RU92809U1

RU92809U1 - INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF ALGINATE-CONTAINING PRODUCTS

Info

Publication number: RU92809U1
Application number: RU2009106507/22U
Authority: RU
Inventors: Павел Юрьевич Маслюков
Original assignee: Павел Юрьевич Маслюков
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-04-10

Abstract

Полезная модель относится к технологическим агрегатам периодического действия и предназначена для производства альгинатсодержащих продуктов. Производство таких продуктов осуществляется путем экстракции водорастворимых веществ из твердых материалов растительного происхождения, таких как ламинария, фукус, лессония, агарум и других видов водорослей, с последующей гидромеханической и тепловой их обработкой до получения альгинатсодержего продукта, в том числе в виде биогеля.The utility model relates to technological units of periodic action and is intended for the production of alginate-containing products. The production of such products is carried out by extraction of water-soluble substances from solid materials of plant origin, such as kelp, fucus, lessonium, agarum and other types of algae, followed by hydromechanical and heat treatment to obtain an alginate-containing product, including in the form of a biogel.

Водорастворимое вещество альгинат, входящее в состав этих продуктов, является ценным компонентом, обладающим лечебно-профилактическими и другими полезными свойствами и может быть использовано в фармацевтической (альгиналь, мази, эмульсии и др.) и пищевой промышленности (паста сурими, кетчупы, паштеты и др.).The water-soluble substance alginate, which is part of these products, is a valuable component with therapeutic and other useful properties and can be used in the pharmaceutical (alginal, ointments, emulsions, etc.) and food industries (surimi paste, ketchups, pastes, etc. .).

Установка состоит из аппарата для выделения экстрактов из твердых материалов, преимущественно растительного происхождения (ламинария, фукус, лессония и др.), агрегата (измельчителя) для тонкого измельчения продукта, технологических емкостей и трубопроводов с трубопроводной арматурой и приборами контроля.The installation consists of an apparatus for extracting extracts from solid materials, mainly of plant origin (kelp, fucus, lessonium, etc.), an aggregate (grinder) for fine grinding of the product, technological tanks and pipelines with pipe fittings and control devices.

Отличительной особенностью установки от существующих прототипов является то обстоятельство, что его базовые аппарат - экстрактор и измельчитель имеют более совершенную конструкцию, производительнее и универсальны, а вспомогательное оборудование позволяет работать установке в экономическом режиме. В частности, экстрактор имеем не традиционную цилиндрическую форму, а прямоугольную, корпус которого состоит из двух рабочих камер и смонтирован на раме с возможностью вращения на горизонтальных осях. Внутри корпуса установлены отжимные устройства (с фильтрующими перегородками), выполненные из эластичной резины и приводимые в действие при помощи воды и сжатого воздуха, что значительно улучшает процесс экстрагирования, при этом дефростация сырья и выделение из него экстрактов производства в одном корпусе аппарата. Система циркуляции горячей воды, подключенная к экстрактору, Позволяет интенсифицировать теплообмен внутри его рабочих камер, увеличивая производительность. А изменяя величину давления на материал посредством эластичных диафрагм, а также температурный режим теплоносителя, он может быть использован для выделения целевых продуктов и различных по своим характеристикам видов исходного сырья.A distinctive feature of the installation from existing prototypes is the fact that its basic apparatus - extractor and grinder have a more advanced design, more efficient and versatile, and auxiliary equipment allows the installation to operate in an economic mode. In particular, the extractor has not a traditional cylindrical shape, but a rectangular one, the casing of which consists of two working chambers and is mounted on a frame with the possibility of rotation on horizontal axes. Inside the casing are installed squeezing devices (with filtering partitions) made of elastic rubber and driven by water and compressed air, which significantly improves the extraction process, while defrosting the raw materials and extracting production extracts from it in one casing of the device. The hot water circulation system connected to the extractor allows you to intensify the heat transfer inside its working chambers, increasing productivity. And by changing the pressure on the material through elastic diaphragms, as well as the temperature regime of the coolant, it can be used to highlight the target products and various types of feedstock in their characteristics.

Наличие у измельчителя вакуум-насоса позволяет в процессе измельчения материала создавать в полости его корпуса разряжение, а это способствует удалению из производимого продукта кислорода, что улучшает качественные характеристики продукта и продлевает сроки его хранения, так как вместе с кислородом удаляются и образуемые пары с вредоносной микрофлорой.The presence of a vacuum pump in the grinder makes it possible to create a vacuum in the cavity of its body during grinding of the material, and this helps to remove oxygen from the produced product, which improves the product’s quality and prolongs its shelf life, since the formed vapors with harmful microflora are removed along with oxygen .

Кроме этого, разряжение, создаваемое в полости корпуса, позволяет путем отсоса механизировать подачу водорослевой массы из экстрактора непосредственно в рабочую полость измельчителя, исключая какие-либо ручные операции. Выгрузка готового продукта также осуществляется механическим способом - сжатый воздух подается из ресивера в рабочую полость емкости измельчителя и выдавливает изготовленный продукт через ее разгрузочный патрубок. Шнековое устройство и лопастной активатор, смонтированные на приводном валу электропривода ножей измельчающего инструмента, обеспечивают интенсивное перемешивание высоковязких и трудносмешиваемых компонентов продукта и турбулизирует процесс его обработки, улучшая тем самым его качественные характеристики и увеличивая производительность.In addition, the vacuum created in the cavity of the housing allows by suction to mechanize the supply of algal mass from the extractor directly to the working cavity of the grinder, excluding any manual operations. Unloading of the finished product is also carried out mechanically - compressed air is supplied from the receiver into the working cavity of the chopper tank and squeezes the manufactured product through its discharge pipe. The screw device and paddle activator mounted on the drive shaft of the electric drive of the knives of the grinding tool provide intensive mixing of highly viscous and difficult to mix components of the product and turbulize its processing, thereby improving its quality characteristics and increasing productivity.

