МИКРОНИЗАТОР Российский патент 1997 года по МПК A23L3/18 F26B17/04 

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки зерновых продуктов и может быть использовано в пищевой промышленности и кормопроизводстве для уничтожения вредной микрофлоры в зерновых продуктах, а также для специальной обработки посевного зерна при подготовке его к посеву.

Известна установка для микронизации зерновых продуктов [1] содержащая рабочую камеру, загрузочный бункер, дозатор, качающий транспортер с кривошипно-шатунным механизмом, кинематически связанным с электродвигателем, источники ИК-излучения, окно для выгрузки, бункер для готовой продукции. Полотно транспортера выполнено из прозрачных для ИК-излучения стержней, установленных с возможностью вращения относительно своих продольных осей в направляющих транспортера, а сами источники ИК-излучения размещены над и под полотном транспортера.

Недостатком данной установки является сложность конструкции и ограниченная производительность. Качающийся транспортер не обеспечивает необходимую экспозицию (время пребывания, зерна под облучением) зерна. Необходимость в большой длине транспортирования вынуждает использовать сложную многоярусную конструкцию. Кроме того, полотно, выполненное из прозрачных для ИК-излучения стержней, имеет ограниченную пропускную способность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является установка для микронизации зерна [2] включающая транспортер, над которым расположены инфракрасные излучатели, и бункер с питателем, соединенный с увлажнителем зерна и связанный с системой подачи воды. Транспортер выполнен в виде вибростола с полой плитой. В плите в шахматном порядке размещены перегородки, имеющие длину меньшую, чем ширина плиты. Система подачи воды подключена к плите со стороны подачи зерна, а увлажнитель присоединен к плите с противоположной стороны. Кроме того, установка может быть снабжена теплообменником в виде соединенного с полой плитой и системой подачи воды бака со змеевиком.

Вибрационное транспортирование обладает существенным недостатком. Скорость транспортирования зависит от свойств сыпучего материала, влажности, сцепления, объемного веса, крупности формы зерна и т.д. При переменных параметрах практически невозможно добиться стабильной малой скорости перемещения тонкого слоя зерна на вибрирующей поверхности. Небольшим по размеру микронизаторам соответствуют малые скорости перемещения, а следовательно, минимально возможные амплитуды колебаний рабочего органа. В то же время для активного процесса микронизации в слое зерна необходима большая подвижка отдельных зерен относительно друг друга, а для этого необходимо большое ускорение подбрасывания зерна.

Эти два противоречия не позволяют эффективно совместить процесс транспортирования и процесс обеспечения "кипящего" слоя зерна.

Техническим результатом изобретения является повышение качества обработки зерна и повышение производительности микронизатора.

Указанный технический результат достигается тем, что в микронизаторе включающем загрузочный и разгрузочный бункера, рабочую камеру, транспортирующее устройство, над которым размещены излучатели, вибростол на пружинах с виброприводом, транспортирующее устройство выполнено ленточным транспортером с приводом и использованием в качестве рабочего органа бесконечной сетчатой гибкой ленты, причем в области излучателей рабочая ветвь сетчатой гибкой ленты опирается на роликовые опоры, закрепленные на вибростоле.

Под рабочей ветвью сетчатой гибкой ленты может быть выполнен пылесборник, соединенный через всасывающее нагнетательное устройство с системой пылеочистки с рабочей камерой микронизатора. Это позволяет улучшить санитарно-гигиеническую обстановку около микронизатора.

В рабочей камере могут быть установлены коронирующие иглы, являющиеся одним из электродов, а вторым электродом служит сетчатая гибкая лента транспортирующего устройства.

Такое решение позволяет вести обработку зерна в электрическом поле высокой напряженности (коронный разряд). Обработка зерна в поле коронного разряда при напряженности поля 5 кВ/см² и экспозиции 10 минут приводит к уничтожению плесневых грибов в процессе микронизации. Остаточная микрофлора составляет 0,01-1% от исходной.

