СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВСПУЧЕННОГО ЗЕРНА Российский патент 2004 года по МПК A23K1/00 A23L1/18 

Описание патента на изобретение RU2220586C1

Изобретение относится к производству комбикормов, а именно к гидротермической обработке зерна под давлением, для его вспучивания с сохранением формы, используемого в производстве комбикормов.

Известен ряд способов получения вспученного зерна с сохранением его формы.

Известен способ производства вспученного зерна (ячменя), который предусматривает очистку зерна от примесей, разделение по крупности на две фракции, пофракционное увлажнение 28-30% и отволаживание в течение 1,5-2,5 ч. Далее кондиционированное зерно ячменя экспандируют путем обработки ИК-излучением при 180-200oС в течение 70-80 с (обработка зерна, называемая микронизацией), после чего обработанные фракции зерна объединяют [1].

Микронизированный экспандированный продукт из ячменя по этому способу представляет собой вспученные зерновки с запахом и вкусом поджаренного продукта хрустящей консистенции, готовые к употреблению в пищу.

Недостатком этого способа или вообще микронизации является необходимость отволаживания зерна перед обработкой, что увеличивает продолжительность технологического процесса на 1,2-2,5 ч, большое энергопотребление на осуществление микронизации зерна. Эти факторы значительно удорожают процесс производства вспученного зернового продукта.

Известен также способ сушки фруктовой выжимки, включающий в себя обработку выжимки с исходной температурой не выше 60oС в камере высокого давления горячим паром не более 15 с при давлении не менее 5 атм и при температуре не более 130oС. Затем сбрасывают давление до атмосферного, выводя поток выжимки с теплоносителем из камеры высокого давления. Далее происходит досушивание фруктовой выжимки дополнительным потоком теплоносителя давлением 5-6 атм, температурой 120-130oС и инфракрасным излучением мощностью 4-6 кВт/м2 в течение 3-5 с [2].

Кратковременная обработка выжимки теплоносителем в виде пара с давлением в несколько атмосфер с последующим быстрым сбросом давления через сопло камеры приводит к уменьшению влажности и вспучиванию выжимки. Кратковременный характер тепловых воздействий на выжимку обеспечивает оптимальный режим сушки для наиболее полного сохранения протопектина в готовом продукте. Однако получение вспученного зернового продукта для производства комбикормов данным способом с такими параметрами невозможно ввиду недостаточного разрушения зернистой структуры крахмала и недостаточной дескринизации зерна.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является способ вспучивания зерна, осуществляемый в машине для вспучивания зерна В-35М, предназначенной для производства вспученных (взорванных) зерен кукурузы, риса, овса и др. [3].

Способ вспучивания в этой машине осуществляется следующим образом. В нагретый газовой горелкой до 220-240oС цилиндр загружают зерно определенной влажности. После загрузки цилиндр герметично закрывают крышкой и цилиндр подогревают горелкой и вращают для устранения пригорания зерна. Находящееся внутри цилиндра зерно нагревается, имеющаяся в зерне влага испаряется и давление в цилиндре постепенно повышается. При достижении давления 1,0-1,2 МПа нагревание цилиндра прекращают и путем резкого открытия крышки соединяют внутреннюю полость цилиндра с атмосферой. Зерно подвергается воздействию резкого перепада давления, влага внутри зерен мгновенно превращается в пар и, взрывая зерна, увеличивает их объем в 15-20 раз. Пар улетучивается, а образовавшиеся в зерне пустоты заполняются воздухом. Вспученные зерна выбрасываются из цилиндра в специальный бункер.

Недостатком данного способа является использование зерна "определенной" влажности, то есть использование в этом способе процесса отволаживания зерна, так как без наполнения зерна влагой она не будет испаряться в нагреваемом герметичном цилиндре и давление в цилиндре (и в зерне) не повысится до нужного значения. Процесс отволаживания зерна, как указывалось выше, занимает до 2,5 ч. Далее режим постепенного нагрева увлажненного зерна до нужного давления занимает до 5 мин, которые совершенно несопоставимы с временем отволаживания.

Таким образом, режим отволаживания для получения зерна "определенной" влажности при промышленном производстве вспученного зерна не встраивается в технологический процесс, так как намного удлиняет производственный цикл, тем самым удорожая производство в конечном случае и комбикорма.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - создание технологического процесса, который бы позволял получать вспученное зерно для производства комбикормов в комбикормовой промышленности наименее затратным способом.