То обстоятельство, что у лопатной мешалки имеется реверсивный электропривод с регулируемой частотой вращения приводного вала, дает возможность периодически менять направление и плавно, в необходимом диапазоне, регулировать ее вращение, изменяя тем самым гидромеханический режим обрабатываемого продукта в зависимости от состава компонентов, их исходных размеров, реологических свойств, процентного содержания жидкой фазы, температуры нагрева и других характеристик, что делает установку универсальной.The fact that the shovel mixer has a reversible electric drive with an adjustable rotational speed of the drive shaft makes it possible to periodically change direction and smoothly, in the required range, adjust its rotation, thereby changing the hydromechanical mode of the processed product depending on the composition of the components and their initial sizes, rheological properties, percentage of the liquid phase, heating temperature and other characteristics, which makes the installation universal.

Наличие замкнутых систем циркуляции экстрагента внутри рабочих камер экстрактора, выгрузка водорослевой массы из экстрактора в измельчитель механическим способом, проведение процессов дефростации, экстрагирования и прессования в одном аппарате, делает технологический процесс на данной установке для производства альгинатсодержащих продуктов безотходным, экологически чистым и высокопроизводительным.The presence of closed extractant circulation systems inside the working chambers of the extractor, unloading the algal mass from the extractor to the grinder mechanically, carrying out defrosting, extraction and pressing processes in one apparatus, makes the technological process at this plant for the production of alginate-containing products waste-free, environmentally friendly and highly productive.

9 с. - описание полезной модели;9 sec - Description of the utility model;

1 с. - формула полезной модели;1 sec - utility model formula;

2 с. - реферат на полезную модель;2 sec - abstract on a utility model;

2 с. - чертежи на полезную модель. 2 sec - drawings for a utility model.

Description

Полезная модель относится к технологическим агрегатам периодического действия и предназначена для производства альгинатсодержащих продуктов. Производство таких продуктов осуществляется путем экстракции водорастворимых веществ из твердых материалов растительного происхождения, таких как ламинария японская, фукус, лессония, агарум и других видов бурых водорослей, с последующей гидромеханической и тепловой их обработкой до получения из них альгинатсодержащего продукта.The utility model relates to technological units of periodic action and is intended for the production of alginate-containing products. The production of such products is carried out by extraction of water-soluble substances from solid materials of plant origin, such as Japanese kelp, Fucus, Lessonia, agarum and other types of brown algae, followed by hydromechanical and heat treatment to obtain an alginate-containing product from them.

Водорастворимое вещество альгинат, входящее в состав этих продуктов, является ценным компонентом, обладающим лечебно-профилактическими и другими полезными свойствами и может быть использовано в фармацевтической и пищевой промышленности.The water-soluble substance alginate, which is part of these products, is a valuable component with therapeutic and other beneficial properties and can be used in the pharmaceutical and food industries.

Известна установка периодического действия для производства альгинатсодержащих продуктов, включающих в себя аппарат для выделения экстрактов их твердых материалов, измельчитель продукта, технологические емкости и трубопроводы с трубопроводной арматурой и приборами контроля, входящая в состав технологической линии по производству альгинатсодержащих продуктов из сырых и сушеных бурых водорослей - беломорской ламинарии и фукусы (С.Е.Губарь и др., «Оборудование для обработки морепродуктов», изд. «Пищевая промышленность», Москва, 1977 г., с.111, рис.61, схема технологической линии).A known installation of periodic action for the production of alginate-containing products, including an apparatus for extracting extracts of their solid materials, a product shredder, technological tanks and pipelines with pipe fittings and control devices, which is part of the technological line for the production of alginate-containing products from raw and dried brown algae - White Sea kelp and fucus (S.E. Gubar et al., “Equipment for the processing of seafood”, ed. “Food Industry”, Moscow, 1977, p. 111, Fig. 61, diagram of the production line).

Характеризуя указанный тип установки, следует отметить сложность ее конструкции, большую металлоемкость, значительную долю ручного труда при обслуживании, большие удельные энергозатраты. Установка смонтирована с использованием вспомогательных аппаратов (отстойник, промывочная ванна, сушилка), соединенные между собой технологическими патрубками и перепускной арматурой, установленных между базовыми агрегатами - экстрактором и измельчителем продукта, что значительно усложняет рабочий процесс, так как оператору, обслуживающему установку, приходится контролировать работу каждого блока в отдельности. Экстрактор, используемый в установке, выполнен в виде цилиндрической емкости с вертикальной мешалкой, имеет относительно малую производительность при большом удельном расходе технологической воды и теплоносителя. Кроме того, в нем происходят значительные потери экстрагируемого материала, частицы которого нередко выгружаются вместе с последними порциями экстрагента. Измельчитель установки конструктивно выполнен в виде дезинтегратора и предназначен для получения на выходе только порошкообразных альгинатсодержащих продуктов.Describing the indicated type of installation, it should be noted the complexity of its design, large metal consumption, a significant proportion of manual labor during maintenance, large specific energy consumption. The installation is mounted using auxiliary devices (sump, rinse bath, dryer), interconnected by process pipes and bypass valves installed between the basic units - the extractor and the product grinder, which greatly complicates the work process, since the operator servicing the installation has to control the work each block individually. The extractor used in the installation is made in the form of a cylindrical container with a vertical mixer, has a relatively low productivity with a large specific consumption of process water and coolant. In addition, significant losses of the extracted material occur in it, particles of which are often unloaded together with the last portions of the extractant. The grinder of the installation is structurally made in the form of a disintegrator and is intended to produce only powdered alginate-containing products at the outlet.

Наиболее близкой по совокупности признаков, технической сущности и достигаемому результату к заявленному техническому решению является установка периодического действия для производства альгинатсодержащих продуктов, включающая в себя аппарат для выделения экстрактов из твердых материалов, измельчитель продукта, технологические емкости и трубопроводы с трубопроводной арматурой и приборами контроля, разработанная ФГУП «ТИНРО», г.Владивосток (И.В.Кизеветтер и др., «Промысловые морские водоросли и травы дальневосточных морей», изд. «Легкая и пищевая промышленность», Москва, 1981 г. с.50-53, рис.27, технологическая схема установки).The closest set of features, technical nature and the achieved result to the claimed technical solution is a batch unit for the production of alginate-containing products, including an apparatus for extracting extracts from solid materials, a product shredder, technological tanks and pipelines with pipeline valves and control devices, developed FSUE “TINRO”, Vladivostok (I.V. Kizevetter et al., “Commercial algae and grasses of the Far Eastern seas”, ed. “L gkaya and food industry ", Moscow, 1981 s.50-53, fig.27, technological scheme of installation).

