УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА Российский патент 2015 года по МПК A23L1/00 

Описание патента на изобретение RU2537545C1

Изобретение относится к оборудованию для тепловой обработки фуражного зерна, зерновых ингредиентов комбикормов и может быть использовано в комбикормовой и пищевой промышленности.

Известна «Установка для микронизации зерновых продуктов» (а.с. SU, 1711779, A23B 9/04, 9/06, A23L 1/025, 3/26, F26B 3/30, 15.02.1992 г.), которая содержит рабочую камеру, загрузочный бункер-дозатор, транспортер, выполненный из полых прозрачных для инфракрасного излучения стержней, в которых расположен источник инфракрасного излучения, при этом бункер-дозатор снабжен смесителем и вытяжным вентилятором для предварительного прогрева зерна парами испаренной влаги из рабочей камеры.

Применение ИК-излучения обеспечивает проникновение тепла в обрабатываемый материал на малую глубину, происходит поверхностный нагрев, а для качественной обработки необходимо достигнуть вскипания внутренней влаги, что в данном случае возможно при длительном подогреве фуражного зерна в зоне ИК-излучения; конвективный способ передачи тепла приводит к высоким удельным энергозатратам, возможно частичное обугливание поверхности обрабатываемого продукта.

Известен «Способ для дезинсекции и дезинфекции материалов зернового происхождения и устройство для его осуществления» (пат. RU 2143794, A01C 1/00, A23L 1/025, A23L 3/01, A01F 25/00, A23B 9/04, H05B 6/64, H05B 7/18, 10.01.2000 г.). Данный способ, реализованный в устройстве, заключается в преобразовании СВЧ-энергии в энергию плазмы, занимающую не весь рабочий объем, через который пропускаются материалы зернового происхождения, а только его часть, а затем это малое плазменное образование перемещают по всему рабочему объему так, чтобы за время пролета все зерновые подвергались плазменному воздействию.

Основным критерием качества обработки является температура нагрева материала зернового происхождения, критическое числовое значение которой определено для каждого вида различных групп микроорганизмов и грибков (Сыроватка В.И. «Машинные технологии приготовления комбикормов в хозяйствах» Москва, Россельхозакадемия, 2010 г., стр. 114). Способ и устройство сложны и трудно реализуемы на практике.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является «Установка для микронизации зерновых продуктов» (пат. RU, 2168911, A23L 1/18, A23L 1/025, A23L 3/01, A23B 9/04, F26B 3/34, 20.06.2001 г.) - принято за прототип, в которой 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 к ее вскипанию, происходит разрыв тканей зерновых оболочек, превращение крахмала в декстрин.

Поскольку камера облучения напрямую соединена с вытяжным воздуховодом, а через перфорированные стенки промежуточного и внутреннего корпусов загрузочного бункера одновременно соединена с подводящим воздуховодом, а также с плющилкой-дозатором, то все рабочие узлы установки постоянно сообщены между собой и с атмосферой. При этом камера облучения не герметизирована, не гарантирован перепад давления, поэтому процесс микронизации не будет иметь необходимое качество. КПД электронагревателя уступает прямому нагреву воды жидким топливом или газом. Вспученное зерно плющить не требуется, оно рыхлое, мягкое, дезинфицированное, хорошо поедается животными и птицей. Также, в качестве теплоносителя используется подогретый воздух, который иссушает обрабатываемый продукт, а по технологии микронизации его надо увлажнять.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества микронизации фуражного зерна, при расширения ассортимента обрабатываемого материала, надежности конструкции, снижение металлоемкости и удельных энергозатрат.

Поставленная задача достигается тем, что в установке для микронизации фуражного зерна, включающей загрузочный бункер, соосно с которым расположены теплообменное устройство и СВЧ-камера с источником СВЧ-энергии, новым является то, что установка снабжена камерой вспучивания, при этом загрузочный бункер, теплообменное устройство, СВЧ-камера и камера вспучивания сообщены между собой дозаторами, герметизированными с атмосферой закрытыми коробами, и составляют герметичную систему, а в теплообменном устройстве, снабженном системой подачи пара, на внутренней поверхности корпуса под углом 45° к вертикальной оси закреплены направляющие диски-рыхлители, выполненные в виде эллипса, с зазором 30 мм между ними, имеющие в нижней части каждого из дисков-рыхлителей вырез в форме трапеции, меньшее основание которой расположено на расстоянии 0,5 R большого радиуса эллипса, а боковые стороны расположены под углом 90° относительно центра эллипса, причем на внутренней поверхности диэлектрического цилиндра СВЧ-камеры установлены под углом 51° к вертикальной оси и на расстоянии 30 мм между собой идентичные по конструкции направляющие диски-рыхлители, выполненные из диэлектрика.

