ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАСТВОРИМОГО ЦИКОРИЯ Российский патент 1997 года по МПК A23F5/44 

Изобретение относится к оборудованию для переработки цикория и может быть использовано в производстве заменителей кофе.

Известна линия производства растворимого цикория, содержащая последовательно соединенные моечную машину, измельчитель, калибровочную машину, применяемую для рассева цикория по фракциям, машину для сушки и обжарки, соединенный с источником воды экстрактор, сепаратор, выпарную установку, сушильную установку и фасовочную машину.

Недостатком известной линии является экстенсивность обработки цикория, приводящая к снижению производительности.

Задачей изобретения является интенсификация процессов обработки цикория и повышение производительности за счет сокращения удельных временных затрат и количества отходов.

Задача решается тем, что линия производства растворимого цикория, содержащая последовательно соединенные моечную машину, измельчитель, машину для сушки и обжарки, соединенный с источником воды экстрактор, сепаратор, выпарную установку, сушильную установку и фасовочную машину, согласно изобретению, снабжен источником сжиженного газа, двумя компрессорами и конденсатором, а измельчитель выполнен в виде размещенного в корпусе с расширительной камерой шнека, нарезка которого имеет геометрическую компрессию, моечная машина снабжена барботером, машина для сушки и обжарки выполнена в виде радиопрозрачного цилиндрического корпуса с перфорированным входным участком, установленного на корпусе источника СВЧ-излучения, размещенного в корпусе приводного шнека, входной участок которого выполнен с геометрической декомпрессией, а выходной с геометрической компрессией, и установленных на выходе корпусе соосно шнеку приводной ножевой головки и перфорированной фильеры, экстрактор выполнен в виде горизонтального цилиндрического корпуса, в котором выполнены паровые камеры с выходными отверстиями в виде сопел Лаваля, направленных в полость корпуса, и размещенного в корпусе приводного шнека, выполненного с нарезкой, имеющей геометрическую декомпрессию на участках расположенных паровых камер и геометрическую декомпрессию на участках между ними, при этом источник сжиженного газа включен в рециркуляционный контур, в котором за ним последовательно соединены корпус измельчителя, его расширительная камера, барботер и корпус моечной машины, первый компрессор и конденсатор, источник воды соединен с экстрактором в противотоке, а выходы газовой фазы выпарной установки, сушильной установки и машины для сушки и обжарки соединены через второй компрессор с паровыми камерами экстрактора.

Это позволяет интенсифицировать обработку сырья и увеличить производительность линии за счет сокращения удельных временных затрат и количества отходов.

На фиг. 1 изображена схема линии; на фиг. 2 измельчитель продольный разрез; на фиг. 3 машина для сушки и обжарки, продольный разрез; на фиг. 4 - экстрактор, продольный разрез.

Линия производства растворимого цикория содержит моечную машину 1 с барботером 2, измельчитель 3, машину 4 для сушки и обжарки, экстрактор 5, сепаратор 6, выпарную установку 7, сушильную установку 8 и фасовочную машину 9, а также сборник 10 шрота, источник 11 воды, 3 источник 12 сжиженного газа, компрессоры 13 и 14 и конденсатор 15.

Измельчитель 3 содержит корпус 16 с патрубком 17 подачи сжиженного газа и расширительной камерой 18 с патрубком 19 отвода газа и размещенный в корпусе 16 приводной шнек 20, нарезка которого выполнена с геометрической компрессией.

Машина 4 для сушки и обжарки содержит радиопрозрачный корпус 21 с перфорированным входным участком 22, установленный на корпусе 21 источник 23 СВЧ-излучения, размещенный в корпусе 21 приводной шнек, входной участок 24 которого выполнен с геометрической декомпрессией, а выходной участок 25 с геометрической компрессией, установленные на выходе корпуса 21 соосно шнеку приводную ножевую головку 26 и перфорированную фильеру 27, а также кожух 28 с выхлопным патрубком 29, охватывающий перфорированный участок 22 корпуса 21.

Экстрактор 5 содержит горизонтальный цилиндрический корпус 30, в котором выполнены паровые камеры 31 со входными патрубками 32 и выходными отверстиями в виде сопел 33 Лаваля, направленных полость корпуса 30, и размещенный в корпусе 30 приводной шнек, выполненный с нарезкой, имеющей геометрическую декомпрессию на участках 34, где расположены паровые камеры 31 и геометрическую компрессию на участках 35 между ними.