Однако, данная установка имеет ряд существенных недостатков эксплуатационного и конструктивного характера. К ним относятся: низкая производительность при относительно больших удельных энергозатратах и расходе экстрагента, отсутствие возможности оперативно регулировать режим работы при экстрагировании и измельчении различных видов сырья, значительная доля ручного труда в процессе обслуживания, ограниченный ассортимент выпускаемых продуктов. Основное несовершенство конструктивного характера установки заключается в том, что ее технологическая схема не является универсальной, так как в ее составе имеются промежуточные аппараты, дублирующие друг друга (бак с мешалкой и экстрактор с мешалкой, измельчитель и микромельница), а для дефростации сырья используется отдельная емкость. Кроме того, экстрактор, не имея отжимного устройства, работает в одном технологическом режиме на всех видах сырья, как и измельчитель, имеющий фиксированную частоту вращения вала мешалки. Все это значительно снижает степень гидромеханической турбулизации потока обрабатываемого сырья и не позволяет объективно влиять на процесс его экстрагирования и измельчения, увеличивая тем самым время технологического цикла, снижая производительность и ограничивая ассортимент выпускаемых продуктов. Отсутствие системы подогрева рабочей емкости измельчителя не позволяет поддерживать необходимую температуру перерабатываемого продукта. Такой продукт, не прошедший термическую обработку, может быстро испортиться в результате обсеменения вредоносной микрофлорой, а поэтому его нужно или в короткое время использовать по назначению или заморозить.However, this installation has a number of significant operational and structural disadvantages. These include: low productivity at relatively high specific energy consumption and extractant consumption, lack of the ability to quickly adjust the operating mode during extraction and grinding of various types of raw materials, a significant proportion of manual labor in the service process, and a limited range of products. The main imperfection of the constructive nature of the installation is that its technological scheme is not universal, since it contains intermediate devices that duplicate each other (a tank with a mixer and an extractor with a mixer, a grinder and a micro mill), and a separate tank is used for defrosting the raw materials . In addition, the extractor, without having a squeezing device, operates in the same technological mode on all types of raw materials, as well as a chopper having a fixed frequency of rotation of the mixer shaft. All this significantly reduces the degree of hydromechanical turbulization of the flow of processed raw materials and does not allow to objectively affect the process of extraction and grinding, thereby increasing the time of the technological cycle, reducing productivity and limiting the range of products. The lack of a heating system for the working capacity of the grinder does not allow to maintain the required temperature of the processed product. Such a product, which has not undergone heat treatment, can quickly deteriorate as a result of seeding with harmful microflora, and therefore it must either be used for a short time for its intended purpose or frozen.

Большая доля ручного труда в значительной степени обусловлена тем, что выгрузка готового продукта из рабочей емкости измельчителя осуществляется сливом его из крана, расположенного в днище рабочей емкости или сливом через горловину емкости путем опрокидывания, разворачивая емкость на шарнирах, расположенных на стойках опорной рамы. Отсутствие коллектора для подключения измельчителя к системе сжатого воздуха и подачи его в полость рабочей емкости, усложняет процесс выгрузки продукта через сливной кран вязких продуктов и ограничивает возможность использования гибкого шланга для расфасовки произведенного продукта в тару.A large proportion of manual labor is largely due to the fact that the unloading of the finished product from the working capacity of the grinder is carried out by draining it from a crane located in the bottom of the working capacity or by draining it through the neck of the tank by tipping, unrolling the tank on hinges located on the racks of the supporting frame. The absence of a manifold for connecting the grinder to the compressed air system and supplying it to the cavity of the working container complicates the process of unloading the product through the drain valve of viscous products and limits the possibility of using a flexible hose for packaging the manufactured product in containers.

Задача полезной модели - повышение производительности, снижение удельных энергозатрат, увеличение ассортимента выпускаемого продукта, улучшение его качественных характеристик, сокращение доли ручного труда, обеспечение оптимального режима технологического процесса, снижение металлоемкости и затрат на изготовление и эксплуатацию установки.The objective of the utility model is to increase productivity, reduce specific energy costs, increase the assortment of the manufactured product, improve its quality characteristics, reduce the share of manual labor, ensure the optimal process mode, reduce the metal consumption and costs of manufacturing and operating the installation.

Поставленная задача реализуется тем, что в известной установке для производства альгинатсодержащих продуктов, включающей в себя аппарат для выделения экстрактов из твердых материалов, измельчитель продукта, технологические емкости и трубопроводы с трубопроводной арматурой и приборами контроля, согласно заявленного технического решения корпус аппарата для выделения экстрактов из твердых материалов состоит из двух рабочих камер прямоугольной формы, которые снабжены устройствами в виде эластичных мембран и фильтрующими перегородками, каждая из которых выполнена в виде многослойной композиции, состоящей из мелкоячеистой сетки, перфорированного металлического листа и дренажной платины. При этом последняя имеет отводные каналы для сбора и слива полученного экстракта из полостей рабочих камер. Аппарат для выделения экстрактов из твердых материалов снабжен системой циркуляции горячей воды в полостях отжимных устройств его рабочих камер, которые сообщаются посредством трубопроводов с системой сжатого воздуха я продукта в его верхней зоне, а на приводном валу электропривода измельчающего инструмента смонтировано шнековое устройство, выполняющее функцию циркуляционного насоса. При этом на конце приводного вала мешалки измельчителя продукта смонтирован лопастной активатор (крыльчатка), кромки лопастей которого заточены под определенным режущим углом, а сам электропривод является реверсивным с регулируемой частотой вращения приводного вала.The task is realized by the fact that in the known installation for the production of alginate-containing products, including an apparatus for extracting extracts from solid materials, a product chopper, technological tanks and pipelines with pipe fittings and control devices, according to the claimed technical solution, the apparatus body for extracting extracts from solid materials consists of two working chambers of rectangular shape, which are equipped with devices in the form of elastic membranes and filtering partitions and, each of which is made in the form of a multilayer composition consisting of a fine mesh, perforated metal sheet and drainage platinum. Moreover, the latter has outlet channels for collecting and draining the obtained extract from the cavities of the working chambers. The apparatus for extracting extracts from solid materials is equipped with a hot water circulation system in the cavities of the squeezing devices of its working chambers, which communicate via pipelines with a compressed air system of the product in its upper zone, and a screw device is installed on the drive shaft of the electric drive of the grinding tool, which performs the function of a circulation pump . At the same time, a blade activator (impeller) is mounted on the end of the drive shaft of the mixer of the product chopper, the edges of the blades of which are sharpened at a certain cutting angle, and the electric drive itself is reversible with an adjustable speed of rotation of the drive shaft.

