ЭМУЛЬСЕР
EMULSOR

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к оборудованию для получения эмульсий.
7
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является смеситель [Патент №2154520, МПК В01 F5/10. Смеситель / С.П. Поломошных, В.И. Мельниченко; Малое внедренческое предприятие «КАМУС»(RU), Малое предприятие «МиЗиВ» (UA) - №95110496/12. 3аявл. 23.06.1995. Опубл. 20.08.2000], который содержит корпус, по вертикальной оси которого установлен вращающийся подающий орган - винт, помещенный в рабочую камеру в виде цилиндрической полости с отверстиями в боковой поверхности. Камера снабжена расположенным внутри нее поршнем. Снаружи рабочей камеры с возможностью перемещения установлен перфорированный цилиндрический насадок. Данное устройство позволяет получать эмульсии широкого диапазона из компонентов различной степени вязкости с возможностью оперативного регулирования интенсивности процесса в зависимости от исходных параметров компонентов.
Недостатками смесителя являются: значительные энергозатраты, обусловленные нерациональным ведением процесса термомеханического воздействия на исходную смесь; неравномерное распределение компонентов в получаемой смеси и ее недостаточное взбивание из-за несовершенной конструкции мешалки, которая не учитывает особенности физико-механических свойств исходных компонентов.
Технической задачей изобретения является рациональное ведение процесса термомеханического воздействия на исходную смесь за счет оптимизации характера движения продукта и обеспечения поддержания заданного температурного режима, максимальная универсализация конструкции механизмов перемешивания с учетом особенностей физико-механических свойств исходных компонентов; получение пробиотических растительно-сливочных эмульсий функционального назначения.
В эмульсере, содержащем вертикальный прямоугольный корпус с вращающимся рабочим органом, новым является то, что в верхней части прямоугольного корпуса установлено два наклонных подающих лотка, нижняя плоскость которых обогревается горячей водой, под лотками в двух противоположных боковых стенках корпуса установлены распылительные форсунки для подачи жидких компонентов, прямоугольный корпус вертикально установлен на смеситель, имеющий корытообразную форму, смеситель включает в себя две последовательно расположенные камеры, причем первая камера находится под вертикальным прямоугольным корпусом, а вторая - в конусообразной части, выходящей за пределы корпуса, внутри смесителя коаксиально расположены быстроходный и тихоходный валы, причем тихоходный вал расположен внутри быстроходного и проходит через две камеры, а быстроходный вал - только через первую камеру, конусообразная часть смесителя имеет двутельный корпус с патрубками для подвода и отвода холодной воды, на быстроходном валу смесителя, расположенного в первой камере, закреплены две ленточные спирали разного диаметра с противоположной навивкой и нагнетающий шнек, на тихоходном валу, проходящем через вторую камеру, в конусообразной части смесителя смонтирован конусообразный нагнетающий шнек переменного шага и диаметра, а на выходе из второй камеры - выгрузочное отверстие.
Технический результат заключается в рациональном ведении процесса термомеханического воздействия на исходную смесь за счет оптимизации характера движения продукта и обеспечения поддержания заданного температурного режима, максимальной универсализации конструкции механизмов перемешивания с учетом особенностей физико-механических свойств исходных компонентов; получении пробиотических растительно-сливочных эмульсий функционального назначения.
На фиг.1 представлено объемное изображение конструкции эмульсера, на фиг.2 - плоскостное изображение конструкции смесителя.
Эмульсер (фиг.1 и 2) включает вертикальный прямоугольный корпус 1, в верхней части которого установлены друг навстречу другу два наклонных подающих лотка 2 и 9. В передней стенке лотка 2 имеется загрузочный патрубок 10 для подачи одного из исходных компонентов (например, пахты), а в передней стенке лотка 9 - загрузочный патрубок 8 для подачи второго из исходных компонентов (например, растительного масла). Лотки 2 и 9 имеют двойное дно. Нижняя плоскость каждого из лотков 2 и 9 обогревается горячей водой, подаваемой через патрубки 11 в двойное дно, а отработанный теплоноситель удаляется через патрубки 12. Подогрев исходных компонентов необходим для понижения их вязкости и равномерного растекания по всей площади горизонтальной наклонной и обогреваемой поверхности лотков.
Задние стенки лотков 2 и 9 между собой не соприкасаются: между ними имеется зазор для отекания в виде тонкой пленки исходных компонентов, которые при отекании с поверхности лотков соприкасаются между собой, образуя одну стекающую пленку.
Под каждым из лотков 2 и 9 в двух противоположных боковых стенках корпуса 1 установлены распылительные форсунки 3 для подачи жидких компонентов. Причем одна форсунка 3 распыляет эмульгатор, а вторая - водный раствор пробиотиков (например, бифидобактерии, лактобактерии). Число форсунок 3, устанавливаемых в двух противоположных боковых стенках корпуса 1, в зависимости от количества вводимых ингредиентов может изменяться.
С помощью распыляющих форсунок 3 происходит равномерное распределение эмульгатора и водного раствора пробиотиков по поверхности стекающей пленки продукта.
Прямоугольный корпус 1 вертикально установлен на смеситель 15, имеющий корытообразную форму. Смеситель 15 включает в себя две последовательно расположенные камеры: первая камера 13 находится под вертикальным прямоугольным корпусом 1, а вторая 14 - в конусообразной части, выходящей за пределы корпуса 1.
Внутри смесителя 15 коаксиально расположены быстроходный 16 и тихоходный 17 валы, причем тихоходный вал 17 расположен внутри быстроходного вала 16 и проходит через камеры 13 и 14, а быстроходный вал 16 - только через первую камеру 13. Конусообразная часть смесителя 15 имеет двутельный корпус 5 с патрубком 18 для подвода холодной воды и патрубком 19 для отвода отработанной воды. Это позволяет охлаждать смесь компонентов до требуемой температуры.
