменьшение номенклатуры потребных заготовок для их изготовления и крутящего момента во время работы устройства, т.е. снижение потребной мощности привода и, следовательно, энергетических затрат во время эксплуатации.

Дополнительной технической задачей, решаемой изобретением, является увеличение срока службы ножей и уменьшение их номенклатуры.

Это достигается тем, что лопасти ножа, или, по крайней мере, их передние поверхности выполнены одинаковой формы с лопастями соседствующего с ним со стороны шнека ножа в пределах осевого размера последнего, поэтому возможна их перестановка, по мере стачивания во время переточек, в отделения с меньшим осевым размером.

Еще одной дополнительной технической задачей, решаемой изобретением, является увеличение производительности устройства за счет повышения эффективности проталкивания перерабатываемой массы лопастями ножей.

Это достигается тем, что передняя поверхность лопасти ножа или, по крайней мере, ее часть, примыкающая к линии пересечения с плоскостью решетки со стороны выхода из камеры, выполнена вогнутой, причем, угол между касательной плоскостью к вогнутой поверхности и плоскостью решетки уменьшается в направлении от линии их пересечения от 30-45° до 0-25°.

Кроме того, при постоянстве формы передней поверхности лопастей ножей обеспечивается возрастание максимального угла ее наклона от отделения к отделению по ходу перерабатываемой массы, сохраняющееся при переточке и перестановке ножей.

Ввиду того, что уменьшение угла наклона вогнутой поверхности лопасти ножа увеличивает осевую составляющую воздействия на перерабатываемую массу, а увеличение максимального угла ее наклона от отделения к отделению при движении массы без проскальзывания относительно решетки в окружном направлении увеличивает скорость проталкивания массы, участок вогнутой поверхности с малыми углами наклона, примыкающий к линии пересечения с плоскостью решетки со стороны шнека, сильнее поджимая находящуюся под ним массу к решетке и притормаживая ее, запирает массу под лопастью, способствуя тем самым проталкиванию массы участком вогнутой поверхности с большими углами наклона, примыкающим к линии пересечения с плоскостью решетки со стороны выхода из камеры.

Выполнение части передней поверхности лопасти ножа, примыкающей к линии ее пересечения с плоскостью решетки со стороны шнека, плоской обеспечивает постоянство угла заострения ножа при переточках.

Наиболее простой и технологичной конструкция ножа получается при выполнении вогнутой части лопасти ножа цилиндрической.

На чертежах изображено:

- на фиг.1 - продольный разрез устройства по оси шнека;

- на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1;

- на фиг.3 и 4 - схематическое изображение режущего узла, варианты исполнения;

- на фиг.5, 6 и 7 - сечение Б-Б на фиг.2, варианты исполнения.

Устройство для измельчения пищевых продуктов (фиг.1) содержит загрузочный бункер 1, камеру 2 с подающим шнеком 3 и режущим узлом, выполненным в виде решеток 4, 5, 6, 7, установленных между концом шнека и выходом камеры с образованием отделений 8, 9, 10, в которых размещены лопастные ножи 11, 12, 13, установленные на валу 14 шнека. Режущий узел размешен в расточке 15 постоянного диаметра и поджат прижимной гайкой 16 через упорное кольцо 17 и опорную крестовину 18. Решетки установлены с увеличивающимися к выходу камеры дистанциями s₃>s₂>s₁ (фиг.3 и 4), поэтому объемы образованных между ними отделений также увеличиваются за счет увеличения их осевого размера h₃>h₂>h₁. Осевые размеры ножей увеличиваются соответственно.

Лопасти 19 всех ножей (фиг.2) выполнены радиально-прямолинейными и оформлены одинаковыми поверхностями. Передняя поверхность 20 лопасти (фиг.3, 5) либо ее часть 24 (фиг.4, 6) выполнена вогнутой и оформлена цилиндрической поверхностью радиуса R так, что угол между касательной плоскостью к вогнутой поверхности и плоскостью решетки уменьшается в направлении от линии 21 их пересечения от 30-45° до 0-25°. Максимальный угол наклона вогнутой поверхности ϕ_i (i - номер ножа) - между касательной к вогнутой поверхности и плоскостью решетки со стороны выхода. Минимальный угол наклона γ_i - между касательной к вогнутой поверхности и плоскостью решетки со стороны шнека.

При полном оформлении передней поверхности цилиндрической (фиг.3 и 5) угол γ_i является углом заострения режущей кромки 22, поэтому для обеспечения достаточной стойкости режущей кромки нецелесообразно выполнять его менее 5°, а для обеспечения достаточной эффективности проталкивания перерабатываемой массы - более 25°. Осевой размер h_i ножей уменьшается (от выхода - к шнеку, т.е. h_i<h₂<h₃) симметрично с обеих сторон. При этом угол γ_i возрастает, а угол ϕ_i уменьшается. Например, при h₃=6 мм, h₂=5 мм, h₁=4 мм (разность 0,5 мм на сторону), R=15 мм и γ₃=8°-γ₂=16°53', γ₁=22°32', ϕ₃=53°50', ϕ₂=51°26', ϕ₁=48°57'.

Такие ножи можно использовать при переработке мягких материалов без твердых включений.