Отличительный признак - конструктивное исполнение корпуса аппарата для выделения экстрактов из твердых материалов в виде двух симметрично расположенных камер прямоугольной формы делает аппарат универсальным и позволяет значительно усовершенствовать и упростить технологический процесс, увеличить производительность и рационально разместить внутри корпуса аппарата отжимные устройства с фильтрующими перегородками. Так как линейный размер высоты бортов рабочих камер (60-80 мм) в несколько раз меньше их длины, то можно утверждать, что процесс экстракции материалов с применением прессования осуществляется в «тонком слое», что значительно увеличивает отделение жидкой фазы. Кроме того, нет необходимости дефростировать сырье в отдельных емкостях или на стеллажах, так как конструкция аппарата позволяет дефростировать замороженное сырье (имеющего форму блоков) непосредственно в рабочих камерах его корпуса. Возможность проведения процессов дефростации, экстрагирования и прессования в одном аппарате (что сложно осуществить в цилиндрических конструкциях подобных аппаратов) позволяет исключить перегрузку продукта, связанную с использованием ручного труда, неизбежными его потерями, обсеменением вредными бактериями, а также полностью использовать ценную жидкость, выделяющуюся при дефростации (клеточный сок).A distinctive feature is the design of the apparatus body for extracting extracts from solid materials in the form of two symmetrically arranged rectangular chambers that makes the apparatus universal and allows to significantly improve and simplify the process, increase productivity and efficiently place squeezing devices with filter partitions inside the apparatus body. Since the linear dimension of the height of the sides of the working chambers (60-80 mm) is several times smaller than their length, it can be argued that the process of extraction of materials by pressing is carried out in a “thin layer”, which significantly increases the separation of the liquid phase. In addition, there is no need to defrost raw materials in separate containers or on racks, since the design of the apparatus allows defrosting frozen raw materials (in the form of blocks) directly in the working chambers of its housing. The possibility of carrying out defrosting, extraction and pressing processes in one apparatus (which is difficult to accomplish in the cylindrical designs of such apparatuses) eliminates the product overload associated with the use of manual labor, its inevitable losses, contamination with harmful bacteria, as well as the full use of valuable liquid released during defrosting (cell juice).

Наличие в конструкции установки циркуляционной системы горячей воды и системы сжатого воздуха, позволяет производить посредством эластичных диафрагм дефростацию и экстракцию материала под избыточным давлением, которое создается при воздействии сжатого воздуха на воду, циркулирующую по замкнутому контуру, тем самым, ускоряя процесс дефростации и экстракции материала. Этому способствует и то обстоятельство, что жидкость, образовавшаяся в результате таяния льда, непрерывно удаляется, при этом уменьшается толщина слоя уложенного материала, снижается его пористость, тем самым улучшаются условия теплопередачи. Ребра, приваренные к крышке экстрактора изнутри, образуют каналы малого поперечного сечения для движения греющего теплоносителя (воды), обеспечивает высокую скорость его циркуляции для интенсификации теплообмена, а также равномерный прогрев материала.The presence in the design of the installation of a circulating hot water system and a compressed air system allows the defrosting and extraction of material under excessive pressure, which is created by the action of compressed air on water circulating in a closed circuit, by means of elastic diaphragms, thereby accelerating the defrosting and extraction of the material. This is also facilitated by the fact that the liquid formed as a result of melting ice is continuously removed, while the thickness of the layer of deposited material decreases, its porosity decreases, thereby improving heat transfer conditions. The ribs welded to the inside of the extractor cover form small cross-section channels for the movement of the heating medium (water), provides a high speed of its circulation for the intensification of heat transfer, as well as uniform heating of the material.

Изменяя величину давления на материал посредством эластичных диафрагм, а также температурный режим теплоносителя, аппарат может быть использован для выделения целевых продуктов из различных по своим характеристикам видов исходного сырья.By changing the pressure on the material through elastic diaphragms, as well as the temperature regime of the coolant, the apparatus can be used to isolate the target products from different types of feedstock in their characteristics.

Измельчитель данной установки предназначен для гидромеханической и тепловой обработки исходного материала до дисперсного состояния путем тонкого измельчения (гомогенизации) и получения на выходе гелеобразных продуктов. Наличие у измельчителя вакуум-насоса, всасывающий патрубок которого присоединен к корпусу и сообщается с его полостью, позволяет в процессе измельчения материала создавать в полости корпуса разряжение, что в определенной степени способствует удалению из получаемого продукта кислорода, который способствует окислению продукта. Вместе с кислородом удаляются и образуемые пары с вредоносной микрофлорой, при этом за счет уменьшения общего объема обрабатываемой массы, увеличивается полезный объем продукта. Кроме этого, вакуум, создаваемый в полости корпуса измельчителя, позволяет путем отсоса механизировать процесс выгрузки водорослевой массы из аппарата для выделения экстрактов и подать ее непосредственно в рабочую полость измельчителя. Выгрузка готового продукта также производится механическим способом. Сжатый воздух подается из системы в полость измельчителя и выдавливает гелеобразную массу через его разгрузочный патрубок.The grinder of this installation is designed for hydromechanical and heat treatment of the source material to a dispersed state by fine grinding (homogenization) and obtaining gel-like products at the output. The presence of a vacuum pump in the grinder, the suction pipe of which is connected to the housing and communicates with its cavity, allows creating a vacuum in the housing cavity during grinding of the material, which helps to remove oxygen from the resulting product, which contributes to the oxidation of the product. Together with oxygen, the formed vapors with harmful microflora are also removed, while by reducing the total volume of the processed mass, the useful volume of the product increases. In addition, the vacuum created in the cavity of the grinder body allows suction to mechanize the process of unloading the algal mass from the apparatus for extracting extracts and feed it directly into the working cavity of the grinder. Unloading of the finished product is also carried out mechanically. Compressed air is supplied from the system into the cavity of the grinder and squeezes the gel-like mass through its discharge pipe.

