RU2599667C1

RU2599667C1 - Filtering centrifuge with attrition zone, mainly for extraction of starch from potato raw material

Info

Publication number: RU2599667C1
Application number: RU2015123780/05A
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Жуков; Владимир Георгиевич Костенко; Николай Дмитриевич Лукин; Николай Руфеевич Андреев
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2016-10-10

Abstract

FIELD: food industry.

SUBSTANCE: invention relates to starch production and is intended, mainly, for extraction of starch suspension from potatoes and can also be used for separation of raw materials of vegetable origin. Filtering centrifuge with an attrition unit, mainly for extraction of starch from potato raw material, comprises a stationary body with devices of material feed and discharge of separated phases, a drive and a rotary driven fitted on a shaft rotor with a filtering conical screen fixed on a disc with grinding elements of the attrition unit. Herewith the attrition unit is equipped on the feed device side with the disc with grinding elements, which shaft with own rotation speed from the drive is installed in the shaft of the disc with the screen, and between opposed grinding elements of the discs there is a narrowing to the screen slot, and the disc located on the side of the feed device also has on its side grinding elements, between which there are holes in the disc for channels to inlet the attrited material into the slot.

EFFECT: technical result is higher efficiency of destruction of potato raw material cell structures and increased intensity of starch extraction from the potato raw material.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к крахмалопаточному производству и предназначено преимущественно для выделения крахмальной суспензии из картофеля и может быть также использовано для разделения сырья растительного происхождения.The invention relates to starch production and is intended primarily for the isolation of starch suspension from potatoes and can also be used to separate raw materials of plant origin.

Известно устройство для разделения суспензий, преимущественно крахмалосодержащих, включающее неподвижный корпус с устройствами подачи материала и выгрузки разделенных фаз, привод и вращаемый приводом ротор с фильтрующим коническим ситом, укрепленным на дисковом узле истирания с измельчающими элементами. Измельчающие элементы дискового узла состоят из расположенных в центральной части диска мелких истирающих выступов и расположенных по окружности в линию в периферийной части крупных режущих элементов в виде зубьев. В кольцевом зазоре между ними размещены укрепленные неподвижно на корпусе крупные режущие элементы также в виде зубьев (патент RU 2196145, 10.01.2003). Совмещение в одном роторе истирания с центробежным фильтрованием предотвращает расслаивание крахмальной суспензии и комкование рыхлой сразу после истирания мезги при следующей за ним транспортировке суспензии с ее механическим деформированием из истирающего устройства в отдельно расположенную центрифугу, когда некоторая часть свободного крахмала снова перекрывается деформируемой мезгой и дальнейшее его выделение центрифугированием заметно снижается.A device for separating suspensions, mainly starch-containing, is known, including a fixed casing with devices for feeding material and unloading the separated phases, a drive and a rotor driven by a drive with a conical filter screen mounted on an abrasion disk assembly with grinding elements. The grinding elements of the disk assembly consist of small abrasive protrusions located in the central part of the disk and arranged in a circumferential line in the peripheral part of the large cutting elements in the form of teeth. In the annular gap between them, large cutting elements are also fixed, fixed on the body, also in the form of teeth (patent RU 2196145, 01/10/2003). Combination of abrasion with centrifugal filtration in one rotor prevents delamination of starch suspension and clumping of friable immediately after abrasion of the pulp during subsequent transportation of the suspension with its mechanical deformation from the abrasion device to a separate centrifuge when some of the free starch is again blocked by the deformable pulp and its further isolation centrifugation is markedly reduced.

Недостаток известного устройства заключается в том, что сдвиговые нагрузки распределяются неравномерно от нулевых по оси вращения до наибольших у периферийных измельчающих элементов. Кроме того, наиболее интенсивное измельчение происходит в начале истирания между устройством подачи и диском, а расположенная за ними пара с измельчающими элементами в виде зубьев имеет большие зазоры между ними и потому малые сдвиговые нагрузки, допускает проскок недостаточно измельченных частиц продукта и не позволяет в существенной степени усилить измельчение. Вследствие недостаточного тонкого измельчения истиранием в неразрушенных клетках картофеля остается существенный процент связанного крахмала, не выделяемого последующим центрифугированием. Отмеченное приводит к ограниченной эффективности работы известного устройства.A disadvantage of the known device is that shear loads are distributed unevenly from zero along the axis of rotation to the largest in the peripheral grinding elements. In addition, the most intensive grinding occurs at the beginning of abrasion between the feed device and the disk, and the pair located behind them with grinding elements in the form of teeth has large gaps between them and therefore small shear loads, allows the passage of insufficiently ground product particles and does not allow to a significant degree strengthen grinding. Due to the lack of fine grinding by abrasion in undestroyed potato cells, a significant percentage of the bound starch remains, which is not secreted by subsequent centrifugation. The aforementioned leads to limited efficiency of the known device.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности разрушения клеточных структур картофельного сырья и интенсификации выделения крахмала в центрифуге с коническим ситом и узлом измельчения путем организации последовательного все более полного измельчения от грубого к тонкому за счет высоких сдвиговых нагрузок без повышения скорости вращения ротора.The technical result of the invention is to increase the efficiency of destruction of the cellular structures of potato raw materials and the intensification of starch separation in a centrifuge with a conical sieve and a grinding unit by organizing sequential increasingly complete grinding from coarse to fine due to high shear loads without increasing the rotor speed.