В других вариантах конструкции микронизатора в рабочей камере могут быть дополнительно установлены источники ультрафиолетового облучения, или лазерного излучения, или радиационного облучения, или тлеющего разряда или электромагнитного облучения. Это позволяет избирательно обрабатывать зерновое сырье, повышая качество.

Так, вышеуказанные источники используют для обработки семенного зерна для уничтожения вредной микрофлоры в "щадящем" режиме (режим, который не угнетает прорастания зерна).

В рабочей камере могут быть дополнительно установлены секции с устройствами ввода растворов биологически активных веществ в виде аэрозолей или растворов и эмульсий с микроэлементами активизаторами роста.

Это позволяет при щадящем режиме обработки уничтожить вредную микрофлору, а затем на поверхности зерен образовать пленку с микроэлементами-активаторами роста или нанести слой биологически активных веществ для роста растений.

"Кипящий" слой в миткронизаторе обеспечивается вибростолом с закрепленными на нем роликами, на которые опирается сетка с зерном. Это обеспечивает любую разумную величину ускорения подбрасывания зерна. Благодаря отверстиям в сетчатой ленте слой зерна имеет хорошую воздухопроницаемость, что обеспечивает стабильность кипящего слоя в любом из сечений и самоочистку поверхности зерна от загрязнений, в том числе биологического характера после лучевой обработки. При этом в случае выполнения вибропривода с регулируемыми частотой и возмущающим усилием возможно получение "кипящего" слоя зерна практически любой необходимой интенсивности.

При выполнении привода в виде электродвигателя с терристорным управлением и редуктором с большим передаточным отношением практически можно получить любые стабильные малые скорости менее 0,3 м/сек. Скорость 0,3 м/сек это самая малая скорость при вибротранспортировании зерна. Малые скорости перемещения зерна обеспечивают на малом расстоянии необходимую обработку, следовательно, уменьшают габариты устройства. Стабильно малые скорости перемещения зерна повышают качество обработки.

Таким образом, в микронизаторе управляемый процесс перемещения и управляемый процесс образования "кипящего" слоя обеспечивает микронизацию зерна с высокой скоростью.

Принципиальная схема микронизатора представлена на чертеже.

Микронизатор включает загрузочный 1 и разгрузочный 2 бункеры, рабочую камеру 3, транспортирующее устройство в виде ленточного транспортера 4 с приводом 5. Бесконечная гибкая лента транспорта 6 выполнена сетчатой, например, из металлической сетки с ячейками меньшего размера, чем размер обрабатываемого зерна. При этом отверстия могут быть круглыми, квадратными, прямоугольными, щелевыми, а также специальными полузакрытыми отверстиями в виде надреза с отогнутым одним краем. Поверхность перфорированной металлической ленты с полузакрытыми отверстиями может иметь покрытие с избирательной способностью пропуска и отражения лучистой энергии. Для температурной компенсации длины ленты имеется автоматическое компенсационное устройство. Привод может быть выполнен в виде электродвигателя с терристорным управлением и редуктора с большим передаточным числом.

В рабочей камере 3 размещены инфракрасные излучатели 7, например, ТЭНы, размещенные в керамике. Излучатели могут быть представлены и другими источниками тепловой энергии ИК-диапазона. ИК-излучатели могут быть выполнены в виде отдельных секций с элементами индивидуальной настройки по излучаемой мощности.

В области размещения ИК-излучателей под рабочей ветвью сетчатой гибкой ленты 6 смонтирован вибростол (рама) 8 на пружинах 9, с виброприводом 10. Вибростол установлен на кронштейне 11. Вибрпопривод 10 может иметь элементы настройки для изменения частоты и величины возмущающего усилия, что важно для создания управляемого "кипящего" слоя зернового продукта при обработке на сетчатой гибкой ленте. Для получения фиксированных размахов колебаний к качестве вибропривода может быть использован кривошипно-шатунный механизм.

На вибростоле установлены роликовые опоры 12, на которые опирается сетчатая гибкая лента 6.

Для контроля температуры в рабочей камере 3 установлены термопары "t".

Для регулирования толщины потока зерна бункер 1 снабжен заслонкой 13.

