УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ ЗЕРНОВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2001 года по МПК A23L1/18 A23L1/25 A23L3/01 A23B9/04 F26B3/34 

Изобретение относится к оборудованию для тепловой обработки зерновых продуктов электрофизическими методами и может быть использовано в комбикормовой и пищевой промышленности.

Известна установка для микронизации зерновых продуктов, содержащая рабочую камеру, загрузочный бункер - дозатор, ленточный транспортер, источник, ИК-излучения, окно для выгрузки, бункер для готовой продукции, при этом полотно транспортера выполнено из прозрачных для ИК-излучения стержней, установленных с возможностью вращения относительно своих продольных осей в направляющих транспортера, а источники ИК-излучения установлены над и под полотном транспортера (1).

Известна также установка для микронизации зерновых продуктов, содержащая рабочую камеру, загрузочный бункер - дозатор, транспортер, выполненный из прозрачных для инфракрасного излучения стержней, источники инфракрасного излучения, причем стержни транспортера выполнены полыми, а источники излучения расположены внутри этих стержней, при этом бункер - дозатор снабжен смесителем и вытяжным вентилятором для предварительного прогрева зерна парами испаренной влаги из рабочей камеры (2).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой установке является установка для микронизации зерна, содержащая камеру облучения с каркасом и защитным кожухом, ленточный конвейер, установленные над верхней лентой конвейера ИК-излучатели с отражателями, загрузочное устройство, вытяжной вентилятор, при этом ИК-излучатели установлены в шахматном порядке, а отражатели ИК-излучателей выполнены в виде вогнутых со стороны ленты конвейера цилиндрических поверхностей и расположены над рабочими частями ИК-излучателей торцами встык, так что цоколи ИК-излучателей размещены в углублениях, образованных верхними поверхностями отражателей соседних рядов, при этом установка снабжена вентилятором охлаждения с нагнетательным патрубком, соединенным с верхней частью защитного кожуха камеры облучения, и воздухозаборным коробом, расположенным под верхней ветвью конвейера, с отверстиями для прохождения нагретого воздуха, выполненными в его верхней поверхности за пределами ленты конвейера, причем загрузочное устройство включает в себя загрузочный бункер с теплообменным устройством, а вытяжной вентилятор снабжен нагнетательным патрубком, соединенным с теплообменным устройством загрузочного бункера, снабженного аспирационным вентилятором, установленным в верхней части бункера, а также приемным устройством, состоящим из пересыпной воронки и питающего клапана (3).

Основным недостатком установок (1, 2, 3) является применение ИК-излучателей, обеспечивающих малую глубину проникновения тепла в обрабатываемый материал (поверхностный нагрев), а для качественной обработки необходимо получить вскипание внутренней влаги, здесь это обеспечивается длительным нахождением зерна в зоне ИК-излучения, учитывая конвективный способ передачи тепла (снаружи - внутрь), а это приводит к большим удельным энергозатратам и возможности снижения качественных показателей обработанного материала за счет частичного обугливания поверхности готового продукта.

Другим недостатком установки (3), выбранной за прототип, является сложность конструкции: наличие ленточного конвейера, двухплоскостное перемещение обрабатываемого материала.

Целью изобретения является снижение уровня удельных энергозатрат, повышение качества готовой продукции и упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в известную установку микронизации зерна, содержащую загрузочный бункер с теплообменным устройством, камеру облучения, вытяжной и нагнетающий ветиляторы, введены замкнутая система рециркуляции, очистки и подогрева воздуха, плющилка - дозатор и пневмотранспортная система, при этом теплообменное устройство образовано тремя концентрическими вертикально расположенными корпусами, в верхней части теплообменного устройства наружный сплошной и промежуточный перфорированный корпуса выполнены в виде усеченных конусов, соединенных с загрузочным бункером, в нижней части теплообменного устройства дно наружного корпуса и промежуточный перфорированный корпус соединены с входом камеры облучения, внутренний корпус теплообменного устройства образует своей перфорированной частью с промежуточным перфорированным корпусом, по всей его длине, равномерный зазор и своей верхней частью соединен с вытяжным воздуховодом замкнутой системы рециркуляции, очистки и подогрева воздуха, который через циклон состыкован с первым патрубком вытяжного вентилятора, выход которого через теплоэлектронагреватель соединен равномерно распределенными подводящими воздуховодами с наружным корпусом теплообменного устройства, причем в качестве камеры облучения используется СВЧ-камера с источником СВЧ-энергии, расположенная соосно с теплообменным устройством, выход которой соединен с плющилкой - дозатором, под которой расположена пневмотранспортная система из нагнетающего вентилятора, приемного устройства и продуктопровода, воздуховод от источника СВЧ-энергии соединен со вторым патрубком вытяжного вентилятора.