Цель вспучивания зерна для комбикормов создание микропористой структуры, разрушение зернистой структуры крахмала зерна и его декстринизация. При вспучивании объем зерна увеличивается в 2-5 раз, происходит разрыв оболочек зерна, крахмальные зерна разрушаются, клетчатка частично гидролизуется, зерно приобретает пористую структуру и становится гигроскопичным. Перевариваемость питательных веществ вспученного зерна (комбикормов из него) в желудочно-кишечном тракте животного увеличивается, так как частички зерна быстро набухают и внутриклеточные структуры становятся доступными для воды и пищеварительных ферментов.

Такое преобразование крахмала зерна в удобную для усвоения организмом животного форму дает уменьшение расхода комбикорма, по сравнению с комбикормом изготовленным из обычного зерна, на 15-20%. Кроме этого использование вспученного по заявляемому способу зерна позволяет снизить стоимость комбикорма за счет снижения в его рецепте растительного масла до 30% благодаря увеличению переваримой энергии вспученного зерна.

Сущность изобретения заключается в том, что очищенное зерно нормальной влажности через дозатор загружают в камеру высокого давления. После герметизации в нее подается пар давлением не менее 0,5 МПа и температурой не более 200oС. Зерно подвергается обработке паром не более 60 с. После завершения обработки, при выводе зерна с теплоносителем давление в камере резко падает до атмосферного и происходит процесс вспучивания.

Отличительными от прототипа признаками способа являются:
- использование водяного пара в качестве носителя влаги, давления и температуры для увлажнения зерна, создания в нем избыточного давления и температуры;
- давление пара в камере высокого давления с начала процесса не менее 0,5 МПа;
- температура пара в камере до 200oС;
- обработка (выдерживание) зерна в камере не более 60 с.

Использование готового пара в качестве носителя влаги, давления и температуры позволяет минимизировать время технологического процесса по вспучиванию для зерна любой влажности за счет исключения операции по отволаживанию. Инжектирование пара в массу зерна способствует также снижению продолжительности увлажнения зерна и его нагреванию (до 60 с в предлагаемом способе, а в прототипе - до 5 мин), позволяет производить гидролиз крахмала в более мягких условиях (избыток влаги, конденсат в сочетании с высокой температурой), а также позволяет осуществить более интенсивный влагоперенос внутри зерна, из-за чего при резком снижении давления зерно вспучивается равномерно по всему объему.

Такая подготовка зерна перед заключительной операцией резким снижением давления в камере высокого давления позволяет получить вспученный зерновой продукт, который при приготовлении комбикорма повышает его питательность и позволяет снизить расход при кормлении животных и птицы.

Примеры осуществления способа
Для осуществления предлагаемого способа брали зерно обычной влажности 14%, загружали в камеру высокого давления, герметизировали ее и подавали водяной пар с различными параметрами по давлению и температуре (см. таблицу). Выдерживали в этих режимах зерно в камере максимум 60 с. Далее соединяли камеру с атмосферой посредством клапана, зерно вспучивалось и перемещалось в накопительный бункер. Из полученного вспученного зерна (Продукта) изготовлялся комбикорм по единой технологии для всех примеров, который применялся для кормления, в частности, птицы. Три группы птицы кормили комбикормом с Продуктом, полученным разными режимами обработки паром, четвертую - комбикормом с необработанным (невспученным) зерном. Привес птицы и расход комбикормов во всех группах контролировали.

Данные по снижению расхода (в %) комбикормов в трех группах по отношению к четвертой представлены в таблице.

Таким образом, как видно из представленных экспериментальных результатов, при заявляемом способе получения вспученного зерна наблюдается снижение расхода комбикормов из вспученного зерна при кормлении птицы с одинаковым привесом. Наилучшие результаты достигаются при приближении к показателям водяного пара: давление 1,0 МПа (не менее 0,5 МПа), температура 200oС (не более 200oС) и при времени обработки не более 60 с. В остальных случаях в пределах заявленных показателей, результаты приемлемы.

Источники информации:
1. Патент РФ 2030882 MПK 6 A 23 L 1/18, 20.03.95.

2. Патент РФ 2175840 МПК 7 А 23 В 7/02, 20.11.01.

3. И. Т. Кротов и др. Технологическое оборудование предприятий пищеконцентратной промышленности. Воронеж, Издательство Воронежского университета, 1990.