Источник 12 сжиженного газа включен в рециркуляционный контур, в котором за ним последовательно патрубками 17 и 19 подключен измельчитель 3, моечная машина 1 через барботер 2 и корпус, компрессор 13 и конденсатор 15.

Источник 11 воды соединен с экстрактором 5 в противотоке, а выходы газовой фазы выпарной установки 7, сушильной установки 8 и патрубок 29 машины 4 для сушки и обжарки через компрессор 14 соединены с патрубками 32 экстрактора 5.

Линия работает следующим образом.

Свежие корни цикория подают в моечную машину 1, в которой подвергают воздействию моющей жидкости. Одновременно из барботера 2 в нее подают газ, пузырьки которого, всплывая, турбулиризуют моющую жидкость и способствуют флотационному отделению загрязнений.

Далее вымытый цикорий поступает в измельчитель 3, в котором в корпусе 16 смешивается при раздавливании со сжиженным газом, подаваемым из источника 12 через патрубок 17, пропитывается последним и выдавливается шнеком 20 в расширительную камеру 18, в которой при мгновенном сбросе давления происходит вскипание и адиабатное расширение сжиженного газа. В результате этого происходит разрыв клеточных мембран и межклеточных связей корней цикория, приводящий к его окончательному измельчению. Газовая фаза на расширительной камере 18 через патрубок 19 отводится в барботер 2 моечной машины 1, а измельченный цикорий поступает в машину 4 для сушки и обжарки.

Отработанный в измельчителе 3 и моечной машине 1 газ сжимают в компрессоре 13, сжижают в конденсаторе 15 и возвращают в источник 12 для рециркуляции.

Измельченный цикорий без рассева по фракциям и без отбраковки обрезков и мелочи поступает в радиопрозрачный корпус 21 машины 4 для сушки и обжарки, в котором в процессе транспортировки шнеком подвергается обработке СВЧ-излучением источника 23. В результате воздействия СВЧ-излучения полярные компоненты цикория, в частности вода, разогревается до перехода в газообразное состояние, а неполярные компоненты подвергаются тепловому воздействию при взаимодействии с ними. На выходном участке 24 шнека под действием декомпрессии его нарезки в цикории создают разрежение, способствующее удалению газовой фазы с разрывом уцелевших при измельчении клеточных оболочек. Выпаренная из ранее разрушенных и взорванных в процессе СВЧ-обработки клеток влага через перфорированный входной участок 22 корпуса 21 поступает в кожух 28, из выхлопного патрубка 29 которого отводится к компрессору 14. Высушенный цикорий на сплошном участке корпуса 21 уплотняется участком 25 шнека с геометрической компрессией. В результате этого отвод теплоты из цикория прекращается и происходит его обжарка с образованием свойственных ему вкусо-ароматических веществ. Образующиеся в результате карамелизации углеводов при обжарке агломераты разрушаются ножевой головкой 26 при продавливании через перфорированную фильеру 27, из которой высушенный, измельченный и обжаренный цикорий поступает на экстракцию.

Цикорий поступает в полость корпуса 30 экстрактора 5 в противотоке с водой из источника 11, которая является экстрагентом, и перемешивается по нему приводным шнеком, одновременно компрессор 14 нагнетает через патрубки 32 в паровые камеры 31 водяной пар со стадий сушки корней и порошка цикория и упаривания экстракта. Пар при избыточном давлении поступает через сопла 33 Лаваля в полость корпуса 30 экстрактора 5. Прохождение через сопла 33 Лаваля приводит к адиабатному расширению пара с увеличением до сверхзвуковой скорости истечения и падением температуры. Выход сверхзвукового потока пара в суспензию измеленного цикория в воде из сопел 33 Лаваля приводит к турбулентному срыву струи пара у выходных отверстий сопел 33 с образованием и схлопыванием кавитационных полостей. В результате охлаждения пара при адиабатном расширении в соплах 33 Лаваля и теплообмен с экстракционной смесью происходит конденсация его пузырьков со схлопыванием кавитационных полостей. Кавитационные перепады давления в экстракционной смеси приводят к интенсификации процесса экстракция за счет ускорения диффузии процесса экстракции за счет ускорения диффузии в поле колебаний давления и разрушения остатков клеточной структуры сырья под действием кавитации с резким увеличением поверхности контакта фаз. Кроме того, всплытие пузырьков до конденсации приводит к перемешиванию экстракционной смеси с ускорением обновления поверхности контакт фаз. На участках расположения паровых камер 31 участки 34 шнека с геометрической декомпрессией нарезки создают зоны разрежения в экстракционной смеси и в сырье, что ускоряет диффузию экстрагента внутрь частиц цикория. На участках 35 шнека между паровыми камерами 31 геометрическая компрессия его нарезки обеспечивает отжим из сырья впитанного экстрагента, что также интенсифицирует экстракцию. Полученный в экстракторе 5 экстракт поступает в выпарную установку 7, а шрот цикория с остатками экстрагента в сепаратор 6.