Совокупность вновь введенных конструктивных признаков не следует явным образом из уровня техники и неизвестна из него, поэтому предлагаемую установку для микронизации зерновых продуктов следует считать новой и имеющей изобретательский уровень.

На чертеже изображена установка для микронизации зерновых продуктов (далее установка) и схема технологического процесса (черными стрелками указаны направления движения зерна, белыми - воздуха).

Установка микронизации зерновых продуктов содержит загрузочный бункер 1, теплообменное устройство 2, камеру облучения 3, вытяжной 4 и нагнетающий 5 вентиляторы, замкнутую систему рециркуляции, очистки и подогрева воздуха 6, плющилку - дозатор 7, пневмотранспортную систему 8, наружный 9, промежуточный 10, внутренний 11 корпуса теплообменного устройства, дно 12 наружного корпуса, зазор 13 между внутренним и промежуточным корпусами, вытяжной воздуховод 14 замкнутой системы рециркуляции, очистки и подогрева воздуха, циклон 15, первый 16 и второй 17 патрубки вытяжного вентилятора, теплоэлектронагреватель 18, подводящие воздуховоды 19, источник СВЧ-энергии 20 с воздуховодом 21, приемное устройство 22, продуктопровод 23.

Загрузочный бункер 1 имеет цилиндрическую форму, в его нижней части расположено теплообменное устройство 2. Оно состоит из трех концентрических вертикально расположенных корпусов 9-11. В верхней части теплообменного устройства 2 наружный 9 сплошной и промежуточный 10 перфорированный корпуса выполнены в виде усеченных конусов, соединенных с загрузочным бункером 1. В нижней части теплообменного устройства 2, дно 12 наружного корпуса 9 и промежуточный перфорированный корпус 10 соединены с входом камеры облучения 3. Внутренний корпус 11 теплообменного устройства 2 своей перфорированной частью повторяет форму промежуточного корпуса 10 и образует с ним равномерный зазор 13, размеры которого выбраны таким образом, чтобы по нему обеспечивалось устойчивое движение зерна самотеком, под тяжестью собственного веса, и в то же время обеспечивался минимальный слой зерна, для максимального обтекания его горячим воздухом.

Замкнутая система рециркуляции, очистки и подогрева воздуха 6 состоит из вытяжного воздуховода 14, циклона 15, соединенного с вытяжным вентилятором 4 через его первый патрубок 16, теплоэлектронагревателя 18, который через равномерно распределенные подводящие воздуховоды 19 соединен с наружным корпусом 9 теплообменного устройства 2.

Камера облучения 3 состоит из СВЧ-камеры, соединенной с источником СВЧ-энергии 20, поскольку обработка зерна производится воздействием на него СВЧ-излучением. СВЧ-камера выполнена максимально компактной, до размеров, обеспечивающих напряженность электромагнитного поля, требуемую для качественной обработки зерна в соответствии с техпроцессом (не менее 5 кДж/кг.с.), но исключающих возможность возникновения электрического пробоя и зависания зерна. Она расположена под загрузочным бункером 1, соосно с теплообменным устройством 2. Выход ее соединен с плющилкой - дозатором 7. Источник СВЧ-энергии 20 выполнен с принудительным охлаждением, выделенное тепло используется в замкнутой системе рециркуляции, очистки и подогрева воздуха 6. Для этого воздуховод 21 от источника СВЧ-энергии 20 соединен со вторым патрубком 17 вытяжного вентилятора 4.