Центробежный насос измельчителя прототипа не обеспечивает перекачивание высоковязких сред, поэтому в данной конструкции использовано шнековое устройство. Так как для перекачивания вязкой среды по трубопроводу требуются большие затраты, циркуляция обрабатываемой среды организована внутри рабочей емкости. Шнековое устройство в данном случае обеспечивает движение значительных объемов продукта с большой скоростью, что необходимо для интенсивного перемешивания трудносмешиваемых и труднорастворимых компонентов. Лопастной активатор, смонтированный на конце приводного вала мешалки, турбулизирует процесс обработки продукта в нижней зоне измельчителя, а также обеспечивает подачу материала к лезвиям ножей измельчающего инструмента и способствует предварительному измельчению материала.The centrifugal pump of the prototype grinder does not provide pumping of highly viscous media, therefore, a screw device is used in this design. Since it takes a lot of money to pump a viscous medium through a pipeline, the circulation of the processed medium is organized inside the working tank. The screw device in this case provides the movement of significant volumes of the product at high speed, which is necessary for intensive mixing of difficult to mix and sparingly soluble components. A paddle activator mounted on the end of the drive shaft of the mixer turbulizes the product processing in the lower zone of the grinder, and also provides the supply of material to the blades of the knives of the grinding tool and contributes to the preliminary grinding of the material.

Наличие у лопастной мешалки реверсивного электропривода с регулируемой частотой вращения приводного вала дает возможность периодически менять направление и плавно, в необходимом диапазоне, регулировать ее вращение, изменяя тем самым гидромеханический режим обрабатываемого продукта в зависимости от состава компонентов, их исходных размеров, реологических свойств, процентного содержания жидкой фазы, температуры нагрева и других характеристик, что делает установку универсальной.The presence of a reversible electric drive with a variable speed drive shaft for a paddle mixer makes it possible to periodically change direction and smoothly, in the required range, control its rotation, thereby changing the hydromechanical mode of the processed product depending on the composition of the components, their initial dimensions, rheological properties, percentage liquid phase, heating temperature and other characteristics, which makes the installation universal.

Используя вышеперечисленные технические возможности заявленной установки можно значительно расширить ассортимент тонкоизмельченного целевого продукта повышенного качества. Последнее в значительной степени обусловлено и тем обстоятельством, что работа мешалки с частотой вращения от 90 об/мин (V окруж.=1,5 м/сек) и более создает гидромеханический режим, обеспечивающий уменьшение времени контакта перемешиваемого продукта с нагретой внутренней поверхностью рабочей емкости, тем самым, предотвращая образование на ней пригорающего слоя.Using the above technical capabilities of the claimed installation, you can significantly expand the range of finely ground target product of high quality. The latter is largely due to the fact that the operation of the stirrer with a rotation speed of 90 rpm (V surround = 1.5 m / s) and more creates a hydromechanical mode, which reduces the contact time of the mixed product with the heated inner surface of the working container , thereby preventing the formation of a burning layer on it.

Наличие замкнутых систем циркуляции экстрагента внутри рабочих камер экстрактора, выгрузка водорослевой массы из экстрактора в измельчитель механическим способом, проведение процессов дефростации, экстрагирования и прессования в одном аппарате, делает технологический процесс на заявленной установке для производства альгинатсодержащих продуктов безотходным и экологически чистым.The presence of closed extractant circulation systems inside the working chambers of the extractor, unloading the algal mass from the extractor to the grinder mechanically, carrying out defrosting, extraction and pressing processes in one apparatus, makes the technological process at the claimed plant for the production of alginate-containing products waste-free and environmentally friendly.

Заявленная установка была реализована в контрактном варианте, изображенном на чертежах (фиг.1 и фиг.2).The claimed installation was implemented in the contract version shown in the drawings (Fig.1 and Fig.2).

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки с ее основными аппаратами и элементами.Figure 1 shows a schematic diagram of the installation with its main devices and elements.

На фиг.2 изображен аппарат для выделения экстрактов из твердых материалов той же установки.Figure 2 shows the apparatus for extracting extracts from solid materials of the same installation.

Базовыми аппаратами установки для получения альгинатсодержащих продуктов являются аппараты для выделения экстрактов из твердых материалов 1 (экстрактор) и измельчителем продукта 2. Экстрактор содержит корпус прямоугольной формы, бортовой периметр которого изготовлен из полых элементов 3, а также дренажную пластину 4 (изготовленную из листового капрона), имеющую дренажные 5 и отводной 6 каналы, которая разделяет полость корпуса на две симметричные рабочие камеры 7.The basic apparatuses of the apparatus for producing alginate-containing products are apparatuses for extracting extracts from solid materials 1 (extractor) and a grinder of product 2. The extractor contains a rectangular body, the side perimeter of which is made of hollow elements 3, as well as a drainage plate 4 (made of sheet nylon) having drainage 5 and outlet 6 channels, which divides the body cavity into two symmetrical working chambers 7.

С обеих сторон к дренажной платине 4 примыкают фильтрующие элементы - перфорированные металлические листы 8 и мелкоячеистые сетки 9. С внешних сторон рабочих камер 7 при помощи откидных болтов 10 смонтированы съемные крышки 11, на которых расположены отжимные эластичные мембраны 12 (выполненные из пищевой резины), опирающиеся на ребра 13. Экстрактор снабжен технологическими патрубками, в частности к корпусу закреплены патрубки 14 с запорными вентилями 15 для заливки экстрагента и компонентов в рабочие камеры 7 и патрубок 16 с запорным вентилем 17, предназначенный для удаления получаемого экстракта. Подача горячей воды в полость между крышками 11 и мембранами 12 осуществляется посредством патрубков 18, а возврат воды в циркуляционную систему посредством_патрубков 19. Вся конструкция экстрактора 1 смонтирована на раме 20 посредством двух стоек 21 с возможностью вращения на осях 22, установленных в подшипниках 23. Вращения экстрактора может осуществляться как вручную, так и электроприводом (на чертеже не показан), при этом трубопроводы систем подачи горячей воды и экстрагента посредством резьбовых штуцеров на это время отсоединяются от патрубков аппарата.Filtering elements are adjacent to drainage plate 4 on both sides — perforated metal sheets 8 and fine mesh nets 9. On the outside of working chambers 7, removable covers 11 are mounted with hinged bolts 10, on which are squeezed elastic membranes 12 (made of food rubber), based on the ribs 13. The extractor is equipped with technological nozzles, in particular, nozzles 14 with shut-off valves 15 are fixed to the housing for filling the extractant and components into the working chambers 7 and the nozzle 16 with a shut-off valve 17, p designed to remove the resulting extract. Hot water is supplied into the cavity between the covers 11 and membranes 12 by means of nozzles 18, and water is returned to the circulation system by means of nozzles 19. The entire design of the extractor 1 is mounted on the frame 20 by means of two posts 21 with the possibility of rotation on the axes 22 installed in the bearings 23. Rotations of the extractor can be carried out either manually or by an electric drive (not shown in the drawing), while the pipelines of the hot water and extractant supply systems by means of threaded fittings are disconnected from the patrol for this time Cove apparatus.

Измельчитель продукта 2 содержит цилиндрическую емкость 24, в нижней части переходящую в коническое днище, внутри которой установлена лопастная мешалка 25, на конце приводного вала 26 которого смонтирован лопастной активатор 27. Верхний конец вала 26 соединен с реверсивным мотор-редуктором 28, установленном на крышке 29, имеющей технологические патрубки 30 и 31 с запорными вентилями 32, 33 и 34. Емкость 24 снабжена паровой термостатической рубашкой обогрева 35, имеющей технологические патрубки 36, 37 и 38 с запорными вентилями39, 40 и 41, а в нижней зоне ее конического днища расположен технологический патрубок 42 с краном 43 для выгрузки готового продукта из рабочей полости емкости 24. На приводном валу мотор-редуктора 28 смонтированы ножевой блок измельчающего инструмента 44 и шнековое устройство 45, установленные в цилиндрической обойме 46, имеющей сквозные отверстия по всему периметру. Шнековое устройство 45 предназначено для обеспечения движения значительных объемов продукта с большой скоростью в рабочей полости емкости 24. Узлы и агрегаты измельчителя смонтированы на сварной опорной раме 47. Установка снабжена необходимыми приборами контроля: вакуумметром 48, манометрами 49 и термометрами 50.The product chopper 2 contains a cylindrical container 24, in the lower part passing into a conical bottom, inside of which a blade mixer 25 is installed, on the end of the drive shaft 26 of which a blade activator 27 is mounted. The upper end of the shaft 26 is connected to a reversible gear motor 28 mounted on the cover 29 having technological pipes 30 and 31 with shut-off valves 32, 33 and 34. Capacity 24 is equipped with a steam thermostatic heating jacket 35, having technological pipes 36, 37 and 38 with shut-off valves 39, 40 and 41, and in its lower zone On the bottom of the bottom there is a technological branch pipe 42 with a crane 43 for unloading the finished product from the working cavity of the tank 24. On the drive shaft of the gearmotor 28, a knife block of the grinding tool 44 and a screw device 45 are mounted in a cylindrical ferrule 46 having through holes around the entire perimeter. The screw device 45 is designed to ensure the movement of significant volumes of the product at high speed in the working cavity of the tank 24. The chopper assemblies and assemblies are mounted on a welded support frame 47. The installation is equipped with the necessary control devices: vacuum gauge 48, manometers 49 and thermometers 50.

Вспомогательное оборудование, предназначенное для функционирования установки, включает в себя компрессор 51 с ресивером 52, соединенным с трубопроводом 53 системы сжатого воздуха, который посредством запорного вентиля 33 сообщается с рабочей полостью емкости 24 измельчителя через патрубок 31. К этому же патрубку посредством вентиля 34 присоединен вакуум-насос 54, а к патрубку 30 посредством запорных вентилей 17, 32 и 55 присоединен трубопровод 56 для подачи экстракта в рабочую полость емкости 24 измельчителя или в тару. В свою очередь, к трубопроводу 56 присоединен гибкий шланг 57, на конце которого закреплена воронка 58 для всасывания под действием разряжения в емкости 24 водорослевой массы (после экстракции) из рабочих камер 7 экстрактора 1 и подачи ее в рабочую полость измельчителя 2.The auxiliary equipment intended for the operation of the installation includes a compressor 51 with a receiver 52 connected to a pipe 53 of the compressed air system, which, through a shut-off valve 33, communicates with the working cavity of the chopper 24 through a pipe 31. A vacuum is connected to this pipe through a valve 34 a pump 54, and a pipe 56 is connected to the nozzle 30 by means of shut-off valves 17, 32 and 55 for supplying the extract to the working cavity of the grinder 24 or into a container. In turn, a flexible hose 57 is attached to the pipeline 56, at the end of which a funnel 58 is attached for suction under the action of a vacuum in the tank 24 of the algal mass (after extraction) from the working chambers 7 of the extractor 1 and feeding it into the working cavity of the grinder 2.

Система циркуляции горячей воды включает в себя резервуар 59, внутри которого смонтирован нагревательный элемент 60, выполненный в виде трубчатого змеевика, обогреваемого паром. Снизу к резервуару 59 своим нагнетательным патрубком присоединен циркуляционный насос 61, всасывающий патрубок которого посредством технологического трубопровода 62 соединен с патрубками 19 экстрактора 1, а посредством трубопровода 63 и вентиля 64 соединен с днищем расширительного бочка 65, вода в которой заливается из водопроводной магистрали 66 по мере необходимости. Сверху к бачку 65 присоединен трубопровод, который посредством вентиля 67 соединен с трубопроводом 53, а посредством клапана 68 с нагнетательной магистралью горячей воды 69. Подача сжатого воздуха в бачок 65 необходима для создания дополнительного избыточного давления на отжимные эластичные мембраны 12 с целью получения максимальной производительности экстрактора 1. Воздух, скапливающийся в верхней зоне бачка 65, удаляется в атмосферу через вентиль 70, а из паровой рубашки 35 измельчителя 2 через вентиль 41.The hot water circulation system includes a tank 59, inside of which a heating element 60 is mounted, made in the form of a tubular coil heated by steam. A circulation pump 61 is connected to the bottom of the tank 59 by its injection pipe, the suction pipe of which is connected to the pipes 19 of the extractor 1 through the process pipe 62, and through the pipe 63 and valve 64 is connected to the bottom of the expansion barrel 65, in which water is poured from the water main 66 as necessary. A pipe is connected to the top of the tank 65, which is connected via a valve 67 to the pipe 53, and by means of a valve 68 with a hot water supply line 69. The supply of compressed air to the tank 65 is necessary to create additional overpressure on the squeezing elastic membranes 12 in order to obtain the maximum extractor capacity 1. Air accumulating in the upper zone of the tank 65 is discharged into the atmosphere through the valve 70, and from the steam jacket 35 of the grinder 2 through the valve 41.

