Устройство для производства капсулированных продуктов

Устройство для производства капсулированных продуктов

Реферат

 

Использование: при производстве капсул, заполняемых жидкими средствами, например, в медицинской промышленности для изготовления лекарственных форм, сущность изобретения: раствор материала оболочки капсул под давлением сжатого воздуха поступает из емкости 1 по трубопроводу 11 к капсуляторной головке 4. Одновременно из емкостей 2 и 3 по трубопроводам 12 и 13 к головке 4 поступает маслорастворимый и водорастворимый материал оболочки капсул, распределяется с помощью четырех отверстий, расположенных под углом 90^o одно к другому, равномерно по кольцевому цилиндрическому зазору и конусоидальной щели, образуя струи. Готовые капсулы с затвердевшей оболочкой выносятся через трубопровод 17 и выходной патрубок 18 на перфорированный элемент 10 и попадают в емкость 32, а масло - в съемный поддон 20 и через сливной патрубок 18 поступают в маслосборник 7. 5 ил.

Изобретение относится к производству капсул, заполненными жидкими средами, и может быть использовано в медицинской промышленности для изготовления лекарственных форм в капсулах, в пищевой промышленности, например, для производства заменителей рыбной икры и в других отраслях промышленности.

Известно устройство для производства герметично заполненных капсул (патент США N 2911769, кл. A 23 P 1/04, 1959), содержащее емкость для материала оболочки капсул, емкость для наполнителя капсул, капсуляторную головку, охлаждающую колонку, трубопроводы подачи материала оболочки капсул, наполнителя капсул, масла для транспортировки капсул и пульсирующего потока масла.

Известное устройство не обеспечивает заданную вязкость материала оболочки капсул, вследствие изменения его температуры при прохождении по трубопроводу, что препятствует процессу образования капсул.

В данном устройстве используется капсуляторная головка, содержащая корпус с каналами для подвода материалов оболочки капсул и наполнителя, масла для транспортировки капсул и пульсирующего потока масла, механизм разделения струи, образованной материалом оболочки капсул и наполнителем, на капсулы, полость с щелью для пульсирующего потока масла.

Недостатком указанной капсуляторной головки является невозможность регулирования величины зазора щели в процессе капсулирования в зависимости от вязкости материала оболочки, что вызывает необходимость прерывания процесса для настройки величины зазора и тем самым снижение производительности.

Известна капсуляторная головка для формирования зернистых пищевых продуктов (авт. свид. СССР N 1679681, кл. A 23 P 1/04, 1991, БИ N 41), где механизм разделения струи выполнен в виде вертикального патрубка, снабженного приводом для перемещения его по вертикали для регулирования величины зазора щели.

Недостатком капсуляторной головки является заклинивание патрубка при отсутствии циркуляции пульсирующего потока масла через капсуляторную головку.

Известна капсуляторная головка для формирования зернистых пищевых продуктов (авт. свид. СССР N 1687232, кл. A 23 P 1/04, 1991, БИ N 40), где полость с щелью для пульсирующей подачи масла непосредственно расположена в корпусе и образует с ее выступом и верхней частью механизма разделения струи щель в виде усеченного конуса, направленного меньшим основанием вниз.

Недостатком известной капсуляторной головки является то, что в процессе производства образуются капсулы с неравномерной по толщине оболочкой, а также происходит прорыв наполнителя через оболочку из-за неопределенности оптимального угла конусности щели и диаметра канала механизма разделения струи.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является устройство для производства зернистых продуктов (авт. свид. СССР N 1604335, кл. A 23 L 1/328, 1990, БИ N 41).

Устройство содержит емкость с обогреваемой рубашкой для материала оболочки капсул с горизонтальным полым выступом, капсуляторную головку, размещенную в этом выступе, трубопровод подвода материала оболочки капсул, установленный внутри рубашки емкости, емкость для наполнителя, охлаждающую колонку, воронку, маслосборник, соединенный с системами подачи масла транспортирующего капсулы и пульсирующего потока масла, трубопроводы подвода материала оболочки капсул и наполнителя.

Капсуляторная головка, используемая в этом устройстве, включает корпус с каналами для подвода материала оболочки капсул и наполнителя, масла для транспортировки капсул и пульсирующего потока масла, механизм разделения струи, полость с щелью для подачи пульсирующего потока масла.