Все конструктивные элементы теплообменного устройства 2, системы рециркуляции, очистки и подогрева воздуха 6 и камеры облучения 3, обеспечивающие тепловую обработку зерна и контактирующие с окружающей средой, выполнены теплоизолированными, что снижает энергоемкость обработки.

Плющилка - дозатор 7 расположена под СВЧ-камерой 3, выполнена с автоматически регулируемой скоростью вращения вальцов 24, что позволяет поддерживать технологические режимы обработки зерна.

Пневмотранспортная система 8 состоит из нагнетающего вентилятора 5 приемного устройства 22 и продуктопровода 23.

Установка работает следующим образом.

Предварительно очищенное зерно подается в загрузочный бункер 1, самотеком заполняет зазор 13 между промежуточным 10 и внутренним 11 корпусами теплообменного устройства 2, где омывается горячим воздухом, подаваемым с замкнутой системы рециркуляции, очистки и подогрева воздуха 6 вытяжным вентилятором 4 через теплоэлектронагреватель 18 по равномерно распределенным подводящим воздуховодам 19, обеспечивающим обдув горячим воздухом всего объема зерна, воздух проходит по пространству между наружным 9 и промежуточным 10 корпусами, через перфорированные стенки промежуточного 10 и внутреннего 11 корпусов и, отдавая часть тепла зерну, отсасывается тем же вытяжным вентилятором 4 через его первый патрубок 16, через вытяжной воздуховод 14, циклон 15, где очищается от мелких примесей зерна и влаги, и вновь поступает через теплоэлектронагреватель 18 в теплообменное устройство 2. Горячий воздух проходит через зерно под давлением, обеспечивающим удаление поверхностной влаги, и разогревает его до заданной температуры, значение которой регулируется автоматически количеством тепла, отдаваемым теплоэлектронагревателем 18. Потери воздуха в замкнутой системе рециркуляции, очистки и подогрева воздуха 6 компенсируются теплым воздухом, нагретым при охлаждении источника СВЧ-энергии 20, подводимым во второй патрубок 17 вытяжного вентилятора 4. Нагретое зерно самотеком поступает в камеру облучения 3, где под действием СВЧ-излучения, подводимого от источника СВЧ-энергии 20, происходит мгновенный нагрев внутренней влаги зерна, что приводит ее к вскипанию, происходит разрыв тканей зерновых оболочек, превращение крахмала в декстрин. Далее, деформированное, значительно увеличенное в размерах зерно, самотеком поступает в плющилку - дозатор 7, где раздавливается вальцами 24, вращающимися с разной скоростью, для закрепления результатов декстринизации (микронизации), для предотвращения восстановления разорванных молекулярных связей, и поступает в приемное устройство 22 пневмотранспортной системы 8, где подхватывается воздушным потоком, создаваемым нагнетающим вентилятором 5; образуется зерновоздушная смесь, которая транспортируется по продуктопроводу 23 на выгрузку. В процессе транспортировки зерно охлаждается. Установка оснащена элементами автоматики и блокировок, что позволяет поддерживать требуемую скорость вращения вальцов 24 плющилки - дозатора 7, которая определяет время нахождения зерна в камере облучения 3, температуру его нагрева (120 - 180^oC), а также производительность установки; поддерживать температуру подогрева зерна в теплообменном устройстве 2 в заданных техпроцессом пределах (95 - 105^oC); поддерживать требуемый уровень зерна в загрузочном бункере 1, включением и отключением необходимых внешних устройств (не показано).

Использование установки обеспечивает по сравнению с известными существующими установками следующие преимущества.

Использование СВЧ-излучения для обработки зерна в камере облучения 3, вместо ИК-излучения, позволяет увеличить глубину равномерного нагрева зерна и, следовательно, создать ее компактной, с малыми потерями тепла в окружающую среду, а также обеспечить снижение энергоемкости обработки зерна за счет использования тепла от источника СВЧ-энергии 20.

