АППАРАТ ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА Российский патент 1994 года по МПК A23K1/00 A23K1/14 A23N17/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для обработки зерна при приготовлении комбикормов или при изготовлении продуктов питания в пищевой промышленности.

Обработка зерна заключается в интенсивном нагреве инфракрасными лучами в микронном диапазоне спектра и называется микронизация. При этом происходит быстрое выделение влаги, которая связывается на поверхностном слое зерна крахмалом, образуя плотную оболочку. За счет высокой температуры (160 - 190^оС) и высокого парциального давления паров внутри зерна, выходу которых препятствует плотная оболочка, крахмал зерна расщепляется на декстрины. Крахмал плохо усваивается пищевым трактом, а декстрины хорошо. Поэтому при микронизации зерна, содержащего около 40% крахмала, его питательная ценность повышается на 20 - 30% . Для обеспечения условия, при котором происходит преобразование крахмала в декстрины, необходимо осуществлять нагрев зерна инфракрасными источниками излучения высокой мощности, обеспечивающими удельный поток энергии 30 - 60 кВт/м², причем зерно должно нагреваться до 160 - 190^оС за 30 - 60 с.

Известно устройство для обработки кормового зерна, которое включает цилиндрический корпус с соосно установленным валом, на котором ярусно расположены кольцевые каркасы с сетчатыми секторами, имеющими возможность поворота вокруг горизонтальной оси, и источники инфракрасного излучения, расположенные между кольцевыми каркасами. В устройстве таким образом осуществляется двухстороннее облучение зерна. Однако, плотность лучевого потока в радиальном направлении неравномерна, увеличивается от периферии к центру. Поэтому осуществление нагрева до строго заданных температур всего потока зерна практически невозможно. Это влечет за собой ухудшение качества обработки зерна, которое характеризуется количеством крахмала, перерабатываемого в декстрины.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому аппарату является выбранный в качестве прототипа аппарат для тепловой обработки зерна, содержащий загрузочный бункер, устройство дозированной подачи зерна на конвейер, расположенный под радиационным нагревателем, над которым установлен колпак, связанный трубопроводом с установленным в нем вентилятором с распределителем горячего воздуха в нижней части бункера. Благодаря такой конструкции зерно до подачи под радиационный нагреватель предварительно подогревается. Основным недостатком этого аппарата является низкая эффективность предварительного подогрева зерна горячим воздухом. Большое количество тепла рассеивается с поверхности колпака и трубопровода, а нагрев зерна горячим воздухом в течение короткого периода времени не эффективен из-за большой разницы теплоемкости воздуха и зерна, что приводит к низкому качеству обработки и высокой энергоемкости процесса обработки зерна.

Целью изобретения является снижение энергоемкости процесса обработки зерна и повышение качества обработки.

Указанная цель достигается тем, что в аппарате для тепловой обработки зерна, содержащем каркас, установленный на нем загрузочный бункер, устройство дозированной подачи зерна, конвейер, расположенный под радиационным нагревателем, экран, установленный над последним, и приемный бункер, экран выполнен в виде пустотелой панели с продольным силовым набором и снабжен вибровозбудителем, при этом экран установлен наклонно к горизонтали, а выход из устройства дозированной подачи зерна направлен в верхнюю зону полости экрана, нижний конец экрана расположен над приемной зоной конвейера.

При тепловой обработке зерна - микронизации с использованием мощных источников инфракрасного излучения полезно используется лишь часть потребляемой аппаратом энергии. Это связано с малой энергопоглощательной способностью зерна, степень черноты которого отличается от 1 и теплопроводность не позволяет за 30 - 60 с повысить температуру зерна до 160 - 190^оС без значительных потерь энергии. Потери происходят за счет рассеивания тепла в пространство, конвекции теплопередачи с элементов конструкции аппарата, в основном с экрана радиационного нагревателя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый аппарат отличается тем, что экран выполнен в виде трехслойной панели с продольным силовым набором и снабжен вибровозбудителем, причем он установлен наклонно к горизонтали и размещен таким образом, что выход из устройства дозированной подачи зерна направлен в верхнюю зону полости экрана, а нижний край экрана расположен над приемной зоной конвейера.

