1.3 Патентный обзор маслоизготовителей
Известен маслоизготовительдля изготовления сливочного масла из сливок методом сбивания и может использоваться на предприятиях молочной промышленности, крестьянских фермерских и личных подсобных хозяйствах патент № 2 788 633 который содержит горизонтально расположенную цилиндрическую емкость 1 (Рисунок 1.8), закрепленную на раме 8, а механизм сбивания 3 выполнен в виде цилиндрического ротора с шевронным расположением лопастей в количестве от трех до семи, и при этом механизм сбивания 3 смещен относительно центра цилиндрической емкости 1 вниз. Лопасти установлены под углом α от 3° до 15° относительно секций разделения потока L, численность которых составляет от одной до трех. Коэффициент соотношения диаметра механизма сбивания 3 dм к диаметру цилиндрической емкости 1 de составляет 0,45. В верхней части цилиндрической емкости 1 закреплен загрузочный люк 4, предназначенный для подачи сливок в цилиндрическую емкость 1 маслоизготовителя и воды после осуществления сбивания с целью промывки масляного зерна, а также выгрузки готовой продукции, при этом загрузочный люк 4 изготовлен из оргстекла или другого подходящего прозрачного материала с целью визуализации процессов. К цилиндрической емкости 1 фиксация загрузочного люка 4 осуществляется посредством зажимов 6. Для слива пахты и воды в нижней части цилиндрической емкости 1 расположен сливной трубопровод 5 с краном 11. Цилиндрическая емкость 1 неподвижно закреплена в подшипниковых опорах 10. С целью удобства транспортировки маслоизготовителя в нижней части рамы 8 установлены колеса 9. Привод маслоизготовителя осуществляется от мотор-редуктора 2 посредством устройства управления 7.
Маслоизготовитель работает следующим образом. Открыв загрузочный люк 4, цилиндрическую емкость 1 заполняют сливками до 80% ее объема. Затем загрузочный люк 4 закрывают, надежно зафиксировав его зажимами 6. Посредством устройства управления 7 запускают мотор-редуктор 2, передающий вращение на механизм сбивания 3. При вращении механизма сбивания 3 происходит активное перемешивание сливок, при этом лопасти, расположенные шевронно в количестве от трех до семи и установленные под углом α от 3° до 15° по секциям разделения потока L от одной до трех захватывают поток сливок от торцов механизма сбивания 3 и стенок цилиндрической емкости 1, исключая тем самым их застаивание. Помимо этого, происходит также и волновое движение потоков в поперечном сечении механизма сбивания 3 и на выходе из каждой секции разделения потоков L происходит соударение частиц сливок и образование масляного зерна, что интенсифицирует процесс сбивания. После получения масляного зерна механизм сбивания 3 останавливают посредством устройства управления 7. Открыв кран 11 сливного трубопровода 5 осуществляют слив пахты, затем кран 11 сливного трубопровода 5 закрывают и открыв загрузочный люк 4 заливают в цилиндрическую емкость 1 воду с целью промывки масляного зерна. Промывку осуществляют при запущенном механизме сбивания 3. После промывки воду сливают через сливной трубопровод 5 и открыв загрузочный люк 4, осуществляют выгрузку готового масляного зерна.
Рисунок 1.8 Схема маслоизготовительдля изготовления сливочного масла из сливок методом сбивания патент № 2 788 633: 1- емкость; 2- мотор-редуктор; 3- механизм сбивания; 4- загрузочный люк; 5- сливной
трубопровод; 6- зажимы; 7- устройство упрваления; 8- рама; 9- колеса; 10- подшипниковые опоры; 11- кран.
Известен маслоизготовитель периодического действия патент № 214 133 который содержит раму 1(Рисунок 1.9), емкость 2 и механизм сбивания 3. Емкость 2 с одной стороны снабжена дном, в поперечном сечении имеющим форму полукруга, а с другой стороны заливным окном. Заливное окно снабжено крышкой 4. Емкость 2 установлена на раме 1 с возможностью поворота и фиксирования в заданном положении и дном обращена в сторону основания рамы 1. Фиксирование емкости 2 в одном из двух требуемых положениях осуществляют фиксатором 5, вставляемым в отверстие кронштейнов 6 или 7.
