ФИЛЬТРУЮЩАЯ ЦЕНТРИФУГА С ЗОНОЙ ИСТИРАНИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ КРАХМАЛА ИЗ КАРТОФЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
FILTERING CENTRIFUGE WITH ATTRITION ZONE, MAINLY FOR EXTRACTION OF STARCH FROM POTATO RAW MATERIAL

Изобретение относится к крахмалопаточному производству и предназначено преимущественно для выделения крахмальной суспензии из картофеля и может быть также использовано для разделения сырья растительного происхождения.
Известно устройство для разделения суспензий, преимущественно крахмалосодержащих, включающее неподвижный корпус с устройствами подачи материала и выгрузки разделенных фаз, привод и вращаемый приводом ротор с фильтрующим коническим ситом, укрепленным на дисковом узле истирания с измельчающими элементами. Измельчающие элементы дискового узла состоят из расположенных в центральной части диска мелких истирающих выступов и расположенных по окружности в линию в периферийной части крупных режущих элементов в виде зубьев. В кольцевом зазоре между ними размещены укрепленные неподвижно на корпусе крупные режущие элементы также в виде зубьев (патент RU 2196145, 10.01.2003). Совмещение в одном роторе истирания с центробежным фильтрованием предотвращает расслаивание крахмальной суспензии и комкование рыхлой сразу после истирания мезги при следующей за ним транспортировке суспензии с ее механическим деформированием из истирающего устройства в отдельно расположенную центрифугу, когда некоторая часть свободного крахмала снова перекрывается деформируемой мезгой и дальнейшее его выделение центрифугированием заметно снижается.
Недостаток известного устройства заключается в том, что сдвиговые нагрузки распределяются неравномерно от нулевых по оси вращения до наибольших у периферийных измельчающих элементов. Кроме того, наиболее интенсивное измельчение происходит в начале истирания между устройством подачи и диском, а расположенная за ними пара с измельчающими элементами в виде зубьев имеет большие зазоры между ними и потому малые сдвиговые нагрузки, допускает проскок недостаточно измельченных частиц продукта и не позволяет в существенной степени усилить измельчение. Вследствие недостаточного тонкого измельчения истиранием в неразрушенных клетках картофеля остается существенный процент связанного крахмала, не выделяемого последующим центрифугированием. Отмеченное приводит к ограниченной эффективности работы известного устройства.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности разрушения клеточных структур картофельного сырья и интенсификации выделения крахмала в центрифуге с коническим ситом и узлом измельчения путем организации последовательного все более полного измельчения от грубого к тонкому за счет высоких сдвиговых нагрузок без повышения скорости вращения ротора.
Указанный результат достигается тем, что фильтрующая центрифуга с узлом истирания, преимущественно для выделения крахмала из картофельного сырья, включает неподвижный корпус с устройствами подачи материала и выгрузки разделенных фаз, привод и вращаемый приводом укрепленный на валу ротор с фильтрующим коническим ситом, укрепленным на диске с измельчающими элементами узла истирания. При этом узел истирания дополнен диском с измельчающими элементами, вал которого, имеющий собственную скорость вращения от привода, установлен в вале диска с ситом, и между обращенными друг к другу измельчающими элементами дисков образована сужающаяся к ситу кольцевая щель, а диск, к которому примыкает устройство подачи, имеет с его стороны также измельчающие элементы, между которыми в диске выполнены сквозные каналы прохода истираемого материала в щель.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 схематично изображен в продольном разрезе общий вид центрифуги с устройством радиальной подачи в нее измельчаемого материала, на фиг. 2 показан в увеличенном масштабе вырез по А-А измельчающих элементов со сквозными каналами дополнительного диска, на фиг. 3 - продольный разрез общего вида центрифуги с устройством осевой подачи измельчаемого материала со стороны дополнительного диска, на фиг. 4 - центрифуга с дополнительным узлом измельчения.
1
2
1
2
2
Фильтрующая центрифуга с узлом истирания, преимущественно для выделения крахмала из картофельного сырья, включает (фиг. 1) корпус 1 с устройствами подачи 2 материала и выгрузки жидкой 3 и осадка 4 разделенных фаз, привод 5 и вращаемый приводом 5 со скоростью ω укрепленный на вале 6 ротор с фильтрующим коническим ситом 7, укрепленным на диске 8 с измельчающими элементами 9 узла истирания. Дополнительный диск 10 узла истирания имеет измельчающие элементы 11. Его вал 12 с собственной скоростью вращения ω от привода 5 установлен в вале 6 диска 8 с ситом 7. При этом между обращенными друг к другу измельчающими элементами 9 и 11 дисков 8 и 10 образована сужающаяся к ситу кольцевая щель 13 и диск, к которому примыкает устройство подачи 2, имеет с его стороны также измельчающие элементы 14 или 15 (фиг. 2, 3 и 4), между которыми в диске расположены сквозные каналы 16 или 17 прохода истираемого материала в кольцевую щель 13. Между кольцевой щелью 13 и каналами 16 или 17 могут иметься дополнительные измельчающие элементы 18 или 19 соответственно. Направление вращения с ω диска 8 противоположно направлению вращения с ω диска 10 для создания высоких сдвиговых деформаций в измельчаемом продукте при относительно невысоких абсолютных значениях угловых скоростей дисков и улучшения их прочностных показателей. При невысоких требованиях к интенсивности измельчения диск 10, отгороженный от питающего устройства 2 диском 6, может оставаться неподвижным, т.е. будет иметь ω=0. Сплошными линиями показаны направления жидких потоков, штриховыми - направление движения осадка.
Фильтрующая центрифуга с узлом истирания, преимущественно для выделения крахмала из картофельного сырья, работает следующим образом.
1
2
Измельчаемый материал, например картофельное сырье, загружается в бункер корпуса 1, откуда устройством подачи 2 направляется к измельчающим элементам 14 или 15. Ими осуществляется первичное измельчение картофельного сырья, которое затем через отверстия каналов 16 или 17 может поступить на повторное аналогичной интенсивности доизмельчение ножами 18 или 19. После этого продукт в виде картофельной кашки оказывается в наиболее широкой части зазора кольцевой щели 13 между истирающими элементами 9 и 11. Под действием центробежных сил инерции частично измельченный продукт движется к периферии зазора, т.е. в наиболее узкую часть щели 13. Поскольку направление вращения диска 8 ω противоположно направлению вращения диска 10 ω, в постепенно сужающейся кольцевой щели 13 продукт подвергается все более значительным сдвиговым деформациям, создающим конечную степень измельчения с разрушением клеточной структуры картофельного сырья. Вытекая из кольцевой щели 13, измельченный продукт попадает на фильтрующую поверхность конического сита 7, где происходит центробежная фильтрация. Суспензия в виде клеточного сока с освобожденными из разрушенных клеток крахмальными зернами протекает сквозь фильтрующую поверхность сита 7, сбрасывается на поверхность корпуса 1 и стекает в приемник жидкости 3, а осадок в виде мезги скользит по ситу и сбрасывается в приемник осадка 4. Обе фракции самотеком удаляются из фильтрующей центрифуги. Таким образом, путем организации последовательного все более полного измельчения от грубого к тонкому картофельного сырья за счет высоких сдвиговых нагрузок без повышения скорости вращения ротора повышается эффективность разрушения клеточных структур картофельного сырья и интенсивность выделения крахмала из картофельного сырья в центрифуге с коническим ситом и узлом измельчения.