ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРОВ
INSTRUMENT FOR CONTROLLING STRUCTURE FORMATION PROCESS IN CHEESE PRODUCTION

Изобретение относится к пищевой и непищевой промышленности, а именно к устройствам для непрерывного контроля процесса структурообразования молочно-белкового сгустка при производстве сыров и другой молочной продукции. Также изобретение может быть использовано для контроля процессов структурообразования в производстве немолочных продуктов и в других отраслях.
Известен реометр для контроля образования кислотно-сычужного сгустка «Сгусток-2» (патент №2304280, Российская Федерация, МПК G01N 33/04). Реометр для образования кислотно-сычужного сгустка. Реометр имеет основание с закрепленной снизу центральной втулкой, в которой в подшипниках перемещается шток. На нижнем конце штока соосно закреплен нагружающий диск. При этом для предотвращения угловых смещений нагружающего диска на штоке перпендикулярно установлена стойка с прецизионным шарикоподшипником, входящим в продольный паз, выполненный в центральной втулке. Соосно и параллельно нагружающему диску снизу установлен диск-отражатель, зафиксированный при помощи трех одинаковых шпилек на пластине, закрепленной на нижнем конце центральной втулки. Шпильки расположены с равным шагом по окружности и снабжены гайками и контрящими барашками. Нагрузка на нагружающем диске создается при помощи сменных грузов, соединенных со штоком гибкой связью, переброшенной через блок, установленный в прецизионном шарикоподшипнике на кронштейне, закрепленном на основании. Передача усилия на сгусток производится циклически через заданные промежутки времени при помощи закрепленного на кронштейне перпендикулярно штоку мотор-редуктора, на выходном валу которого установлен нагружающий кулачок, контактирующий с антифрикционной упорной втулкой, закрепленной резьбовым стопором на штоке. Датчик линейных перемещений нагружающего диска закреплен на кронштейне, сердечник которого установлен соосно на шток. Для регистрации перемещений нагружающего диска на выходном валу мотор-редуктора установлен измерительный кулачок, управляющий работой концевого выключателя с нормально разомкнутыми контактами, соединенными с обмотками датчика линейных перемещений и с вторичным блоком. Все вышеописанные узлы закрыты кожухом, прикрепленным к основанию.
Недостатками данного прибора являются трудоемкость очистки рабочих органов и сложность подготовки прибора к работе. Отражающий диск при регулировке должен быть выставлен строго параллельно нагружающему диску, в противном случае возникает погрешность, снижающая точность измерений. Кроме того, для регулировки усилия уравновешивания сменными грузами необходимо снимать внешний кожух прибора.
Наиболее близким техническим решением, выбранным нами в качестве прототипа, является вибрационный реометр (патент №2454655, Российская Федерация, МПК7 G01N 11/14. Вибрационный реометр), который содержит основание, корпус, чувствительный элемент, нагружающее устройство, измерительное устройство. Нагружающее устройство включает закрепленный на основании мотор-редуктор, на валу которого установлен кривошип с продольным пазом. В продольном пазу кривошипа параллельно валу мотор-редуктора зафиксирована ось, на которую надет верхний шарнир рычага, а его нижний шарнир прикреплен к полому штоку, установленному с возможностью поступательного перемещения в двух подшипниках, установленных в центральной втулке, прикрепленной перпендикулярно к основанию. Измерительный блок выполнен в виде стальной калиброванной цилиндрической пружины, верхним концом соосно прикрепленной к нижнему концу полого штока. На нижнем конце измерительного блока соосно полому штоку зафиксирован стержень, на нижний конец которого навинчен чувствительный элемент - в виде полого шара. Измерительный узел выполнен в виде прозрачного диска, на котором с равным шагом по окружности контрастным цветом нанесена радиально расположенная штриховая шкала. Напротив шкалы с одной стороны диска установлен источник постоянного света, а с другой стороны и напротив этого источника света расположен приемник света, причем прозрачный диск зафиксирован на измерительном валике, который установлен в прецизионном шарикоподшипнике, корпус которого зафиксирован на основании. При этом вращение прозрачного диска осуществляется замкнутой гибкой связью, виток к витку намотанной на измерительный валик и переброшенной через одноручьевой шкив, вращающийся в подшипнике кронштейна, установленного на основании. Причем для натяжения гибкой связи предусмотрен упругий элемент. Вращение одноручьевого шкива осуществляется также гибкой связью, закрепленной одним концом соосно к стержню чувствительного элемента, а другим концом - к одноручьевому шкиву, снабженному противовесом, для уравновешивания веса стержня с чувствительным элементом.
Недостатками данного прибора являются сложность конструкции и отсутствие направляющего элемента, фиксирующего стержень с навинченным шаром в вертикальном положении. Отклонение стержня от вертикали вызовет неравномерное нагружение пружины и закусывание стержня с шаром, что приведет к снижению точности измерений.
