Способ изготовления масла - RU2757677C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу изготовления масла согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

В области промышленных процессов изготовления масла широкое распространение получило непрерывное изготовление масла с помощью машины доктора Фрица 1941 года. С помощью этой машины и соответствующего способа создавалось масло высокого и равномерного качества с небольшими потерями жира.

Благодаря способу Фрица-Айзенрайха стал возможным непрерывный процесс с частичной автоматизацией рабочих этапов изготовления сливок, последующего образования масляного зерна, отделения пахты и размешивания масла. При этом процессы образования масляного зерна выполняют с помощью маслобойных барабанов, а размешивание и отжим масла - с помощью прессов с моторизованными червячными приводами.

Долгое время улучшение данного автоматизированного процесса было возможно лишь условно, поскольку он зависит от многих факторов, определенных преимущественно сливками в качестве сырья и их обработкой. Помимо основных характеристических значений сливок, таких как содержание жира и более раннее созревание сливок, параметры процесса, такие как температура сливок, скорость подачи и скорость взбивателя, являются важными параметрами для процесса изготовления масла.

Из-за этих постоянно меняющихся характеристических значений сливок обработку до сих пор часто контролируют вручную и при необходимости корректируют путем изменения параметров процесса. При этом для регулировки необходимы постоянный визуальный контроль свойств, а также эмпирические значения и интуиция.

Данная процедура в известном ручном режиме работы соответствует конструкции системы с контуром регулировки. Результат процесса, в данном случае качество масла, оценивают и, в зависимости от отклонения от требуемого состояния увеличивают или уменьшают технологический параметр. Это сложно, и, поскольку время реакции от изменения технологического параметра до изменения качества на выходе из машины составляет несколько минут, ручные изменения параметров способа должны быть выполнены очень медленно и осторожно. Таким образом, процесс изготовления масла имеет значительное время запаздывания. Из-за времени запаздывания основное влагосодержание в изготовленном масле подвержено определенным нежелательным колебаниям.

С соответствующими мерами были предприняты попытки разработки процесса изготовления масла с автоматической регулировкой, со смягчением так называемого "времени запаздывания" процесса. Однако они были успешны лишь частично.

Например, в DE 102011117195 А1 описан способ улучшения автоматизированного процесса изготовления масла. Здесь, приближение к требуемому качеству масла достигается, в частности, с помощью электронной автоматической регулировки скорости взбивателя в маслобойном цилиндре. Оптимальная скорость взбивателя для инверсии фазы регулируется автоматически электронным способом или самостоятельно, например, когда изменяется скорость подачи, температура, массовая доля жира в сливках или степень готовности сливок.

Данный способ хорошо зарекомендовал себя, однако он автоматизирует только часть процесса изготовления масла.

Исходя из уровня техники, задачей настоящего изобретения является достижение дополнительного улучшения автоматизации изготовления масла.

Данная задача решается с помощью настоящего изобретения с признаками п. 1 формулы.

Заявлен способ взбивания масла или способ изготовления масла в маслобойной машине, содержащей по меньшей мере один вход, по меньшей мере один маслобойный цилиндр с вращаемым взбивателем, по меньшей мере один барабан досбивания масла, по меньшей мере один первый пресс и по меньшей мере одну смесительную секцию ниже по потоку от нее, включающий в себя по меньшей мере следующие этапы:

- этап 100), на котором в маслобойном цилиндре используют вращаемый взбиватель для образования масляного зерна и пахты из сливок, подаваемых в цилиндр,

- этап 300), на котором в барабане досбивания масла выполняют процесс досбивания масла, в котором регулируют размер масляного зерна,

- этап 400), на котором в первым прессе, имеющем полый основной корпус, в частности в виде простого или двойного полого цилиндра, в котором расположены один вращаемый подающий шнек или два подающих шнека, вращаемых в противоположных направлениях, частоту вращения которого или общую частоту вращения которых могут регулировать с помощью привода настройки скорости, размешивают масляное зерно и предпочтительно превращают в однородную эмульсию типа "вода в масле", - т.е. в масло, при этом также уменьшают основное влагосодержание масла,

- этап 500), на кортом в первой смесительной секции изменяют размер или ширину открытия выходных отверстий дроссельного устройства,

- причем один или оба этапа 400) и 500) выполняют с помощью автоматической электронной регулировки.

