Установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов Российский патент 2019 года по МПК A23N12/08 

Область техники.

Заявляемое техническое решение относится к оборудованию пищевой промышленности, для сушки и обжаривания сыпучих продуктов, например, семян подсолнечника и тыквы, кофейных зерен, цикория, какао-бобов, орехов, например, арахиса и фундука в потоке теплоносителя в виде горячего воздуха.

Уровень техники.

Из уровня техники известно устройство для тепловой обработки сыпучих продуктов по патенту на полезную модель РФ №71217 (Заявка: 2007143108/22, 23.11.2007; МПК A23N 12/08. Опубликовано 10.03.2008) [1], которое содержит рабочую камеру, по ходу движения воздуха последовательно соединенную через выходной патрубок с воздуховодом, циклоном, соединенным другим воздуховодом с фильтром, последний выполнен в виде съемной кассеты, установленной в направляющих, закрепленных к выходному концу воздуховода, дно рабочей камеры выполнено с наклоном в сторону разгрузочной заслонки, а противоположная дну камеры стенка имеет скругленную форму, входной патрубок камеры снабжен решеткой, при этом фильтр имеет поверхность, превышающую в 2-4 раза сечение соединенного с ним воздуховода, а рабочая камера имеет объем, превышающий в 2-4 раза сечение воздуховода, соединенного входным концом с выходным патрубком камеры, и снабжена направляющими элементами, пробоотборник снабжен сетчатым поддоном, штуцером с отсасывающим устройством и разгрузочным устройством. В качестве обогревателей использованы ТЭНы общей мощностью 36 кВт. ТЭНы имеют оребренные оболочки.

Недостатки известного устройства [1]:

Сравнительно высокая стоимость эксплуатации вследствие использования для нагрева теплоносителя дорогостоящей электрической энергии.

Не предусмотрена очистка теплоносителя в основном воздушном контуре от осажденного на стенках рабочих органов масла, выделяющегося при жарке в рабочей камере, что приводит к возгоранию масла и основного продукта.

Не предусмотрена автоматизация процессов подачи продукта в рабочую камеру, выдерживание заданного времени жарки и охлаждения, выгрузки после обработки, что приводит браку и в результате снижению качества готового продукта.

Известна установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов по патенту РФ на полезную модель №84194 (МПК A23N 12/08, опубликовано: 10.07.2009) [2], которая содержит замкнутый воздушный контур с рабочей камерой, циклоном, вентилятором воздушного дутья и блоком нагрева воздуха; блок нагрева воздуха содержит последовательно соединенные газовую горелку, первый смеситель продуктов сгорания с воздухом, вспомогательный и основной теплообменники, второй смеситель продуктов сгорания с воздухом, выходной трубопровод, вентилятор эвакуации продуктов сгорания и регулятор их расхода, причем замкнутый воздушный контур содержит последовательно соединенные по ходу нагретого воздуха рабочую камеру, циклон, вспомогательный теплообменник, вентилятор воздушного дутья и основной теплообменник. Задачей, решаемой известной полезной моделью является создание экономичной малогабаритной установки для сушки и обжаривания пищевых продуктов в потоке незагрязненного продуктами сгорания горячего воздуха.

Недостатки известного устройства [2]:

не предусмотрена очистка теплоносителя в основном воздушном контуре от осажденного на стенках рабочих органов масла, выделяющегося при жарке в рабочей камере, что приводит к возгоранию масла и основного продукта;

не предусмотрена автоматизация процессов подачи продукта в рабочую камеру, выдерживание заданного времени жарки и охлаждения, выгрузки после обработки, охлаждение что приводит браку и в результате снижению качества готового продукта.

Известна установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов по патенту РФ №2080796 (МПК А23F 3/00, опубликована 2001 г.) [3], содержащая замкнутый воздушный контур, включающий рабочую камеру, циклон, вентилятор воздушного дутья и блок нагрева воздуха.

