Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для разрушения прессованного тюка хмеля

Изобретение относится к пивоваренной отрасли и может быть использовано для разрушения тюков прессованного хмеля непосредственно перед его добавлением в сусло, а также для разрыхления других пищевых продуктов, например зерна, различных круп, уплотненных во время транспортирования или хранения.

Известна пневмоударная вихревая мельница [1], содержащая рабочую цилиндрическую камеру, соединенную с патрубками для подачи сжатого воздуха и для загрузки материала, а также с приспособлением для вывода измельченного материала. Мельница дополнительно снабжена мелющими пластинами, образующими соосную с рабочей цилиндрической камерой многогранную призматическую поверхность, и размещенными по периферии внутренней поверхности этой камеры трехгранными разгрузочными призмами, установленными с зазорами между собой по периферии внутренней поверхности цилиндрической рабочей камеры, при этом патрубок для подачи сжатого воздуха расположен тангенциально к наружной поверхности рабочей цилиндрической камеры перед первой мелющей пластиной. В результате сложного движения воздушно-материальной смеси ее частицы за счет круговой скорости приобретают центробежное ускорение, что приводит к динамическому высокоскоростному соударению частиц с мелющими телами и частично между собой. Необходимо отметить, что мельница данной конструкции может хорошо измельчать различные сыпучие материалы органического и неорганического состава, например, зерен сельскохозяйственных культур, их оболочек, например, лузгу подсолнечника, сечки сушеных трав, мела, гипса, осколков металлов и др. Но она не может применяться для разрушения тюка хмеля, т.к. для того чтобы создать воздушно материальную смесь, в данном случае с шишками хмеля, необходимо тюк предварительно разрушить иным устройством или иным способом, к тому же задача при разрушении тюка прессованного хмеля заключается не в измельчении шишек хмеля, а в их отделении друг от друга.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ послеуборочной обработки хмеля [2], который реализуется с помощью устройства, которое состоит из камеры, куда загружают свежеубранный хмель. Отверстия, выполненные на торце камеры, служат для ввода в массу хмеля, находящуюся в камере агентораспределительных труб, которые пронизывают ворох хмеля насквозь до противоположной стороны камеры. Трубы в ворох хмеля вводят с помощью тяг, соединенных гидросистемой трактора. Далее открывают кран и через патрубок от источника подогретого воздуха поступает агент во все полости батареи. Через батареи агент достигает труб, от которых он распространяется под давлением равномерно в каждую точку массы хмеля, так как в трубах высверлены отверстия. Данное устройство можно было бы использовать для разрушения тюка хмеля, но он также имеет существенные недостатки, которые заключаются в следующем. В конструкции устройства рабочие органы приводятся в движение с помощью гидравлической системы трактора, что допускает возможность попадания рабочей жидкости в обрабатываемый ворох хмеля, снижая его качество. Работа гидравлической системы не возможна без работы двигателя трактора. Работа двигателя сопровождается выбросом в окружающую среду выхлопных газов, компоненты которых при загрузке камеры и технологические отверстия в них могут попасть в хмель. У данного устройства несколько (много) труб, которые пронизывают ворох хмеля насквозь, повреждая шишки. Во избежание массового повреждения шишек желательно, чтобы количество труб было минимальным, например, одна. Это особенно важно при работе с тюками прессованного хмеля. При обработке хмеля на данном устройстве рекомендуется применять давление воздуха, подаваемого вовнутрь вороха хмеля, в пределах 0,02-0,12 МПа, что явно недостаточно для разрушения тюка прессованного хмеля. Таким образом, известные устройства не позволяют эффективно и качественно разрушать тюки прессованного хмеля для дальнейшего использования в технологическом процессе.

Сущность и необходимость разработки изобретения заключается в следующем. Во избежание потерь горьких веществ хмеля при его хранении необходимо ограничить доступ кислорода воздуха, а также устранить действие биокатализаторов [3, стр. 204]. Инактивация микроорганизмов в ферментах достигается путем сульфитации хмеля, а для уменьшения доступа воздуха сульфитированный хмель плотно прессуют механическими или гидравлическими прессами. Прессованный хмель занимает в 5 раз меньше объема, чем непрессованный, повышается удобство перемещения и транспортирования. Увеличивается срок хранения. Хмель плотно прессуют и упаковывают в ткань в виде балотов диаметром 60-70 см, высотой 120-130 см и массой не более 170 кг [4, пункт 4.1]. Непосредственно перед использованием, например, в пивоваренном производстве, где технологическая схема которого предусматривает кипячение сусла с хмелем, прямое применение хмеля в тюках с такой массой и габаритными размерами практически невозможно. Поэтому тюки с прессованным хмелем перед применением подлежат разрушению (вспушиванию). Такая же ситуация возникает и в других отраслях народного хозяйства использующих хмель.

