Результат интеллектуальной деятельности: Маслопресс

Изобретение относится к оборудованию для отжима масла из растительного маслосодержащего сырья (семена подсолнечника, рапса, сои и т. п.) в маслоперерабатывающей промышленности.

Известен прессовый агрегат Р3-МОА [Технология отрасли (Производство масел): учебник / Л.А. Мхитарьянц, Е.П. Корнена, Е.В. Мартовщук, С.К. Мустафаев; под общей редакцией Е.П. Корненой – СПб.: ГИОРД, 2009. С. 109-112], включающий жаровню, пресс, кран-укосину, причем пресс состоит из шнекового вала, зеерного цилиндра, механизма регулирования давления в прессе, шнека, питателя пресса, шнекового вала питателя, а жаровня включает в себя чаны, вал, ножи-мешалки, редуктор, аспирационную трубу, люки-лазы.

Недостатком известной конструкции пресса является необходимость применения дополнительного оборудования для измельчения и обжарки исходных масличных семян, и, как следствие, повышение удельных энергозатрат на производство, а также громоздкость оборудования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является пресс для получения пищевого растительного масла [Пат. № 2296153 РФ, МПК C 11 B 1/06. Пресс для получения пищевого растительного масла / И.Т. Кретов, С.Н. Соболев (РФ). – 2005116656/13; Заявлено 31.05.2005; Опубл. 27.03.2007, Бюл. № 9], включающий корпус с загрузочным бункером и шнеком, камеру с отверстиями для выхода масла и центральное отверстие для выхода жмыха, причем в корпусе установлена дополнительная камера со шнековым нагнетательным элементом и отверстиями для выхода масла. Торцевая часть дополнительной камеры выполнена вогнутой в виде сферы с криволинейными пазами и отверстием для перехода продукта из одной камеры в другую. Торцевая часть шнека выполнена выпуклой в виде сферы. Выходные отверстия дополнительной камеры и центральное отверстие для выхода жмыха снабжены регулирующими устройствами в виде подвижного конуса.

Известный маслопресс имеет следующие недостатки:

– не в полной мере процесс прессования и отжим масла в нем адаптирован в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса прессования;

– низкая степень извлечения масла из маслосодержащего сырья.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в предлагаемом маслопрессе, включающем привод, рабочую камеру с расположенным внутри нее комбинированным шнеком, матрицу, загрузочный бункер, выгрузочный лоток и разгрузочную камеру для выхода жмыха, новым является то, что расположенный внутри камеры комбинированный шнек состоит из шести зон: зона загрузки и транспортирования, зона предварительного уплотнения, зона сжатия, зона прессования, зона возрастания давления и зона стабилизации давления; в первой зоне загрузки и транспортирования диаметр вала постоянен, диаметр и шаг витков шнека постоянен, в конце этой зоны виток шнека имеет разрыв, на месте которого на валу шнека выполнена кольцевая дорожка постоянного диаметра, во второй зоне предварительного уплотнения вал шнека имеет постоянный, но больший, чем в зоне загрузки и транспортирования диаметр, а в витках шнека выполнены через каждые 360° прорези и, начиная с этой зоны и до конца шнека, после каждого витка выполнены разрывы, после которых на валу шнека выполнена кольцевая дорожка постоянного диаметра, в третьей зоне сжатия диаметр вал шнека выполнен конусным, постоянно увеличивающимся, в четвертой зоне прессования диаметр вала шнека постоянен, в пятой зоне возрастания давления диаметр вала шнека выполнен конусным, постоянно увеличивающимся, в шестой зоне стабилизации давления диаметр вала постоянен и имеет максимальный размер, в корпусе по длине рабочей камере, начиная со второй зоны, с шагом, равным расстоянию между разрывами, по оси кольцевых дорожек установлены регулировочные болты, нижняя часть корпуса рабочей камеры, находящаяся под четвертой, пятой и шестой зонами, выполнена перфорированной для выхода отжимаемого масла, а под ней установлен выгрузочный лоток, разгрузочная камера для выхода жмыха снабжена устройством для регулирования величины выходного зазора между подвижной матрицей и неподвижной крышкой корпуса в горизонтальной плоскости.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности процесса извлечения масла из растительного маслосодержащего сырья (семена подсолнечника, рапса, сои и т. п.) за счет использования регулируемого давления по длине рабочей камеры, максимально адаптированного для отжатия остающегося масла с минимальным ростом температуры при повышении качества жмыха вследствие его текстурирования в рабочей камере за счет регулировочных болтов.

На фиг. 1 приведено изображение общего вида маслопресса, на фиг. 2 – изображение разгрузочной камеры для выхода жмыха из маслопресса.

Маслопресс включает в свой состав привод 1, рабочую камеру 14, зеерные пластины 2, загрузочный бункер 3, комбинированный шнек 4, регулировочные болты 5, опорный рассекатель 6, матрицу 8, поршень 9, устройство 10 для регулирования величины выходного зазора 7, регулировочный шток 11, разгрузочную камеру 12 для выхода жмыха и выгрузочный лоток 13 (фиг. 1).