Таким образом, заявляемый аппарат инфракрасной обработки зерна соответствует критерию изобретения "Новизна".

Проверка работы конструкции позволяет считать, что заявляемое устройство соответствует критерию "Промышленная применимость".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Аппарат для тепловой обработки зерна содержит каркас 1, на котором установлен загрузочный бункер 2 с устройством дозированной подачи зерна 3. К каркасу через стойки 4 и упругие элементы 5 подвешен экран 6, выполненный в виде пустотелой панели с продольным силовым набором. На верхней обшивке панели жестко укреплен электромагнитный вибровозбудитель 7. Экран 6 установлен под углом к горизонтали, причем угол установки может регулироваться за счет изменения длины стоек 4. Под экраном 6 расположен радиационный нагреватель 8, состоящий из набора кварцевых ламп, например, КГ 220 - 1000 - 1. Конвейер 9 связан с каркасом 1 кронштейнами 10. Экран 6 расположен таким образом, что выход из устройства дозированной подачи зерна 3 направлен в верхнюю зону полости экрана 6, а нижний край экрана расположен над приемной зоной конвейера 9. Под противоположным концом конвейера 9 установлен приемный бункер 11 для переработки зерна. Конвейер 9 имеет ведущий вал, связанный ременной передачей 12 с электродвигателем 13, и ведомый, который через ременную передачу 14 связан с устройством дозированной подачи зерна 3.

Аппарат работает следующим образом.

Зерно загружают в бункер 2 и через устройство дозированной подачи 3 подают в верхнюю зону полости экрана 6. Экран 6 нагревается при работе радиационного нагревателя 8 до высоких температур (300 - 400^оС). При движении по внутренней полости наклоненного экрана 6 под действием вибрации, возникающей при работе электромагнитного вибровозбудителя 7, зерно нагревается до температуры 70 - 80^оС. Температура нагрева регулируется амплитудой колебаний вибровозбудителя 7. После прохождения экрана 6 зерно попадает на движущийся конвейер 9, на котором за 20 - 30 сек нагревается радиационным нагревателем 8 до температуры микронизации 160 - 180^оС. Обработанное зерно осыпается в бункер 11.

В предлагаемом аппарате для тепловой обработки зерна поток зерна пропускают через внутреннюю полость экрана перед инфракрасным нагревом на конвейере. За счет контактной теплопередачи с нижним полотном и конвективного теплообмена с горячим воздухом внутренней полости экрана зерно подогревается до 70 - 80^оС, охлаждая таким образом сам экран. Нагрев до более высоких температур недопустим, так как зерно будет интенсивно терять влагу и качество обработки ухудшается. На дальнейший нагрев зерна до 160 - 180^оС, т. е. на ≈100^о вместо 150^о тратится в 1,5 раза меньше энергии, чем без предварительного нагрева. Кроме того, сокращается и время инфракрасного нагрева, что позволяет создавать более благоприятные, чем у прототипа условия для расщепления крахмала на декстрины. Улучшается, таким образом и качество обработки зерна. (56) Патент США N 3744401, кл. A 23 K 1/00, 1973.

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в аппаратах для тепловой обработки зерна. Сущность изобретения: аппарат содержит раму 1, на которой установлен загрузочный бункер 2 с устройством 3 дозированной подачи зерна в полость экрана 6, выполненного в виде полой конструкции коробчатого сечения. Под экраном расположен радиационный нагреватель 8 и контейнер 9. 2 ил.

АППАРАТ ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА, содержащий каркас, установленный на нем загрузочный бункер, устройство дозированной подачи зерна, конвейер, расположенный под радиационным нагревателем, экран, установленный над последним, и приемный бункер, отличающийся тем, что экран выполнен в виде пустотелой панели с продольными ребрами и снабжен вибровозбудителем, при этом экран установлен наклонно к горизонтали, а выход из устройства дозированной подачи зерна направлен в верхнюю зону полости экрана, нижний конец экрана расположен над приемной зоной конвейера.