Целью изобретения является разработка эффективного устройства для разрушения (вспушивания) тюков прессованного хмеля непосредственно перед его использованием, например, в пивоваренном производстве, сохранение качества хмеля и снижение количества попадающего в рабочую зону пыли и серосодержащих веществ, выделяющихся при вспушивании сульфитированного хмеля.

На фиг. 1 (вид спереди) показан общий вид устройства в разрезе, где приняты следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - тюк прессованного хмеля; 3 - днище складное; 4 - кронштейн подпружиненный; 5 - шарнир днища; 6 - накопительная камера; 7 - шток подачи сжатого воздуха; 8 - конический прижим; 9 - крышка; 10 - клапан; 11 - запорное устройство; 12 - рукав воздушный; 13 - шаровой кран; 14 - манометр; 15 - ресивер; 16 - распределитель сжатого воздуха; 17 - регулировочный клапан; 18 - конический зонт; 19 - циклон; Н - ход конического прижима.

Сущность изобретения заключается в следующем. Устройство для разрушения прессованного тюка хмеля собрано на цилиндрическом корпусе 1. Корпус 1 выполнен из прозрачного материала, что позволяет визуально контролировать процесс разрушения тюка 2 прессованного хмеля. Тюк 2 прессованного хмеля размещается в корпусе 1 соосно его оси и прикрепляется к складному днищу 3 с помощью конического прижима 8. Конический прижим 8 выполнен с минимальным зазором между корпусом 1 и штоком 7 подачи сжатого воздуха. Минимальные размеры зазоров предотвращают заброс вспушенного хмеля в пространство между крышкой 9 и коническим прижимом 8. Днище 3 выполнено из двух одинаковых половинок, которые при необходимости могут сложиться вращаясь вокруг шарнира 5, обеспечивая удаление оставшихся шишек хмеля. Кольцеобразные отверстия днища 3 обеспечивают беспрепятственное перемещение вспушенного вороха хмеля в накопительную камеру 6 под действием собственного веса и подпора сжатого воздуха. В рабочем положении половинки днища 3 фиксируются подпружиненными кронштейнами 4. Шток 7 для подачи сжатого воздуха содержит распределитель 16 сжатого воздуха, цилиндрическая часть которого содержит взаимно перекрывающиеся отверстия по периметру, а коническая часть - направленные треугольные отверстия, служащие для удаления шишек хмеля из возможной «мертвой зоны» на днище 3 устройства и клапан 10 для быстрого сбрасывания рабочего объема сжатого воздуха, обеспечивающего сосредоточение его ударной энергии на узком кольцевом участке корпуса 1 с тюком 2 прессованного хмеля. Шток 7 с распределителем 16 сжатого воздуха и клапаном 10 неподвижно закреплены на крышке 9. Конический прижим 8 также связан со штоком 7 подвижной посадкой и имеет возможность в процессе работы перемещаться вдоль него на высоту Н. Таким образом, конический прижим 8 и крышка 9 с закрепленным неподвижно на нем штоком 7 представляют единый узел и перемещаются при закрытии и открытии крышки 9 в вертикальном направлении. Шток 7 для подачи сжатого воздуха в рабочем положении располагается соосно с корпусом 1, что обеспечивается конструкцией крышки 9. Отправной точкой при расчете рабочей длины штока 7 могут быть размерные характеристики тюка прессованного хмеля. Например, по [4, пункт 4.1] высота тюка 2 прессованного хмеля должна находиться в пределах 120-130 см, а диаметр - 60-70 см. Разница в диаметрах внутренней полости корпуса 1 и тюка прессованного хмеля 2 должна обеспечивать беспрепятственное размещение порции вспушенного хмеля на момент его образования. Ресивер 15 обеспечивает накопление сжатого воздуха необходимого давления, которое контролируется манометром 14 и его подачу через шаровой кран 13 и рукав 12 в шток 7 подачи сжатого воздуха. Рукав 12 к штоку 7 присоединяется с помощью запорного устройства 11. Прозрачная конструкция корпуса 1 обеспечивает визуальный контроль технологического процесса и позволяет оперативно вмешиваться в его ход за счет изменения давления подаваемого воздуха и длительности его подачи с помощью шарового крана 13 и регулировочного клапана 17. Внутренняя поверхность корпуса 1 и распределитель 16 сжатого воздуха покрыты полимерным материалом, имеющим низкий коэффициент трения, что предотвращает истирание шишек хмеля об стенку корпуса 1 и их измельчению с образованием пыли, а также повреждение шишек хмеля распределителем 16 сжатого воздуха при внедрении штока 7 в тюк прессованного хмеля 2. Конструкция накопительной камеры 6 способствует накоплению вспушенного вороха хмеля и предотвращению потерь полезных компонентов шишек. Образовавшиеся пыль и серосодержащие вещества с целью недопущения попадания их в рабочую зону устройства отсасываются через зонт 18 в циклон 19. Серосодержащие вещества могут образоваться при разрушении тюков сульфитированного хмеля.