Известно, что удельная теплоемкость воды при температуре 80°C в 4 раза выше удельной теплоемкости воздуха, а удельная теплопроводность в 23 раза (Диденко А.Н. «СВЧ-энергетика - теория и практика», М., Наука, 2003 г., стр. 39, табл. 19). Поэтому экономически выгодно в качестве теплоносителя использовать сырой или сухой пар, а не подогретый воздух. За счет этого ускоряется процесс тепловой обработки, что позволяет уменьшить размеры оборудования и, соответственно, его металлоемкость. Технологией микронизации предусмотрено увлажнение обрабатываемого зерна, что достигается при подогреве паром.

Установлено (Высокотемпературные инфракрасные технологии нового тысячелетия // [Электронный ресурс]. URL: http://www.pcstart.ru абзац 49, рис. 1, дата обращения 07.08.2012), что при выдержке 50 с кинетика нагрева зерна в теплообменном устройстве следующая: температура на поверхности зерна составляет 180-200°C, а температура внутри зерна равна 110-120°C. Поэтому ее целесообразно доводить до 180-200°C с помощью СВЧ-обработки, т.к. при этом происходит сквозной нагрев зерна и нагревается только вода внутри него, которой при нормальной влаге зерна содержится 14%.

В связи с тем, что вспученное зерно размягчается и увеличивается в объеме в 2-5 раза, клеточки частично гидролизуются, зерна приобретают пористую структуру, становятся гигроскопичными и стерильными, внутриклеточные структуры становятся доступны для пищеварительных ферментов.

Выполнение направляющих дисков-рыхлителей в виде эллипса, вырез в их нижней части в форме трапеции, расположение меньшего основания на расстоянии 0,5R большого радиуса эллипса, расположение боковых сторон под углом 90° относительно центра эллипса, а также крепление с зазором 30 мм определено опытным путем, исходя из максимального рыхления, равномерного распределения и прогрева обрабатываемого зерна на поверхности нижеустановленного направляющего диска-рыхлителя.

Угол наклона направляющих дисков-рыхлителей в 45°, закрепленных на внутренней поверхности корпуса теплообменного устройства, определен по коэффициенту внешнего трения сухого ячменя, а угол наклона дисков-рыхлителей в 51°, установленных на внутренней поверхности СВЧ-камеры, принят по коэффициенту внутреннего трения влажного ячменя (Соколов А.Я. «Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна» М., Колос, 1975, стр. 28, табл. IV-I).

В связи с обработкой различных видов фуражного зерна и его физического состояния (влажность, длительность хранения, вид и степень бактериальной зараженности и др.) существует потребность в регулировке экспозиции-времени обработки. Это достигается изменением производительности дозаторов. Установка дозаторов в короба позволяет герметизировать их с атмосферой и получить единую герметичную конструкцию.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1 - схема установки для микронизации фуражного зерна, фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1.

Установка для микронизации фуражного зерна содержит загрузочный бункер 1 (см. фиг. 1) с встроенной в нем ворошилкой 2, сообщенный с теплообменным устройством 3, СВЧ-камерой 4 и камерой вспучивания 5 посредством дозаторов 6, 7 и 8, герметизированных с атмосферой и закрытых коробами 9, 10 и 11. В теплообменном устройстве 3, снабженном системой подачи пара 12, на внутренней поверхности корпуса под углом 45° к вертикальной оси закреплены направляющие диски-рыхлители 13 (фиг. 1, 2), выполненные в форме эллипса, с зазором 30 мм между ними. СВЧ-камера 4 имеет внутри себя диэлектрический цилиндр 14, на внутренней поверхности которого под углом 51° к вертикальной оси на расстоянии 30 мм между собой закреплены идентичные по конструкции направляющие диски-рыхлители 15, выполненные из диэлектрика, а сама СВЧ-камера подключена к СВЧ-генератору 16 через волновод 17.

Установка работает следующим образом.