Для переработки твердых или содержащих твердые включения материалов целесообразно использовать ножи (фиг.4 и 6), часть 23 передней поверхности лопастей которых, прилегающая к режущей кромке 22, выполнена плоской под постоянным для всех ножей углом заострения α. В этом случае для увеличения эффективности проталкивания перерабатываемой массы вогнутую часть 24 передней поверхности целесообразно выполнять с начальным углом наклона γ=0-5°. Осевой размер h_i этих ножей также уменьшается симметрично с обеих сторон. Максимальный угол наклона ϕ_i вогнутой части передней поверхности определяется ее радиусом R и осевым размером g_i. Например, при g₃=3,56 мм, g₂=3,06 мм, g₁=2,56 мм (разность 0,5 мм на сторону), R=15 мм и γ=0°-ϕ₃=40°19', ϕ₂=37°16', ϕ₁=33°59'.

Устройство для измельчения пищевых продуктов работает следующим образом.

Продукт поступает через бункер 1 (фиг.1) в камеру 2 на шнек 3, которым перемещается к режущему узлу на первую по ходу движения решетку 4. На фиг.3 и 4 стрелками показано направление движения перерабатываемой массы и лопастей ножей. При выходе из отверстий решетки 4, продукт разрезается ножом 11 и в виде частично измельченной массы попадает в первое меньшее по объему отделение 8 между решетками 4, 5. При вращении ножа его лопасти, воздействуя на перерабатываемую массу своими передними поверхностями, проталкивают ее через решетку 5 в следующее отделение 9. При этом участок вогнутой поверхности с малыми углами наклона, примыкающий к линии пересечения с плоскостью решетки со стороны шнека, сильнее поджимая находящуюся под ним массу к решетке и притормаживая ее, запирает массу под лопастью, способствуя тем самым проталкиванию массы участком вогнутой поверхности с большими углами наклона, примыкающим к линии 21 пересечения с плоскостью решетки со стороны выхода из камеры.

Аналогичные процессы происходят в последующих отделениях 9 и 10. За счет последовательного увеличения объемов отделений, а также за счет последовательного увеличения проталкивающей способности ножей за счет возрастания максимального угла наклона ϕ_i (ϕ₁<ϕ₂<ϕ₃) вогнутой поверхности лопасти ножа от отделения к отделению, исключается противодавление перерабатываемой массы, ее рециркуляция и, следовательно, перетирание и перегрев.

В процессе работы режущие кромки ножей притупляются и требуют заточки. При заточке ножи сошлифовываются симметрично по обеим плоскостям, как показано тонкими линиями на фиг.5, 6. После заточки осевой размер ножа h_i уменьшается. Благодаря тому, что лопасти ножа, или, по крайней мере, их передние поверхности выполнены одинаковой формы с лопастями соседствующего с ним со стороны шнека ножа в пределах осевого размера последнего, возможна его перестановка, по мере стачивания во время переточек, в отделение с меньшим осевым размером, т.е. нож из отделения 10 устанавливают в отделение 9, из отделения 9 - в отделение 8, а в отделение 10 устанавливают новый нож.

Очевидно, что реализация изобретения возможна и при других конструктивных исполнениях устройства. Например, передняя поверхность 20 лопасти ножа может быть выполнена плоской (фиг.7). Это упрощает изготовление ножей, но в этом случае при постоянстве угла наклона передних поверхностей лопастей у всех ножей повышение производительности отделений обеспечивается только увеличением их объема, а при разных углах увеличивается номенклатура ножей и их расход. Форма лопастей также не обязательно должна быть радиально-прямолинейной. Они могут иметь любую подходящую, известную из уровня техники форму, например, они могут быть винтовыми. Вогнутая часть передних поверхностей лопастей ножей может быть любой подходящей поверхностью.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для приготовления теста из замоченного сырья в производстве зернового хлеба. Устройство для измельчения пищевых продуктов содержит загрузочный бункер, камеру с подающим шнеком и режущим узлом, выполненным в виде решеток, установленных между концом шнека и выходом камеры с образованием отделений увеличивающегося к выходу камеры объема, в которых размещены контактирующие с решетками лопастные ножи, установленные на валу шнека, и прижимную гайку. Изобретение позволяет упростить конструкцию, повысить производительность и снизить потребляемую мощность. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для измельчения пищевых продуктов, содержащее загрузочный бункер, камеру с подающим шнеком и режущим узлом, выполненным в виде решеток, установленных между концом шнека и выходом камеры с образованием отделений увеличивающегося к выходу камеры объема, в которых размещены контактирующие с решетками лопастные ножи, установленные на валу шнека, и прижимную гайку, отличающееся тем, что камера в области размещения режущего узла выполнена постоянного диаметра, решетки установлены с увеличивающейся к выходу камеры дистанцией, а ножи выполнены с соответствующим увеличением осевого размера.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лопасти ножа или, по крайней мере, их передние поверхности выполнены одинаковой формы с лопастями соседствующего с ним со стороны шнека ножа в пределах осевого размера последнего.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что передняя поверхность лопасти ножа или, по крайней мере, ее часть, примыкающая к линии пересечения с плоскостью решетки со стороны выхода из камеры, выполнена вогнутой, причем угол между касательной плоскостью к вогнутой поверхности и плоскостью решетки уменьшается в направлении от линии их пересечения от 30-45° до 0-25°.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что часть передней поверхности лопасти ножа, примыкающая к линии ее пересечения с плоскостью решетки со стороны шнека, выполнена плоской.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что вогнутая часть передней поверхности лопасти выполнена цилиндрической.