Механизм сбивания 3 расположен в полости емкости 2 по оси ее симметрии. Механизм сбивания 3 содержит вал 8, спиральный винт 9 со спицами 10 и лопасти 11. Спицы 10 жестко установлены между валом 8 и спиральным винтом 9 перпендикулярно геометрической оси вращения вала 8 с обеспечением одинакового минимального зазора между внутренней поверхностью емкости 2 и наружной кромкой спирального винта 9. Направление навивки спирального винта 9 начинается от поперечной горизонтальной оси симметрии емкости 2 и направлено в сторону торцевых сторон емкости 2. Лопасти 11 выполнены в виде треугольника и большим основанием жестко установлены на валу 8, а между валом 8 и вершиной треугольника параллельно оси вала 8 с боковыми сторонами треугольника жестко закреплены планки 12.
Привод 13 механизма сбивания 3 расположен на продолжении продольной оси симметрии вала 8 механизма сбивания 3 с боковой стороны емкости 2, а под дном емкости 2 установлен сливной кран 14.
На раме 1 установлены подшипниковые опоры 15 и 16. Вал 8 установлен в подшипниковых опорах 15 и 16. На боковых сторонах емкости 2 в серьгах 17 установлены Г-образные кронштейны 18 с винтами 19.
Маслоизготовитель периодического действия работает следующим образом.
Предварительно, открывают крышку 4, в емкость 2 заливают сливки, закрывают крышку 4 и фиксируют ее винтами 19, вворачиваемых в резьбовые отверстия Г-образных кронштейнов 18. При этом ручка сливного крана 14 находится в положении «закрыто», а емкость 2 расположена на раме 1 вертикально и дном обращена вниз (в сторону основания рамы 1), а наконечник фиксатора 5 вставлен в отверстие кронштейна 6. При вращении спирального винта 9 со спицами 10 и лопастей 11 механизма сбивания 3 сливки начинают вращаться в турбулентном потоке, сбиваясь в масло.
Рисунок 1.9 Схема маслоизготовитель периодического действия патент № 214 133: 1- рама; 2- емкость; 3- механизм сбивания; 4- крышка; 5- фиксатор; 6,7- кронштейны; 8- вал; 9- спиральный винт; 10- спицы; 11- лопасти; 12- планки; 13- привод; 14- сливной кран; 15,16- опоры подшипников; 17- серьги; 18- кронштейны; 19-винты; 20-муфта.
После образования масляных хлопьев выключают привод 13, ручку сливного крана 14 переводят в положение «открыто» и сливают пахту из емкости 2. После слива пахты ручку сливного крана 14 переводят в положение «закрыто», включают привод 13 и осуществляют повторное сбивание масляных хлопьев до образования сплошного пласта сливочного масла. В процессе повторного сбивания масляных хлопьев пласт масла многократно ударяется о днище и боковые стенки емкости 2. При многократном повторении ударов сливочного масла о дно емкости 2 и перемешивании сливочное масло уплотняется, а влага в нем диспергируется.
После окончательного завершения процесса приготовления сливочного масла отворачивают винты 19, Г-образные кронштейны 18 отводят по боковым сторонам емкости 2 и снимают крышку 4 с емкости 2. Выдвигают фиксатор 5 из отверстия кронштейна 6, поворачивают емкость 2 на 90 градусов относительно вертикальной оси симметрии и фиксируют емкость 2 в требуемом положении фиксатором 5, вставляемым в отверстие кронштейна 7. Готовое сливочное масло освобождают из полости емкости 2 вручную.
Расположение механизма сбивания 3 в полости емкости 2 по оси ее симметрии, позволяет создать хаотичное движение вращающихся сливок вдоль стенок емкости 2.