Особенностью известной установки для термической обработки сыпучих пищевых продуктов является использование в замкнутом воздушном контуре блока электрического нагрева воздуха с регулятором мощности для поддержания заданной температуры воздуха, линии перепуска и шиберов для регулирования расхода воздуха в контуре, средств для охлаждения продукта после термической обработки и регулятора расхода воздуха, выпускаемого в атмосферу.

Недостатки известного устройства [3]:

1. Сравнительно высокая стоимость эксплуатации вследствие использования для нагрева теплоносителя дорогостоящей электрической энергии. При разовой загрузке рабочей камеры продуктом типа кофе, арахиса или сои в количестве до 10 кг при времени обработки до 10 мин и температуре воздуха на входе в обжарочную камеру до 250°С характерный уровень потребляемой установкой электроэнергии составляет 25 кВт. час и более.

2. Не предусмотрена очистка теплоносителя в основном воздушном контуре от осажденного на стенках рабочих органов масла, выделяющегося при жарке в рабочей камере, что приводит к возгоранию масла и основного продукта.

3. Не предусмотрена автоматизация процессов подачи продукта в рабочую камеру, выдерживание заданного времени жарки и охлаждения, выгрузки после обработки, что приводит браку и в результате снижению качества готового продукта.

Известна мобильная установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов по патенту РФ на полезную модель №124537 (МПК A23N 12/00. Опубликовано: 10.02.2013) [4]. Технический результат состоит в упрощении эксплуатации, повышении надежности и снижения стоимости малогабаритной мобильной установки для применения в частных и малых фермерских хозяйствах при сушке и обжаривании в потоке чистого горячего воздуха небольших количеств сыпучих пищевых продуктов. В мобильной установке для термической обработки сыпучих пищевых продуктов, содержащей размещенные в корпусе рабочую камеру, вентилятор воздушного дутья, блоки нагрева воздуха и регулирования режимов работы установки, согласно полезной модели, рабочая камера выполнена в виде вертикально установленного фигурного стакана с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, проходящей через его середину, до контакта с верхним краем наклонного лотка для выгрузки готового продукта в сборную емкость, верхняя часть фигурного стакана сопряжена по косому срезу с горловиной загрузочной воронки для периодической подачи в рабочую камеру порций необработанных сыпучих пищевых продуктов, узкая нижняя часть фигурного стакана сопряжена по косому срезу с выходным патрубком блока нагрева воздуха, оснащенного электронагревательными элементами, причем входной патрубок блока нагрева воздуха соединен с выходным патрубком вентилятора воздушного дутья, в нижней узкой части фигурного стакана установлена защитная решетка для предотвращения попадания сыпучих пищевых продуктов в блок нагрева воздуха, а блок регулирования режимов работы установки снабжен регулятором мощности блока нагрева и привода вентилятора по заданной температуре воздуха в рабочей камере.

Недостатки известного устройства [3]:

1. Сравнительно высокая стоимость эксплуатации вследствие использования для нагрева теплоносителя дорогостоящей электрической энергии.

2. Не предусмотрена очистка теплоносителя в основном воздушном контуре от осажденного на стенках рабочих органов масла, выделяющегося при жарке в рабочей камере, что приводит к возгоранию масла и основного продукта.

3. Не предусмотрена автоматизация процессов подачи продукта в рабочую камеру, выдерживание заданного времени жарки и охлаждения, выгрузки после обработки, что приводит браку и в результате снижению качества готового продукта.

4. Известная установка имеет сложную конструкцию и предназначена для применения при сушке и обжаривании в потоке чистого горячего воздуха небольших количеств сыпучих пищевых продуктов, и не предназначена для применения в промышленных целях при термообработке больших объемов сыпучего продукта.