Исходя из веса и заданной экспозиции обработки сырья в теплообменном устройстве 3, предварительно рассчитывается производительность дозатора 6 с закрытым коробом 9, по которому устанавливается производительность дозаторов 7 с закрытым коробом 10 и дозатора 8 с закрытым коробом 11. Производительность дозаторов регулируется изменением числа оборотов двигателя привода (на схеме не показан). Предварительно очищенное фуражное зерно подается в загрузочный бункер 1 и ворошилкой 2 через дозатор 6 подается в теплообменное устройство 3 на направляющие диски-рыхлители 13, а именно, попадая на верхний направляющий диск-рыхлитель 13, закрепленный под углом 45° к вертикальной оси, зерно скатывается по наклонной поверхности и через вырез в форме трапеции в нижней его части равномерным слоем пересыпается на следующий направляющий диск-рыхлитель, расположенный на расстоянии 30 мм, и т.д. Обрабатываемое зерно, находясь в рыхлом состоянии, равномерно подвергается обработке перегретым паром, нагнетаемым по системе подачи пара 12, происходит прогревание всей массы и каждого зерна в отдельности. При достижении нижнего уровня теплообменного устройства 3, обрабатываемое зерно дозатором 7 выгружается в СВЧ-камеру 4 и попадает на направляющие диски-рыхлители 15, выполненные из диэлектрика и закрепленные на внутренней поверхности диэлектрического цилиндра 14 под углом 51° к вертикальной оси. Попадая на верхний направляющий диск-рыхлитель 15, зерно скатывается по наклонной поверхности и через вырез в форме трапеции в нижней его части равномерно пересыпается на следующий направляющий диск-рыхлитель 15, расположенный на расстоянии 30 мм, и т.д. За счет работающего генератора 16, через волновод 17, происходит быстрый СВЧ-нагрев зерна. После СВЧ-обработки посредством дозатора 8 зерно передается в камеру вспучивания 5, в которой резкий перепад давления и температуры приводит к вскипанию внутренней влаги, происходит разрыв тканей зерновых оболочек, что приводит к вспучиванию зерна.

Таким образом, с помощью предложенной конструкции установки для микронизации фуражного зерна возможен последовательный нагрев, при котором достигается высокий (100%) уровень микронизации, повышается качество микронизации фуражного зерна, при расширения ассортимента обрабатываемого материала, снижается металлоемкость, за счет уменьшения необходимого оборудования и сокращаются удельные затраты энергии на 15-20%.

Похожие патенты RU2537545C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ МИКРОНИЗАЦИИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 2013
  • Сыроватка Владимир Иванович
  • Векленко Анатолий Николаевич
  • Жданов Николай Александрович
  • Комарчук Татьяна Сергеевна
RU2537544C1
ЛИНИЯ МИКРОНИЗАЦИИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА 2013
  • Сыроватка Владимир Иванович
  • Комарчук Татьяна Владимировна
  • Векленко Анатолий Николаевич
  • Жданов Николай Александрович
RU2542112C2
СПОСОБ МИКРОНИЗАЦИИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА 2013
  • Сыроватка Владимир Иванович
  • Иванов Юрий Анатольевич
  • Комарчук Татьяна Владимировна
  • Жданов Николай Александрович
RU2537541C1
ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЗОРВАННОГО ПРОДУКТА ИЗ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА 2014
  • Сыроватка Владимир Иванович
  • Жданов Николай Александрович
  • Комарчук Татьяна Сергеевна
  • Обухов Андрей Дмитриевич
RU2569003C1
УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ ЗЕРНОВЫХ ПРОДУКТОВ 1999
  • Чекрыгина И.М.
  • Кононов В.М.
  • Носовец А.Ф.
  • Малчевский В.Н.
  • Дикарев Б.А.
  • Пахомов В.И.
RU2168911C1
СВЧ-ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ ЗЕРНА 2011
  • Кириллов Николай Кириллович
  • Новикова Галина Владимировна
  • Белова Марьяна Валентиновна
  • Белов Александр Анатольевич
RU2502450C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЗОРВАННОГО ПРОДУКТА ИЗ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА 2014
  • Сыроватка Владимир Иванович
  • Жданов Николай Александрович
  • Комарчук Татьяна Сергеевна
  • Обухов Андрей Дмитриевич
RU2569005C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВСПУЧЕННОГО ФУРАЖНОГО ЗЕРНА 2012
  • Сыроватка Владимир Иванович
  • Комарчук Татьяна Сергеевна
  • Обухова Наталья Владимировна
  • Векленко Анатолий Николаевич
RU2490937C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МИКРОНИЗИРОВАННЫХ ХЛОПЬЕВ ДЛЯ КОРМЛЕНИЯ ЛОШАДЕЙ 2021
  • Полуляхов Ярослав Титович
RU2790974C2
УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ ЗЕРНА 2008
  • Кириллов Николай Кириллович
  • Новикова Галина Владимировна
  • Яруткин Евгений Алексеевич
RU2389418C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 537 545 C1

