МАСЛОИЗГОТОВИТЕЛЬ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
BATCH BUTTER MAKER

Изобретение относится к устройствам для изготовления сливочного масла из сливок методом сбивания и может использоваться на предприятиях молочной промышленности и в сельском хозяйстве.
Известен маслоизготовитель периодического действия [пат. 88904 РФ, МПК A01J 15/00. Маслоизготовитель периодического действия / В.И. Курдюмов, Р.Н. Байгуллов, Х.Х. Губейдуллин (РФ). - №2009128082/22; заявлено 20.07.2009; опубл. 27.11.2009], содержащий неподвижную цилиндрическую горизонтально расположенную емкость, по оси которой установлен механизм сбивания, выполненный с возможностью вращения с разной частотой в противоположные стороны двух спиральных винтов с разными диаметрами и переменным шагом навивки спирали, причем спиральный винт меньшего диаметра установлен внутри спирального винта с большим диаметром.
Недостатком данного маслоизготовителя периодического действия являются повышенные затраты энергии и трудоемкость выгрузки масла.
Известен маслоизготовитель периодического действия [пат. 2306697 РФ, МПК A01J 15/00. Маслоизготовитель периодического действия / B.C. Парфенов, А.В. Яшин, В.П. Терюшков (РФ). - №2005135936/13; заявлено 18.11.2005; опубл. 27.09.2007, бюл №27], содержащий неподвижную вертикальную цилиндрическую емкость, по оси которой на приводном валу установлен механизм сбивания, выполненный в виде двух рабочих колес, расположенных в нижней и средней части емкости, каждое из которых состоит из спицы, жестко соединенной с приводным валом, и ленты, концы которой развернуты на 180°, соединены между собой и закреплены жестко к спице.
Недостатком данного маслоизготовителя периодического действия является трудоемкость выгрузки масла.
Известен маслоизготовитель периодического действия [пат. 61506 РФ, МПК A01J 15/00. Маслоизготовитель периодического действия / А.В. Яшин, B.C. Парфенов (РФ). - №2006143958/22; заявлено 11.12.2006; опубл. 10.03.2007, бюл №7], содержащий неподвижную горизонтальную цилиндрическую емкость, по оси которой на приводном валу установлен механизм сбивания, выполненный в виде двух рабочих колес, расположенных в левой и правой части емкости, и имеющих возможность вращения в разные стороны посредством редуктора, расположенного между ними, каждое из которых состоит из спицы, жестко соединенной с приводным валом и ленты, концы которой развернуты на 180°, соединены между собой и закреплены жестко к спице.
Недостатком данного маслоизготовителя периодического действия является трудоемкость выгрузки масла.
Наиболее близким по технической сущности является маслоизготовитель периодического действия [пат. 97243 РФ, МПК A01J 25/02, А23С 15/02. Маслоизготовитель периодического действия / В.И. Курдюмов, А.В. Поросятников, Х.Х. Губейдуллин (РФ). - №2010115033/10; заявлено 14.04.2010; опубл. 10.09.2010], который содержит неподвижную вертикальную цилиндрическую емкость, по оси которой установлен механизм сбивания, выполненный в виде соосно установленного в емкости с возможностью вращения в противоположные стороны спирального винта, состоящего из полой трубки с отверстиями, а емкость снабжена лотком с задвижкой и двумя кранами, один из которых установлен в нижней части емкости.
Недостатком такого маслоизготовителя периодического действия является повышенная энергоемкость сбивания, так как механизм сбивания оказывает недостаточное воздействие на обрабатываемый продукт, а выгрузка масла осуществляется при использовании воды, что приводит к его переувлажнению.
Заявленное изобретение направлено на устранение отмеченных недостатков и от его использования получен следующий технический результат: снижение энергоемкости сбивания и трудоемкости выгрузки сливочного масла.
Указанный технический результат достигается за счет того, что цилиндрическая емкость маслоизготовителя периодического действия расположена горизонтально с возможностью ее поворота на 180°относительно своей оси из рабочего положения в положение выгрузки сливочного масла и, наоборот, по направляющей, расположенной на раме и емкости, между которыми размещены ролики и закрепляется фиксаторами, а механизм сбивания расположен с эксцентриситетом относительно оси емкости и выполнен в виде полого ротора для подачи газа, поперечное сечение которого имеет замкнутый синусоидальный профиль, средней линией которого является окружность, описываемый уравнением (1) в полярной системе координат, с отверстиями не менее 5, выполненными вдоль профиля ротора под углом α=30…70° к его поперечной оси, а также выгрузной шнек с равномерно уменьшающимся шагом витков по ходу выгрузки сливочного масла, установленный под углом β=5…15°, с противоположной стороны емкости относительно механизма сбивания.
Поперечное сечение ротора в виде замкнутого синусоидального профиля, средней линией которого является окружность, описывается в полярной системе координат уравнением:
<mrow><mi>ρ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>d</mi><mi>p</mi></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><mi>A</mi><mo>⋅</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>k</mi><mo>⋅</mo><mi>ϕ</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mtext>,                                                   (1)</mtext></mrow>
где ρ - радиальная координата, м;
p
d - диаметр ротора по делительной окружности замкнутого синусоидального профиля, м;
А - амплитуда синусоиды, м;
k - количество периодов синусоиды;
φ - угловая координата, град.