Известна установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов по патенту РФ на изобретение №2536133 (МПК A23N 12/00, опубликовано 2014) [5], которая содержит рабочую камеру, циклон, фильтрующий элемент, воздушный нагнетатель, нагревательный элемент и охладитель. Рабочая камера последовательно соединена с циклоном, выход которого соединен со входом фильтрующего элемента. Выход фильтрующего элемента соединен со всасывающей магистралью воздушного нагнетателя. Выходной воздуховод воздушного нагнетателя первого контура соединен со входом нагревательного элемента. Выход нагревательного элемента соединен со входом в рабочую камеру через ее решетку, размещенную на ее входе. Выход рабочей камеры соединен с охладителем. Воздушный нагнетатель охладителя соединяет через свой выходной патрубок поток отработанного воздуха из охладителя с потоком воздуха из воздушного нагнетателя основного контур. Нагреватель выполнен любым известным в данной области техники образом, например в виде некоего короба с входным и выходным фланцами, внутри которого установлен блок ТЭНов, имеющих оребренные оболочки и обдувающиеся потоком воздуха от воздушного нагнетателя основного контура.

Недостатки известного устройства [5]:

1. Сравнительно высокая стоимость эксплуатации вследствие использования для нагрева теплоносителя дорогостоящей электрической энергии.

2. Не предусмотрена очистка теплоносителя в основном воздушном контуре от осажденного на стенках рабочих органов масла, выделяющегося при жарке в рабочей камере, что приводит к возгоранию масла и основного продукта.

3. Не предусмотрена автоматизация процессов подачи продукта в рабочую камеру, выдерживание заданного времени жарки и охлаждения, выгрузки после обработки, что приводит браку и в результате снижению качества готового продукта.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание экономичной, высокопроизводительной, имеющей сокращение количества циклов ТО (техобслуживания), полностью автоматизированной, с повышенной электро- и пожаробезопасностью установки для термической обработки сыпучих пищевых продуктов и одновременным достижением высокого качества обработки широкой номенклатуры сыпучих пищевых продуктов.

Техническим результатом изобретения является создание установки для термообработки сыпучего пищевого продукта в потоке горячего воздуха, очищенного от продуктов сгорания и масел, с одновременным достижением высокого качества обработки широкой номенклатуры сыпучих пищевых продуктов при повышенной безопасности работы установки.

Раскрытие изобретения.

Технический результат достигается тем, что установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов с использованием теплоносителя преимущественно в виде воздуха, имеющая замкнутый основной воздушный контур с рабочей камерой; циклоном; воздушным нагнетателем основного контура; теплообменной камерой с блоком нагрева воздуха и модулем конденсации и улавливания масла; фильтрующим элементом, объединенных между собой посредством замкнутой системы соединяющих их воздуховодов;

при этом блок нагрева воздуха герметично размещен в теплообменной камере и состоит из теплообменника, соединенного с нагревательным элементом в виде газовой горелки, и газоотвода продуктов сгорания, причем теплообменник выполнен с возможностью обеспечения щадящего режима нагрева воздушного потока;

при этом в теплообменной камере перед блоком нагрева размещен модуль очистки от масла, содержащегося в теплоносителе, нагнетаемом вентилятором высокого давления, представляющий собой металлическую емкость коробчатого типа с расположенными внутри нее пластинами для конденсации масла из воздушного потока, и являющийся съемным и заменяемым элементом;

при этом рабочая камера размещена на камере теплообмена и содержит коллектор, представляющий собой воздушный канал прямоугольного сечения для подвода воздуха из камеры теплообмена в рабочую камеру, выходное отверстие для отработанного воздуха, которое соединяется с трубопроводом, решетчатую заслонку на входе в рабочую камеру, установленную с возможностью организации в рабочей камере циркуляции и вихреобразного перемещения обрабатываемого продукта и обеспечения его интенсивного и равномерного обжаривания;

при этом установка снабжена датчиком температуры «на входе», размещенным между нагревательным элементом и рабочей камерой, и датчиком температуры «на выходе», размещенным в верхней части рабочей камеры,

при этом установка выполнена в виде последовательно соединенных рабочей камеры, циклона, соединенного своим входом с выходом рабочей камеры, фильтрующего элемента, вход которого соединен с выходом циклона, воздушного нагнетателя, всасывающая магистраль которого соединена с выходом фильтрующего элемента, а выход воздушного нагнетателя соединен с входом теплообменной камеры через модуль конденсации и улавливания масла, вместе с которой включен в замкнутый воздушный контур, а выход теплообменной камеры соединен со входом в рабочую камеру через решетку, размещенную на ее входе, при этом внутренняя полость теплообменника с газоотводом включена в тракт продуктов сгорания блока нагрева воздуха;