Для обеспечения санитарных условий эксплуатации и снижения расхода энергии микронизатор может быть снабжен устройством пылеподавления и рекуперации тепловой энергии, состоящим из пылеприемника 14, вентилятора 15 системы пылеочистки, затвора 16, циклона 17 (грубая очистка), фильтра 18 (тонкая очистка), трубопроводов 19, регулирующих задвижек 20, 21 и 22, трубы для выхода отработанного воздуха 23 и патрубка 24 для подсоса воздуха из атмосферы.

Подавление вредной микрофлоры при обработке зерна может производиться в поле высокой напряженности коронного разряда, для чего в качестве одного электрода используют сетчатую гибкую ленту 6, а в рабочей камере 3 на каркасах излучателей 7, дополнительно устанавливают коронирующие иглы 25.

Кроме того, в рабочей камере 3 для избирательного подавления микрофлоры могут быть установлены секции радиационного излучения 26, секция с источником ультрафиолетового излучения 27, секция с источником лазерного излучения 28, секция тлеющего разряда 29, секция электромагнитного излучения 30. Каждая из секций 26, 27, 28, 29 и 30 снабжены индивидуальными элементами для регулировки контроля излучаемой энергии.

Количество секций и последовательность их размещения в рабочей камере 3 определяется технологией переработки зерна.

Микронизатор может быть использован для обработки семенного зерна.

Для этого секции 7 инфракрасного излучения и выбранные для подавления вредной микрофлоры способы воздействия коронным разрядом, радиационным излучением, ультрафиолетовыми лучами и т.д. "настраивают в "щадящем" режиме (режим, который не угнетает прорастание зерна) и вводятся дополнительные секции с химическим 31 и биологическим 32 активизаторами роста растений. Секции 31 и 32 снабжены форсунками, распылителями с элементами настройки контроля для ввода аэрозолей и растворов с микроэлементами и биологически активными веществами.

Последовательность размещения секций в микронизаторе, используемом для обработки семенного зерна, определяется технологией.

Микронизатор работает следующим образом.

Обработка зерна на микронизаторе должна проводиться по технологии, в которой от свойства зерна, его загрязнения и требований по качеству должны быть указаны параметры работы микронизатора, а именно скорость перемещения ленты 6 с зерном, толщина слоя зерна, амплитуда колебаний вибрационной рамы 8, температура в рабочей камере, мощность излучателей и т.д.

После включения привода 5, выводят на необходимую скорость движения сетчатую гибкую ленту 6, включают источники инфракрасного излучения 7, выводя на заданный режим работы, и включают вибрационный привод 10. Открывают заслонку 13 на заданную величину, и из бункера 1 зерно поступает на ленту 6. Пари движении ленты 6 над вибрационной рамой 8 благодаря роликам 12 она колеблется с заданной вибратором 10 частотой и амплитудой, образуя "кипящий" слой зерна. "Кипящий" слой способствует всестороннему облучению зерна инфракрасными лучами излучателей 7.

Время процесса микронизации задается скоростью перемещения ленты 6.

При выполнении микронизатора с устройством пылеподавления, образующаяся при работе пыль через отверстия в сетчатой гибкой ленте 6 вентилятором 15 просасывается и направляется в циклон 17, где осаждается крупная фракция пыли. Тонкая очистка воздуха ведется фильтром 18. Очищенный воздух по трубопроводу 19 при закрытой задвижке 20 и открытой задвижке 21 направляется в рабочую камеру 3 для повторного использования. Отработанный воздух, проходя очистку от пыли, охлаждается. Величина потерь тепла зависит от степени теплоизоляции всей системы. При хорошей теплоизоляции минимальные потери, что способствует экономичности работы микронизатора.

Микронизатор может работать и при открытом цикле обеспыливания, когда свежий воздух подается через патрубок 24 при открытой задвижке 22, а отработанный воздух выдается через трубу 23 при открытой задвижке 20 и закрытой задвижке 21.