При осуществлении процесса сбивания масла выявлены отличительные признаки (емкость маслоизготовителя периодического действия расположена горизонтально с возможностью ее поворота на 180° относительно своей оси из рабочего положения в положение выгрузки сливочного масла и, наоборот, по направляющей, расположенной на раме и емкости, между которыми размещены ролики и закрепляется фиксаторами, а механизм сбивания расположен с эксцентриситетом относительно оси емкости и выполнен в виде ротора, поперечное сечение которого имеет замкнутый синусоидальный профиль средней линией которого является окружность, описываемый уравнением (1) в полярной системе координат, с отверстиями, выполненными вдоль профиля ротора под углом α=30…70° к его поперечной оси, а также выгрузной шнек с равномерно уменьшающимся шагом витков по ходу выгрузки сливочного масла, закрепленный в выгрузном канале и установленный под углом β=5…15°, с противоположной стороны емкости относительно механизма сбивания), в совокупности с известными признаками (цилиндрическая емкость с механизмом сбивания, выполненным полым для подачи газа) обеспечат получение технического результата, заключающегося в снижении энергоемкости сбивания и трудоемкости выгрузки сливочного масла.
На фиг.1 изображен общий вид маслоизготовителя периодического действия в рабочем положении, на фиг.2 - вид А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, на фиг.4 - общий вид маслоизготовителя периодического действия в положении выгрузки сливочного масла.
<mrow><mfrac><mi>e</mi><mrow><msub><mi>d</mi><mi>e</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0,15</mn><mo>…</mo><mn>0,25</mn></mrow>
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>d</mi><mi>e</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>l</mi><mi>e</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0,3</mn><mo>…</mo><mn>0,5,</mn></mrow>
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>d</mi><mi>p</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>d</mi><mi>e</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0,35</mn><mo>…</mo><mn>0,4</mn></mrow>
Маслоизготовитель периодического действия содержит цилиндрическую горизонтально расположенную емкость 1 с возможностью ее поворота на 180° относительно своей оси из рабочего положения в положение выгрузки сливочного масла и, наоборот, по направляющей 2, расположенной на раме 3 и емкости 1, между которыми размещены ролики 4, и закрепляется фиксаторами 5, а механизм сбивания расположен с эксцентриситетом относительно оси емкости 1 и выполнен для подачи газа в виде полого ротора 6, поперечное сечение которого имеет замкнутый синусоидальный профиль средней линией которого является окружность, с отверстиями 7, выполненными вдоль профиля ротора под углом α=30…70° к его поперечной оси, а также выгрузной шнек 8 с равномерно уменьшающимся шагом витков по ходу выгрузки сливочного масла, закрепленный в выгрузном канале 9 и установленный под углом β=5…15°, с противоположной стороны емкости 1 относительно механизма сбивания. На боковой поверхности емкости, выше ее оси, установлен загрузочный люк 10, выполненный из прозрачного материала с целью контроля процесса сбивания, а также подачи сливок перед сбиванием и воды перед промывкой сливочного масла. Для подачи газа в маслоизготовителе установлен нагнетательный трубопровод 11. Отвод избытков газа из емкости 1 маслоизготовителя осуществляется с помощью выпускного клапана 12. Приведение маслоизготовителя в работу осуществляется с помощью устройства управления 13. Во вращение ротор 6 приводится с помощью привода 14. В нижней части емкости установлен кран 15 для слива пахты при рабочем положении маслоизготовителя периодического действия. Выгрузной шнек 8 приводится во вращение приводом 16. Отношение эксцентриситета оси ротора относительно оси емкости к диаметру емкости составляет
, отношение диаметра емкости к ее длине -
отношение диаметра ротора по делительной окружности замкну того синусоидального профиля к диаметру емкости
.
Маслоизготовитель периодического действия работает следующим образом. Через загрузочный люк 10 емкость 1 заполняют сливками на 30…70% от ее объема. После этого загрузочный люк 10 закрывают. Приводят во вращение ротор 6 от привода 14, устанавливая при этом посредством устройства управления 13 необходимую частоту вращения и осуществляя подачу газа по нагнетательному трубопроводу 11. При вращении ротора 6 сливки активно перемешиваются, образуя два фронта волны. Передняя часть волны вытесняет сливки в их основной поток, а задняя часть откачивает их, что приводит к возникновению «бегущей волны» [Меркулов В.И. Гидродинамика знакомая и незнакомая / В.И. Меркулов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1989. - С.104-107], которая заставляет двигаться слой сливок по образующей ротора 6. С ростом окружной скорости сливок сопротивление на их перемешивание уменьшается, а при равенстве окружной скорости ротора 6 и сливок оно становится меньше сопротивления гладкой поверхности. Одновременно с этим сливки подвергаются барботированию газом, что способствует более быстрому образованию масляного зерна. Избытки воздуха удаляются из емкости 1 через выпускной клапан 12. После получения масляного зерна привод 14 отключают и открывают кран 15 для слива пахты. Затем кран 15 закрывают и заливают через загрузочный люк 10 в емкость 1 воду для промывки масляного зерна, приведя во вращение ротор 6 посредством привода 14 и устройства управления 13. После промывки масляного зерна привод 14 отключают и открывают кран 15 для слива воды. Затем маслоизготовитель устанавливают в положение выгрузки сливочного масла, повернув его на 180° относительно своей оси из рабочего положения по направляющей 2, расположенной на раме 3 и емкости 1, между которыми размещены ролики 4, и закрепляют фиксаторами 5. Приводят во вращение выгрузной шнек 8 от привода 16 и производят выгрузку масляного зерна. Благодаря переменному шагу навивки выгрузного шнека 8 масляное зерно, проходя по выгрузному каналу 9 подвергается дополнительному механическому воздействию, что способствует доведению масляного зерна до однородной структуры сливочного масла.