при этом установка снабжена охладителем с собственным воздушным нагнетателем, причем охладитель содержит вход холодного воздуха от нагнетателя охладителя через выходной патрубок нагнетателя и выход через трубу, являющуюся верхней частью охладителя;

причем охладитель взаимодействует с рабочей камерой и имеет загрузочный шиберный затвор с приводом, разгрузочную заслонку с приводом для ссыпания готового продукта,

при этом выход рабочей камеры соединен с входом охладителя лотком для схода продукта и содержит разгрузочную заслонку, снабженную приводом;

при этом установка содержит на входе продукта в рабочую камеру загрузочный ковшовый транспортер, а на выходе продукта из охладителя разгрузочный ковшовый транспортер;

при этом установка содержит загрузочную емкость, взаимодействующую с рабочей камерой через ковшовый транспортер загрузки, снабженный шиберным затвором, а рабочая камера снабжена приемным бункером с шиберным затвором с собственным приводом,

шиберный затвор загрузочного ковша выполнен с возможностью синхронного взаимодействия с шиберным затвором приемного бункера рабочей камеры;

разгрузочная заслонка рабочей камеры выполнена в возможностью синхронного взаимодействия с шиберным затвором охладителя.

В установке согласно изобретению газовая горелка выполнена с возможностью обеспечения максимального температурного режима в начале термической обработки партии сыпучего пищевого продукта с последующим снижением температуры нагрева в процессе термической обработки в зависимости от уменьшения влажности обрабатываемого сыпучего продукта

В установке согласно изобретению рабочая камера представляет собой металлоконструкцию коробчатого типа, которая имеет двойные стенки и расположенную между ними теплоизоляцию.

В установке согласно изобретению рабочая камера выполнена с принудительным конвекционным обменом при помощи нагнетательного вентилятора, а внутри рабочей камеры размещен завихритель, обеспечивающий замкнутое вихревое движение продукта и предотвращающий выдувание частиц продукта в трубопровод.

В установке согласно изобретению охладитель представляет собой металлоконструкцию коробчатого типа, которая имеет двойные стенки и расположенную между ними теплоизоляцию.

В установке согласно изобретению циклон выполнен состоящим из взаимодействующих верхней цилиндрической и нижней конической частей, образующих его камеры, и снабжен емкостью-приемником фрагментов отходов сыпучих пищевых продуктов;

В установке согласно изобретению циклон снабжен входным спиралевидным патрубком, размещенным внутри циклона на входе в него и обеспечивающим закручивание входящего в циклон воздуха в вихревой поток с возможностью перераспределения твердых частиц фрагментов отходов сыпучих пищевых продуктов к периферии вихревого потока и с последующим их сбором в емкости-приемнике фрагментов отходов сыпучих пищевых продуктов в нижней части циклона, при этом емкость-приемник фрагментов отходов сыпучих пищевых продуктов выполнена в виде шлюзового затвора, расположенного в нижней части конуса циклона.

В установке согласно изобретению фильтр тонкой очистки выполнен в виде картриджа, сочетающего в себе слои металлической и тканевой сеток, закрепленных в корпусе, и является быстросъемным заменяемым элементом.

В установке согласно изобретению загрузочный ковш транспортера загрузки снабжен датчиком контроля веса порции продукта.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показана схема установки по обжариванию и сушке сыпучих продуктов.

На фигуре 2 показан увеличенный фрагмент схемы установки с загрузочным транспортером.

Перечень позиций.