Недостатком известного устройства (устройства для производства зернистых продуктов и используемой в нем капсуляторной головки для формирования зернистых пищевых продуктов) является невозможность производства капсулированных продуктов при капсулировании водорастворимых наполнителей капсул.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в том, чтобы производить капсулированные продукты, содержащие как маслорастворимые, так и водорастворимые наполнители с равномерной по толщине оболочкой капсул при беспрерывном производстве при изменяющейся вязкости составляющих компонентов, а также удобную и быструю разборку узла капсуляторной головки при замене смежных элементов и при их санитарной обработке.

Устройство для производства капсулированных продуктов состоит из емкости с обогреваемой рубашкой для материала оболочки капсул с горизонтальным полым выступом, капсуляторную головку, размещенную в этом выступе, трубопровод подачи материала оболочки капсул, установленные внутри рубашки емкости, емкость для водорастворимого наполнителя, емкость для маслорастворимого наполнителя, соединенных трубопроводами с капсуляторной головкой, охлаждающую капсулу, воронку, выполненную из двух составных цилиндрических частей, маслосборник, соединенный с системой подачи масла для транспортировки капсул и пульсирующего потока масла.

В отличии от прототипа заявленное изобретение содержит емкость для водорастворимого и емкость для маслорастворимого наполнителя, соединенных трубопроводами с капсуляторной головкой, воронка выполнена из двух составных цилиндрических частей.

Наличие емкости для маслорастворимого наполнителя и емкости для водорастворимого наполнителя, соединенных трубопроводами с капсуляторной головкой, позволяет производить капсулированные продукты как в виде двух, так и трехслойных капсул, содержащих как маслорастворимые, так и водорастворимые наполнители с наименьшими технологическими потерями.

Выполнение приемной воронки из двух составных частей: верхней - цилиндрической с полостью в виде усеченного конуса, направленного нижним основанием вниз, и нижней в виде патрубка, вставляемого во внутреннюю полость охлаждаемой колонки, входное отверстие которого стыкуется с выходным отверстием конической полости, позволяет исключить элементы уплотнения на патрубке воронки и на охлаждающей колонке, уменьшить габариты устройства по высоте, а также обеспечить удобную и быструю разборку узла капсуляторной головки при замене смежных элементов и при их санитарной обработке.

Капсуляторная головка для производства капсул состоит из корпуса с каналами для подвода материала оболочки капсул, маслорастворимого наполнителя, водорастворимого наполнителя, пульсирующего потока масла и масла для транспортировки капсул, полости с щелью для подачи пульсирующего потока масла, механизма разделения струи, жиклера подачи маслорастворимого наполнителя, в котором установлен жиклер подачи водорастворимого наполнителя, причем нижний конец жиклера подачи маслорастворитмого наполнителя выполнен в виде цилиндра с отверстием, который расположен в выходном отверстии корпуса, образуя цилиндрический зазор.

В отличие от капсуляторной головки, используемой в прототипе, она содержит жиклер подачи маслорастворимого наполнителя, в котором установлен жиклер подачи водорастворимого наполнителя, которые соединены с каналами в корпусе для подвода маслорастворимого и водорастворимого наполнителя, причем нижний конец жиклера подачи маслорастворимого наполнителя выполнен в виде цилиндра с отверстием, который расположен в выходном отверстии корпуса, образуя цилиндрический зазор.

Наличие жиклера подачи водорастворимого наполнителя, вмонтированного в жиклер подачи маслорастворимого наполнителя, позволяет устойчиво производить процесс капсулирования трехслойных капсул, содержащих ядро из водорастворимого наполнителя окруженного масляной прослойкой, отделяющей его от водорастворимой оболочки и исключающей их смешивание.

Выполнение нижнего конца жиклера подачи маслорастворимого наполнителя в виде цилиндра с отверстием, который расположен в выходном отверстии корпуса, образуя цилиндрический зазор, гарантирует истечение полой струи материала оболочки капсул с одинаковой толщиной стенки, что исключает возможность прорыва наполнителя через утонченную часть оболочки капсулы, тем самым уменьшая возможность брака и повышая качество капсул.

На фиг. 1 изображена схема устройства для производства капсулированных продуктов; на фиг. 2 продольный разрез капсуляторной головки; на фиг. 3, 4, 5 динамика действия механизма разделения струи при различных величинах конусности щели для подачи пульсирующего масла.