Для этого предпочтительно, если на этапе 400) определяют давление в первом прессе, прикладываемое масляным зерном или маслом, образующимся из зерна, и используют его в качестве первой исходной переменной для электронной регулировки.

Также предпочтительно, если на этапе 400) определяют уровень наполнения в прессе и используют его в качестве дополнительной второй исходной переменной для электронной регулировки.

В этом случае на этапе 400) простым способом могут использовать скорость подающего шнека первого пресса в качестве первой управляющей переменной для электронной регулировки.

Дополнительно на этапе 500) масло могут выпускать из смесительной секции через дроссельное устройство, имеющее одно или более отверстий с изменяемым размером, при этом на этапе 400) степень открытия отверстий дроссельного устройства используют в качестве второй управляющей переменной для электронной регулировки.

Процесс отжима регулируют скоростью шнека в первом прессе и степенью открытия дроссельного устройства в соответствующей смесительной секции. Их регулировку осуществляют в способе из DE 102011117195 А1 путем ручного изменения настроек оператором и предпочтительно регулируют в изобретении автоматически электронными средствами, что не рассматривалось в уровне техники, в частности, поскольку не удавалось выбрать подходящие исходные переменные для электронной регулировки и измерять и определять их надлежащим образом. Настоящее изобретение решает эту проблему.

Основной задачей одним или более прессов является перемещение масла с зависящей от скорости потока минимальной скоростью шнека для предотвращения противодавления и одновременного уменьшения основного влагосодержания при процессе отжима. Достаточно низкое основное влагосодержание в процессе отжима может быть достигнуто лишь тогда, когда первый пресс полностью наполнен. Оптимально наполненный пресс требует при этом постоянного наблюдения за прессом и, при необходимости, ручного вмешательства в скорость подающего шнека пресса.

Настоящее изобретение предпочтительно автоматизирует данный процесс и, соответственно, также последующий способ смешивания.

Электронная регулировка предпочтительно включает в себя, таким образом, электронное определение уровня наполнения и давление внутри пресса. Путем оптимизации отношения частоты вращения шнека к скорости потока и точного управления степенью открытия отверстия дроссельного устройства система может быть быстро настроена и может работать со стабильными параметрами продукта. Вторая основная функция, то есть размешивание и смешивание, может быть всегда завершена во втором прессе (маслообработнике) и также может быть автоматизирована.

Описанное выше управление с самообучением обладает также тем преимуществом, что благодаря непосредственному измерению давления и уровня наполнения в первом пресс почти не возникают времена запаздывания.

Дополнительные предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Примерный вариант осуществления изобретения объясняется с помощью прилагаемых чертежей, помимо этого приводятся изображения, наглядно иллюстрирующие решение проблемы. На чертежах показано:

фиг. 1 - схематический вид маслобойной машины, работающей по существу согласно способу Фрица/Айзенрайха;

фиг. 2 - вид в разрезе первого пресса маслобойной машины с фиг. 1;

фиг. 3 - упрощенная блок-схема варианта осуществления способа согласно изобретению.

На фиг. 1 показана маслобойная машина, предназначенная для изготовления масла, содержащая вход 1 для сливок в качестве исходного продукта для изготовления масла и, ниже по потоку от него, маслобойный цилиндр 2 с взбивателем 3, приводимым в действие с возможностью вращения, для образования масляного зерна и пахты из подаваемых сливок. Взбиватель 3 приводится в действие с помощью привода 12 взбивателя.

Таким образом, в маслобойном цилиндре 2 на этапе 100 из подаваемых сливок образуют масляное зерно и пахту.