Указанный результат достигается тем, что фильтрующая центрифуга с узлом истирания, преимущественно для выделения крахмала из картофельного сырья, включает неподвижный корпус с устройствами подачи материала и выгрузки разделенных фаз, привод и вращаемый приводом укрепленный на валу ротор с фильтрующим коническим ситом, укрепленным на диске с измельчающими элементами узла истирания. При этом узел истирания дополнен диском с измельчающими элементами, вал которого, имеющий собственную скорость вращения от привода, установлен в вале диска с ситом, и между обращенными друг к другу измельчающими элементами дисков образована сужающаяся к ситу кольцевая щель, а диск, к которому примыкает устройство подачи, имеет с его стороны также измельчающие элементы, между которыми в диске выполнены сквозные каналы прохода истираемого материала в щель.This result is achieved by the fact that the filtering centrifuge with an abrasion unit, mainly for separating starch from potato raw materials, includes a fixed casing with devices for feeding material and unloading the separated phases, a drive and a rotor mounted on the shaft with a conical filter screen mounted on a grinding disk elements of the abrasion site. At the same time, the abrasion unit is supplemented by a disk with grinding elements, the shaft of which, having its own rotation speed from the drive, is installed in the shaft of the disk with a sieve, and between the grinding elements of the disks facing each other, an annular gap tapering to the sieve is formed, and the disk adjacent to the device feed, it also has grinding elements on its side, between which through the channel there are made through channels of passage of the abradable material into the slot.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 схематично изображен в продольном разрезе общий вид центрифуги с устройством радиальной подачи в нее измельчаемого материала, на фиг. 2 показан в увеличенном масштабе вырез по А-А измельчающих элементов со сквозными каналами дополнительного диска, на фиг. 3 - продольный разрез общего вида центрифуги с устройством осевой подачи измельчаемого материала со стороны дополнительного диска, на фиг. 4 - центрифуга с дополнительным узлом измельчения.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 schematically shows in longitudinal section a General view of a centrifuge with a device for radial feeding into it crushed material, in FIG. 2 shows, on an enlarged scale, a cut-out along AA of grinding elements with through channels of an additional disk, FIG. 3 is a longitudinal section through a general view of a centrifuge with an axial feed device for crushing material from the side of an additional disk, FIG. 4 - centrifuge with an additional grinding unit.

Фильтрующая центрифуга с узлом истирания, преимущественно для выделения крахмала из картофельного сырья, включает (фиг. 1) корпус 1 с устройствами подачи 2 материала и выгрузки жидкой 3 и осадка 4 разделенных фаз, привод 5 и вращаемый приводом 5 со скоростью ω₁ укрепленный на вале 6 ротор с фильтрующим коническим ситом 7, укрепленным на диске 8 с измельчающими элементами 9 узла истирания. Дополнительный диск 10 узла истирания имеет измельчающие элементы 11. Его вал 12 с собственной скоростью вращения ω₂ от привода 5 установлен в вале 6 диска 8 с ситом 7. При этом между обращенными друг к другу измельчающими элементами 9 и 11 дисков 8 и 10 образована сужающаяся к ситу кольцевая щель 13 и диск, к которому примыкает устройство подачи 2, имеет с его стороны также измельчающие элементы 14 или 15 (фиг. 2, 3 и 4), между которыми в диске расположены сквозные каналы 16 или 17 прохода истираемого материала в кольцевую щель 13. Между кольцевой щелью 13 и каналами 16 или 17 могут иметься дополнительные измельчающие элементы 18 или 19 соответственно. Направление вращения с ω₁ диска 8 противоположно направлению вращения с ω₂ диска 10 для создания высоких сдвиговых деформаций в измельчаемом продукте при относительно невысоких абсолютных значениях угловых скоростей дисков и улучшения их прочностных показателей. При невысоких требованиях к интенсивности измельчения диск 10, отгороженный от питающего устройства 2 диском 6, может оставаться неподвижным, т.е. будет иметь ω₂=0. Сплошными линиями показаны направления жидких потоков, штриховыми - направление движения осадка.A filtering centrifuge with an abrasion unit, mainly for separating starch from potato raw materials, includes (Fig. 1) a housing 1 with devices for feeding 2 materials and unloading liquid 3 and sediment 4 of separated phases, drive 5 and rotated by drive 5 with speed ω ₁ mounted on a shaft 6 rotor with a filtering conical sieve 7 mounted on a disk 8 with grinding elements 9 of the abrasion unit. The additional disk 10 of the abrasion unit has grinding elements 11. Its shaft 12 with its own rotation speed ω ₂ from the drive 5 is installed in the shaft 6 of the disk 8 with a sieve 7. Moreover, between the grinding elements 9 and 11 of the disks 8 and 10 facing each other, a tapering to the sieve, the annular gap 13 and the disk adjacent to the feed device 2 also have grinding elements 14 or 15 (Fig. 2, 3 and 4) on its side, between which through the channel there are through channels 16 or 17 of the passage of the abraded material into the annular slit 13. Between annular slit 13 and kana s 16 or 17 may be additional grinding elements 18 or 19 respectively. The direction of rotation with ω _{1 of the} disk 8 is opposite to the direction of rotation with ω _{2 of the} disk 10 to create high shear deformations in the crushed product at relatively low absolute values of the angular velocities of the disks and improve their strength characteristics. With low requirements for the intensity of grinding, the disk 10, fenced off from the feeding device 2 by the disk 6, can remain stationary, i.e. will have ω ₂ = 0. Solid lines show the directions of liquid flows, and dashed lines show the direction of sediment movement.

