устройство для производства шоколадных масс

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ШОКОЛАДНЫХ МАСС, включающее вертикальную цилиндрическую емкость с загрузочным и разгрузочным патрубками, токовые обмотки управления емкости, решетку из немагнитного материала, установленную в средней части емкости и разделяющую ее на две ступени, ротор, размещенные в емкости, измельчающие ферромагнитные элементы в форме шариков в верхней ступени большего диаметра, чем в нижней, и блок питания, отличающееся тем, что снаружи емкости на уровнях, соответствующих каждой ее ступени, коаксиально и с зазором установлены с возможностью реверсивного вращения два ферромагнитных кольца, причем кольца жестко соединены обечайкой из немагнитного материала, емкость выполнена из немагнитного материала, а токовые обмотки управления емкости размещены в пазах колец со стороны емкости и соединены с блоком питания через автоматическую систему управления, на роторе в выемках, выполненных снаружи емкости, размещены дополнительные токовые обмотки управления, при этом дополнительные токовые обмотки управления расположены выше и ниже токовых обмоток управления емкости и соединены с блоком питания через коммутатор, решетка имеет форму спирали, один конец которой закреплен неподвижно на роторе, а другой с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном пазу, выполненном в стенке емкости, ротор установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси емкости, а на роторе и внутренней поверхности емкости выполнена зубчатая насечка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству шоколадных масс, в частности к устройствам для измельчения какао-продуктов в кондитерском производстве.

Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, включающее электропривод, емкость с загрузочным и разгрузочным патрубками и перегородками для разделения обрабатываемой массы, два постоянных электромагнита с регулируемыми токовыми обмотками управления, при этом один электромагнит смонтирован с возможностью вращательного движения внутри емкости и имеет на наружной поверхности зубцы, другой укреплен неподвижно и расположен снаружи емкости и находящиеся внутри емкости и выполнение в виде цилиндрических стержней из ферромагнитного материала измельчающие элементы [1]

Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, содержащее вертикальную цилиндрическую емкость стенки которой образованы из нескольких элементов, составляющих постоянный электромагнит, загрузочный и разгрузочный патрубки, установленную в средней части емкости решетку из неферромагнитного материала, стальной ротор с закрепленными на нем прямоугольными лопастями для дополнительной обработки массы, причем лопасть в нижней части емкости перпендикулярна к лопасти в верхней части, и расположенные внутри емкости и выполненные в форме шариков из ферромагнитного материала измельчающие элементы, имеющие в верхней части диаметр больше, чем в нижней [2]

Цель изобретения увеличить силовое воздействие измельчающих ферромагнитных элементов на поступающий в емкость для обработки продукт, повысить эффективности разрушения частиц твердой фазы и выравнять гранулометрический состав продуктов помола.

Для этого в электромеханическом устройстве для обработки шоколадных масс, содержащем вертикальную цилиндрическую емкость с загрузочным и разгрузочным патрубками, токовые обмотки управления емкости, решетку из немагнитного материала, установленную в средней части емкости и разделяющую ее на две ступени, ротор размещенные внутри емкости измельчающие ферромагнитные элементы в форме шариков в верхней ступени большего диаметра, чем в нижней, и блок питания, снаружи емкости на уровнях, соответствующих каждой ее ступени, коаксиально и с зазором установлены с возможностью реверсивного вращения два ферромагнитных кольца, причем кольца жестко соединены обечайкой их немагнитного материала, емкость выполнена из немагнитного материала, а токовые обмотки управления емкости размещены в пазах колец со стороны емкости и соединены с блоком питания, на роторе в выемках, выполненных снаружи емкости, размещены дополнительные токовые обмотки управления, при этом дополнительные токовые обмотки управления расположены выше и ниже токовых обмоток управления емкости и соединены с блоком питания через коммутатор, решетка имеет форму спирали, один конец которой закреплен неподвижно на роторе, а другой с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном пазу, выполненном в стенке емкости, ротор установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси емкости, а на роторе и внутренней поверхности емкости выполнена зубчатая насечка. Измельчение поступающего продукта в предлагаемом устройстве осуществляется сначала в верхней части емкости (I ступень измельчения), а затем в нижней части емкости (II ступень измельчения) измельчающими ферромагнитными элементами меньшего диаметра. В устройстве обеспечивается увеличивающееся по ходу движения продукта силовое воздействие на поступающий в рабочую емкость обрабатываемый продукт, повышается эффективность его разрушения, в результате чего устройство позволяет увеличить производительность и получить продукт высокого качества, осуществляя автоматическое регулирование процесса измельчения.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для производства шоколадных масс; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 структурная схема управления токами в электромагнитных обмотках магнитопроводов.