Наличие спирального винта 9, направление навивки которого начинается от поперечной горизонтальной оси симметрии емкости 2 и направлено в сторону торцевых сторон емкости 2, позволяет смещать сливки от зоны интенсивного сбивания сливочного масла в разные стороны, то есть к торцевым сторонам емкости 2, тем самым, повысить интенсивность сбивания сливок по всей полости емкости 2. Кроме того, наличие спирального винта 9 со спицами 10 также позволяет исключить «размазывание» сливочного масла вдоль боковых стенок емкости 2.
Жесткая установка спиц 10 на валу 8 механизма сбивания 3 и, соответственно, жесткая установка спирального винта 9 на спицах 10, обеспечивает одинаковый минимальный зазор между внутренней поверхностью емкости 2 и наружной кромкой спирального винта 9, что в конечном итоге также влияет на качество перемешивания сливок и отсутствие залипания масляных хлопьев на внутренних стенках емкости 2.
Выполнение лопастей 11 в виде треугольника, установленного большим основанием на валу 8, а между валом 8 и вершиной треугольника параллельно оси вала 8 с боковыми сторонами треугольника жестко закреплены планки 12 и равно удалены друг от друга, позволяет дополнительно создать хаотичное движение сливок, потоки которого перемешиваются между собой, исключить «застойные» зоны сливок внутри спирального винта 9 за счет вращения планок 12, создать турбулентный поток и с высоким качеством реализовать технологический процесс приготовления сливок.
Установка привода 13 (электродвигателя) на продолжении продольной оси симметрии вала 8 механизма сбивания 3 с боковой стороны емкости 2, позволяет передать крутящий момент с вала привода 13 на механизм сбивания 3 с небольшими затратами энергии из-за меньшего количества деталей требующих привода на вращение.
В конечном счете, создание турбулентного перемешивающего потока сливок только механизмом сбивания 3, без дополнительных ударных воздействий по сливкам, позволяет максимально сохранить целым масляное зерно шаровидной формы в сливках, тем самым, получить готовый продукт (сливочное масло) высокой жирности.
Известен устройство для изготовления сливочного масла из сливок методом сбивания патент № 2 787 199 который содержит горизонтально расположенную цилиндрическую емкость 1, закрепленную на раме 8, а механизм сбивания 3 выполнен в виде цилиндрического ротора с шевронным расположением лопастей по секциям разделения потока L и имеющих криволинейную поверхность, выполненную по брахистохроне, при этом количество лопастей может составлять от трех до семи, а касательная, проведенная к брахистохроне, образует с осевой линией ротора угол α от 25° до 35°. При этом механизм сбивания 3 смещен относительно центра цилиндрической емкости 1 вниз. Коэффициент соотношения диаметра механизма сбивания 3 dм к диаметру цилиндрической емкости 1 de составляет 0,45. В верхней части цилиндрической емкости 1 закреплен загрузочный люк 4, предназначенный для подачи сливок в цилиндрическую емкость 1 маслобойки и воды после осуществления сбивания с целью промывки масляного зерна, а также выгрузки готовой продукции, при этом загрузочный люк 4 изготовлен из оргстекла или другого подходящего прозрачного материала с целью визуализации процессов. К цилиндрической емкости 1 фиксация загрузочного люка 4 осуществляется посредством зажимов 6. Для слива пахты и воды в нижней части цилиндрической емкости 1 расположен сливной трубопровод 5 с краном 11. Цилиндрическая емкость 1 неподвижно закреплена в подшипниковых опорах 10. С целью удобства транспортировки маслобойки в нижней части рамы 8 установлены колеса 9. Привод маслобойки осуществляется от мотор-редуктора 2 посредством устройства управления 7.
Маслобойка работает следующим образом.
Открыв загрузочный люк 4, цилиндрическую емкость 1 заполняют сливками до 80% ее объема. Затем загрузочный люк 4 закрывают, надежно зафиксировав его зажимами 6. Посредством устройства управления 7 запускают мотор-редуктор 2, передающий вращение на механизм сбивания 3. При вращении механизма сбивания 3 происходит активное перемешивание сливок, при этом лопасти, расположенные шевронно по секциям разделения потока L в количестве от трех до семи и имеющие криволинейную поверхность, выполненную по брахистохроне захватывают поток сливок от торцов механизма сбивания 3 и стенок цилиндрической емкости 1, исключаятем самым их застаивание.