1 - бункер загрузочный;

2 - транспортер загрузки;

3 - ковш транспортера загрузки 2;

4 - приемный бункер рабочей камеры 5;

5 - рабочая камера;

6 - шиберный затвор приемного бункера 4 рабочей камеры 5;

7 - нагнетательный вентилятор высокого давления;

8 - горелка;

9 - разгрузочная заслонка с приводом рабочей камеры 5;

10 - шиберный затвор охладителя 11;

11 - охладитель;

12 - вентилятор охладителя 11;

13 - разгрузочная заслонка с приводом охладителя 11;

14 - ковш транспортера разгрузки 15;

15 - транспортер разгрузки;

16 - теплообменник;

17 - перфорированная заслонка

18 - трубопровод от рабочей камеры 5 к циклону 19;

19 - циклон;

20 - фильтр;

21 - трубопровод от циклона 19 к нагнетательному вентилятору 7;

22 - модуль очистки от масла;

23 - разгружающий клапан;

24 - шлюзовой затвор;

25 - камера теплообмена;

26 - газоотвод;

27 - коллектор;

28 - шиберный затвор ковша 3 транспортера загрузки;

29 - датчик температуры «на входе»;

30 - датчик температуры «на выходе».

Осуществление изобретения.

Установка предназначена для термической обработки, такой как сушка и обжаривание, например, в потоке горячего воздуха сыпучих пищевых продуктов и сырья в автоматическом или в полуавтоматическом режиме.

Термической обработке могут подвергаться любые сыпучие продукты с линейными размерами 3…20 мм: семена подсолнечника, арахис, соя, кофе в зернах, бобы какао, орехи, и др.

Установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов с использованием теплоносителя преимущественно в виде воздуха (фиг. 1) имеет замкнутый основной воздушный контур с рабочей камерой 5, циклоном 19; воздушным нагнетателем 7 основного контура, теплообменной камерой 25 с блоком нагрева воздуха (не обозначен) и модулем 22 очистки от масла; фильтрующим элементом 20, объединенных между собой посредством замкнутой системы соединяющих их воздуховодов 18 и 21.

Блок нагрева воздуха герметично размещен в теплообменной камере 25 и состоит из теплообменника 16, соединенного с нагревательным элементом в виде газовой горелки 8, и газоотвода 26 продуктов сгорания, причем теплообменник выполнен с возможностью обеспечения щадящего режима нагрева воздушного потока.

В камере теплообмена 25 происходит нагрев теплоносителя, нагнетаемого вентилятором высокого давления 7 от теплообменника 16.

Масло, содержащееся в воздушном потоке, выделенное из сыпучего продукта, подвергнутого термообработке, собирается в модуле 22 очистки от масла и удаляется из установки.

Выход отработанного воздуха рабочей камеры 5 соединен трубопроводом 18 со входом циклона 19. Выход воздуха из циклона 19 соединен трубопроводом 21 через фильтр 20 и нагнетатель 7 со входом теплообменной камеры 25. Выход нагретого воздуха теплообменной камеры 25 соединен с коллектором 27 входа в рабочую камеру 5.

Охлаждение готового продукта в охладителе 11 холодным воздушным потоком происходит по независимому воздушному тракту. Поток холодного воздуха нагнетается в охладитель 11 воздушным вентилятором 12, и, проходя через охладитель 11, удаляется через трубу в атмосферу.

Ниже следует более детальное описание заявляемой установки.

Установка содержит на входе продукта в рабочую камеру 5 загрузочный ковшовый транспортер 2, а на выходе продукта из охладителя 11 размещен разгрузочный ковшовый транспортер 15.

Установка содержит загрузочную емкость 1, взаимодействующую с рабочей камерой 5 через ковшовый транспортер 2 загрузки. Рабочая камера 5 снабжена приемным бункером 4 и шиберным затвором 6 с собственным приводом.

Рабочая камера 5 предназначена для сушки и обжарки сыпучих пищевых продуктов, и может представлять собой металлоконструкцию коробчатого типа, которая имеет двойные стенки и расположенную между ними теплоизоляцию.