Масляное зерно, выходящее из маслобойного цилиндра 2, может быть затем перенесено или подано в охлаждающую секцию 4. В охлаждающей секции 4 масляное зерно приобретает более жесткую консистенцию и может быть лучше обработано.

Таким образом, на этапе 200 в охлаждающей секции масляное зерно может быть охлаждено.

Из охлаждающей секции 4 масляное зерно, охлажденное таким образом, подают в барабан 5 досбивания масла. В данном барабане 5 досбивания масла на этапе 300 выполняют досбивание масла. На данном этапе досбивания масла устанавливают размер масляного зерна. Барабан 5 досбивания масла приводят в действие с помощью привода 13.

Нормализованное таким образом масляное зерно направляют из барабана 5 досбивания масла на вход 18 первого пресса 6. Первый пресс 6 размешивает масляное зерно на этапе 400) и выжимает из него воду. Предпочтительно на этапе 400) она превращает масляное зерно в однородную эмульсию типа "вода в масле", - т.е. в масло, и в то же время освобождает это масло от остатков пахты для уменьшения основного влагосодержания масла. Первый пресс 6 приводят в действие с помощью привода 16. Важной функцией пресса 6 и, опционально, дополнительного пресса 9 является дальнейшее перемещение масла на зависящей от скорости потока минимальной скорости шнека для предотвращения противодавления с одновременным уменьшением основного влагосодержания масла путем отжима. Достаточно малое основное влагосодержание в процессе отжима может быть достигнуто лишь при полностью наполненном первом прессе 6. Для этого согласно уровню техники скорость первого пресса 6 и, таким образом, его скорость подачи в кг/мин или производимое давление устанавливаются вручную оператором.

К выходу 19 первого пресса 6 присоединена по меньшей мере одна первая смесительная секция 7. В данной первой смесительной секции 7 на этапе 500 к эмульсии типа "вода в масле" или маслу из этапа 400 добавляют воду, кислотные концентраты и/или рассол путем смешивания данных ингредиентов со маслом для улучшения вкуса и консистенции масла.

Затем на этапе 600 из масла из этапа 500 удаляют воздух в вакуумной камере 8 для увеличения срока хранения масла.

Затем масло из этапа 600 может быть подано к входу второго пресса 9 для отжима большего количества воды и дополнительной оптимизации, таким образом, влагосодержания на этапе 700. К выходу второго пресса 9 в свою очередь присоединена по меньшей мере одна смесительная секция, которая в данном случае называется второй смесительной секцией 10. На этапе 800 она обеспечивает, путем смешивания, равномерное распределение влагосодержания в масле и оптимизацию влагосодержания. Второй пресс 9 приводят в действие с помощью привода 17.

Выпускной насос 11 служит для обеспечения вытекания изготовленного на этапе 800 масла из второй смесительной секции 10 и, таким образом, из маслобойной машины.

Визуальный контроль досбивания масла может быть дополнительно осуществлен через смотровое окошко 14.

Для обработки измеренных значений и для управления и регулировки способа изготовления масла, в частности описанного ниже электронного управления, маслобойная машина оснащена управляющим и регулирующим блоком 15 (не показан здесь), предпочтительно выполненным в виде компьютера и соединенным по меньшей мере с измерительными устройствами и/или сенсорным устройством, приводами и т.п.

На фиг. 2 показан вид в полном разрезе первого пресса 6 и первой зоны 7 смешивания маслобойной машины с фиг. 1, конструкция и работа которых описываются более подробно ниже. Второй пресс 9 и вторая зона 10 смешивания могут быть идентичными и работать одинаково.

В данном случае в предпочтительном варианте осуществления первый пресс 6 содержит основной корпус 20 в виде двойного полого цилиндра. Данный основной корпус 20 в виде двойного полого цилиндра имеет вход 18, выполненный в виде загрузочной шахты. Через вход 18 первый пресс 6 практически непрерывно наполняют охлажденным масляным зерном из охлаждающей секции 4 или из барабана 5 досбивания масла.

