Автоматы и поточные линии производства сливочного масла (часть 1)

Как известно, сливочное масло изготовляют двумя основными способами, хотя каждый из них имеет много вариантов конструктивного оформления. Первый способ изготовления масла — бильный. Заключается он в том, что сливки жирностью 25—48% подвергаются механическому воздействию ударно-каскадных переливаний или различного рода мешалок—бил. Образуется масляное зерно и пахта, пахта сливается, зерно обычно промывается, обрабатывается с целью диспергирования и равномерного распределения остаточной влаги и спрессовывается в виде пластичного монолита, который расфасовывается в ящичную тару.
Второй способ получения сливочного масла — сепараторный (был предложен В. А. Мелешеным) заключается в том, что в сепараторах получают сливки с содержанием жира, соответствующим нужному содержанию жира в готовом масле — 83%. Далее эту горячую вязкую массу интенсивно охлаждают, и, вытекая из насадка цилиндрового охладителя в переохлажденном виде, она тут же, в таре, переходит в твердое состояние.
Первый способ часто неправильно называли периодическим, второй — непрерывным, хотя принципиальное отличие между ними заключается не в форме организации процесса, а в его физической сущности. Бильные маслоизготовители действительно раньше оформлялись как однопозиционные машины циклического действия. Оказалось, однако, что продолжительность процесса сбивания можно уменьшить с 20—30 мин в обычном бочкообразном маслоизготовителе до 3—5 с в проходном бильном цилиндре с быстровращающейся мешалкой. Оказалось возможным интенсифицировать и предшествующий сбиванию длительный процесс созревания сливок.
Как показали исследования, можно также достичь значительной экономии потребляемой мощности и улучшить технологический результат за счет рациональной организации гидродинамических потоков сбиваемых сливок. Сейчас во многих странах выпускаются высокопроизводительные непрерывнопоточные маслоизготовители, а в России создана и автоматизированная линия производства масла бильным способом.
Основная машина, применяемая при бильном способе производства, — маслоизготовитель. На заре промышленного производства сливочного масла существовали приводные маслобойки; в них получали из сливок масляное зерно, которое потом обрабатывали на вращающихся столах с вальцами (рис. 1, а). Потом был изобретен маслоизготовитель в виде бочки со встроенными в нее вальцами. В бочке осуществлялись обе основные операции процесса — сбивание и обработка зерна, причем, когда происходило сбивание, прекращалось вращение вальцов вокруг своих осей и они играли роль бил. Обработка зерна шла при включенных вальцах и при меньших числах оборотов бочки. Привод маслоизготовителя осуществлялся от трансмиссии, получавшей движение от паровой машины (рис. 1, б). Далее перешли к индивидуальному электроприводу с усовершенствованной коробкой скоростей (рис. 1, е). Затем для облегчения ручного труда при выемке готового масла через боковой люк в бочке сделали торцовую крышку, поставив бочку на опорные ролики (рис. 1, г). При сбивании крышка закрывалась, а после окончания сбивания открывалась и в бочку вводилась пара вальцов, смонтированных консольно на передвижной тележке. Посредством вальцов при уменьшенных оборотах бочки происходила обработка зерна. По окончании обработки вальцы выключались из работы и пласт масла оказывался на них, после чего они выдвигались из бочки. Наконец (рис. 1, з) появилась конструкция цельнометаллического сварного маслоизготовителя безвальцового типа «пьяный куб» (или конус). Все стадии обработки проходили в кубе, вращающемся вокруг одной из своих диагоналей. Готовое масло выдавливалось из отводного патрубка сжатым воздухом.
Наряду с усовершенствованием циклических маслоизготовителей делались попытки создать непрерывнопоточный маслоизготовитель. Для этого процесс был расчленен по длине потока сырья. В горизонтальном цилиндре с помощью быстровращающегося четырехлопастного била проходило сбивание сливок в масляное зерно и пахту. Зерно с пахтой сливалось далее в наклонный шнек-пресс, в котором два шнека медленно вращались навстречу друг другу, подавая зерно через ряд решеток и лопастных мешалок в выходной мундштук. Пахта отводилась в нижней части шнекового аппарата через гидравлический затвор.
маслоизготовители
Рис. 1