Устройство для производства капсулированных продуктов содержит емкость 1 с обогревательной рубашкой для материалов оболочки капсул, емкость 2 для маслорастворимого наполнителя, емкость 3 для водорастворимого наполнителя, капсуляторную головку 4, установленную над приемной воронкой 5, смонтированной на охлаждающей колонке 6, маслосборник 7, соединенный с системами 8 и 9 подачи масла для транспортировки капсул и пульсирующего потока масла и маслоотделитель, представляющий собой наклонно расположенный элемент 10. Капсуляторная головка 4 соединена с соответствующими емкостями трубопроводами 11, 12, 13 подвода материала оболочки капсул, маслорастворимых и водорастворимых наполнителей. Емкость 1 снабжена приспособлением 14 для подвода сжатого воздуха. Емкости 2 и 3 снабжены дозирующими насосами 15 и 16 подачи наполнителей капсул. В верхней части выносного трубопровода 17 подвижно установлен выходной патрубок 18, положение которого фиксируется гайкой 19. Конец выходного патрубка 18 вмонтирован в верхнюю часть перфорированного элемента 10, а под элементом 10 установлен поддон 20, жестко соединенный с элементом 10 и снабженный патрубком 21 слива масла, нижний конец которого с возможностью вертикального перемещения размещен в маслосборнике 7, соединенным с насосом 22 и коллектором 23. Система 9 пульсирующего потока подачи масла снабжена прерывателем 24 с автономным приводом и дросселем 25. Система 8 подачи масла для транспортировки капсул снабжена дросселями 26 и 27 и системой охлаждения, состоящей из змеевика 28, вмонтированного в рубашку 29 колонки 6, охлаждаемую кипящим хладоном, циркулирующим по змеевику в системе холодильного агрегата 30. Рубашка 29 соединена с приемной воронкой 5 трубопроводом 31. Под перфорированным элементом 10 установлена приемная емкость 32 для сбора капсулированных продуктов. Рубашка 33 емкости 1 для материала оболочки выполнена с полым выступом 34, расположенным в нижней части 1 рубашки 33, в котором размещена капсуляторная головка 4. Трубопровод 11 подвода материала оболочки капсул размещен внутри рубашки 33. Капсуляторная головка 4 содержит корпус 35 с расположенным в нем механизмом 36 разделения струи на капсулы, жиклера 37 подачи водорастворимого наполнителя веществ, расположенными по оси корпуса. Корпус 35 вставляется во вмонтированную в полый выступ 34 втулку 39 и крепится к ней с помощью гайки 40. Механизм 36 разделения струи выполнен в виде патрубка, имеющего привод для его вертикального перемещения, выполненный в виде поворотной рукоятки 41. Часть корпуса 35, примыкающая к полости 42 в месте расположения щели 43, выполнена в виде усеченного конуса с углом от 88 до 92^o, обращенного меньшим основанием вниз. Верхняя часть механизма 36 разделения струи, прилегающая к щели 43, также выполнена в виде усеченного конуса с углом конусности от 88 до 92^o, равным углу конической поверхности корпуса 35, при этом щель 43 образована коническими поверхностями корпуса 35 и механизма 36 разделения струи.

Верхняя часть механизма 36 разделения струи имеет уплотнительное кольцо 44 для предотвращения перетекания масла из полости 42 на наружную поверхность механизма 36 разделения струи.

Нижняя часть механизма 36 разделения струи закреплена посредством резьбы в приемной воронке 5. В нижней части воронки 5 расположена полость 45, выполненная в виде усеченного конуса, направленного меньшим основанием вниз. Нижний конец механизма 36 разделения струи, выполненный в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вниз и конусная полость 45 образуют полость 46, которая соединяется концентрически расположенными отверстиями 47 с кольцевым каналом 48, расположенным в верхней части охлаждающей колонки 6. Кольцевой канал 48 соединяется с рубашкой охладителя 29 трубопроводом 31. В верхнюю часть охладителя 6 вставлен патрубок 49 с диаметром в 5-10 раз меньшим диаметра колонки 6. Шайба 5 крепится к верхней части охладителя винтами 50. Для предотвращения утечки масла между шайбой 5 и основанием охладителя 6 установлено резиновое кольцо 51. Для выпуска воздуха, вытесненного транспортирующей жидкостью при первоначальном заполнении охлаждающей колонки 6 в ее верхнее основание вмонтирован штуцер 52, а полость 45 соединена каналом 53, расположенным в механизме 36 разделения струи, с наружным воздухом. В гайке 40 установлен штуцер 54, соединенный с системой 9 подачи пульсирующего потока масла и совмещенный с каналом 55 в гайке 40, который примыкает к каналу 56 втулки 39, соединенному с кольцевым каналом 57 корпуса 35 и отверстиями 58 с полостью 42. К втулке 39 крепится трубопровод 59 подвода материала оболочки капсул. Отверстия 60 соединяют кольцевой канал 61 корпуса 35 с цилиндрическим зазором 62, образованным наружной нижней цилиндрической частью жиклера 38 и внутренней цилиндрической частью корпуса 35. Цилиндрический зазор 62 переходит в конусоидальную щель 63, образованную внутренним конусом корпуса, которая переходит в кольцевой зазор 64, образованный наружной цилиндрической поверхностью выступа 65 жиклера 38 с выходным отверстием 66 и стенкой выходного отверстия корпуса 35. К жиклеру 38 крепится штуцер 67, соединенный трубопроводом 12 с насосом 15 подачи маслорастворимого наполнителя, в свою очередь соединенного с цилиндрическим зазором 68, образованным цилиндрическими поверхностями жиклеров 37 и 38, который переходит в конусоидальную щель 69 и оканчивается цилиндрическим отверстием 66.