Внутри рабочей камеры 14 установлен комбинированный шнек 4, состоящий из шести зон: I зона загрузки и транспортирования, II зона предварительного уплотнения, III зона сжатия, IV зона прессования, V зона возрастания давления и VI зона стабилизации давления (фиг. 1). Конструктивно комбинированный шнек 4 (фиг. 1) выполняют сборным из отдельных шнековых витков, различающихся шагом и диаметром, и промежуточных колец, насаживаемых на гладкий вал и фиксируемых от проворачивания шпонкой.

В I зоне загрузки и транспортирования диаметр вала постоянен и диаметр и шаг витков шнека 4 постоянен. В конце I зоны загрузки и транспортирования виток шнека 4 имеет разрыв, на месте которого на валу шнека выполнена кольцевая дорожка 16 постоянного диаметра.

Во II зоне предварительного уплотнения вал шнека 4 имеет постоянный, но больший, чем в I зоне загрузки и транспортирования диаметр. В витках шнека в этой зоне через каждые 360° выполнены прорези 15.

Начиная со II зоны и до конца шнека, в витке шнека 4 через каждые 360° выполнены разрывы, на месте которых на валу шнека выполнены кольцевые дорожки 16 постоянного диаметра. Наличие разрывов в витках шнека меньше чем 360° приведет к чрезмерному увеличению давления продукта, а наличие разрывов в витках шнека больше чем 360° приведет к недостаточному увеличению давления продукта.

В III зоне сжатия диаметр вал шнека 4 выполнен конусным, постоянно увеличивающимся.

В IV зоне прессования диаметр вала шнека 4 постоянен.

В V зоне возрастания давления диаметр вала шнека 4 выполнен конусным, постоянно увеличивающимся.

В VI зоне стабилизации давления диаметр вала постоянен и имеет максимальный размер.

В корпусе по длине рабочей камере 14, начиная со II зоны, с шагом, равным расстоянию между разрывами, по оси кольцевых дорожек установлены регулировочные болты 5.

Нижняя часть корпуса рабочей камеры 14, находящаяся под IV, V и VI зонами, выполнена перфорированной для выхода отжимаемого масла, а под ней установлен выгрузочный лоток 13.

Разгрузочная камера 12 для выхода жмыха снабжена устройством 10 для регулирования величины выходного зазора 7 между подвижной матрицей 8 и опорным рассекателем 6 в горизонтальной плоскости (фиг. 2).

Маслопресс работает следующим образом.

Включается регулируемый привод 1, который приводит во вращение комбинированный шнек 4. Вращение комбинированному шнеку 4 передается от вала электродвигателя через редуктор с помощью предохранительной крестовой муфты, одна из полумуфт которой установлена на оси шнекового вала 4. Предохранение маслопресса от поломок при перегрузках происходит путем срезания штифтов муфты. Комбинированный шнек 4 транспортирует масличный материал (мезгу) внутри рабочей камеры 14, нижняя часть которой набрана из зеерных пластин 2 с малыми зазорами между ними. Пространство между внешней поверхностью шнека 4 и внутренней поверхностью рабочей камеры 14 является рабочим пространством. При вращении шнека 4 прессуемый материал транспортируется в рабочем пространстве и, в связи с уменьшением свободного объема вдоль шнека по направлению к выходу в результате уменьшения шага витков и увеличения диаметра тела шнека 4, прессуется с отжимом масла.

Геометрия канала позволяет снижать их свободный объем по ходу движения материала от загрузочного бункера 3 до выходного зазора 7 пресса и тем самым подвергать материал сжатию. Сжатие материала влечет за собой повышение давления, при котором масло отжимается из мезги. Отжатое прессовое масло выходит из зоны прессования через щели между зеерными пластинами 2, а отжатый материал (жмых) – через кольцевой зазор 7 на выходе рабочей камеры 14.

Исходное масличное сырье (например, мезга) подается в загрузочный бункер 3, из которого поступает в I зону загрузки и транспортирования рабочей камеры 14. Здесь продукт интенсивно перемешивается и перемещается вдоль шнека 4. Вследствие того, что диаметр вала шнека в этой зоне постоянен и диаметр и шаг витков шнека также постоянны, то в ней осуществляется перемещение продукта вдоль винтового канала комбинированного шнека 4. В конце I зоны загрузки и транспортирования виток шнека имеет разрыв 15, после которого на валу шнека выполнена кольцевая дорожка 16 постоянного диаметра. Назначение разрыва 15 витка шнека 4 двояко: во-первых, он способствует дополнительной турбулизации транспортируемого потока семян рапса, а во-вторых, выполненная после разрыва 15 на валу шнека кольцевая дорожка 16 постоянного диаметра предназначена для перемещения в радиальном направлении регулировочного болта 5. Болты 5 при закручивании входят в рабочую камеру 14, заполняя пространство над кольцевой дорожкой, при этом происходит уменьшение объема винтового канала, что в свою очередь приводит к возрастанию давления перемещаемого потока мезги.

