Матрица для производства макаронных изделий

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МАТРИЦА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Груданов Владимир Яковлевич Поздняков Владимир Михайлович Бренч Андрей Александрович Станкевич Павел Витальевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Матрица для производства макаронных изделий, содержащая цилиндрический корпус,на рабочей поверхности которого выполнены сквозные формующие отверстия, расположенные по концентрическим окружностям на условных кольцах, и фильеры, установленные внутри формующих отверстий, отличающаяся тем, что цилиндрический корпус выполнен составным из двух неравных частей, установленных между собой с зазором,причем большая часть корпуса выполнена в виде кольца, а меньшая - в виде центрального вкладыша, представляющего собой диск, в центре которого выполнено посадочное центральное отверстие, при этом диаметр диска равен половине диаметра цилиндрического корпуса. 18195 1 2014.04.30 Изобретение относится к конструктивным элементам устройств для формования различных пластичных материалов и, в частности, может быть использовано в пищевой и других отраслях промышленности для формования макаронных изделий. Известна матрица для производства макаронных изделий, включающая цилиндрический корпус с колодцами, расположенными на рабочей поверхности корпуса, установленные внутри колодцев вкладыши со сквозными формующими отверстиями, сгруппированными в гнезда 1. Однако в данной конструкции матрицы не решены вопросы, связанные с компенсацией температурных деформаций ее рабочей поверхности в процессе работы корпус матрицы нагревается и деформируется, что приводит к короблению рабочей поверхности матрицы и обусловливает неравномерное обрезание вращающимся ножом отформованных макаронных изделий, выходящих из формующих отверстий, и, как следствие, ухудшение качества готовой продукции и снижение производительности пресса за счет увеличения отходов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату к предлагаемому изобретению является матрица для производства макаронных изделий, содержащая цилиндрический корпус, на рабочей поверхности которого выполнены сквозные формующие отверстия, расположенные по концентрическим окружностям на условных кольцах, и фильеры, установленные внутри формующих отверстий 2. Однако и в данной конструкции матрицы не решены вопросы, связанные с компенсацией температурных деформаций рабочей поверхности корпуса в процессе формования макаронных изделий зазор между корпусом матрицы и вращающимся ножом неодинаков по всей площади рабочей поверхности матрицы, и отформованные полуфабрикаты имеют различную длину. Это, в свою очередь, снижает качество макаронных изделий, производительность макаронного пресса и приводит к увеличению удельных энергозатрат на формование макаронных изделий. Задача изобретения - улучшение качества формования макаронных изделий за счет достижения равномерного отрезания отформованных полуфабрикатов. Поставленная задача достигается тем, что в матрице для производства макаронных изделий, содержащей цилиндрический корпус, на рабочей поверхности которого выполнены сквозные формующие отверстия, расположенные по концентрическим окружностям на условных кольцах, и фильеры, установленные внутри формующих отверстий, согласно изобретению, цилиндрический корпус выполнен составным из двух неравных частей,установленных между собой с зазором, причем большая часть корпуса выполнена в виде кольца, а меньшая - в виде центрального вкладыша, представляющего собой диск, в центре которого выполнено посадочное центральное отверстие, при этом диаметр диска равен половине диаметра цилиндрического корпуса. Изготовление корпуса матрицы для производства макаронных изделий составным и разделенным на две неравные части, установленные с зазором между собой, позволяет компенсировать температурные деформации корпуса матрицы в процессе формования макаронных изделий. Это приводит к тому, что рабочая поверхность матрицы не коробится и, соответственно, зазор между матрицей и подрезным вращающимся ножом остается постоянным по всей рабочей площади торцевой поверхности матрицы, а длина макаронных изделий одинакова вне зависимости от расположения формующего отверстия матрицы относительно центрального отверстия. Благодаря этому повышается качество формования макаронных изделий, увеличивается производительность матрицы за счет снижения количества бракованных изделий и,соответственно, снижаются удельные энергозатраты