Для уничтожения микрофлоры может использоваться технология в обработке зерна в поле высокой напряженности. При прохождении зерна по рабочей камере 3 оно подвергается действию коронного разряда между коронирующими иглами 25 и сетчатой лентой 6 транспортирующего устройства.

Обработка зерна в электрическом поле коронного разряда при экспозиции 10 минут при напряженности поля 5 кВ/см² приводит к уничтожению плесневых грибов, при этом остаточная микрофлора составляет 0,01-1% от исходной. Уничтожению микрофлоры способствует "кипящий" слой зерна.

Для уничтожения микрофлоры в зависимости от ее природы, степени поражения, требования к качеству, может быть использована технология с применением радиационного излучения установленной в камере секцией 26, ультрафиолетовым излучением 27, лазерного излучения 28, тлеющего разряда - 29, электромагнитного излучения 30.

Работа микронизатора с использованием той или иной вышеуказанной секции аналогична описанной выше.

При использовании микронизатора для обработки семенного зерна используется облучающие секции, щадящий режим которых не угнетает прорастание зерна, при этом максимально уничтожается вредная флора. В рабочей камере устанавливаются дополнительные секции 31 и 32, которые после уничтожения вредной флоры вводят химические и биологические активаторы для развития и роста растений.

Источники информации, использованные при экспертизе
1. Авторское свидетельство SU N 1666035, кл. A 23 L 1/18, 1/025,1/10, 1991.

2. Авторское свидетельство SU N 1678298, кл A 23 N 17/00, 1991.

Использование: для уничтожения вредной микрофлоры в зерновых продуктах и кормах и специальной подготовки посевного материала. Сущность: микронизатор включает рабочую камеру с приводным ленточным транспортером из бесконечной сетчатой ленты, над которым размещены излучатели, вибростол на пружинах с виброприводом, загрузочный и разгрузочный бункеры. В области излучателей рабочая ветвь сетчатой гибкой ленты опирается на роликовые опоры, закрепленные на вибрирующем столе. В рабочей камере дополнительно могут быть установлены пылесборник, секции с источниками радиационного или ультрафиолетового, или лазерного, или электромагнитного излучения, или источники коронного или тлеющего разряда. Дополнительно в рабочей камере могут быть установлены элементы дозирования и распыления микроэлементов или биологически-активных веществ. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Микронизатор, включающий загрузочный и разгрузочный бункеры, рабочую камеру, транспортирующее устройство, над которым размещены излучатели, вибростол на пружинах с виброприводом, отличающийся тем, что транспортирующее устройство выполнено ленточным транспортером с приводом и использованием в качестве рабочего органа бесконечной сетчатой гибкой ленты, причем в области излучателей рабочая ветвь сетчатой гибкой ленты опирается на роликовые опоры, закрепленные на вибростоле. 2. Микронизатор по п.1, отличающийся тем, что под рабочей ветвью сетчатой гибкой ленты выполнен пылесборник, соединенный через всасывающее нагнетательное устройство системой пылеочистки с рабочей камерой микронизатора. 3. Микронизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в рабочей камере установлены коронирующие иглы, являющиеся одним из электродов, а вторым электродом служит сетчатая гибкая лента транспортирующего устройства. 4. Микронизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в рабочей камере над транспортирующим устройством установлена дополнительно секция с источником радиационного излучения. 5. Микронизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в рабочей камере над транспортирующим устройством установлена дополнительно секция с источником ультрафиолетового излучения. 6. Микронизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в рабочей камере над транспортирующим устройством установлена дополнительно секция с источником лазерного излучения. 7. Микронизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в рабочей камере над транспортирующим устройством установлена дополнительно секция с источником тлеющего разряда. 8. Микронизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в рабочей камере над транспортирующим устройством установлена дополнительно секция с источником электромагнитного излучения. 9. Микронизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в рабочей камере над транспортирующим устройством установлена дополнительно секция с элементами дозирования и распыления биологически активных веществ. 10. Микронизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в рабочей камере над транспортирующим устройством установлена дополнительно секция с элементами дозирования растворов с микроэлементами и туманообразованием для подачи растворов в рабочую камеру.