На рис. 1, е показана первая неудачная компоновка этих двух узлов. Недостаток этой компоновки заключался в том, что в замедляющую кинематическую передачу от электродвигателя к шнек-прессу вклинивалась ускоряющая пара. Этот недостаток был устранен в последующих моделях (рис. 1, ж), однако многозвенная передача с применением двойных шарниров Гука все же была сложна. Попытка упрощения ее и создания более компактной конструкции сделана в модели ГЛШ (Грищенко, Лапшин, Шувалов), представленной на рис. 1, з. Применение винтовой пары упростило передачу вращения под углом, а вертикальное расположение маслосбивателя дало возможность приблизить его конструкцию к сепаратору.
Исходя из принципов создания агрегатированных машин, составленных из сменных, легко переналаживаемых и унифицированных узлов, можно себе представить маслоизготовитель и по схеме на рис. 1, и. На станине может быть установлен самостоятельный узел бильного цилиндра с редуктором Р и двигателем Д. Сменная мешалка, играющая роль маслосбивателя, пригодна и для осуществления других технологических операций, связанных со взбиванием и перемешиванием. Кроме сбивателя устанавливается унифицированный узел шнекового пресса с самостоятельным приводом. Этот узел также может быть использован не только для отжима пахты от зерна. Оба узла могут быть укреплены на платах с шарнирами для регулирования наклона при обработке сырья разного качества.
На рис. 2 представлен общий вид современного маслоизготовителя Контимаб—Интеграл производительностью свыше 2 т масла в час, на рис. 3 — поточная линия 4MVCS (Чехия). Из сливкованны сливки поступают здесь в вертикальный бильный цилиндр, а затем в наклонный прессовый обработник, откуда готовое масло непрерывным бруском подается в фасовочно-заверточный автомат.
Компоновка поточной линии производства масла сепараторным способом представлена на рис. 4. Здесь на линию поступают сливки 30—40% жирности. Осуществляемый аппаратами и машинами технологический процесс состоит из следующих элементов:
1) пастеризация сливок на трубчатом пастеризаторе 2;
2) сепарирование пастеризованных сливок до степени жирности 84—85% на одном из параллельно включенных и попеременно работающих сепараторов 3;
3) нормализация высокожирных сливок в двухстенном резервуаре 4 с мешалкой;
4) охлаждение и обработка высокожирных сливок в трехцилиндровом маслообразователе 6.

Линия включает в себя необходимые насосы, трубопроводы, приемные и промежуточные резервуары 1 и пульт управления 5.
Фасовка свежего масла производится в настоящее время на маслозаводах, охлажденного — в фасовочных цехах холодильников.