В основном корпусе 20 в виде двойного полого цилиндра первого пресса расположены два вращаемых в противоположных направлениях подающих шнека 21, приводимых приводом 16 (здесь не показан, см. фиг. 1) во вращательное движение и подающих масляное зерно или масло в направлении выпуска 19. Привод 16 оснащен устройством регулировки скорости.

Для упрощения описания в последующем тексте упоминается только основной корпус 29 в виде полого цилиндра и подающий шнек 21. То же самое относится к основному корпусу 22, валам 23 мешалки, лопаткам 29 мешалки и перфорированным пластинам 30. Приведенное ниже описание в равной степени относится как к вариантам осуществления с простым основным корпусом в виде полого цилиндра и с простым шнеком, так и к описанному выше предпочтительному варианту осуществления с основным корпусом 20 в виде двойного полого цилиндра первого пресса и с двумя подающими шнеками в нем, вращаемыми в противоположных направлениях.

На этапе 700 масляное зерно размешивают в первом прессе 6 путем вращательного движения подающего шнека 21 в основном полом цилиндрическом корпусе 20 и предпочтительно превращают его в однородную эмульсию типа "вода в масле". Одновременно уменьшают основное влагосодержание.

К основному полому цилиндрическому корпусу 20 первого пресса 6 присоединена первая смесительная секция 7. Она соединена с выходом 19 основного корпуса 20. Первая смесительная секция 7 здесь также имеет основной полый цилиндрический корпус 22. Основной полый цилиндрический корпус 22 первого пресса 7 имеет множество перфорированных пластин 30, разнесенных в осевом направлении. В основном полом цилиндрическом корпусе 22 также размещен вал 23 мешалки. Вал 23 мешалки имеет множество лопаток 29 мешалки. Благодаря взаимодействию вращаемых лопаток 29 мешалки с неподвижными перфорированными пластинами 30 предпочтительно достигается однородное смешивание масла с подмешиваемыми добавками, такими как вода, кислотные концентраты и/или рассол. Следует предотвращать противодавление. Напротив, требуется непрерывная подача масла.

Здесь вал 23 мешалки выполнен в виде продолжения подающего шнека 21, так что подающий шнек 21 и вал 23 мешалки здесь также выполнены в виде цельного непрерывного вала, несущего подающий шнек 21 в одной части пресса и образующего вал 23 мешалки в части мешалки. Также показан подшипник 34 вала 23 мешалки или подающего шнека 21.

Таким образом, вал 23 мешалки также приводится во вращательное движение с помощью привода 16 настройки скорости (здесь не показан, см. фиг. 1), при этом он вращается, таким образом, с той же частотой вращения, что и подающий шнек 21. Это предпочтительно, но не является необходимым.

Первый пресс 6 дополнительно содержит датчик 24 уровня наполнения. Положение датчика 24 уровня наполнения на прессе 6 предпочтительно выбрано так, что датчик 24 уровня наполнения может измерять уровень наполнения в прессе 6, что эквивалентно полному или в каждом случае по существу полному наполнению первого пресса 6 масляным зерном. Данный требуемый уровень наполнения также означает, что в прессе 6 может быть достигнуто максимальное давление, особенно предпочтительное для этого способа.

Для этого датчик 24 уровня наполнения предпочтительно расположен в переходной области между входом (входной шахтой) 18 пресса 6 для масляного зерна и первым в направлении F подачи ходом шнека сзади входной шахты 18. Это позволяет измерять уровень наполнения в первом прессе 6, соответствующий полному наполнению пресса 6.

Согласно предпочтительному варианту осуществления датчик 24 уровня наполнения может быть размещен на противоположной входу 18 стороне основного полого цилиндрического корпуса 20 первого пресса 6, параллельно воображаемой средней линии входа 18. В направлении протяженности подающего шнека 21 первого пресса 6 датчик 24 уровня наполнения расположен на расстоянии X от стенки входа 18, обращенной в направлении выхода 19 пресса 6. Величина X предпочтительно составляет от 0 до 30%, более предпочтительно от 5 до 10% ширины W входа 18.