на производство макаронных изделий. Если корпус матрицы выполнен не составным из двух частей, а сплошным (единым),то в этом случае будет иметь место коробление ее рабочей поверхности из-за возникновения температурных деформаций в процессе формования макаронных изделии и, как след 2 18195 1 2014.04.30 ствие, ухудшение качества готовой продукции и снижение производительности пресса за счет увеличения отходов. Если корпус матрицы разделен на равные части, то в этом случае линия раздела будет проходить в зоне расположения формующих отверстий, что явно усложнит конструкцию устройства и, в принципе, не целесообразно. Если корпус матрицы разделен на две неравные части, но установлены они без зазора,а, например, плотно с натягом, то в этом случае будет иметь место отрицательный результат - возникновение температурных деформаций, коробление рабочей поверхности и, как следствие, ухудшение качества готовой продукции и снижение производительности пресса за счет увеличения отходов. Изготовление центрального вкладыша, диаметркоторого равен половине диаметра цилиндрического корпуса , т.е., позволяет равномерно компенсировать темпера 2 турные деформации большей и меньшей части корпуса в процессе формования макаронных изделий по той причине, что обе части будут иметь одинаковое относительное изменение длины в направлении диаметра при их нагревании на температурув соответствии с основным законом теплового расширения - тело с линейным размером, в соответствующем измерении (по диаметру корпуса) при увеличении его температуры нарасширяется на величину , равную,где- так называемый коэффициент линейного теплового расширения, т.е. будет выполняться условие, т.е. относительное изменение длины в направлении диаметра большей частиравно относительному изменению длины в том же направлении меньшей части , что, в свою очередь, обусловливает равномерное отрезание отформованных полуфабрикатов вращающимся ножом, установленным под корпусом матрицы, при этом наличие в центре диска посадочного центрального отверстия также будет способствовать снижению коробления. Если, например, то в этом случае относительное изменение длины цен 2 2 трального вкладышабудет меньше относительного изменения длины большей части, т.е., что приведет к неравномерному короблению по всей площади корпуса и неравному отрезанию полуфабрикатов вращающимся ножом, что недопустимо. Если, например, то в этом случае, что также отрицательно 2 2 скажется на длине отформованных полуфабрикатов. Таким образом, только строгое соблюдение всех отличительных признаков позволяет получить равномерную компенсацию температурных деформаций обеих частей корпуса и,как следствие, высокое качество отформованных и отрезанных макаронных изделий. Сущность изобретения поясняется фигурами. На фиг. 1 представлена матрица для производства макаронных изделий, вид сбоку на фиг. 2 - вид сверху фиг. 1. Матрица для производства макаронных изделий содержит цилиндрический корпус 1,разделенный на две неравные части, большую 2 и меньшую 3, установленные с зазором 4 между собой. Большая часть 2 имеет вид кольца, на поверхности которого выполнены сквозные формующие отверстия 5, расположенные по концентрическим окружностям 6 на условных кольцах 7. Меньшая часть 3 имеет вид диска диаметром , в центре которого выполнено посадочное центральное отверстие 8. Меньшая часть 3 установлена относительно большей части 2 корпуса 1 со ступенчатым сквозным зазором 4 ширинойи с кольцевым выступом 9. Цилиндрический корпус 1 имеет диаметри высоту (толщину) . Внутри формующих отверстий 5 установлены методом запрессовки фильеры 10.- общее количество формующих отверстий. 3 18195 1 2014.04.30 Рабочее положение матрицы - горизонтальное. Под матрицей устанавливается вращающийся нож для отрезания отформованных изделий (не показан). Стрелками указано направление движения исходного сырья. Центральное отверстие 8 обеспечивает соосность при установке матрицы и рабочего вала шнека (не показан). Устройство работает следующим образом. В шнековой камере пресса тесто подвергается интенсивному механическому воздействию со стороны винтовой лопасти шнека, постепенно уплотняется, освобождается от включений воздуха, становится плотной, упруго-пластичной и вязкой массой. Уплотненное макаронное тесто с помощью шнека, преодолевая сопротивление матрицы, продавливается сквозь формующие отверстия 5 и фильеры 9, установленные в большей части 2 корпуса 1, при этом использование в конструкции концентрического расположения формующих отверстий