В сепараторе 6 происходит выделение из шрота цикория остатков экстракта, который поступает в выпарную установку 7 совместно с основной его частью. Шрот цикория из сепаратора 6 поступает в сборник 10 шрота.

В выпарной установке 7 осуществляют выпаривание из экстракта избыточной влаги. Концентрированный экстракт из выпарной установки 7 поступает в сушильную установку 8, а пары воды через компрессор 14 подают в паровые камеры 31 экстрактора 5 для создания кавитации.

В сушильной установке 8 из концентрата удаляют остаточные количества влаги с получением целевого продукта в виде пасты или порошка, который поступает на фасовку в фасовочную машину 9. Выпаренная влага через компрессор 14 поступает в паровые камеры 31 экстрактора 5.

Таким образом, предлагаемая линия позволяет интенсифицировать процессы мойки и экстракции цикория, удельные временные затраты на его обработку, а также позволяет исключить операцию рассева цикория по фракциям, что исключает образование отходов в виде крошки и мелочи и повышает выход готового продукта. Ыз

Использование: в производстве заменителей кофе. Сущность изобретения: линия содержит последовательно соединенные моечную машину с барботером, шнековый измельчитель с расширительной камерой, машину для сушки и обжарки с радиопрозрачным корпусом с перфорированным входным участком, источником СВЧ-излучения на корпусе, установленным в корпусе шнеком с геометрической декомпрессией нарезки на входном участке и компрессией на выходном, ножевым блоком и перфорированной фильерой на выходе, экстрактор, выполненный в виде корпуса с паровыми камерами с сопловыми выходными отверстиями, в котором размещен шнек с участками нарезки с геометрической декомпрессией на участках расположения паровых камер и с геометрической компрессией между ними, сепаратор, выпарную установку и фасовочную машину, а также рециркуляционный контур сжиженного газа, в который последовательно включены источник сжиженного газа, корпус и расширительная камера измельчителя, барботер и корпус моечной машины, компрессор и конденсатор, источник воды, соединенный в противотоке с экстрактором, и компрессор, соединяющий выходы газовой фазы машины для сушки и обжарки, выпарной и сушильной установок с паровыми камерами экстрактора. 4 ил.

Линия производства растворимого цикория, содержащая последовательно соединенные моечную машину, измельчитель, машину для сушки и обжарки, соединенный с источником воды экстрактор, сепаратор, выпарную установку, сушильную установку и фасовочную машину, отличающаяся тем, что она снабжена источником сжиженного газа, двумя компрессорами и конденсатором, при этом измельчитель выполнен в виде размещенного в корпусе с расширительной камерой шнека, нарезка которого имеет геометрическую компрессию, моечная машина снабжена барботером, машина для сушки и обжарки выполнена в виде радиопрозрачного цилиндрического корпуса с перфорированным входным участком, установленного на корпусе источника СВЧ-излучения, размещенного в корпусе приводного шнека, входной участок которого выполнен с геометрической декомпрессией, а выходной с геометрической компрессией, и установленных на выходе корпуса соосно с шнеком приводной ножевой головки и перфорированной фильеры, экстрактор выполнен в виде горизонтального цилиндрического корпуса, в котором выполнены паровые камеры с выходными отверстиями в виде сопл Лаваля, направленных в полость корпуса, и размещенного в корпусе приводного шнека, выполненного с нарезкой, имеющей геометрическую декомпрессию на участках расположения паровых камер и геометрическую компрессию на участках между ними, при этом источник сжиженного газа включен в рециркуляционный контур, в котором за ним последовательно соединены корпус измельчителя, его расширительная камера, барботер и корпус моечной машины, первый компрессор и конденсатор, источник воды соединен с экстрактором в противотоке, а выходы газовой фазы выпарной установки, сушильной установки и машины для сушки и обжарки соединены через второй компрессор с паровыми камерами экстрактора.