Устройство для производства шоколадных масс содержит вертикально расположенную цилиндрическую емкость 1, на внутренней поверхности которой выполнена зубчатая насечка 2. Емкость 1 изготовлена из немагнитного материала, а в стенке емкости с внутренней стороны выполнен вертикальный паз 3. Внутри емкости 1 вдоль ее оси с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен ротор 4. На роторе 4 выполнена зубчатая насека 5. В средней части емкости 1 установлена разделяющая емкость 1 на две ступени решетка 6, имеющая форму спирали, один конец которой закреплен неподвижно на роторе 4, а другой с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном пазу 3. Снаружи емкости 1 на уровнях, соответствующих каждой ее ступени, коаксиально и с зазором установлены с возможностью реверсивного вращения два ферромагнитных кольца 7 и 8, причем кольца 7 и 8 жестко соединены обечайкой 9 из немагнитного материала. В кольцах 7 и 8 со стороны емкости выполнены пазы 10 и 11 соответственно. В пазах 10 и 11 колец размещены токовые обмотки управления 12 и 13 соответственно, соединенные с блоком питания 14 через автоматическую систему управления 15, при этом питание к обмоткам управления подается через контактные щетки кольца (не показаны). Кольца 7 и 8 приводятся во вращение от приводного двигателя, например, через шкивы и ременную передачу (не показаны). Снаружи ротора 4 выполнены выемки 16 и 17, в которых размещены дополнительные токовые обмотки управления 18 и 19, при этом дополнительные токовые обмотки управления расположены выше и ниже токовых обмоток управления 12 и 13 емкости 1. Дополнительные токовые обмотки управления 18 и 19 емкости 1 соединены с блоком питания 14 через коммутатор 20. Емкость 1 заполнена измельчающими ферромагнитными элементами 21 в форме шариков в верхней ступени большего диаметра, чем в нижней. Загрузка обрабатываемым продуктом осуществляется через патрубок 22, а разгрузка через патрубок 23.

Устройство работает следующим образом.

Продукт непрерывным потоком подается через загрузочный патрубок 22 в рабочую емкость 1. В емкости 1 обрабатываемый продукт подвергается интенсивной обработке со стороны измельчающих ферромагнитных элементов 21 сначала в верхней ее части (I ступень измельчения), проходит через решетку 6, выполненную в форме спиpали, витки которой имеют шаг больше, чем диаметр элементов 21, и попадает в нижнюю часть емкости 1, где подвергается аналогичному более интенсивному воздействию (II ступень измельчения). Приводятся во вращение по часовой стрелке кольца 7 и 8, одновременно через автоматическую систему управления 15 подается питание на основные токовые обмотки управления 12 и 13 емкости 1. Магнитный поток ₁, создаваемый основной обмоткой управления 12, проходит по ферромагнитному кольцу 7, через часть рабочего объема обработки продукта с измельчающими ферромагнитными элементами 21, ротор 4, вторую часть рабочего объема обработки продукта с элементами 21 и вновь по кольцу 7. Магнитный поток ₂, создаваемый основной обмоткой управления 13 во второй ступени, проходит по кольцу 8, через часть рабочего объема обработки продукта с измельчающими элементами 21, ротор 4, вторую часть рабочего объема обработки продукта и вновь по кольцу 8. При этом обеспечиваются две замкнутые магнитные цепи. Установленная между кольцами 7 и 8 обечайка 9 из немагнитного материала создает сопротивление прохождению магнитных потоков ₁ и ₂ и направляет их движение в емкость 1 обработки продукта. При этом в объемах обработки создается равномерное осесимметричное радиальное магнитное поле. Основные характеристики магнитного поля (напряженность и индукция), а следовательно, и силы взаимодействия между магнитным полем, рабочими элементами 21 и обрабатываемым продуктом во второй ступени измельчения имеют большую величину за счет большего значения силы тока, подаваемого на основную обмотку управления 13 автоматической системой управления 15. Под действием электромагнитных сил ферромагнитные элементы 21 намагничиваются и, притягиваясь и сцепляясь друг с другом зубчатой повеpхностью 5 ротора 4 и зубчатой поверхностью 2 стенки емкости 1, организуются в пространственные построения по направлению силовых линий магнитного поля, осуществляя таким образом механическую связь между вращающимися кольцами 7 и 8 и ротором 4. Момент вращения

от колец 7 и 8 через структурные построения передается на ротор 4, который в свою очередь приводится во вращение по часовой стрелке. При вращении ротора 4 эти построения из элементов 21 искривляются, деформируются, растягиваются и разрушаются, из-за чего скорость вращения ротора 4 оказывается меньше скорости вращения колец 7 и 8. Под действием электромагнитных сил элементы 21 мгновенно организуются и образуют новые пространственные построения. Этот процесс образования структурных пространственных построений измельчающих ферромагнитных элементов 21, а затем их разрушения происходит мгновенно и непрерывно. Продукт подвергается силовому воздействию в виде удара, сжатия, истирания, сдвига равномерно по всему объему обработки продукта. Такие одновременно подается поочередно питание и на дополнительные токовые обмотки управления 18 и 19, соединенные через коммутатор 20 с блоком питания 14. Сначала подается импульсный ток с выбранной по программе частотой на дополнительную обмотку управления 19. Магнитное поле, создаваемое постоянным по знаку электрическим током протекает по основной 13 и дополнительной 19 обмоткам управления, замыкается по линии наименьшего сопротивления и приводит в поступательное движение ротор 4. При протекании по обмотке 19 электрического тока возникает магнитодвижущая сила F₂, которая проводит через ротор, часть рабочего объема обработки продукта и кольца 8 с одной и другой стороны ротора 4 магнитный поток ₃. При протекании постоянного тока по обмотке 13 возникающая магнитодвижущая сила F₁, а по обмотке 19 магнитодвижущая сила F₂ образуют суммарную магнитодвижущую силу F=F₁+F₂. При этом происходит усиление действия магнитного поля, промагничивание всех измельчающих ферромагнитных элементов 21, что способствует интенсификации процесса измельчения материала.

Таким образом, в нижней части емкости 1 действует магнитное поле, которое складывается из магнитных потоков ₂ (основной обмотки управления 13) и ₃ (до- полнительной обмотки управления 19). Магнитодвижущая сила F приводит в поступательное перемещение ротор 4, движение которого регулируется с помощью содержащегося в коммутаторе 20 реле времени. Ротор 4 при этом перемещается вдоль оси емкости 1 вверх, а вместе с ним перемещается решетка 6, витки которой размыкаются, пропуская продукт из верхней емкости 1 в нижнюю. Суммарное магнитное поле потоков ₂ и ₃ в нижней части емкости 1 создает большую магнитную индукцию В₁ и, как следствие, усиление силового воздействия на продукт. Кроме того, уменьшение при этом объема обработки в верхней части емкости 1 (I ступень обработки) при движении ротора 4 вверх способствует увеличению коэффициента объемного заполнения емкости измельчающими элементами 21, увеличению магнитной проницаемости этой части емкости 1, обеспечивая при этом рост величины индукции и как следствие, увеличение числа и силы производственных контактов между частицами продукта и измельчающими ферромагнитными элементами 21, что способствует повышению эффективности процесса измельчения. Затем изменяется направление вращения колец 7 и 8 и одновременно питание подается на обмотку 18. При изменении направления вращения колец 7 и 8 против часовой стрелки изменяется и направление вращения ротора 4. При протекании по дополнительной обмотке управления 18 электрического тока (аналогично, как и во II ступени обработки) в I ступени возникает суммарная магнитодвижущая сила F₄ (F₄=F₃+F₅, где F₃ магнитодвижущая сила, создаваемая обмоткой управления 12; F₅ магнитодвижущая сила, создаваемая обмоткой управления 18), которая проводит через ротор 4, часть рабочего объема продукта и кольцо 7 с одной и другой стороны суммарный магнитный поток ₄, вызывая усиление действия магнитного поля на измельчающие ферромагнитные элементы 21 в этой части емкости 1. Магнитное поле замыкается по линии наименьшего сопротивления и ротор 4 перемещается и решетка 6, витки которой замыкаются, уменьшая скорость прохождения продукта из верхней части емкости 1 в нижнюю и тем самым увеличивая время обработки продукта в I ступени измельчения. Суммарное магнитное поле потоков ₄ в верхней части емкости I создает большую магнитную индукцию В₂, а значит и большое силовое воздействие на продукт, вызывая его эффективное разрушение. При этом также происходит увеличение коэффициента объемного заполнения ферромагнитными измельчающими элементами 21 нижней части емкости 1, а также увеличивается сила и число производственных контактов продукта и измельчающих элементов 21. Продукт, измельченный в нижней части емкости 1, выходит через патрубок 23 и поступает на дальнейшую обработку. Далее цикл обработки продукта в емкости 1 повторяется.

Благодаря тому, что организация измельчающего усилия осуществляется постоянным по знаку электромагнитным полем, регулирование величины силовых взаимодействий между магнитным полем, измельчающими элементами и обрабатываемым продуктом, а следовательно, и регулирование эффективности измельчения продукта осуществляется просто и надежно с небольшими затратами мощности на управление. Это позволяет полностью автоматизировать и подчинить работу устройства требованиям технологического процесса и получить продукт требуемого качества в оптимальном диапазоне дисперсности твердой фазы.

Выполнение наружной повеpхности ротора 4 с зубчатой насечкой 5 и внутренней поверхности стенок емкости 1 также с зубчатой насечкой 2 способствует созданию устойчивых оснований структурных построений из размольных элементов, их более интенсивному разрушению и образованию в средней части емкости, а также передаче моментов вращения.

Введение решетки 6 в виде спирали с замыкающимися витками в совокупности с указанными ранее признаками способствует регулированию производительности устройства и улучшению качества продуктов помола.

В связи с тем, что в емкости 1 создается радиальное осесимметричное магнитное поле, продукт подвергается равномерному силовому воздействию по всему объему обработки, что способствует выравниванию гранулометрического состава, получению продукта в узком и оптимальном диапазоне дисперсности и экономичности его приготовления (расход сырья).

Технико-экономическая эффективность заключается в том, что предлагаемое устройство позволяет полностью автоматизировать управление процессом измельчения и получить продукт высокого качества с ровным гранулометрическим составом и экономией сырья, идущего на его приготовление. Кроме того, можно создавать менее габаритные отечественные машины с повышенной производительность и рациональным расходом материальных и энергетических ресурсов.