Похожие патенты RU2220586C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ БАРОТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ МНОГОФАЗНЫХ СРЕД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2014
  • Колпаков Антон Васильевич
RU2562715C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВСПУЧЕННОГО ФУРАЖНОГО ЗЕРНА 2012
  • Сыроватка Владимир Иванович
  • Иванов Юрий Анатольевич
  • Комарчук Татьяна Сергеевна
  • Векленко Анатолий Николаевич
RU2518726C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МИКРОНИЗИРОВАННЫХ ХЛОПЬЕВ ДЛЯ КОРМЛЕНИЯ ЛОШАДЕЙ 2021
  • Полуляхов Ярослав Титович
RU2790974C2
УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА 2013
  • Сыроватка Владимир Иванович
  • Векленко Анатолий Николаевич
  • Жданов Николай Александрович
  • Комарчук Татьяна Сергеевна
RU2537545C1
ЛИНИЯ МИКРОНИЗАЦИИ ЗЕРНА 2013
  • Афанасьев Валерий Андреевич
  • Кочанов Дмитрий Сергеевич
RU2546172C2
КОМБИНИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА МИКРОНИЗИРОВАННЫХ ХЛОПЬЕВ ДЛЯ СТАРТЕРНЫХ И ПРЕСТАРТЕРНЫХ КОМБИКОРМОВ ДЛЯ МОЛОДНЯКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЧИЩЕННОГО БИОГАЗА 2020
  • Афанасьев Валерий Андреевич
  • Остриков Александр Николаевич
  • Шевцов Александр Анатольевич
  • Терехина Анастасия Викторовна
  • Нестеров Дмитрий Андреевич
  • Богомолов Игорь Сергеевич
RU2742058C1
Способ производства полнорационных комбикормов с использованием биогаза и установка для его осуществления 2022
  • Шевцов Александр Анатольевич
  • Василенко Виталий Николаевич
  • Фролова Лариса Николаевна
  • Драган Иван Вадимович
  • Еремин Илья Денисович
  • Кочкин Илья Юрьевич
RU2797234C1
ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ВСПУЧЕННОГО ФУРАЖНОГО ЗЕРНА 2012
  • Сыроватка Владимир Иванович
  • Комарчук Татьяна Сергеевна
  • Обухов Андрей Дмитриевич
  • Векленко Анатолий Николаевич
RU2493752C1
СПОСОБ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА ГРЕЧИХИ 1994
  • Прокопенко А.Ф.
  • Мельников Е.М.
  • Князева О.Н.
RU2091162C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВСПУЧЕННОГО ЗЕРНА 2010
  • Лунков Сергей Васильевич
RU2432779C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 220 586 C1

Реферат патента 2004 года СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВСПУЧЕННОГО ЗЕРНА

Изобретение предназначено для использования в производстве комбикормов, а именно при гидротермической обработке зерна под давлением для его вспучивания с сохранением формы. Очищенное зерно влажности 14% через дозатор загружают в камеру высокого давления, затем после герметизации в нее подается пар давлением не менее 0,5 МПа и температурой не более 200oС, зерно подвергается обработке паром не более 60 с. После завершения обработки при выводе зерна с теплоносителем давление в камере резко падает до атмосферного, и происходит процесс вспучивания. Использование готового пара в качестве носителя влаги, давления и температуры позволяет минимизировать время технологического процесса по вспучиванию для зерна любой влажности за счет исключения операции по отволаживанию для ввода этого процесса в технологическую цепь производства комбикормов. Преобразование крахмала зерна в удобную для усвоения организмом животного форму при вспучивании его предлагаемым способом дает уменьшение расхода комбикорма по сравнению с комбикормом, изготовленным из обычного зерна, на 15-20%. Кроме этого использование вспученного по заявляемому способу зерна позволяет снизить стоимость комбикорма за счет снижения в его рецепте растительного масла до 30% благодаря увеличению переваримой энергии вспученного зерна. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 220 586 C1

Способ производства вспученного зерна, включающий загрузку зерна в камеру, герметизацию камеры, гидротермическую обработку зерна под давлением в газообразном теплоносителе, сброс давления в камере до атмосферного, отличающийся тем, что в качестве газообразного теплоносителя используют водяной пар, инжектируемый в герметизированную камеру, с давлением не ниже 0,5 МПа и температурой не более 200°С, а длительность обработки зерна паром не превышает 60 с.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2220586C1

КРОТОВ И.Т
и др
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПИЩЕКОНЦЕНТРАТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
- Воронеж: Изд-во Воронежский университет, 1996, с.289
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВСПУЧЕННОГО ЯЧМЕНЯ 1992
  • Зелинский Г.С.
  • Жиганков Б.В.
  • Зенкова А.Н.
  • Карнаух Д.В.
  • Зелинская Л.С.
  • Павлова Н.С.
  • Смирнова А.Г.
RU2030882C1
RU 2175840 C1, 20.11.2001
RU 2051595 C1, 10.01.1996
RU 2158522 C1, 10.11.2001.

RU 2 220 586 C1

Авторы

Космынин Е.Г.

Лунков С.В.

Ерохин Е.Н.

Даты

2004-01-10Публикация

2002-04-16Подача