СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ КУПАЖИРОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ
MIXER FOR BLENDING VEGETABLE OILS

Изобретение относится к масложировой промышленности, в частности к оборудованию для смешивания растительных масел (подсолнечное, рапсовое, горчичное, рыжиковое и т. п.) и может быть использовано при производстве купажей растительных масел функционального назначения.
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: высокие энергозатраты, вызванные нерациональным ведением процесса механического воздействия с подводом теплоты на подаваемую смесь; неравномерное распределение компонентов в получаемой смеси из-за несовершенной конструкции мешалки, которая не учитывает особенности физико-механических свойств исходных компонентов.
Технической задачей изобретения является оптимизация процесса термического и механического воздействия на растительные масла за счет оптимизации конструкции и характера движения гребенчатых мешалок по поверхности спиралевидных коробов вследствие поддержания заданного температурного режима с учетом особенностей физико-механических и реологических растительных масел и смешиваемых компонентов; получение однородных купажей из растительных масел функционального назначения.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в предлагаемом смесителе для купажирования растительных масел, включающем вертикальный цилиндрический корпус с вращающимся рабочим органом, новым является то, что внутри корпуса последовательно расположены отдельные полые спиралевидные короба, снабженные патрубками для подачи и выхода теплоносителя, над каждым спиралевидным коробом находятся по три гребенчатые мешалки, установленные через 120° и прикрепленные к подпружиненному штоку, находящемуся внутри вращающегося вертикального полого вала, помощью которого осуществляется движение гребенчатых мешалок по поверхности спиралевидных коробов, нижняя часть каждого спиралевидного короба соединяется узким ленточным копиром с верхней частью этого же короба для обеспечения перемещения гребенчатых мешалок в исходное положение, нижняя часть гребенчатых мешалок имеет прорези, которые выполнены в виде конфузоров, за которыми располагаются клиновидные разрыхлители в виде треугольных столбиков, боковые грани прорезей и клиновидных разрыхлителей выполнены вогнутыми внутрь по винтовой линии в виде параллельно расположенных жгутов и направлены снизу вверх, к нижней части цилиндрического корпуса прикреплена конусная часть, снабженная двутельным корпусом для подачи холодного теплоносителя, на валу внутри конусной части располагается рамная мешалка, на внешней кромке лопастей которых, контактирующих с внутренней поверхностью корпуса, выполнены Т-образные пазы для резиновой уплотнителя, в нижней части конусной части корпуса на вертикальном валу установлен конусный шнек.
Технический результат изобретения заключается в повышение эффективности процесса термического и механического воздействия на смешиваемые виды растительных масел (подсолнечное, рапсовое, горчичное, рыжиковое и т. п.) за счет оптимизации конструкции и характера движения гребенчатых мешалок по поверхности спиралевидных коробов вследствие поддержания заданного температурного режима с учетом особенностей физико-механических и реологических растительных масел и смешиваемых компонентов.
На фиг. 1 приведено объемное изображение общего вида смесителя для купажирования растительных масел, на фиг. 2 – объемное изображение узла крепления гребенчатой мешалки к подпружиненному штоку; на фиг. 3 – объемное изображение лопасти рамной мешалки с Т-образным пазом для резинового уплотнителя; на фиг. 4 – объемное изображение гребенчатой мешалки (вид сверху); на фиг. 5 – объемное изображение гребенчатой мешалки (вид снизу); на фиг. 6 – объемное изображение боковой поверхности клиновидного разрыхлителя 23 гребенчатой мешалки 5; на фиг. 7 – объемное изображение боковых граней прорезей 17 и клиновидных разрыхлителей 23 гребенчатой мешалки 5.
Смеситель для купажирования растительных масел включает в свой состав вертикальный цилиндрический корпус 9 с расположенным внутри него вертикальным полым валом 8, приводимом во вращение с помощью регулируемого привода 1, последовательно расположенные отдельные полые спиралевидные короба 6, которые снабжены патрубками 11 для подачи и патрубками 7 для выхода теплоносителя (фиг. 1). Причем начало каждого последующего спиралевидного короба 6 совмещено с концом предыдущего спиралевидного короба 6, так чтобы смесь масел и компонентов с верхнего короба 6 стекала на нижерасположенный короб 6.