Рис.2 

Одной из распространенных фасовочных машин для охлажденного масла является полуавтомат БЕМ, конструкция которого в настоящее время устарела, но является интересной с методической точки зрения.
Он выпускает 40—60 пачек в минуту по 100, 200, 250 г и состоит из формовочной А и заверточной В частей (рис. 5, а). Формовочная часть, в свою очередь, состоит из бункера 1 с насадком, подающего шнека 2, формовочной плиты 7 и выталкивателя масла 3. К заверточной части относятся маслопереносчик, маслоподъемник 6, бумагоподающий механизм, заверточная матрица 4, комплект завертывающих механизмов, механизм подпрессовки и транспортный столик 5.
Технологическая схема автомата дана на рис. 5, б. Масло кусками закладывается в деревянный бункер 1, откуда наклонным шнеком 2 продавливается через конусный насадок в сквозную прямоугольную камеру формовочной плиты 3, закрытую в этой позиции снизу пластиной 16. Последняя имеет много маленьких сквозных отверстий, через которые выходит воздух при нагнетании масла в камеру.
Формовочная плита вместе с заполненной маслом камерой перемещается по схеме вправо, и масловыталкиватель 4 выталкивает масляный брикет 15 на вильчатый держатель коромыслового маслопереносчика 14. Последний, поворачиваясь, подает брикет масла к заверточной матрице 5, а формовочная плита, после того как выталкиватель выйдет из ее камеры, возвращается в исходное положение для нового заполнения камеры. В это время между верхней стороной брикета и нижним входом в матрицу 5 подается бланк пергамента 12. Маслоподъемник 13, двигаясь снизу вверх, снимает брикет с вильчатого держателя и проталкивает его вместе с пергаментом через заверточную матрицу, в результате чего верхняя, две продольные и две поперечные грани брикета оказываются закрытыми пергаментом.
поточная линия 4MVCS (Чехия)
Рис. 3
Рис. 4
полуавтомат БЕМ
Как показано на схеме, поток брикетов масла проходит семь последовательных позиций, расположенных по ломаной пространственной линии и обозначенных на схеме римскими цифрами I—VII. Подача заверточного материала — пергамента изображена на том же рисунке внизу. Лента пергамента сматывается с рулона 18 вращающимися протяжными фасонными роликами 20 и 26, один из которых подпружинен. Чтобы предотвратить возможность разматывания рулона без протяжки ленты, рулонная бобина снабжена тормозным устройством 17. Чтобы исключить обратный ход ленты, она стопорится прижимом 19 к направляющему валику 27. Поданная на определенную длину лента отрезается в моменты остановок ножами 21 и 25. Отрезанный бланк 12 передается под заверточную матрицу на брикет масла с помощью дуговых секторов 23, которые протягивают бланк, поджимая его к роликам 24, и досылателей 22.
На рис. 6 представлена кинематическая схема этого полуавтомата. От электродвигателя вращение передается с вала I на вал II посредством клиноременной передачи, с вала II на вал III — посредством конической зубчатой пары, с вала III на вал IV прямозубой цилиндрической парой. Вал IV с помощью фрикциона приводит соосный шнековый вал IVА.
кинематическая схема
Рис. 6

Одновременно с вала II вращение передается винтовой зубчатой парой на вал V фрикционного устройства, служащего для ручного выключения остальной части автомата при работающем электродвигателе, что бывает необходимо при кратковременных остановках.
Соосный валу V вал VA является распределительно-управляющим для группы формовочных механизмов. На нем установлены сдвоенные дисковые кулачки 1 и 2 механизмов масловыталкивателя и формовочной плиты, кулачки 3 и 4 маслопереносчика и маслоподъемника, а также штурвал для прокручивания машины вручную.
С вала VA цепной передачей вращение передается на распределительно-управляющий вал VI заверточных механизмов. На нем установлены кулачки 5 и 9 механизмов торцовой подвертки, кулачки 6 и 7 переднего и заднего держателей, кулачки 8 и 10 задней лапки продольной подвертки и прессующей плиты.
Одновременно с вала VA посредством винтовой пары вращение передается на распределительный вал VII, где установлены два кулачка 21 и 11 механизма периодического включения шнека в работу и механизма бланкодосылочной дуги. С вала VII посредством зубчатых колес вращение передается на два вала — VIII и X.
С валом VIII прямозубой передачей соединен вал IX, находящийся в подпружиненных подшипниках. На валах VIII и IX установлены фасонные протяжные ролики 12 и 18, служащие для периодического разматывания ленты пергамента с рулона. Кулачок 14 приводит в действие ножевой механизм отрезки бланка. На этих же валах VIII и IX установлены диски 13 и 15 с полумягкой вставкой и с матрицей наборных печатных знаков 17 для нанесения даты на пакет. Краска наносится с помощью фетрового кольца 16.
Параллельно с валом X работает вал XI, соединенный с ним посредством зубчатой передачи. Укрепленные на валу X секторные дуги 19 при своем повороте периодически продвигают ленту пергамента, прижимая ее к роликам 20 на валу XI.
Компоновка, технологическая и кинематическая схемы описанной машины БЕМ показывают, что она далека от совершенства. Признаком моральной устарелости этой машины является наличие многоступенчатых передач, исполнительных механизмов возвратно-поступательного движения с остановками, непараллельных распределительных валов, сложность принятого за основу технологического процесса. Большим недостатком является неудобство загрузки, которая производится вручную в бункер, находящийся на значительной высоте. Кроме того, машина требует строго определенной консистенции фасуемого масла.