Рисунок 1.10 Схема маслобойки патент № 2 787 199: 1- емкость; 2- мотор-редуктора; 3- механизм сбивания; 4- загрузочный люк; 5- трубопровод; 6- зажимы; 7- устройство управления; 8- рама; 9- колеса; 10- опоры подшипников; 11- кран.
Помимо этого, происходит также и волновое движение потоков в поперечном сечении механизма сбивания 3 и на выходе из каждой секции разделения потоков L происходит соударение частиц сливок и образование масляного зерна, что интенсифицирует процесс сбивания. После получения масляного зерна механизм сбивания 3 останавливают посредством устройства управления 7. Открыв кран 11 сливного трубопровода 5 осуществляют слив пахты, затем кран 11 сливного трубопровода 5 закрывают и открыв загрузочный люк 4 заливают в цилиндрическую емкость 1 воду с целью промывки масляного зерна. Промывку осуществляют при запущенном механизме сбивания 3. После промывки воду сливают через сливной трубопровод 5 и открыв загрузочный люк 4, осуществляют выгрузку готового масляного зерна.
Известен устройствам для изготовления сливочного масла из сливок методом сбивания патент № 2 790 133 (Рисунок 1.11) который содержит горизонтально расположенную цилиндрическую емкость 1, закрепленную на раме 8, а механизм сбивания 3 выполнен в виде цилиндрического ротора с шевронным расположением лопастей по секциям разделения потока L, которые образованы плоскими алгебраическим кривыми - дельтоидами, при этом угол раствора лопастей α в направлении вращения механизма сбивания 3 составляет 58…62°, а сам механизм сбивания 3 смещен относительно центра цилиндрической емкости 1 вниз. Коэффициент соотношения диаметра механизма сбивания 3 dм к диаметру цилиндрической емкости 1 de составляет 0,45. В верхней части цилиндрической емкости 1 закреплен загрузочный люк 4, предназначенный для подачи сливок в цилиндрическую емкость 1 устройства для изготовления сливочного масла и воды после осуществления сбивания с целью промывки масляного зерна, а также выгрузки готовой продукции, при этом загрузочный люк 4 изготовлен из оргстекла или другого подходящего прозрачного материала с целью визуализации процессов. К цилиндрической емкости 1 фиксация загрузочного люка 4 осуществляется посредством зажимов 6. Для слива пахты и воды в нижней части цилиндрической емкости 1 расположен сливной трубопровод 5 с краном 11. Цилиндрическая емкость 1 неподвижно закреплена в подшипниковых опорах 10. С целью удобства транспортировки устройства для изготовления сливочного масла в нижней части рамы 8 установлены колеса 9. Привод устройства для изготовления сливочного масла осуществляется от мотор-редуктора 2 посредством устройства управления 7.
Рисунок 1.11 Схема маслоизготовителя патент № 2 790 133: 1- емкость; 2- мотор редуктора; 3- механизм сбивания; 4- люк; 5- трубопровод; 6- зажимы; 7- устройство управления; 8- рама; 9- колеса; 10- опоры подшипников; 11- кран.