В то же время максимальный уровень наполнения в прессе 6 также означает максимальное давление внутри пресса 6. Это является желательным или требуемым состоянием.

Первый пресс 6 содержит датчик 25 давления для измерения давления в прессе 6. Данный датчик 25 давления здесь размещен на основном полом цилиндрическом корпусе 20 первого пресса 6 как раз перед его выходом 19. Датчик 25 давления предпочтительно может быть расположен между концом подающего шнека 20 в направлении подачи, (или сзади последнего хода шнека) и смесительной секцией 7.

Первая смесительная секция 7 имеет, на своем конце со стороны выхода, дроссельное устройство 31, состоящее, например, из затвора 32 с отверстиями 33, которые могут быть полностью или частично закрыты пластиной 26 дроссельного устройства, расположенной в данном случае внутри. Пластина 26 дроссельного устройства имеет одно или более отверстий 27 и может быть смещена с помощью регулировочных средств, таких как, например, серводвигатель 28, так что остающееся проходное сечение отверстий 33 затвора 32 может быть настроено. Платина 26 дроссельного устройства образует, таким образом, своего рода диафрагму с отверстиями. В качестве альтернативы также можно использовать множество приводных щелевых или ирисовых диафрагм, проходное сечение которых может быть затем изменено с помощью серводвигателя.

При запуске маслобойной машины дроссельное устройство 31 сначала остается закрытым на конце первой смесительной секции 7 для наполнения пресса. Масло проходит при этом через вход 18 в первый пресс 6 и продавливается там подающим шнеком 21 в смесительную секцию 7. После наполнения смесительной секции 7 маслом первый пресс 6 заполняется до тех пор, пока масло не достигнет датчика 24 уровня наполнения.

Таким образом измеряют максимальный уровень наполнения первого пресса 6, что запускает регулировку давления с самообучением. Термин "самообучение" означает, что регулировка может автоматически определять заданные значения исходных переменных для регулировки при запуске процесса. Регулировка с самообучением сначала регулирует скорость подающего шнека 21 первого пресса 6 в зависимости от скорости потока.

Давление в первом прессе 6 точно регулируют путем регулировки степени открытия дроссельного устройства 31. По принципу "максимальное давление при максимальном уровне наполнения" может быть предварительно задана оптимальная рабочая точка привода 16 пресса 6 независимо от скорости потока.

Таким образом, регулировка с самообучением, с одной стороны, всегда поддерживает уровень наполнения пресса 6 на оптимальном уровне и, в то же время, поддерживает определенное заданное значение давления в положении датчика 25 давления.

Когда первый пресс 6 полностью наполнен, и дроссельное устройство 31 закрыто, достигнутое в этом состоянии давление в первом прессе 6 определяют с помощью датчика 25 давления.

Заданное значение для последующей регулировки предпочтительно выбирают немного меньше максимально возможного давления (например, минус 5 - 20%, предпочтительно минус 10%) и используют его в качестве первой исходной переменной для электронной автоматизированной регулировки.

Скорость подающего шнека 21 предпочтительно может быть отрегулирована так, что как раз покрыть указанный по меньшей мере один датчик 24 уровня наполнения.

Измеренный уровень наполнения предпочтительно является дополнительной исходной переменной электронной автоматизированной регулировки.

Параллельно этому процессу отверстие дроссельного устройства 31 настраивают таким образом, что давление на датчике 25 давления лежит немного ниже максимально возможного давления в первом прессе 6, которое, как описано выше, было определено в качестве исходной переменной автоматически или с самообучением параллельно способу.

В ходе испытаний типичное значение для максимально достижимого давления при максимальном уровне наполнения первого пресса 6 и закрытом дроссельном устройстве 31 было определено как 10 бар. Когда дроссельное устройство 31 было полностью открыто, давление упало до 8 бар.

Установленный датчик 24 уровня наполнения также служит защитой от переполнения для входа 18 и барабана 5 досбивания масла. Благодаря этому предотвращаются возможные повреждения в случае переполнения и блокировки первого пресса 6, и повышается надежность работы маслобойной машины.