Многофункциональность плющилки - дозатора, которая не только обеспечивает плющение зерна, необходимое по технологии для завершения процесса микронизации, но и выполняет функции дозатора, определяющего производительность; а также пневмотранспортной системы 8, которая не только транспортирует обработанное зерно, но и охлаждает его, обеспечивают уменьшение числа активных рабочих органов и, соответственно, снижение материало- и энергоемкости установки по сравнению с прототипом.

Компановка установки обеспечивает движение зерна, в процессе всего пути обработки, самотеком, под действием собственного веса, что исключает в своем составе подвижные механизмы, а следовательно, упрощает ее и снижает эксплуатационные затраты.

Экспериментальные исследования установки показали, что ее производительность составляет 250 кг/ч при потребляемой мощности 23-25 кВт. Таким образом, удельные энергозатраты предлагаемой установки равны 92-100 кВт•ч/т, в то время как у известных установок они не менее 130-180 кВт•ч/т.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1666035, A 23 L 1/18, 1/025, 1/10, опуб. 30.07.91, Бюл. 28.

2. Авторское свидетельство СССР N 1711779, A 23 В 9/04, A 23 L 1/025, опуб. 15.02.92, Бюл. 6.

3. Авторское свидетельство СССР N 1684578, F 26 В 3/30, 17/12, A 23 L 1/18, 1/20, опуб. 15.10.91, Бюл. 38.

Изобретение относится к оборудованию для тепловой обработки зерновых продуктов электрофизическими методами и может быть использовано в комбикормовой и пищевой промышленности. Установка для микронизации зерновых продуктов содержит загрузочный бункер, теплообменное устройство, камеру облучения, вытяжной и нагнетающий вентиляторы, замкнутую систему рециркуляции, очистки и подогрева воздуха, плющилку-дозатор и пневмотранспортную систему. Теплообменное устройство образовано тремя концентрическими вертикально расположенными корпусами. Сплошной наружный и перфорированный промежуточный корпуса в верхней части теплообменного устройства выполнены в виде усеченных конусов, соединенных с загрузочным бункером. В нижней части теплообменного устройства дно наружного корпуса и промежуточный корпус соединены с входом камеры облучения. Внутренний корпус теплообменного устройства своей перфорированной частью повторяет форму промежуточного корпуса и образует с ним зазор, а верхней частью соединен с вытяжным воздуховодом замкнутой системы рециркуляции, очистки и подогрева воздуха. Последняя состоит из циклона, соединенного с первым патрубком вытяжного вентилятора. Выход вентилятора через теплоэлектронагреватель подстыкован к наружному корпусу теплообменного устройства через равномерно распределенные подводящие воздуховоды. Технический результат заключается в снижении уровня удельных энергозатрат, повышении качества готовой продукции и упрощении конструкции. 1 ил.

Установка для микронизации зерновых продуктов, содержащая загрузочный бункер с теплообменным устройством, камеру облучения, вытяжной и нагнетающий вентиляторы, отличающаяся тем, что в нее введены замкнутая система рециркуляции очистки и подогрева воздуха, плющилка-дозатор и пневмотранспортная система, при этом теплообменное устройство образовано тремя концентрическими вертикально расположенными корпусами, в верхней части теплообменного устройства наружный сплошной и промежуточный перфорированный корпуса выполнены в виде усеченных конусов, соединенных с загрузочным бункером, в нижней части теплообменного устройства дно наружного корпуса и промежуточный перфорированный корпус соединены с входом камеры облучения, внутренний корпус теплообменного устройства образует своей перфорированной частью с промежуточным перфорированным корпусом по всей его длине равномерный зазор и своей верхней частью соединен с вытяжным воздуховодом замкнутой системы рециркуляции, очистки и подогрева воздуха, который через циклон состыкован с первым патрубком вытяжного вентилятора, выход которого через теплоэлектронагреватель соединен равномерно распределенными подводящими воздуховодами с наружным корпусом теплообменного устройства, причем в качестве камеры облучения используется СВЧ-камера с источником СВЧ-энергии, расположенная соосно с теплообменным устройством, выход которой соединен с плющилкой-дозатором, под которой расположена пневмотранспортная система из нагнетающего вентилятора, приемного устройства и продуктопровода, воздуховод от источника СВЧ-энергии соединен со вторым патрубком вытяжного вентилятора.