Устройство для изготовления сливочного масла работает следующим образом. Открыв загрузочный люк 4, цилиндрическую емкость 1 заполняют сливками до 80% ее объема. Затем загрузочный люк 4 закрывают, надежно зафиксировав его зажимами 6. Посредством устройства управления 7 запускают мотор-редуктор 2, передающий вращение на механизм сбивания 3. При вращении механизма сбивания 3 происходит активное перемешивание сливок, при этом лопасти, расположенные шевронно по секциям разделения потока L, которые образованы плоскими алгебраическим кривыми - дельтоидами с углом раствора лопастей α в направлении вращения механизма сбивания от 58 до 62°, захватывают поток сливок от торцов механизма сбивания 3 и стенок цилиндрической емкости 1, исключая тем самым их застаивание. Помимо этого происходит также и волновое движение потоков в поперечном сечении механизма сбивания 3 и на выходе из каждой секции разделения потоков L происходит соударение частиц сливок и образование масляного зерна, что интенсифицирует процесс сбивания. После получения масляного зерна механизм сбивания 3 останавливают посредством устройства управления 7. Открыв кран 11 сливного трубопровода 5, осуществляют слив пахты, затем кран 11 сливного трубопровода 5 закрывают и, открыв загрузочный люк 4, заливают в цилиндрическую емкость 1 воду с целью промывки масляного зерна. Промывку осуществляют при запущенном механизме сбивания 3. После промывки воду сливают через сливной трубопровод 5 и, открыв загрузочный люк 4, осуществляют выгрузку готового масляного зерна.
Известен маслоизготовитель патент № 167 321 (Рисунок 1.12)который содержит цилиндрическую емкость 1 с откидной крышкой 2 и механизм сбивания 3. Механизм сбивания 3 установлен соосно во внутренней полости цилиндрической емкости 1. Механизм сбивания 3 содержит пустотелый вал 4, лопатки 5 с полуосями 6 и коническими шестернями 7, и ось 8. Ось 8 размещена в полости пустотелого вала 4. Пустотелый вал 4 установлен на оси 8 в подшипниковых опорах 9. На оси 8 закреплены конические колеса 10, взаимодействующие с коническими шестернями 7. На конических шестернях 7 закреплены полуоси 6. На полуосях 6 жестко закреплены лопатки 5 и расположены на пустотелом валу 4 по винтовой линии с равным удалением друг от друга, причем направление винтовой линии обратное направлению вращения пустотелого вала 4. Пустотелый вал 4 установлен с возможностью вращения вокруг оси. Лопатки 5 установлены с возможностью вращения вокруг своей оси и вокруг геометрической оси вращения пустотелого вала 4.
Пустотелый вал 4 приводят во вращение посредством конической шестерни 11 от электродвигателя 12. В нижней части цилиндрической емкости установлен сливной кран 13.
Рисунок 1.12 Схема маслоизготовителя патент № 167 321: 1- емкость; 2- откидная крышка; 3- механизм сбивания; 4- пустотелый вал; 5- лопатки; 6- полуоси; 7- конические шестерни; 8- ось; 9- опоры подшипников; 10- конические колеса; 11- конические шестерни; 12- электродвигатель; 13- сливной кран.
Маслоизготовитель работает следующим образом.
Предварительно, открывают откидную крышку 2, и в цилиндрическую емкость 1 заливают сливки и закрывают откидную крышку 2. При этом ручка сливного крана 13 находится в положении «закрыто». Включают электродвигатель 12 и посредством конической шестерни 11 механизм сбивания 3 приводится во вращение, в процессе которого интенсивно перемешивает сливки, сбивая масло. При этом, прямое вращение пустотелого вала 4 создает подталкивающий эффект формируемых фракций сливочного масла в сторону сливного крана 13. А расположенные по винтовой линии лопатки 5, причем направление винтовой линии обратное направлению вращения пустотелого вала 4, - способствует перемещению формируемых фракций сливочного масла в обратную сторону.
После завершения процесса маслоизготовления выключают электродвигатель 12. Ручку сливного крана 13 переводят в положение «открыто» и сливают пахту. Открывают откидную крышку 2 и освобождают цилиндрическую емкость 1 от готового продукта.
Установка лопаток 5 на пустотелом валу 4 с равным удалением друг от друга и с возможностью вращения вокруг своей оси и вокруг оси 8 и вокруг геометрической оси вращения пустотелого вала 4, позволяет равномерно перемешивать сливки и на выходе получить готовое сливочное масло высокого качества с отсутствием не промешенных частей.
Расположение лопаток 5 на пустотелом валу 4 по винтовой линии, причем направление винтовой линии обратное направлению вращения пустотелого вала 4, способствует лучшему воздействию механизма сбивания 3 на исходное сырье и более качественному производству сливочного масла.