Рабочая камера 5 размещена на камере теплообмена 2 и содержит в себе следующие рабочие органы:

коллектор 27, представляющий собой воздушный канал прямоугольного сечения для подвода воздуха из камеры теплообмена 25 в рабочую камеру 5, предназначен для соединения рабочей камеры 5 с камерой 25 теплообмена и пропускания воздушного потока из камеры теплообмена 25 в рабочую камеру 5;

перфорированную заслонку 17, расположенную при входе потока воздуха в рабочую камеру 5, которая не позволяет продукту просыпаться вниз и при этом позволяет пропускать воздушный поток, который контактирует с обрабатываемым сыпучим продуктом;

бункер загрузки 4,через который происходит попадание сыпучего продукта в рабочую камеру 5 при помощи шиберного затвора 6;

выходное отверстие (не обозначено) для отработанного воздуха, которое соединяется с трубопроводом 18;

заслонку 9 с приводом, через которую осуществляется ссыпание готового продукта в охладитель 11.

Рабочая камера 5 выполнена с принудительным конвекционным обменом при помощи нагнетательного вентилятора 7. Внутри рабочей камеры 5 размещен завихритель (не показан), обеспечивающий замкнутое вихревое движение продукта и предотвращающий выдувание частиц продукта в трубопровод 18.

Рабочая камера 5 снабжена температурными датчиками 29 «на входе» и 30 «на выходе» для контроля заданной температуры термообработки сыпучего продукта.

Циклон 19 предназначен для отделения воздушного потока от мусора и пыли, образовавшихся в результате перемешивания продукта в процессе обработки, за счет центробежной силы. Циклон 19 имеет выход воздушного потока в трубопровод 21, и выход отходов сыпучих продуктов через шлюзовой затвор 24.

В трубопроводе 21 размещен фильтр 20 тонкой очистки воздушного потока, который позволяет улавливать частицы, оставшиеся в воздушном потоке прошедшем через циклон.

Фильтр 20 тонкой очистки выполнен в виде картриджа, сочетающего в себе слои металлической и тканевой сеток, закрепленных в корпусе. Фильтр является быстросъемным заменяемым элементом.

Циклон 19 выполнен состоящим из взаимодействующих верхней цилиндрической и нижней конической частей, образующих его камеры, и снабжен шлюзовым затвором 24, расположенным в нижней части конуса, для отвода и накопления отходов сыпучих пищевых продуктов. Циклон 19 снабжен также входным спиралевидным патрубком (не показан), размещенным внутри циклона на входе в него, и обеспечивающим закручивание входящего в циклон воздуха в вихревой поток с возможностью перераспределения твердых частиц фрагментов отходов сыпучих пищевых продуктов к периферии вихревого потока и с последующим сбором в шлюзовом затворе 24.

Теплообменник 16 предназначен для нагревания воздуха перед подачей его в рабочую камеру 5. Теплообменник представляет собой герметичную камеру, выполненную в виде сварной металлоконструкции коробчатого типа, из листовой нержавеющей стали, внутри которой размещено сопло газовой горелки 8. Пламя газовой горелки 8 нагревает камеру теплообменника 16 изнутри. Так образуется щадящий режим нагрева воздушного потока, который обеспечивается отсутствием прямого контакта пламени с воздухом (как это происходит в электронагревательных печах, где присутствует прямой контакт нагревательных элементов ТЭНов с воздухом). Нагрев нагнетаемого нагнетателем 7 в камеру 25 теплообмена воздуха, который обдувает теплообменник 16, происходит плавно и равномерно, что предотвращает возникновения возгорания в замкнутом воздушном контуре и повышает безопасность работы установки. В качестве газовой горелки 8 может быть применена горелка Elco Vectron G 1.140, которая работает в полностью автоматическом режиме, с возможностью обеспечения максимального температурного режима в начале термической обработки партии сыпучего пищевого продукта с последующим снижением температуры нагрева в процессе термической обработки в зависимости от уменьшения влажности обрабатываемого сыпучего продукта.

Образовавшиеся в результате горения газа в теплообменнике 16 продукты сгорания через газоотвод 26 выводятся в атмосферу в соответствии с санитарными нормами по выбросу вредных веществ и экологической чистоты процесса.