Установка для производства альгинатсодержащих продуктов работает следующим образом.Installation for the production of alginate-containing products is as follows.

Корпус экстрактора 1 разворачивается в горизонтальное положение, крышка 11 снимается, и мороженые водоросли укладываются в первую рабочую полость камеры 7 (3-4 блока), на которые укладывают мембрану 12, после чего накрывают крышкой 11 и плотно ее фиксируют гайками откидных болтов 10. После этого корпус экстрактора на осях 22 разворачивают в противоположное положение, и вторая его полость заполняется водорослями с последующей установкой крышки второй 11 аналогичным образом. Затем корпус экстрактора разворачивают в вертикальное положение, подают пар в водонагревательный элемент 60 и включают циркуляционный насос 61. Вода, поступающая в пространство между крышками 11 и мембранами 12, передает теплоту исходному материалу, необходимую для его дефростации. По окончании дефростации при помощи сжатого воздуха, поступающего из ресивера 52 через клапан 68, создается дополнительное избыточное давление, которое посредством мембран 12 передается на материал и жидкая фаза через трубопровод 56 посредством открытых вентилей 17 и 55 удаляется из полостей рабочих камер 7. Так как система подачи горячей воды замкнутая, давление в рабочих камерах уравновешивается, и процесс дефростации происходит в обеих камерах равномерно. Затем через патрубки 14 в рабочие камеры экстрактора подают воду (экстрагент), прошедшую специальную подготовку (обеззараживание и др.), после чего перекрывают вентили 15 и через клапан 68 подают сжатый воздух в магистраль горячей воды 69, дополнительно отжимая мембраны на определенную величину прогиба. При этом, чем больше прогиб, тем с большим избыточным давлением мембраны 12 воздействуют на набухающий при контакте с экстрагентом материал, отжимая его. Величина избыточного давления (150÷350 кПа) контролируется по манометру 49, смонтированному на трубопроводе 53 и устанавливается в зависимости от разновидности сырья, его характеристик и этапов экстрагирования (предварительный, кислотный, нейтрализация и др.).The case of the extractor 1 unfolds in a horizontal position, the lid 11 is removed, and the frozen algae are placed in the first working cavity of the chamber 7 (3-4 blocks), onto which the membrane 12 is laid, then they are covered with a lid 11 and tightly fixed with the nuts of the hinged bolts 10. After of this, the extractor body on the axes 22 is deployed in the opposite position, and its second cavity is filled with algae, followed by the installation of the cover of the second 11 in the same way. Then the extractor housing is deployed in a vertical position, steam is supplied to the water heating element 60 and the circulation pump 61 is turned on. The water entering the space between the covers 11 and the membranes 12 transfers heat to the source material necessary for its defrostation. At the end of defrosting, with the help of compressed air coming from the receiver 52 through the valve 68, an additional excess pressure is created, which is transmitted through the membranes 12 to the material and the liquid phase through the pipe 56 through the open valves 17 and 55 is removed from the cavities of the working chambers 7. Since the system hot water supply is closed, the pressure in the working chambers is balanced, and the defrosting process occurs in both chambers evenly. Then, through the nozzles 14, water (extractant) is passed to the working chambers of the extractor, which has undergone special preparation (disinfection, etc.), then the valves 15 are closed and compressed air is supplied through the valve 68 to the hot water line 69, additionally squeezing the membranes by a certain amount of deflection. Moreover, the greater the deflection, the greater the excess pressure of the membrane 12 affect the material swelling upon contact with the extractant, squeezing it. The value of overpressure (150 ÷ 350 kPa) is controlled by a manometer 49 mounted on the pipeline 53 and is set depending on the type of raw material, its characteristics and extraction steps (preliminary, acid, neutralization, etc.).

Оптимально установленная величина механического воздействия на обрабатываемый материал при отжатии жидкой фазы из его набухших частиц значительно улучшает процесс молекулярной диффузии, ускоряет извлечение целевых компонентов из сырья, увеличивая тем самым производительность установки и улучшая качественные показатели продукта. Интенсивность процесса повышают периодическим вращением корпуса экстрактора 1 на осях 22, при этом получаемый экстракт перемещается сверху вниз, просачиваясь через сетки 9 и, проходя через перфорированные отверстия листов 8, поступает в дренажные каналы 5 и отводной канал 6. Экстрагирование проводят в течение 1-2,5 часа при температуре 15-25°С. По окончании экстрагирования экстракт под давлением мембран 12 удаляют из аппарата и подают свежую порцию экстрагента. После двух или трехкратного экстрагирования осуществляют обработку водорослевой массы, для чего через открытые вентили 15 подают раствор уксусной или молочной кислоты концентрацией 1-3% и выдерживают в течение 1-2 часа при температуре 15-25°С. После кислотной обработки водорослевую массу дважды промывают настаиванием определенное время в пресной воде с последующим отделением отработанной жидкости под давлением при помощи мембран 12. После завершения вышеперечисленных технологических операций экстрактор 1 разворачивается в горизонтальное положение (фиг.1, изображено пунктиром) и поочередно снимаются крышки 11 и мембраны 12. Перед этим при помощи вакуум-насоса 54 в рабочей полости емкости 24 измельчителя 2 создается разряжение (0,06-0,07 МПа), а в паровую рубашку 35 подают греющий пар.The optimally established value of the mechanical effect on the processed material during squeezing out the liquid phase from its swollen particles significantly improves the molecular diffusion process, accelerates the extraction of target components from raw materials, thereby increasing plant productivity and improving product quality indicators. The intensity of the process is increased by periodic rotation of the case of the extractor 1 on the axes 22, while the resulting extract moves from top to bottom, seeping through the mesh 9 and passing through the perforated holes of the sheets 8, enters the drainage channels 5 and the outlet channel 6. Extraction is carried out for 1-2 5 hours at a temperature of 15-25 ° C. At the end of the extraction, the extract under pressure of the membranes 12 is removed from the apparatus and a fresh portion of the extractant is fed. After two or three times the extraction, the algal mass is treated, for which, through the open valves 15, a solution of acetic or lactic acid with a concentration of 1-3% is fed and kept for 1-2 hours at a temperature of 15-25 ° C. After acid treatment, the algae mass is washed twice by infusion for a certain time in fresh water, followed by separation of the spent liquid under pressure using membranes 12. After completion of the above technological operations, the extractor 1 is deployed in a horizontal position (Fig. 1, shown in dashed lines) and the covers 11 and are removed one by one membranes 12. Before that, using a vacuum pump 54, a vacuum (0.06-0.07 MPa) is created in the working cavity of the tank 24 of the grinder 2, and heating steam is supplied to the steam jacket 35.