Над каждым спиралевидным коробом 6 находятся по три гребенчатые мешалки 5, установленные через 120°. Гребенчатые мешалки 5 прикреплены к подпружиненному штоку 2, находящемуся внутри вращающегося вертикального полого вала 8.
Нижняя часть каждого спиралевидного короба 6 соединяется узким ленточным копиром 21 с верхней частью этого же короба для обеспечения перемещения гребенчатых мешалок 5 в исходное (начальное – верхнее) положение (фиг. 1 и фиг. 2). Кроме того на вертикальном валу 8 выполнены вертикальные прорези 22, обеспечивающие вертикальное перемещение гребенчатых мешалок 5 при их движении по наклонной плоскости полых спиралевидных коробов 6 (фиг. 2). Прижатие гребенчатых мешалок 5 к наклонной плоскости полых спиралевидных коробов при их движении вниз обеспечивается за счет сжатой пружины 20, которая верхним концом упирается в неподвижное кольцо 19. Внутри пружины 20 установлен шток 2, обеспечивающий соосную центрацию гребенчатых мешалок 5.
Нижняя часть гребенчатых мешалок 5 имеет прорези 17, которые выполнены в виде конфузоров (фиг. 4 и фиг. 5), за которыми располагаются клиновидные разрыхлители 23 в виде треугольных столбиков (фиг. 6). Боковые грани прорезей 17 и клиновидных разрыхлителей 23 выполнены вогнутыми внутрь по винтовой линии в виде параллельно расположенных жгутов и направлены снизу вверх (фиг. 5 и фиг. 6). Подобная конфигурация боковых поверхностей прорезей 17 и клиновидных разрыхлителей 23 позволяет разбить общий перемешиваемый поток масла на отдельные струйки, направленные снизу вверх и придания им вращательного движения (фиг. 7).
К нижней части цилиндрического корпуса 9 прикреплена конусовидная часть, снабженная двутельным корпусом 14, которые снабжены патрубками 13 для подачи и патрубками 15 для отвода теплоносителя (фиг. 1). Конусовидная часть корпуса имеет выгрузочный патрубок 24.
На валу 8 внутри конусовидной части располагается рамная мешалка 16, на лопасти 12 которой, контактирующей с внутренней поверхностью корпуса, выполнен Т-образный паз для резинового уплотнителя 18 (фиг. 3).
В нижней части конусовидной части корпуса на вертикальном валу 8 установлен конусный шнек 10 и подшипниковая опора 25 (фиг. 1).
В верхней крышке 4 смесителя установлены патрубки 3 для дозированной подачи разных видов растительных масел и других компонентов (эмульгаторов, стабилизаторов, структурообразователей, ароматизаторов и т.д.).
Смеситель для купажирования растительных масел работает следующим образом.
Включается регулируемый привод 1, который приводит во вращение вертикальный полый вал 8. Через патрубки 3, установленные на верхней крышке 4 смесителя осуществляется дозированная подача разных видов растительных масел и других компонентов (эмульгаторов, стабилизаторов, структурообразователей, ароматизаторов и т. д.). Одновременно через патрубки 11 внутрь полых спиралевидных коробов 6 подаются теплоносители, причем в каждый короб 6 подается теплоноситель со своей заданной температурой. Характер изменения температуры теплоносителя по высоте смесителя будет определяться не только физико-механическими, но и реологическим свойствами растительных масел и смешиваемых компонентов.
Подаваемые внутрь корпуса 9 смесителя растительные масла и другие компоненты (эмульгаторы, стабилизаторы, структурообразователи, ароматизаторы и т.д.) растекаются по нагреваемой наклонной поверхности первого (самого верхнего) полого спиралевидного короба 6. При этом гребенчатые мешалки 5 движутся по обогреваемой поверхности спиралевидного короба 6 с помощью вращающегося вертикального вала 8.