позволяет получить одинаковую пропускную способность матрицы по всей ее рабочей поверхности (по всем условным кольцам 7). В процессе формования макаронных изделий корпус матрицы интенсивно нагревается, в результате чего, согласно теории линейного расширения металлов, возникают температурные деформации, причем максимальные - на осях симметрии корпуса 1. Так как корпус 1 выполнен составным, то при нагреве его меньшая часть 3 будет равномерно расширяться во все стороны благодаря наличию зазора 4. Одновременно температурным деформациям подвергается и большая часть 2 корпуса 1 - периферийная кольцеобразная рабочая поверхность, которая также имеет возможность линейного расширения благодаря зазору 4. В результате такого взаимного перемещения двух составных частей корпуса поверхность матрицы будет иметь пониженное коробление торцевой поверхности, что и обусловливает равномерное отрезание отформованных изделий вращающимся (подрезным) ножом. Однако задача изобретения - получить минимальное коробление матрицы - в идеале нож должен скользить равномерно по всей плоскости корпуса. Это стало возможным благодаря тому, что меньшая часть 3 корпуса 1 выполнена в виде диска диаметром , размер которого определяется из выражения,(1) 2 где- диаметр меньшей части корпуса- диаметр корпуса. Использование зависимости (1) позволяет получить одинаковое относительное изменение длиныв направлении диаметра как большей части корпуса, так и меньшей при их нагревании на температурув соответствии с основным законом теплового расширения тел по формуле(2),где- относительное изменение длины- коэффициент линейного теплового расширения- первоначальная длина тела- изменение температуры при нагревании. Обозначим- относительное изменение длины большей части корпуса (в направлении диаметра матрицы)- относительное изменение длины меньшей части корпуса (в направлении диаметра диска). Принимаем для обеих частей корпуса- , т.е., -(материал составных частей корпуса одинаковый), - длина большей части корпуса в направлении диаметра, 4 18195 1 2014.04.30- длина меньшей части корпуса в том же направлении. Тогда,. Так как, топриМ, что означает в реальных условиях одинако 2 вое и минимальное возможное коробление обеих частей корпуса и, как результат, качественную работу вращающегося ножа и равномерное отрезание отформованных макаронных изделий - одинаковую длину полуфабрикатов, что и соответствует требованиям стандарта. Наибольшее распространение в промышленности получили матрицы для формования макарон и вермишели, выполненные в виде диска диаметром от 298 до 520 мм, толщиной(высотой)22-60 мм и изготовленные из нержавеющей стали 1189, латуни ЛС 59-1 или бронзы БрАЖЭ-4 и установленные в поточных линиях (в прессах). В процессе работы поточной линии матрицы создают значительное гидравлическое сопротивление, на преодоление которого затрачивается огромная механическая энергия, переходящая в теплоту трения и обусловливающая значительный нагрев конструкции. В процессе работы корпус матрицы может нагреваться до температуры 80-110 С. С другой стороны,- это ширина зазора 4 в данной конструкции матрицы. Для определения оптимальной величины (ширины) зазора 4 приведем пример(применительно для металлического стержня). Согласно теории линейного расширения металлов, увеличение длины металлического стержня при нагревании определяется по формуле,где- увеличение длины металлического стержня при нагреве, м- относительное удлинение стального стержня (прутка) длиной в 1 м (для стали 1,210-5)- исходная длина стержня, м- температура нагрева металлического стержня, С. Пример . Дано диаметр матрицы 500 мм - длина стержня температура нагрева корпуса 100 С, для стали 1,210-5 (среднее значение). Для меньшей части, используя уравнение (1) 500250 мм ,2 21,2 105250 1000,3 мм ,и для большей части 500 - 250250 мм и 1,210-52501000,3 мм. Из расчетов следует, что, а общая величина зазора в 0,6 мм. Расчеты показывают, что обе части корпуса расширяются на одну и ту же величину 0,3 мм, что и необходимо для качественной работы вращающегося ножа. Таким образом, только строгое соблюдение всех отличительных признаков позволяет повысить эффективность работы матрицы и макаронного пресса в целом. 18195 1 2014.04.30 Источники информации 1. Чернов М.Е. Оборудование предприятий макаронной промышленности. - М. Пищевая промышленность, 1978. - С. 75-76. 2.7401 1, 2005. 3.2164747 2, 2001. 4.219787502, 2003. 5.4516926, 1985. 6.4941812, 1990. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6