Открывают вентиль 32 и под действием создаваемого разряжения при помощи воронки 58 и посредством шланга 57 всасывают водорослевую массу из камер 7 экстрактора 1 и перегружают в рабочую полость емкости 24 измельчителя 2. После этого в водорослевую массу добавляют пищевую соду в количестве 1,0-1,8% от массы водоросли и необходимое количество выделенного экстракта и при включенной мешалке 25 нагревают до температуры 55-80°С, обрабатывая загруженную массу при данной температуре 15-25 минут. При необходимости частота и направление вращения мешалки может изменяться, создавая гидромеханический режим, предотвращающий пригорание обрабатываемого продукта на внутренней поверхности рабочей емкости. Одновременно с перемешиванием водорослевой массы при помощи ножей измельчающего инструмента 44 производится измельчение продукта до дисперсного состояния (гомогенизация). При этом при помощи шнекового устройства 45 осуществляется циркуляция с большой скоростью значительных объемов продукта внутри емкости 24, обеспечивая перемешивание трудносмешиваемых и труднорастворимых компонентов. Масса, выходящая через отверстия в обойме 46, поступает к лопастям мешалки 25 и имея собственную скорость, а также под действием центробежной силы отбрасывается на периферию вдоль цилиндрических стенок емкости и достигнув поверхности, перемещается к центру, и далее вдоль оси возвращается к шнековому устройству 45. Активатор 27, расположенный на валу мешалки, обеспечивает подачу материала к лезвиям ножа измельчающего инструмента 44, имея режущие кромки на лопастях, способствует его предварительному измельчению.Open the valve 32 and under the action of the generated vacuum using a funnel 58 and through the hose 57, the algal mass is sucked from the chambers 7 of the extractor 1 and loaded into the working cavity of the tank 24 of the grinder 2. After that, baking soda is added in an amount of 1.0-1, 8% by weight of the algae and the required amount of the extracted extract, and with the stirrer turned on, 25 are heated to a temperature of 55-80 ° C, processing the loaded mass at a given temperature for 15-25 minutes. If necessary, the frequency and direction of rotation of the mixer can be changed, creating a hydromechanical regime that prevents burning of the processed product on the inner surface of the working container. Simultaneously with the mixing of the algal mass using the knives of the grinding tool 44, the product is ground to a dispersed state (homogenization). At the same time, with the help of a screw device 45, significant volumes of the product are circulated at high speed inside the tank 24, providing mixing of difficultly mixed and hardly soluble components. The mass exiting through the openings in the cage 46, enters the blades of the mixer 25 and having its own speed, as well as under the action of centrifugal force is discarded to the periphery along the cylindrical walls of the tank and reaches the surface, moves to the center, and then returns along the axis to the screw device 45. The activator 27, located on the shaft of the mixer, provides the supply of material to the blades of the knife of the grinding tool 44, having cutting edges on the blades, contributes to its preliminary grinding.

После того, как продукт будет полностью готов, отключается вакуум-насос 54, перекрывается вентиль 34 и открывается вентиль 33 на трубопроводе сжатого воздуха 53. В рабочей полости емкости 24 создается избыточное давление (300-400 кПа), под действием которого продукт через разгрузочный патрубок 42 и открытый кран 43 выгружается в соответствующие приемные емкости.After the product is completely ready, the vacuum pump 54 is turned off, the valve 34 is closed and the valve 33 opens on the compressed air pipe 53. Overpressure (300-400 kPa) is created in the working cavity of the container 24, under the influence of which the product through the discharge pipe 42 and an open valve 43 is discharged into respective receiving containers.

Claims

1. Installation for the production of alginate-containing products, including an apparatus for extracting extracts from solid materials, a product shredder, technological tanks and pipelines with pipe fittings and control devices, characterized in that the casing of the apparatus for extracting extracts from solid materials consists of two working chambers rectangular, equipped with squeezing devices in the form of elastic membranes and filtering partitions, each of which is made in the form of a multilayer composition, consisting of fine mesh, perforated metal sheet and drainage plate, the latter having drainage channels for collecting and draining the extract obtained from the cavities of the working chambers.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the apparatus for extracting extracts from solid materials is equipped with a hot water circulation system in communication with the cavities of the squeezing devices of its working chambers.

3. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a compressed air system in communication with the water tank of the apparatus for extracting extracts from solid materials and the working cavity of the product grinder.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the product shredder is equipped with a vacuum pump in communication with the working cavity of the product shredder.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the product chopper is equipped with a screw device mounted on the drive shaft of the electric drive of the grinding tool.

6. Installation according to claim 1, characterized in that a blade activator is mounted on the end of the drive shaft of the mixer of the product chopper.

7. Installation according to claim 1, characterized in that the mixer of the product chopper is equipped with a reversible electric drive with an adjustable speed of rotation of the drive shaft.