Из I зоны загрузки и транспортирования рабочей камеры 14 продукт поступает в II зону предварительного уплотнения. Из-за того, что в этой зоне вал шнека имеет постоянный, но больший, чем в I зоне загрузки и транспортирования диаметр, т. е. происходит уменьшение объема межвиткового пространства, то продукт начинает уплотняться, вытесняя воздух. В витках шнека в этой зоне через каждые 360° выполнены прорези 15, между которыми на валу шнека выполнены кольцевые дорожки 16. Продукт, проходя через прорези 15 в витках шнека, турбулизируется. Регулировочные болты 5, находящиеся над кольцевыми дорожками, при перемещении в радиальном направлении изменяют объем винтового канала, что в свою очередь приводит к возрастанию (при закручивании болтов 5) или уменьшению (при откручивании болтов 5) давления транспортируемого потока продукта.

Из II зоны предварительного уплотнения рабочей камеры 14 продукт поступает в III зону сжатия. Из-за того, что диаметр вала шнека в ней выполнен конусным, постоянно увеличивающимся, то происходит сжатие продукта. В результате уменьшения свободного объема витков по ходу движения материала, вследствие уменьшения шага и увеличения диаметра вала от начала к концу шнекового вала 4, материал подвергается сжатию. При этом в материале возникает давление, которое отжимает масло из мезги.

В дальнейшем продукт перемещается в IV зону прессования. Вследствие того, что в IV зоне прессования диаметр вала шнека постоянен, то давление в ней практически постоянно. В ней происходит интенсивный отжим масла.

При дальнейшем перемещении продукта в V зону возрастания давления, в которой диаметр вала шнека выполнен конусным, постоянно увеличивающимся, происходит дальнейшее увеличение давления прессования продукта, что позволяет увеличить выход масла.

В VI зоне стабилизации давления из-за того, что диаметр вала постоянен и имеет максимальный размер, происходит окончательный отжим масла.

Масло, проходя через зазоры между зеерными пластинами 2 и перфорированную нижнюю часть рабочей камеры 14, поступает в выгрузочный лоток 13, находящийся под IV, V и VI зонами. Отжатый масличный материал (жмых) на выходе из рабочей камеры 14 встречается с устройством 10, регулирующим толщину выходной щели между подвижной матрицей 8 и опорным рассекателем 6.

Регулировочные болты 5 также предотвращают проворачивание прессуемой мезги вместе со шнеком 4. Этому же способствует «заершенность», образованная зеерными пластинами 2. Зазоры между зеерными пластинами 2 необходимы для выхода выделяющегося при прессовании масла. Зазоры между пластинами 2 обеспечиваются тем, что на их боковых поверхностях выполнены специальные приливы.

Регулировочные болты 5, перемещаясь в радиальном направлении, изменяют объем винтового канала, что в свою очередь приводит к изменению величины давления транспортируемого потока продукта.

Величина расстояния, на которую регулировочные болты закручены в камеру 14, определяют какой – предварительный или окончательный съем масла производят на прессе, а также от того, какое масличное сырье перерабатывают. В случае предварительного прессования они закручены на минимальное расстояние, чем в случае окончательного прессования. Величина расстояния, на которую регулировочные болты закручены в камеру 14, изменяется по длине рабочей камеры 14, увеличиваясь по направлению к выходу прессуемого материала. Характер изменения этого расстояния связан с необходимостью облегчения стока отпрессованного масла при ограничении по количеству осыпи (твердых частиц прессуемого материала), выходящей вместе с маслом.

Регулировочное устройство 10 обеспечивает регулирование давления в рабочей камере пресса, что особенно важно в период пуска пресса, который разогревается в течение определенного периода времени. Прессуемый материал в пусковой период имеет пониженную температуру, что приводит к повышению вязкости масла и затруднению его отжима при повышенном давлении. После разогрева пресса работа его нормализуется. Таким образом, рекомендуется в период пуска с помощью регулировочного устройства 10 поддерживать в рабочей камере 14 пресса давление меньше номинального (при пуске подвижную матрицу 8 отодвигают на максимальное расстояние), и только после разогрева маслопресса с помощью регулировочного устройства 10 поднимают давление в рабочей камере до номинального. При работе маслопресса возможен излишний его разогрев, и в этом случае, наоборот, понижают давление в рабочей камере пресса, что также выполняют с помощью регулировочного устройства 10.

Принцип регулирования давления в рабочей камере 14 заключается в изменении сечения выходного зазора 7 и, соответственно, связанного с ним местного сопротивления.

Предлагаемый маслопресс имеет следующие преимущества:

– процесс прессования и отжим масла в нем адаптирован в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса прессования;

- более высокую степень извлечения масла из растительного маслосодержащего сырья за счет за счет использования регулируемого давления по длине рабочей камеры;

- возможность улучшения качества получаемого масла за счет применения более мягких, «щадящих» температурных режимов и равномерной обработки;

- универсализация маслопресса, т.е. использование его при отжиме масла из различного растительного маслосодержащего сырья (семена подсолнечника, рапса, сои и т. п.).