Разрушение тюков прессованного хмеля с помощью предложенного устройства осуществляется в следующей последовательности. Предварительно удаляют крышку 9. Так как крышка 9, шток 7 с распределителем воздуха 16 и конический прижим 8 представляют единый узел, они удаляются вместе с крышкой 9, освобождая пространство в корпусе 1 для размещения тюка 2 прессованного хмеля. Размещают тюк 2 на днище 3, установленном на подпружиненных кронштейнах 4 соосно корпусу 1. После этого устанавливают крышку 9 на место, перемещая ее в вертикальном направлении, как показано на фиг. 1 стрелкой. При этом шток 7 перемещаясь вместе с крышкой 9 в вертикальном направлении под действием собственной массы и массы крышки 9, внедряется в тюк 2 и располагается соосно с корпусом 1, что обеспечивается конструкцией крышки 9. При необходимости, крышку 9 на корпусе 1 можно закрепить неподвижно. Затем с помощью запорного устройства 11 воздушный рукав 12 присоединяют к штоку 7. При этом клапан 10 и шаровой кран 13 закрыты. После проверки надежности крепления запорного устройства 11 открывая шаровой кран 13, выравнивают давление в системе «воздушный рукав 12 - ресивер 15». Постоянство давления воздуха в системе проверяют по манометру 14. Затем открывают быстродействующий клапан 10 и сжатый воздух по штоку 7 поступает в распределитель 16, прямоугольные взаимно перекрывающиеся отверстия которого сосредотачивают ударную энергию сжатого воздуха на узком кольцевом участке корпуса 1 с тюком прессованного хмеля 2, обеспечивая его разрушение, а направленные треугольные отверстия на конической части способствуют удалению шишек хмеля при возможном образовании «мертвой зоны» на днище устройства. Ворох вспушенного хмеля через кольцеобразные отверстия днища 3 беспрепятственно перемещается в накопительную камеру 6 под действием собственного веса и подпора сжатого воздуха. Этому также способствует разряжение в накопительной камере 6, создаваемое циклоном 19 при отсасывании воздушнопылевой смеси через конический зонт 18. Под действием собственного веса тюка 2 и давления конического прижима 8 прессованный хмель перемещается в рабочую зону распределителя 16 и, вслушиваясь под действием собственного веса, сжатого воздуха и разряжения пространства под днищем 3 перемещается в накопительную камеру 6. После продувки пространства под конический прижим 8 и днищем 3 подача сжатого воздуха в шток 7 прекращается с помощью шарового крана 13, и запорное устройство 11 разъединяет шток 7 от рукава 12. После этого удаляют крышку 9 и устройство готово к размещению следующего тюка прессованного хмеля. Прозрачность корпуса 1 обеспечивает постоянный визуальный контроль технологического процесса и позволяет оперативно вмешиваться в его ход за счет изменения величины давления подаваемого воздуха и длительности его подачи с помощью шарового крана 13 и регулировочного клапана 17.

Технический эффект от применения предложенного устройства заключается в повышении производительности процесса разрушения (вспушивания) вороха прессованного хмеля, сохранении его качества и снижении количества попадающего в рабочую зону пыли и серосодержащих веществ.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации №2103069 «Пневмоударная вихревая мельница». МПК B02C 19/06; B02C 9/00. Опубл. 27.01.1998.

2. Патент Российской Федерации №1401037 «Способ послеуборочной обработки хмеля» МПК C12C 3/04. Опубл. 07.06.88, бюл. №21.

3. Либацкий Е.П. Хмелеводство. - М.: Колос, 1984. - 287 с, с ил. - (Учебники и учеб. пособия для подг. с.-х. кадров массовых профессий).

4. ГОСТ 21947-76. Хмель прессованный. Технические условия (с изменением №1).