УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА Российский патент 1996 года по МПК A23L1/18 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к кормопроизводству, и может быть использовано в пищевой промышленности для производства концентратов и напитков. Термической обработкой достигают вспученного состояния зерен, сопровождающегося биохимическими превращениями, улучшающими их кормовую ценность.

Известно устройство для непрерывного производства взорванных зерен, содержащее рабочую камеру с устройствами загрузки и сбора взорванных зерен и облучатели, а также систему вентиляции с циклоном, причем рабочая камера расположена вертикально и имеет решетчатое дно, облучатели открыто установлены внутри рабочей камеры и представляют собой экраны инфракрасного излучения, а устройство для сбора взорванных зерен выполнено в виде пневматического осадителя с отражательным экраном (авт.св. N 180952, кл. A 23 L 1/18, 1966).

Недостатком существующего устройства является неполнота обработки зерна, характеризуемая тем, что часть зерен после обработки остается в исходном состоянии (не взорвана). В устройстве предусмотрен специальный патрубок для вывода невзорвавшихся зерен из рабочей камеры.

Неполнота обработки обусловлена тем, что конструкция существующего устройства не обеспечивает равномерного нагрева всех зерен, находящихся в рабочей камере, вследствие взаимного экранирования одних зерен другими по отношению к экранам инфракрасного излучения.

Известно устройство для облучения кормов. Устройство содержит неподвижный корпус с облучателями и размещенный в нем с зазором барабан с перфорированной стенкой, приводом вращательного движения и мешалкой, а также систему вентиляции, сообщенную с пространством между внутренней поверхностью камеры и наружной поверхностью барабана посредством окон так, что окно нагнетания воздуха расположено в зоне нагрузки корма, а окно удаления воздуха в зоне загрузки корма (авт.св. N 1056989, кл. A 23 K 1/00, 1983).

Недостатком известного устройства является неполнота обработки зернового материала, при которой часть его остается в исходном, невзорванном состоянии. Это обусловлено тем, что механизм передачи тепла зерновому слою заключается в облучении слоя направленными потоками инфракрасного излучения. При этом часть зерна, несмотря на перемешивание слоя, остается в теневой зоне по отношению к излучению, являясь причиной неравномерного нагрева зерен в слое.

Предложена установка для термической обработки зерна, включающая неподвижный корпус, в полости которого с зазором размещен барабан, снабженный приводом вращательного движения. Стенка барабана выполнена перфорированной, и на ее внутренней стороне установлена винтовая мешалка.

Установка снабжена струйным аппаратом, установленным в зазоре между внутренней стенкой корпуса и барабаном, охватывающим его снизу так, что ось аппарата смещена по отношению к вертикали на 10-45^о в сторону вращения барабана, а угол охвата аппарата составляет 45-90^о.

В полости барабана соосно с последним установлена труба, заглушенная с одного торца, с окном на боковой поверхности напротив струйного аппарата и сообщенная другим торцом с системой вентиляции со стороны всасывания, а облучатели расположены в полости трубы напротив окна на ее боковой поверхности.

Предложенная конструкция отличается от прототипа тем, что в зазоре между корпусом и наружной стенкой барабана установлен охватывающий его снизу струйный аппарат, ось которого смещена на 10-45^о от вертикали в сторону вращения барабана и с углом охвата 45-90^о, при этом в полости барабана соосно установлена заглушеная с одного торца труба с окном на боковой поверхности напротив струйного аппарата и сообщенная другим торцом с системой вентиляции. Кроме того, облучатели расположены в полости трубы напротив окна на ее боковой поверхности.

Предложенная установка обеспечивает в сравнении с известной более высокую полноту обработки зерна (отсутствие невзорванных зерен) за счет более равномерного нагрева зернового слоя во вращающемся барабане. В предложенной конструкции это достигается посредством совместного действия облучателей и струй нагретого до требуемой температуры теплового агента (например, воздуха), подаваемого из системы вентиляции под зерновой слой посредством струйного аппарата, размещенного под перфорированным барабаном, ось которого смещена на 10-45^о в сторону вращения барабана и с углом охвата 45-90^о.

Струя теплового агента, интенсивно омывая движущийся в барабане в направлении снизу вверх зерновой слой, интенсивно и равномерно его обогревает, а труба, установленная соосно в полости барабана с окном на боковой поверхности напротив струйного аппарата, обеспечивает отвод отработавшего теплового агента обратно в систему вентиляции. При этом слой зерна по мере продвижения посредством мешалки вдоль барабана последовательно пересекает струйки агента, вытекающие из отверстий перфорации барабана, подвергаясь их импульсному воздействию, характеризуемому высокой относительной скоростью обтекания и, следовательно, теплоотдачей между зернами и агентом. Интенсивное перемешивание зернового слоя посредством мешалки и дополнительно струями агента способствует равномерному восприятию зернами теплового излучения от облучателей, установленных в полости трубы напротив окна на ее боковой поверхности. Наибольший эффект возрастания полноты обработки зерна в предлагаемой конструкции достигается при максимально высокой равномерности его обтекания потоком струй теплового агента. Последнее достигается тем, что струйный аппарат установлен под барабаном со смещением его оси на угол 10-45^о от вертикали в сторону вращения барабана и углом охвата 45-90^о.

Смещение оси струйного аппарата от вертикали в сторону вращения барабана на угол 10-45^о позволяет повысить эффективность обработки зерна снижением до минимума доли невзорванных зерен за счет того, что зерновой слой на вращающейся стенке барабана смещается именно в этом направлении, причем, чем выше скорость вращения барабана, тем на больший угол происходит это смещение. По этой причине нижний предел угла смещения от струйного аппарата 10^о, определенный экспериментально, обусловлен существованием нижней границы удовлетворительного обтекания, перемешивания зернового слоя и равномерности нагрева, вызванной определенным значением окружной скорости вращения барабана.