К жиклеру 37 присоединен штуцер 70, соединенный с насосом 16 подачи водорастворимого компонента трубопроводом 13, в свою очередь соединенный с центральным каналом 71 переходящим в выходное отверстие 72.

Работает устройство следующим образом.

Раствор материала оболочки капсул, разогретый до температуры, обеспечивающей его необходимую текучесть под давлением сжатого воздуха, подаваемого приспособлением 14, поступает из емкости 1 по трубопроводу 11 к капсуляторной головке 4. Одновременно из емкостей 2 и 3 насосами 15 и 16 подаются по трубопроводам 12 и 13 к капсуляторной головке 4 маслорастворимый и водорастворимый наполнитель капсул. Материал оболочки капсул, поступая через трубопровод 59, кольцевой канал 62 корпуса головки 35, распределяется с помощью четырех отверстий 60, расположенных под углом 90 градусов одно к другому, равномерно по кольцевому цилиндрическому зазору 62 и конусоидальной щели 63 и кольцевому цилиндрическому зазору 64, образует полую струю. Одновременно маслорастворимый наполнитель, поступающий через штуцер 67 в кольцевой зазор 68 и конусоидальную щель 69 в выходное отверстие 66 цилиндрического выступа жиклера 38, образует масляную прослойку в полой струе. Одновременно водорастворимый наполнитель, поступающий через штуцер 70 жиклера 37, канал 71 к выходному отверстию 72, заполняет всю полость струи.

Образовавшаяся трехсоставная струя истекает в канал 73 механизма разделения струи. Одновременно через штуцер 54 канал 55 гайки 40, канал 56 втулки 39, кольцевой канал 57 и отверстия 58 корпуса 35 осуществляется пульсирующая подача масла, которое заполняет полость 42 и через конусоидальную щель 43 поступает в зону капсулирования, где прерывисто воздействует на трехсоставную струю в направлении ее истечения из отверстий.

Под воздействием прерывистого гидравлического импульса пульсирующего потока масла трехсоставная струя пережимается, преодолевая силы упругости оболочки, и, проходя по каналу 73 механизма разделения струи, разрывается и под действием сил поверхностного натяжения формируется в наполненные шаровидные капсулы, поступающие в приемную воронку 5. Одновременно с этим процессом охлажденное масло для транспортировки капсул подается через трубопровод 31 в кольцевой канал 48 охладителя 6, и, равномерно распределяясь концентрически расположенными отверстиями 47 шайбы 5, поступает в полость 46.

Выполнение нижней части механизма 36 и выходного отверстия 45 в виде усеченных конусов, направленных меньшим основанием вниз, способствует постепенному увеличению скорости потока транспортирующего масла, поступающего затем в цилиндрический патрубок 49, что позволяет сохранить в нем ламинарный режим течения. Диаметр патрубка подбирается таким образом, чтобы скорость проходящего по нему масла для транспортировки капсул была равна или чуть больше скорости масла в канале 73 механизма разделения струи 36, что обеспечивает необходимое расстояние между капсулами в начальный момент фиксирования оболочки (застудневания при охлаждении), исключая возможность их слипания друг с другом.

Диаметр внутренней трубы 74 охлаждающей колонки при заданной производительности насоса 22 подбирается таким образом, чтобы капсулы на выходе из патрубка 49 находились в холодном масле для транспортировки капсул не менее 30 секунд, чем обеспечивается процесс полного затвердевания их оболочки за время, необходимое для фиксирования оболочки.

Готовые капсулы с затвердевшей оболочкой выносятся через трубопровод 17 и выходной патрубок 18 на перфорированный элемент 10, скатываясь по которому попадают в приемную емкость 32, а масло, проходя через элемент 10, попадает в съемный поддон 20 и через сливной патрубок 18 поступает в маслосборник 7. Изменением положения выходного патрубка 18 по высоте обеспечивается гидростатический напор. Конкретное положение патрубка 18 фиксируется гайкой 19. Посредством насоса 22 обеспечивается циркуляция масла и поступление его в коллектор 23, откуда часть его по трубопроводу системы 8 поступает в рубашку 29 охлаждающей колонки 6, где охлаждается кипящим в змеевике 28 хладоном, циркулирующим в системе холодильного агрегата 30 и через трубопровод 31 подается в кольцевой канал 48, выполняя функции как охлаждающей, так и транспортирующей жидкости, перемещая капсулы из зоны капсулирования в зону охлаждения колонки 6. Другая часть масла поступает к прерывателю 24, осуществляющему импульсную подачу масла в зону капсулирования по трубопроводу системы 9. Излишки масла перепускаются из коллектора 23 в маслосборник 7 через дроссель 27.

Соотношение потоков масла для транспортировки капсул и пульсирующего регулируется дросселями 25 и 26.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет быструю и удобную его разборку и сборку при санитарной обработке и замене сменных частей за счет крепления механизма разделения струи с помощью резьбового соединения в приемной шайбе охлаждающей колонки и расположения приемного патрубка в ее внутреннем цилиндре, что также уменьшает габариты по высоте устройства и исключает дополнительные элементы уплотнения патрубка.

Кроме того, перенос резьбового соединения патрубка исключает возможность его заклинивания в верхней части, так как линейный коэффициент расширения органического стекла при нагревании значительно больше, чем у металла и при резьбовом креплении механизма разделения струи в металлическом корпусе головки требуется постоянная циркуляция пульсирующего потока масла через головку для ее охлаждения в процессе выхода установки на рабочий режим, что требует дополнительных затрат энергии на охлаждение масла, поступающего на пульсацию.

На фиг. 3 показан в продольном разрезе механизм разделения струи на капсулы при угле конусности конусоидальной щели меньше 90 градусов. Как видно из фиг. 3, угол отражения волны гидравлического импульса, равный углу падения, образует в сечении вытянутый в продольном направлении ромб, в который вписывается образующаяся при разделении струи капсула с неравномерной толщиной оболочки, которая толще в продольном направлении, т.е. сверху и снизу, и тоньше в поперечном, что сказывается на качестве капсул и увеличивает возможность брака при прорыве наполнителя через утонченную часть оболочки.

На фиг. 4 изображен механизм разделения струи при угле конусоидальной щели больше 90 градусов.

В данном случае наблюдается эффект вытягивания капсул, образующихся при разделении струи в поперечном направлении: толщина стенки капсул тоньше снизу и сверху.

На фиг. 5 изображен механизм разделения струи при угле конусоидальной щели равным 90 градусов.

Как видно из фиг. 3, этот угол является оптимальным. Капсула вписывается в квадрат и имеет шаровидную форму с одинаковой толщиной оболочки, причем сторона квадрата равна диаметру капсулы, откуда следует, что оптимальный диаметр канала механизма разделения струи можно определить по формуле где d_к диаметр канала механизма разделения струи, d заданный диаметр капсулы.

Формула изобретения

Устройство для производства капсулированных продуктов, содержащее емкость для маслорастворимых наполнителей, охлаждающую колонку, воронку, маслосборникк, соединенный с системами подачи масла для транспортировки капсул и пульсирующего потока масла, емкость с обогреваемой рубашкой для материала оболочки с горизонтальным полым выступом, трубопровод подвода материала оболочки капсул, установленный внутри рубашки емкости, капсуляторную головку, размещенную в выступе, включающую корпус с каналами для подвода материала облочки, наполнителя, пульсирующего потока масла и масла для транспортировки капсул, полость с щелью для подачи пульсирующего потока масла и механизм разделения струи, отличающееся тем, что оно снабжено емкостью для водорастворимых наполнителей, соединенной трубопроводом с капсуляторной головкой, установленными в корпусе последней жиклером подачи маслорастворимого наполнителя и смонтированным в нем жиклером подачи водорастворимого наполнителя, при этом нижний конец жиклера подачи маслорастворимого наполнителя выполнен в виде цилиндра с отверстием, расположенного в выходном отверстии корпуса капсуляторной головки с образованием цилиндрического зазора, а воронка выполнена из двух составных частей, верхняя из которых выполнена в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к охлаждающей колонне, а нижняя в виде патрубка, расположенного в охлаждающей колонке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5