Таким образом, внутренняя полость теплообменника 16 включена в тракт продуктов сгорания блока нагрева воздуха. Теплоноситель внутри камеры теплообмена 25 обдувает горячую наружную поверхность теплообменника 16 и нагревается сам.

Поскольку теплообменник 16 герметичен относительно камеры 25 теплообмена, то через камеру теплообмена 25 циркулирует только чистый воздух, не отравляя термообрабатываемый продукт продуктами сгорания.

Теплообменник 16 нагревает воздух до необходимой температуры термообработки продукта. Выход нагретого воздуха из камеры теплообмена 25 соединен с коллектором 27 рабочей камеры 5.

Для нагнетания горячего воздуха от теплообменника 16 в рабочую камеру 5 служит нагнетательный вентилятор 7 высокого давления, установленный на теплообменной камере 25 и соединенный со входом в модуль 22 очистки от масла.

Модуль 22 очистки от масла предназначен для сбора и отвода масла, содержащегося в воздушном потоке и выделенного из сыпучего продукта, подвергнутого термообработке.

Модуль 22 представляет собой металлическую емкость коробчатого типа с расположенными внутри нее пластинами 27, размещенными под углами к воздушному потоку. Модуль 22 выполнен с габаритами, соответствующими размерам теплообменной камеры 25, и выполнен вставным внутрь теплообменной камеры 25, например, через ее дверцы. При попадании в модуль 22 воздушного потока с парами масла происходит конденсация масла на пластинах, которое далее стекает и скапливается на дне емкости модуля 22. Загрязнения в виде масла в конце рабочего дня удаляют из емкости модуля 22. Модуль 22 является съемным и легко заменяемым.

Таким образом, через камеру теплообмена 25 в рабочую камеру 5 подается чистый воздух, очищенный от масла, которое при высокой температуре выделяет канцерогенные вещества. Использованием такого очищенного теплоносителя достигается высокое качество термообработки широкой номенклатуры сыпучих продуктов.

Охладитель 11 предназначен для снижения температуры термообработанного продукта, а также перемешивания продукта, при котором происходит окончательная шлифовка последнего и удаление мусора и пыли в атмосферу. Выход воздуха показан стрелкой (фиг. 1). Воздух, нагнетаемый вентилятором 12 в охладитель, выходит из охладителя 11 наружу через трубу, являющуюся верхней частью охладителя 11, образуя воздушный тракт охлаждения. Для впуска продукта охладитель снабжен шиберным затвором 10, для выпуска готового продукта - разгрузочной заслонкой 13.

Охладитель 11 соединен с выходом продукта из рабочей камеры 5 и взаимодействует с последним через лоток для схода продукта, когда открывается разгрузочная заслонка 9 рабочей камеры 5 и шиберный затвор 10 охладителя 11 (см. этап ( 7) работы установки). Шиберный затвор 10 и разгрузочная заслонка 13 охладителя 11, так же как заслонка 9 рабочей камеры 5, снабжены приводами, которые осуществляют их открывание и закрывание в нужный момент времени. Охладитель 11 имеет конструкцию, сходную с рабочей камерой 5, а именно: представляет собой металлоконструкцию коробчатого типа, которая имеет двойные стенки и расположенную между ними теплоизоляцию.

Воздушный вентилятор 12 предназначен для нагнетания потока холодного воздуха в охладитель 11 и связан с охладителем своим выходным патрубком.

Технологической температурой, задаваемой оператором, является температура на выходе из рабочей камеры 5, а установка по температуре на ее входе устанавливается на максимально допустимом безопасном уровне (~230°C). Поэтому установка снабжена датчиком 29 температуры «на входе», установленном между теплообменником 16 и рабочей камерой 5, и датчиком 30 температуры «на выходе», установленном в верхней части рабочей камеры 5.

С целью предотвращения повышения давления воздуха выше допустимого на выходе нагнетателя 7 установлен разгружающий клапан 23, стабилизирующий давление в системе. Все трубопроводы снабжены смотровыми окнами для обслуживания и чистки без демонтажа трубопроводов.