Задачей изобретения является упрощение конструкции прибора и повышение точности измерений.
Поставленная задача решается тем, что в приборе для контроля процесса структурообразования при производстве сыров, содержащем корпус, возвратную пружину, балку равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения с тензодатчиками, электрическую схему, чувствительный элемент и нагружающее устройство, согласно изобретению чувствительный элемент выполнен в виде рифленой измерительной пластины, зафиксированной на измерительном рычаге, установленном на оси, закрепленной в системе подшипников качения, верхний конец измерительного рычага соединен с балкой равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения с тензодатчиками, на верхний конец которой установлены две антифрикционные пластины, одна из которых контактирует с нагружающим устройством, а вторая - с возвратной пружиной.
На фиг. 1, 2 изображена схема устройства. Устройство имеет основание 1, закрепленное на кронштейне (условно не показано), к которому закреплены левая вертикальная стойка 13, правая вертикальная стойка 14, левый и правый корпуса подшипников 2, в которых установлены прецизионные шарикоподшипники 19, закрытые с двух сторон внешними крышками 5 и внутренними крышками 6. В прецизионных шарикоподшипниках 19 установлена ось 3, на которой закреплен измерительный рычаг 7. Осевое перемещение рычага 7 ограничено распорными втулками 4. Нижний конец измерительного рычага 7 соединен с рифленой измерительной пластиной 8, а верхний конец - с балкой равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения 9, на которую установлены тензодатчики 17, включенные по мостовой схеме. На верхнем конце балки равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения 9 закреплены две антифрикционные пластины 10. На левой вертикальной стойке 13 напротив центра антифрикционной пластины 10 установлено направляющее устройство 12, внутри которого расположена возвратная пружина 11, которая находится в постоянном контакте с левой антифрикционной пластиной 10. К верхнему концу правой вертикальной стойки 14 прикреплена пластина 15, на которой перпендикулярно оси возвратной пружины 11 установлен мотор-редуктор 18, на выходном валу которого закреплен нагружающий кулачок 16, находящийся в постоянном контакте с правой антифрикционной пластиной 10, причем пятно контакта нагружающего кулачка 16 проходит по оси балки равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения 9. Для увеличения жесткости верхние концы вертикальных стоек 14 и 13 соединены траверсой 20.
Прибор работает следующим образом. При помощи кронштейна (условно не показан) прибор крепится строго вертикально на стенке технологической ванны таким образом, чтобы рифленая измерительная пластина 8 полностью погрузилась в исследуемую среду. После этого подключают прибор к блоку управления, на панели управления (условно не показана) включают тумблер «Сеть», при этом напряжение подается на мотор-редуктор 18, выходной вал которого приводит нагружающий кулачок 16 во вращение с постоянной угловой скоростью. При вращении нагружающий кулачок 16 взаимодействует с правой антифрикционной пластиной 10, которая через балку равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения 9 и измерительный рычаг 7 передает возвратно-поступательные движения рифленой измерительной пластине 8, погруженной в исследуемую среду. Обратное движение балки равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения 9 осуществляется возвратной пружиной 11, которая взаимодействует с левой антифрикционной пластиной 10. В начале процесса измерения исследуемая среда находится в жидком состоянии, не оказывая сопротивления рифленой измерительной пластине 8, и не приводя к деформации балки равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения 9. По мере упрочнения сгустка сопротивление движению рифленой измерительной пластины 8 будет нарастать, что приведет к увеличению деформации балки равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения 9, которое будет зафиксировано тензодатчиками 17 и передано на блок регистраций и обработки результатов. В момент готовности сгустка показания прибора в течение дальнейших измерений останутся неизменными.
Технический результат - упрощение конструкции прибора и повышение точности измерения. Конструкция разработанного устройства для непрерывного контроля процесса структурообразования сгустка позволяет использовать его как элемент системы автоматического управления технологическим процессом производства, а также в качестве лабораторного прибора при разработке новых видов молочной продукции. Кроме того, прибор может быть использован для контроля процессов структурообразования в производстве продуктов, где происходит образование структурированного сгустка, а также в других отраслях пищевой и непищевой промышленности.
Источники информации
1. Пат. 2304280 Российская Федерация, МПК G01N 33/04. Реометр для образования кислотно-сычужного сгустка / А.Н. Пирогов, Д.В. Доня. Заявитель и патентообладатель Кемеровский технологический институт пищевой промышленности - №2008130243/28; заявлен 01.08.05; опубл. 10.08.07. Бюл №30.
2. Пат. 2454655 Российская Федерация, МПК7 G01N 11/14. Вибрационный реометр / А.Н. Пирогов, И.А. Литвинова. Заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности - №2008130243/28; заявлен 12.01.11; опубл. 27.06.2012.
3. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник // под ред. Мачихина Ю.А. - М.: Агропромиздат, 1990, 271 с.