Фильтрующая центрифуга с узлом истирания, преимущественно для выделения крахмала из картофельного сырья, работает следующим образом.A filtering centrifuge with an abrasion unit, mainly for isolating starch from potato raw materials, works as follows.

Измельчаемый материал, например картофельное сырье, загружается в бункер корпуса 1, откуда устройством подачи 2 направляется к измельчающим элементам 14 или 15. Ими осуществляется первичное измельчение картофельного сырья, которое затем через отверстия каналов 16 или 17 может поступить на повторное аналогичной интенсивности доизмельчение ножами 18 или 19. После этого продукт в виде картофельной кашки оказывается в наиболее широкой части зазора кольцевой щели 13 между истирающими элементами 9 и 11. Под действием центробежных сил инерции частично измельченный продукт движется к периферии зазора, т.е. в наиболее узкую часть щели 13. Поскольку направление вращения диска 8 ω₁ противоположно направлению вращения диска 10 ω₂, в постепенно сужающейся кольцевой щели 13 продукт подвергается все более значительным сдвиговым деформациям, создающим конечную степень измельчения с разрушением клеточной структуры картофельного сырья. Вытекая из кольцевой щели 13, измельченный продукт попадает на фильтрующую поверхность конического сита 7, где происходит центробежная фильтрация. Суспензия в виде клеточного сока с освобожденными из разрушенных клеток крахмальными зернами протекает сквозь фильтрующую поверхность сита 7, сбрасывается на поверхность корпуса 1 и стекает в приемник жидкости 3, а осадок в виде мезги скользит по ситу и сбрасывается в приемник осадка 4. Обе фракции самотеком удаляются из фильтрующей центрифуги. Таким образом, путем организации последовательного все более полного измельчения от грубого к тонкому картофельного сырья за счет высоких сдвиговых нагрузок без повышения скорости вращения ротора повышается эффективность разрушения клеточных структур картофельного сырья и интенсивность выделения крахмала из картофельного сырья в центрифуге с коническим ситом и узлом измельчения.The crushed material, for example, potato raw material, is loaded into the hopper of the housing 1, from where the feeder 2 is sent to the grinding elements 14 or 15. They perform the primary grinding of the potato raw material, which can then be re-chopped with knives 18 or through the openings of channels 16 or 17 of the same intensity 19. After this, the product in the form of a potato gruel is in the widest part of the gap of the annular gap 13 between the abrasive elements 9 and 11. Under the action of centrifugal inertia forces, the milled product moves toward the periphery of the gap, i.e. into the narrowest part of the gap 13. Since the direction of rotation of the disk 8 ω _{1 is} opposite to the direction of rotation of the disk 10 ω ₂ , in the gradually narrowing annular gap 13 the product undergoes more and more significant shear deformations, creating a final degree of grinding with destruction of the cellular structure of potato raw materials. Leaving from the annular gap 13, the crushed product falls on the filtering surface of the conical sieve 7, where centrifugal filtration takes place. The suspension in the form of cell juice with starch grains liberated from the destroyed cells flows through the filter surface of the sieve 7, is discharged to the surface of the housing 1 and flows into the liquid receiver 3, and the precipitate in the form of a pulp slides along the sieve and is discharged into the sediment receiver 4. Both fractions are removed by gravity from the filtering centrifuge. Thus, by organizing sequential increasingly complete grinding from coarse to thin potato raw materials due to high shear loads without increasing the rotor speed, the destruction efficiency of the cell structures of potato raw materials and the intensity of starch separation from potato raw materials in a centrifuge with a conical sieve and a grinding unit are increased.

Claims

A filtering centrifuge with an abrasion unit, mainly for separating starch from potato raw materials, including a fixed housing with devices for feeding material and unloading the separated phases, a drive and a rotor mounted on a shaft with a conical filter screen mounted on a disk with grinding elements of the abrasion unit, characterized in that the abrasion unit is supplemented by a disk with grinding elements, the shaft of which, having its own rotation speed from the drive, is installed in the shaft of the disk with a sieve, while between with grinding elements of the disks facing each other, an annular gap tapering to the sieve is formed, and the disk adjacent to the feeder also has grinding elements on its side, between which through the channel there are through channels for the abrasive material to pass into the annular gap.