Угол смещения ниже 10^о не обеспечивает удовлетворительного обтекания и равномерности нагрева зерен.

Предел верхний этого угла (45^о), определенный также экспериментально, обусловлен существованием верхней границы удовлетворительного обтекания, перемешивания и равномерности нагрева, вызванной максимально допустимым значением скорости вращения барабана. При этой скорости зерна прижимаются к стенке барабана центробежными силами настолько, что затрудняется их скольжение по поверхности барабана и продольное перемещение винтовой мешалкой.

Угол охвата барабана струйным аппаратом зависит от ширины зернового слоя в барабане. Она в свою очередь зависит от скорости вращения барабана, причем чем выше скорость его вращения, тем шире зерновой слой, и наоборот. Те ограничения скорости вращения барабана по максимуму и минимуму, которые оговорены выше, определяют пределы ширины зернового слоя в барабане и, соответственно этому, и пределы угла охвата от 45 до 90^о. При значениях угла охвата меньше 45^о снижается равномерность обтекания слоя потоком агента и, как следствие, равномерность нагрева и полнота обработки зерен.

При значениях угла охвата выше 90^о часть потока агента не взаимодействует с зерновым слоем, т.к. его ширина меньше, чем ширина потока агента. При этом растут неравномерность омывания и неравномерность нагрева зерен потоком, отрицательно влияющая на полноту обработки зерна.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предложенной конструкции; на фиг.2 то же, поперечное сечение, сечение А-А на фиг.1.

Установка для термической обработки зерен включает неподвижный корпус 1 и размещенный в нем с зазором барабан 2 с перфорированной стенкой 3, винтовой мешалкой 4, приводным механизмом 5 вращательного движения и опорными роликами 6. В нижней части корпуса 1 установлены устройство 7 выгрузки зерна и струйный аппарат 8, охватывающий барабан 2, ось которого смещена на угол Φ₁ 10-45^о по отношению к вертикали в сторону вращения барабана, а угол охвата Φ ₂ составляет Φ ₂45-90^о. Струйный аппарат 8 посредством подающего патрубка 9 сообщен с системой вентиляции, включающей нагреватель 10 и вентилятор 11 с приводом 12. В полости барабана 2 размещена неподвижная труба 13 с облучателями 14, прикрепленная к корпусу 1 посредством фланца 15. Труба 13 заглушена с одного торца крышкой 16, а с другого торца сообщена с системой вентиляции посредством патрубка 17 отвода. Труба имеет окно 18, размещенное напротив струйного аппарата 8, а также зернопровод 19, сообщенный с устройством 20 подачи зерна и бункером 21 подачи.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Включают систему вентиляции пуском в работу вентилятора 11 и нагревателя 10, обеспечивающую нагрев и циркуляцию теплового агента, например воздуха, в установке. Включают облучатели 14 и механизм 5 вращения барабана. Подают зерно из бункера 21 через устройство 20 загрузки по зернопроводу 19 на перфорированную стенку 3 вращающегося барабана. При вращении барабана 2 посредством винтовой мешалки 4 зерно, пересыпаясь по стенке вращающегося барабана, перемещается вдоль его оси и нагревается при этом с тепловым излучением от облучателей 14 и струями горячего воздуха, пронизывающими перфорированную стенку 3 барабана 2, истекающими из струйного аппарата 8. Отработавший воздух через окно 18 в трубе 13 отводится через патрубок 17 в систему вентиляции. Зерно под действием быстрого нагрева и парообразования внутренней влаги вспухает, покидает барабан и самотеком через устройство 7 вывода удаляется за пределы установки.

Был изготовлен и опробован макет предложенной установки для термической обработки зерна. На макете была обработана партия ячменя в количестве 500 кг и определена полнота ее обработки как отношение количества взорванных зерен (по массе), содержащихся в 1 кг обработанного зерна. Полнота обработки при этом оказалась равной 98,3%
Аналогичный эксперимент на установке прототипе дал показатель полноты обработки 78,4% Таким образом, предложенная установка позволяет увеличить полноту обработки зерна на 15-20% и увеличить тем самым его кормовую ценность.

Использование: производство концентратов и напитков. Сущность изобретения: установка включает неподвижный корпус, размещенный в нем вращающийся перфорированный барабан, систему вентиляции, облучатели, устройства загрузки и выгрузки. В зазоре между корпусом и барабаном установлен охватывающий барабан снизу струйный аппарат, ось которого смещена на 10 - 45^o от вертикали в сторону вращения барабана с углом охвата 45 - 90^o. В полости барабана установлена соосно заглушенная с одного торца труба с окном на боковой поверхности напротив струйного аппарата, сообщенная другим торцом с системой вентиляции. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА, включающая неподвижный корпус и размещенный в нем с зазором барабан с перфорированной стенкой, приводом вращательного движения и мешалкой, систему вентиляции, облучатели, устройства загрузки и выгрузки, отличающаяся тем, что она снабжена струйным аппаратом и заглушенной с одного торца трубой, установленной в полости барабана соосно с ним и сообщенной другим торцом с системой вентиляции, струйный аппарат установлен в зазоре между корпусом и наружной стенкой барабана и охватывает последний снизу, при этом ось струйного аппарата смещена на 10 - 45^o от вертикали в сторону вращения барабана с углом его охвата 45 - 90^o, а на боковой поверхности трубы выполнено окно, расположенное напротив струйного аппарата. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что облучатели расположены в полости трубы напротив окна на ее боковой поверхности.