Регулировка давления с самообучением для точной настройки максимального уровня наполнения может быть осуществлено датчиками, работающими по такому принципу работы, как импедансная спектроскопия, ультразвук или радиометрия. Однако они также могут быть основаны на другом принципе работы.

Скорость подающего шнека второго пресса 9 может быть синхронизирована и регулироваться с помощью скорости подающего шнека 19 первого пресса 6 в качестве управляющей переменной.

Для предотвращения переполнения второго пресса 9, скорость подающего шнека второго пресса 9 может быть установлена немного выше скорости подающего шнека 21 первого пресса 6.

Второй пресс 9 также может регулироваться автоматизированным электронным способом. Данная регулировка может быть осуществлена аналогично регулировке первого пресса 6 или этапов 400, 500 в зависимости от регулировки первого пресса 6. Однако на подающем шнеке второго пресса 9 также может быть просто постоянно установлена скорость, немного большая, например, на 1-10%, скорости подающего шнека 21 первого пресса 6.

Автоматическое управление прессом и пластиной дроссельного устройства предпочтительно также может быть использовано в качестве предпочтительного дополнения к способу оптимизации автоматизированного процесса изготовления масла согласно техническим сведениям в DE 10 2011 117 195 А1. Таким образом, процесс изготовления масла может быть максимально или практически полностью автоматизирован.

Затем на этапе 100) измеряют или предварительно определяют по меньшей мере одно характеристическое значение сливок, при этом регистрируют фактическое значение текущей приводной мощности взбивателя и определяют заданное значение приводной мощности взбивателя в зависимости от указанного характеристического значения, причем частоту вращения взбивателя регулируют, пока не будет достигнуто это заданное значение приводной мощности.

Предпочтительно на этапе 100) в качестве характеристического значения используют температуру сливок и/или массовую долю жира в сливках.

Благодаря автоматизации обоих воздействующих факторов, очень важных для автоматического процесса изготовления масла (этапы 100 и 400/500), маслобойная машина предпочтительно может работать полностью автоматически.

Кроме того, с помощью регулировки пресса и пластины дроссельного устройства достигается оптимальное стабильное низкое основное влагосодержание, благодаря чему процесс изготовления масла и, таким образом, маслобойная машина могут работать предпочтительно более надежно и с меньшим отклонением от заданного значения верхней границы дозирования воды, при этом может быть достигнуто оптимальное количество выпускаемого масла.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Реферат

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ изготовления масла в маслобойной машине, содержащей по меньшей мере один вход (1), по меньшей мере один маслобойный цилиндр (2) с вращаемым взбивателем (3), по меньшей мере один барабан (5) досбивания масла, по меньшей мере один первый пресс (6) и по меньшей мере одну смесительную секцию (7), расположенную ниже по потоку от нее, причем включающий в себя по меньшей мере следующие этапы: этап (100), на котором в маслобойном цилиндре (2) используют вращаемый взбиватель (3) для образования масляного зерна и пахты из сливок, подаваемых в цилиндр; этап (300), на котором в барабане (5) досбивания масла выполняют процесс досбивания масла, в котором регулируют размер масляного зерна; этап (400), на котором в первом прессе (6), имеющем полый основной корпус (20), содержащий один или два подающих шнека (21), скорость которых регулируют с помощью привода (16) настройки скорости, размешивают масляное зерно, при этом также уменьшают основное влагосодержание масла: этап (500), на котором в первой смесительной секции (7) изменяют поперечное сечение одного или более выходных отверстий дроссельного устройства (31), причем один или оба этапа (400) и (500) выполняют с помощью автоматической электронной регулировки. Изобретение позволяет при осуществлении способа достичь стабильно низкое влагосодержание, благодаря чему процесс изготовления масла и, таким образом, маслобойная машина могут работать предпочтительно более надежно и с меньшим отклонением от заданного значения верхней границы дозирования воды, при этом может быть достигнуто оптимальное количество выпускаемого масла. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула