Сировиготовлювач

Реферат: Сировиготовлювач містить вертикальний резервуар з мішалками, який виконано у вигляді трьох циліндрів, що перетинаються з днищем у формі трьох з'єднаних конусів, основи яких лежать в одній горизонтальній площині, кути нахилу твірних крайніх конусів рівні, кут нахилу твірної центрального конусу є більшим, а випускний клапан розміщено у вершині центрального конуса. При цьому мішалки встановлені таким чином, щоб їх осі обертання співпадали з осями відповідних циліндрів, при цьому радіус обертання внутрішніх вертикальних країв мішалок R в становить 0,5R , а радіус обертання зовнішніх вертикальних країв мішалок R з рівний радіусу циліндрів R. UA 87752 U (54) СИРОВИГОТОВЛЮВАЧ UA 87752 U UA 87752 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сироробної промисловості та призначений для виготовлення сирного зерна при виробництві сиру. Відомі апарати для виготовлення сирного зерна вертикального типу (далі за текстом сировиготовлювач); робочі резервуари яких виконані у вигляді двох взаємопов'язаних циліндрів з плоским днищем [див. СССР № 1159524, А01j 25/02, 1985 г.; № 1261592, A01j 25/02, 1986 г.; Великобритания № 1600175, A01j 25/00, 1981 г.; № 2067885, A01j 25/00, 1981 г.; США № 4858855, В01F 7/32, 1975 г.; № 4206880, В01F 1/32, 1980 г.; № 4321860 А23d 3/02, 1982 г. та інші]. Вони обладнанні клапанами для подачі молока і для вивантаження сирного зерна, пристроями для відбирання сироватки, універсальними різально-вимішувальними пристроями у вигляді двох рамних мішалок. Під час обертання різально-вимішувальних пристроїв в одну сторону здійснюється розрізування сирного згустку, під час обертання в іншу - вимішування. Два різально-вимішувальних пристрої (далі за текстом - мішалки) повністю охоплюють весь переріз резервуара, а у центральній частині зони їх дії частково перекриваються (фіг. 1, зона А). Недоліком сировиготовлювача такого типу є низька ефективність обробляння сирного згустку через велику різницю між радіусами обертання зовнішнього та внутрішнього країв мішалок (фіг. 1), внаслідок чого згусток обробляється з різною лінійною швидкістю, що є одним з негативних факторів в процесі виробництва сирного зерна. Іншим суттєвим недоліком цих сировиготовлювачів є пласке днище, тому що для вивантаження сирного зерна сировиготовлювач необхідно встановлювати під кутом, чи нахиляти у бік клапана для вивантаження після закінчення обробляння сирного зерна. Це ускладнює конструкцію і знижує надійність роботи сировиготовлювача. Крім того, під час обробляння сирного зерна при зіткненні його із стінками резервуара сирне зерно осідає та утворює грудки на периферії горизонтального днища (фіг. 1, зона Б). Щоб запобігти утворенню грудок зерна необхідно збільшувати швидкість обертання мішалок. Це призводить до подрібнення сирного зерна та утворення сирного пилу. Наслідком цих недоліків є низька ефективність обробляння сирного зерна та підвищені його втрати за рахунок сирного пилу. Відомий сировиготовлювач у вигляді вертикальної ємкості, яка складається з двох циліндрів, що перетинаються, осі яких паралельні, та обладнана днищем, що виконане у вигляді двох з'єднаних конусів, діаметри основи яких рівні діаметру циліндрів і лежать в одній площині, а їх вершини - в різних, при цьому один з них, кут нахилу твірної якого більший, містить у вершині клапан вивантаження сирного зерна [заявка ЕПВ № 0133587, МКИ А01j 25/02, 1985 г.] - найближчий аналог, схема його зображена на фіг. 2. Сировиготовлювач обладнаний різальновимішувальними пристроями, що виконані у вигляді двох рамних мішалок, які встановлені з можливістю обертання навколо осей відповідних циліндрів. Нижні краї мішалок паралельні твірним відповідних конусів, вертикальні внутрішні краї зміщені відносно осі обертання, а зовнішні - віддалені від осі обертання на відстань більшу, ніж відстань L між осями циліндрів (фіг. 2). Під час роботи мішалки охоплюють весь переріз вертикальної ємкості, а в її центральній частині, що розташована між осями циліндрів, зони їх дії накладаються одна на одну (фіг. 2, зона А), підвищуючи ефективність процесів розрізування і вимішування сирного згустку. Виконання днища ємкості у формі двох з'єднаних конусів зі спущеними донизу вершинами, кут нахилу твірної одного з яких більше кута нахилу твірної іншого, забезпечує швидке і повне вивантаження сирного зерна та не потребує застосування спеціальних пристроїв для нахиляння сировиготовлювача у бік клапана вивантаження сирного зерна, причому наявність одного клапана виключає можливість підсмоктування повітря у систему трубопроводу для вивантаження сирного зерна і унеможливлює втрати сирного зерна під час вивантаження. Проте, така конструкція теж має ряд недоліків, одним з яких є несиметричність робочої ємкості, що призводить до нерівномірного обробляння сирного зерна, спричинене різницею між гідростатичним тиском на сирне зерно, яка зростає зі зменшенням поперечного перерізу в зоні конусів днища. Крім того, під час вимішування сирного зерна у робочому об'ємі сировиготовлювача утворюються нерівномірні умови обробляння, тому що для підняття сирного зерна з внутрішньої поверхні конусу, кут нахилу твірної якого більший (фіг. 2), необхідна більша швидкість обертання мішалки, ніж для підняття маси з внутрішньої поверхні конуса з меншим кутом нахилу твірної. Тому, при обертанні мішалок зі швидкістю, яка забезпечує повний підйом сирного зерна з поверхні конусу, кут нахилу твірної якого менший (фіг. 2, зона Б), будуть накопичуватися і утворювати грудки у вершині конусу з більшим кутом нахилу твірної (фіг. 2, зона А). Відповідно, при збільшенні швидкості обертання мішалок сирне зерно більш інтенсивно перемішується в зоні конуса з меншим кутом нахилу твірної, що призводить до надлишкового його подрібнення і 1 UA 87752 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 утворення сирного пилу в цій зоні, що підвищує втрати сирного зерна у вигляді сирного пилу і знижує ефективність обробляння. Різниця в ступені обробляння сирного зерна ще більш ускладнюється тим, що у місці з'єднання двох конусів (міжосьовий простір) висхідні течії в робочому середовищі створюються двома мішалками (фіг. 2, зона А), у той час як у місцях з'єднання конуса з циліндром підйом зерна здійснюється тільки однією (фіг. 2, зона Б). Відомо, що лінійна швидкість рамної мішалки, що обертається по колу V, змінюється в межах від Vв  R в   до Vз  R з   [див. Кук Г.А. Процессы и аппараты молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1973 г. - С. 726], де: Vв , Vз - лінійна швидкість внутрішнього та зовнішнього краю мішалки, R в , R з - радіус внутрішнього та зовнішнього краю мішалки,  - кутова швидкість обертання мішалки. Відповідно, найбільш ефективне обробляння (перемішування) сирного згустку в сировиготовлювачі здійснюється при рівномірному впливі мішалок на сирний згусток, тобто, при найменшій різниці між лінійними швидкостями внутрішнього і зовнішнього їх країв мішалки. Задачею корисної моделі є підвищення ефективності обробляння сирного зерна. Схема запропонованого сировиготовлювача зображена на фіг. 3, загальний вигляд - фіг. 4, поперечний переріз сировиготовлювача - фіг. 5. Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому сировиготовлювачі, який містить вертикальний резервуар, що виконаний у вигляді трьох циліндрів, які перетинаються, днище, яке має форму трьох з'єднаних конусів, основи яких лежать в одній горизонтальній площині, кути нахилу твірних крайніх конусів рівні, кут нахилу твірної центрального конуса відрізняється і є більшим, клапан вивантаження сирного зерна розміщений у вершині центрального конуса, мішалки, встановлені таким чином, щоб їх осі обертання співпадали з осями відповідних циліндрів, при цьому радіуси циліндрів R і конусів днища рівні, а радіус обертання внутрішніх вертикальних країв мішалок Rв становить 0,5R, при цьому радіус обертання зовнішніх вертикальних країв Rз співпадає з радіусом циліндрів R. Розглядаючи сировиготовлювач як апарат з рамними мішалками (фіг. 3 фіг. 4, фіг. 5), які обертаються по колу зрозуміло, що рівномірність перемішування робочого середовища в апараті знаходиться в зворотній залежності від різниці між лінійними швидкостями зовнішнього і внутрішнього вертикальних країв мішалки. У запропонованому сировиготовлювачі поставлена задача вирішується завдяки зміщенню внутрішніх країв мішалок на відстані 0,5R від осі обертання, що дозволяє зменшити різницю між лінійними швидкостями зовнішнього і внутрішнього країв мішалок, тим самим підвищуючи ефективність обробляння сирного зерна. Сирне зерно піднімається з днища і підтримується у підвішеному стані висхідними течіями робочого середовища, які утворюються під час обертання мішалок. Швидкість висхідної течії залежить від площини перерізу резервуара та швидкості обертання мішалок. Форма днища також має значний вплив на процес підйому зерна. Так, для підйому сирного зерна з вершини конуса, кут нахилу твірної якого більший потребує більш значну швидкість висхідної течії. Тобто, необхідно збільшити швидкість обертання мішалок. В сировиготовлювачі, що пропонується, за рахунок симетричності днища (фіг. 3) сирне зерно під дією висхідних течій, які виникають під дією мішалок, рівномірно піднімається з вершини конуса, кут нахилу твірної якого більший, в зону робочого резервуара по поверхні конусів з меншим кутом нахилу твірної. При цьому в зоні конуса з більшим кутом нахилу твірної висхідні течії створюються трьома мішалками (фіг. 3, зона А), що забезпечує повний і рівномірний підйом сирного зерна з днища. При цьому слід зауважити, що найбільш сприятливі умови для обробляння сирного зерна в сировиготовлювачі, що пропонується, виникають за умов, коли радіуси основи конусів R і радіуси обертання зовнішнього краю відповідної мішалки Rз співпадають, а радіус обертання внутрішнього вертикального краю відповідної мішалки Rв становлять 0,5R. Крім того, запропонована корисна модель дозволить збільшити відстань між осями циліндрів, які утворюють вертикальні стінки резервуара сировиготвлювача, що дозволить збільшити його питому теплообмінну поверхню і за однакового об'єму зменшити висоту наповнення робочої ємкості, та відповідно, зменшити гідростатичний тиск на сирне зерно. Таким чином, запропоноване технічне рішення дозволить суттєво підвищити ефективність обробляння сирного згустку. Сировиготовлювач фіг. 4, фіг. 5, згідно з корисною моделлю, складається з вертикального резервуара 1 з днищем 2 і кришкою 3, приводом 4 мішалок 5, 6 і 7, патрубку для подачі молока 8, клапана вивантаження сирного зерна 9. 2 UA 87752 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Резервуар 1 утворений трьома циліндричними ємкостями 10, 11 і 12 з паралельними осями і однаковими радіусами R. Днище 2 виконано у вигляді трьох сполучених між собою конусів 13, 14 і 15 направлених вершинами вниз, основи яких лежать в одній горизонтальній площині. При цьому основи конусів 14, 13 і 15 мають радіуси рівні R, а кут нахилу твірної конуса 15 більший кутів нахилу твірних конусів 13 і 14. Клапан вивантаження сирного зерна 9 вмонтовано у вершині конуса 15. Осі обертання мішалок 5, 6 і 7 співпадають з відповідними осями конусів 13, 14 і 15, а мішалки мають можливість реверсивного обертання. Внутрішні вертикальні краї мішалок зміщені від осі обертання, а зовнішні їх краї описують кола, які відповідають радіусам кожного з конусів. Нижні краї мішалок виконані паралельно твірним відповідних конусів. Сировиготовлювач працює таким чином: В резервуар 1 через патрубок 8 подають молоко, бактеріальну закваску та інші інгредієнти. Далі суміш перемішують і підігрівають до температури зсідання шляхом подачі теплоносія у теплообмінну сорочку (на кресленнях позицію не позначено). Після утворення сирного згустку вмикають привід 4 мішалок 5, 6, 7, здійснюють розрізання згустку на шматочки з розмірами, що встановлені технологічною інструкцією. При цьому мішалки захоплюють сирну масу з зони одинарного обробляння і переміщують в зону потрійного обробляння, яке проводиться одночасно трьома мішалками. Рівномірне розрізання згустку на шматочки заданого розміру в усьому об'ємі здійснюється за 3-4 повних оберти мішалок, що запобігає надмірному подрібненню згустку. Після закінчення розрізування напрямок обертання мішалок 5, 6 і 7 змінюють на зворотній і проводять вимішування шматочків згустку. Під час вимішування кубики згустку обережно перемішують у сироватці, що безперервно виділяється. При цьому інтенсивність перемішування досягається за рахунок збільшення кількості мішалок, а не за рахунок збільшення швидкості обертання. Після закінчення процесу вимішування сирного зерна мішалки зупиняють і проводять відбір сироватки через патрубок (на кресленнях не показано). При цьому зерно, яке має більшу питому вагу, ніж сироватка, осідає на днище 2 резервуара 1. Після відбирання необхідної кількості сироватки відновлюють вимішування. При обертанні мішалок виникають висхідні потоки сироватки, здійснюючи рівномірний підйом сирного зерна, що осіло на днище 2. Найвищу швидкість мають висхідні потоки сироватки у центральній частині резервуара 1, тому що у цій зоні вони утворюються за змінного впливу трьох різальновимішувальних пристроїв. На ділянці з'єднання центрального конуса 15 з конусами 13, 14 висхідні течії утворюються поперемінно трьома мішалками. Таким чином після відбирання сироватки здійснюється рівномірне піднімання сирного зерна з усієї поверхні днища 2. Після піднімання сирного зерна з днища проводять друге нагрівання, для чого в теплообмінну сорочку подають теплоносій із заданою температурою для досягнення заданої температури суміші сирного зерна з сироваткою та продовжують вимішування упродовж часу необхідного для досягнення сирним зерном заданої вологості. Після закінчення обробляння сирного зерна його вивантажують через клапан вивантаження сирного зерна 9. Під час вивантаження мішалки 5, 6 і 7 обертаються в режимі вимішування. Виконання днища сировиготовлювача, згідно з корисною моделлю, у вигляді трьох конусів, дозволить здійснити повне вивантаження апарату рівномірно у всьому об'ємі. Також, запропоноване технічне рішення дозволить підвищити ефективність обробляння сирного зерна за рахунок більш повного і рівномірного підйому сирного зерна з днища апарату під час проведення технологічної операції вимішування і становлення зерна. Застосування заявленого технічного рішення дозволяє створювати під час вивантаження цілий ряд різних типорозмірів надійних в експлуатації високоефективних сировиготовлювачів і оснастити ними сироробні підприємства. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Сировиготовлювач, що містить вертикальний резервуар з мішалками, який виконано у вигляді трьох циліндрів, що перетинаються з днищем у формі трьох з'єднаних конусів, основи яких лежать в одній горизонтальній площині, кути нахилу твірних крайніх конусів рівні, кут нахилу твірної центрального конусу є більшим, випускний клапан розміщено у вершині центрального конуса, який відрізняється тим, що мішалки встановлені таким чином, щоб їх осі обертання співпадали з осями відповідних циліндрів, при цьому радіус обертання внутрішніх вертикальних 3 UA 87752 U країв мішалок R в становить 0,5R , а радіус обертання зовнішніх вертикальних країв мішалок R з рівний радіусу циліндрів R . 4 UA 87752 U 5 UA 87752 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6