Реферат патента 2015 года УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА

Изобретение относится к оборудованию для тепловой обработки фуражного зерна и может быть использовано в комбикормовой и пищевой промышленности. Установка включает загрузочный бункер, соосно с которым расположены теплообменное устройство и СВЧ-камера с источником СВЧ-энергии. Установка снабжена камерой вспучивания. Загрузочный бункер, теплообменное устройство, СВЧ-камера и камера вспучивания сообщены между собой дозаторами, герметизированными с атмосферой закрытыми коробами, и составляют герметичную систему. В теплообменном устройстве, снабженном системой подачи пара, на внутренней поверхности корпуса под углом 45° к вертикальной оси закреплены направляющие диски-рыхлители. Диски выполнены в виде эллипса, с зазором 30 мм между ними, имеют в нижней части вырез в форме трапеции, меньшее основание которой расположено на расстоянии 0,5R большого радиуса эллипса. Боковые стороны расположены под углом 90° относительно центра эллипса. На внутренней поверхности диэлектрического цилиндра СВЧ-камеры установлены под углом 51° к вертикальной оси и на расстоянии 30 мм между собой, идентичные по конструкции направляющие диски-рыхлители, выполненные из диэлектрика. Использование изобретения позволит повысить качество обработки зерна. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 537 545 C1

Установка для микронизации фуражного зерна, включающая загрузочный бункер, соосно с которым расположены теплообменное устройство и СВЧ-камера с источником СВЧ-энергии, отличающаяся тем, что установка снабжена камерой вспучивания, при этом загрузочный бункер, теплообменное устройство, СВЧ-камера и камера вспучивания сообщены между собой дозаторами, герметизированными с атмосферой закрытыми коробами, и составляют герметичную систему, а в теплообменном устройстве, снабженном системой подачи пара, на внутренней поверхности корпуса под углом 45° к вертикальной оси закреплены направляющие диски-рыхлители, выполненные в виде эллипса, с зазором 30 мм между ними, имеющие в нижней части каждого из дисков-рыхлителей вырез в форме трапеции, меньшее основание которой расположено на расстоянии 0,5 R большого радиуса эллипса, а боковые стороны расположены под углом 90° относительно центра эллипса, причем на внутренней поверхности диэлектрического цилиндра СВЧ-камеры установлены под углом 51° к вертикальной оси и на расстоянии 30 мм между собой идентичные по конструкции направляющие диски-рыхлители, выполненные из диэлектрика.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2537545C1

УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ ЗЕРНОВЫХ ПРОДУКТОВ 1999
  • Чекрыгина И.М.
  • Кононов В.М.
  • Носовец А.Ф.
  • Малчевский В.Н.
  • Дикарев Б.А.
  • Пахомов В.И.
RU2168911C1
УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ ЗЕРНА 2008
  • Кириллов Николай Кириллович
  • Новикова Галина Владимировна
  • Яруткин Евгений Алексеевич
RU2389418C2
СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ КОРМОВ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 2011
  • Сыроватка Владимир Иванович
  • Иванов Юрий Анатольевич
  • Комарчук Татьяна Владимировна
  • Обухова Наталья Владимировна
RU2457747C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗЕРНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2007
  • Пахомов Виктор Иванович
  • Смоленский Анатолий Васильевич
  • Чапский Петр Алексеевич
  • Каун Владимир Дмитриевич
  • Морозов Олег Александрович
  • Воскобойник Михаил Филиппович
RU2333036C1

RU 2 537 545 C1

Авторы

Сыроватка Владимир Иванович

Векленко Анатолий Николаевич

Жданов Николай Александрович

Комарчук Татьяна Сергеевна

Даты

2015-01-10Публикация

2013-07-02Подача