На вертикальном валу 8 выполнены вертикальные прорези 22, обеспечивающие вертикальное перемещение гребенчатых мешалок 5 при их движении по наклонной плоскости полых спиралевидных коробов 6. Гребенчатые мешалки 5 прижимаются к наклонной плоскости полого спиралевидного короба 6 за счет сжатой пружины 20, которая верхним концом упирается в неподвижное кольцо 19. По мере вращения гребенчатых мешалок 5 по обогреваемой наклонной плоскости полого спиралевидного короба 6 происходит их опускание (перемещение вниз) за счет прорезей 22 в валу 8. При этом сжатая пружина 20 постепенно расжимается к концу движения по полому спиралевидному коробу 6 (фиг. 2). При выходе с поверхности спиралевидного короба 6 гребенчатые мешалки 5 входят в контакт, т. е. скользят по поверхности копира 21 (фиг. 2). При их подъеме вверх в исходное положение пружина 20 снова сжимается, обеспечивая тем самым плотный контакт гребенчатых мешалок 5 с наклонной поверхностью полого спиралевидного короба 6. При вращении гребенчатых мешалок смесь растительных масел и других компонентов проходит через прорези 17, которые выполнены в виде конфузоров, и при дальнейшем движении взаимодействует с клиновидными разрыхлителями 23, выполненными в виде треугольных столбиков. Сочетание профилей прорезей 17, имеющих форму конфузоров, и клиновидных разрыхлителей 23, выполненных в виде треугольных столбиков, а также того, что боковые грани прорезей и клиновидных разрыхлителей выполнены вогнутыми внутрь по винтовой линии в виде параллельно расположенных жгутов и направлены снизу вверх, способствует образованию двух видов движения (фиг. 7):
– вращательного, которое способствует перемещению нижних, контактирующих с горячей поверхностью спиралевидного короба 6, слоев купажа масел наверх и наоборот, верхних, менее нагретых слоев купажа масел вниз – к горячей поверхности короба 6;
– и перекрестного, т.е. направленного навстречу друг другу, способствующего дополнительной турбулизации соседних, контактирующих между собой потоков.
Таким образом, предлагаемая конструкция и форма боковых поверхностей прорезей 17 и клиновидных разрыхлителей 23 гребенчатых мешалок 5 существенно турбулизирует перемешиваемый и движущийся по наклонной поверхности спиралевидного короба 6 поток масел, что позволяет усовершенствовать процесс перемешивания с учетом изменения физико-механиче-ских и реологических свойств смеси растительных масел и позволит получить однородные купажи растительных масел функционального назначения.
Стекающая смесь растительных масел с поверхности верхнего полого спиралевидного короба 6 попадает на второй полый спиралевидный короб 6, где процесс перемешивания повторяется с учетом изменившейся температуры теплоносителя, подаваемого во второй полый спиралевидный короб 6.
В дальнейшем, процесс смешивания повторяется на каждом последующем спиралевидном коробе 6.
Стекающая с нижнего, последнего спиралевидного короба 6 смесь масел и компонентов попадает в нижнюю конусную часть корпуса 9. Одновременно в двутельный корпус 14 через патрубок 13 подается холодный теплоноситель с заданной температурой. При этом стекающая масса контактирует с внутренней поверхностью корпуса 14 и приобретает заданную по технологии температуру. Лопасти 12 вращающейся рамной мешалки 16 не только перемешивают продукт, но и перемещают его вниз. Резиновый уплотнитель 18, которой вставлен в Т-образный паз (фиг. 3) лопасти 12, обеспечивает полную очистку внутренней поверхности конусной части корпуса 9. Вращающийся конусный шнек 10 выгружает готовый купаж масел из смесителя через выгрузочный патрубок 24.
Предлагаемый смеситель для купажирования растительных масел имеет следующие преимущества:
– процесс смешивания растительных масел (подсолнечного, рапсового, горчичного, рыжикового и т. п.) и других компонентов (эмульгаторы, стабилизаторы, структурообразователи, ароматизаторы и т.д.) адаптирован в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса смешивания;
- повышение эффективности процесса термического и механического воздействия на смешиваемые виды растительных масел за счет оптимизации характера их движения и поддержании заданного температурного режима с учетом особенностей физико-механических растительных масел и смешиваемых компонентов;
- предлагаемая конструкция и форма боковых поверхностей прорезей 17 и клиновидных разрыхлителей 23 гребенчатых мешалок 5 существенно турбулизирует перемешиваемый и движущийся по наклонной поверхности спиралевидного короба 6 поток масел с учетом особенностей физико-механи-ческих и реологических свойств растительных масел и смешиваемых компонентов;
- возможность улучшения качества получаемого купажа масла за счет применения более мягких, «щадящих» температурных режимов и равномерной механической обработки.