На быстроходном валу 16 смесителя 15, расположенного в первой камере 13, закреплены две ленточные спирали: 20 большего и 4 меньшего диаметра с противоположной навивкой и нагнетающий шнек 21.
Вращающийся рабочий орган представляет собой комбинацию двух ленточных спиралей 20 большего и 4 меньшего диаметра с противоположной навивкой и нагнетающего шнека 21.
На входе и выходе из первой камеры 13 установлены опоры 22 для тихоходного вала 16. Предлагаемая конструкция ленточных спиралей 4 и 20 и нагнетающего шнека 21 обеспечивает интенсивное перемешивание и взбивание смеси компонентов, доводя их до необходимой степени однородности в соответствии с требованиями технологии.
На тихоходном валу 17, проходящем через вторую камеру 14, в конусообразной части смесителя 15 смонтирован конусообразный нагнетающий шнек 6 переменного шага и диаметра, а на выходе из второй камеры - выгрузочное отверстие 7.
Валы 16 и 17 приводятся во вращение с разной частотой от электродвигателей (на фиг.1 и 2 не показаны).
Эмульсер (фиг.1 и 2) работает следующим образом.
Через патрубки 11 подается горячая вода, которая нагревает нижнюю поверхность лотков 2 и 9. Отработанная вода отводится через патрубки 12. Через патрубок 8 на поверхность лотка 9 подается первый исходный компонент, например, растительное масло. Через патрубок 10 на поверхность лотка 2 подается второй исходный компонент, например, пахта. Исходные компоненты, нагреваясь от обогреваемой поверхности лотков, снижают свою вязкость и равномерно растекаются по всей площади наклонной и поверхности лотков 2 и 9.
Затем исходные компоненты (пахта и масло) стекают с поверхности лотков в виде тонкой пленки в зазор между ними, при этом они соприкасаются между собой, образуя одну стекающую пленку.
Далее в одну форсунку 3 подается под давлением эмульгатор, а во вторую - водный раствор пробиотиков. С помощью распыляющих форсунок 3 происходит равномерное распределение эмульгатора и водного раствора пробиотиков по поверхности стекающей пленки продукта. Причем число форсунок 3, устанавливаемых в двух противоположных боковых стенках корпуса 1, может изменяться в зависимости от количества вводимых ингредиентов.
Эмульсия представляет собой дисперсию микроскопических частиц одной жидкости в другой. Эмульсии могут быть образованы двумя любыми несмешивающимися жидкостями. В большинстве случаев одной из фаз эмульсий является вода. Эмульсии типа «масло в воде» это эмульсии, в которых непрерывной фазой является вода, а дисперсной фазой - нерастворимая в воде «маслянистая» жидкость. Эмульсии типа «вода в масле» это эмульсии, в которых непрерывной фазой является масло, а дисперсной фазой - вода. Эмульсии могут иметь больше двух фаз. В таких эмульсиях диспергированные частицы сами содержат еще меньшие частицы третьей фазы (как правило, это та же самая жидкость, что и в непрерывной фазе). Эмульсия, которая образуется при смешивании масла и воды, быстро распадается при остановке этого процесса. Для стабилизации системы в эмульсию вводят третий компонент (эмульгатор), который предотвращает или замедляет разделение фаз. Смесь растительного масла, пахты, эмульгатора и пробиотиков, направляется в первую камеру 13 смесителя 15.
Быстроходный 16 и тихоходный вал 17 приводятся во вращение от электродвигателя (на фиг.1 и 2 не показан). Быстроходный вал 16 смесителя 15 с помощью двух ленточных спиралей 20 большего и 4 меньшего диаметра с противоположной навивкой и нагнетающего шнека 21 осуществляет окончательное взбивание продукта. Предлагаемая конструкция ленточных спиралей обеспечивает интенсивное перемешивание и взбивание смеси компонентов, доводя их до необходимой степени однородности в соответствии с требованиями технологии. Затем взбитая смесь компонентов нагнетающим шнеком 21 подается во вторую конусообразную камеру 14 смесителя 15. Тихоходный вал 17 с расположенным на нем конусообразным нагнетающим шнеком 6 переменного шага и диаметра медленно перемещает продукт к выгрузочному отверстию 7.
Одновременно через патрубок 18 в двутельный корпус 5 подводится холодная вода, которая затем удаляется через патрубок 19. С помощью подаваемой холодной воды охлаждается внутренняя поверхность конусообразной камеры 14, а от нее смесь компонентов - до требуемой температуры. Смесь компонентов подвергается интенсивному и оптимальному термомеханическому воздействию за счет оптимизации характера движения продукта и обеспечения поддержания заданного температурного режима. Этим позволяет придать необходимую однородность и гомогенность структуры эмульсии.
Охлажденный продукт транспортируется шнеком 6 к разгрузочному отверстию 7 и затем направляется на фасовку и упаковку.
Таким образом, использование изобретения позволит:
- оптимизировать процесс термомеханического воздействия на исходное сырье, различное по своим физико-механическим свойствам, за счет рационального характера движения продукта и обеспечения поддержания заданного температурного режима в каждой из двух камер смесителя в зависимости от их функционального назначения;
- расширить область применения за счет достигнутой универсализации механизмов перемешивания с учетом особенностей физико-механических свойств исходных компонентов;
- получить пробиотические растительно-сливочные эмульсии функционального назначения, состоящие из смеси различных компонентов, благодаря решению проблемы равномерного распределения компонентов смеси и наиболее рациональному температурному воздействию на них.