На входе продукта из рабочей камеры 5 размещен загрузочный транспортер 2, а на выходе продукта из охладителя 11 установлен разгрузочный транспортер 15. С целью сохранения целостности зерен продукта, а следовательно, повышения его качества, транспортеры 2 и 15 выполнены ковшовыми. В ковше продукт бережно транспортируется и не травмируется. Ковш 3 транспортера 2 загрузки и ковш 14 транспортера 15 разгрузки снабжены датчиками положения ковша на конвейере (не показаны). Ковш 3 транспортера 2 загрузки снабжен шиберным затвором 28.

Работа установки.

Работа установки ведется в автоматическом режиме с помощью автоматической системы управления (АСУ). (Схема автоматического управления установкой является предметом другой заявки на изобретение).

Первоначально осуществляют вывод установки на заданный температурный режим по теплоносителю. Дня этого запускают вентилятор 7 и включают горелку 8. После выхода установки на заданный режим по температуре в рабочую камеру 5 загружают порцию сырья. Через заданное время, определяемое параметрами горячего воздуха и сырья, осуществляют сушку или обжаривание продукта до нужной кондиции в соответствии с нормами качества.

Установка работает по замкнутому циклу воздушного потока, за исключением отвода 5-10% отработанного воздуха через разгружающий клапан 23. Очищенный в циклоне 19 и фильтре 20 воздух нагнетается нагнетательным вентилятором 7 высокого давления. Проходя через теплообменник 16, внутри которого происходит сжигание газа горелкой 8, воздух нагревается. При этом образовавшиеся в результате сгорания газа в теплообменнике 16 вредные вещества отводятся через газоотвод 26 наружу. Нагретый до заданной температуры воздух поступает в рабочую камеру 5 снизу через перфорированную заслонку 17, образуя псевдоожиженный слой, в котором происходит перемешивание сыпучего продукта с горячим воздухом.

Температура воздуха контролируется датчиками температуры 29,30 и корректируется через повышение оборотов вентиляторов 7 высокого давления в случае отклонения от заданного значения. Далее воздух из рабочей камеры 5 поступает через трубопровод 18 в циклон 19 для очистки от пыли и мусора.

Осажденный в циклоне мусор собирается и разгружается шлюзовым затвором 24. Из циклона 19 горячий очищенный воздух, проходя через фильтр 20 по трубопроводу 21 засасывается нагнетательными вентиляторами высокого давления 7 , которые нагнетают воздушный поток в модуль 22 очистки от масла. При попадании в модуль 22 воздушного потока с парами масла происходит конденсация масла на пластинах, которое далее стекает и скапливается на дне емкости модуля 22. Загрязнения в виде масла в конце рабочего дня удаляют из емкости модуля 22. Это позволяет снизить степень загрязнения масляным воздушным потоком поверхности рабочих органов оборудования и снизить вероятность возникновения возгорания. Кроме того очистка теплоносителя от перегретого масла, выделяющегося при жарке в рабочей камере, способствует повышению качества обрабатываемого продукта, т.к. масло из теплоносителя не оседает на зернах обрабатываемого продукта и не абсорбируется ими.

Далее воздушный поток поступает на второй круг .

Загрузка сыпучего продукта, предназначенного для термообработки,производится из бункера загрузочного 1 в ковш 3 транспортера загрузки 2 (Положение А на фиг. 2). Наполненный ковш перемещается транспортером загрузки к верхнему положению (положение Б) над приемным бункером 4 рабочей камеры 5 , происходит открывание шиберного затвора 6 приемного бункера 4 и одновременно шиберного затвора 28 у ковша 3, засыпание порции материала в рабочую камеру 5. После ссыпания сыпучего продукта в рабочую камеру 5 шиберные затворы 6 приемного бункера рабочей камеры и 28 ковша 3 загрузочного транспортера закрываются, ковш транспортера спускается вниз в положение А.

После загрузки рабочей камеры 5 происходит процесс термической обработки сыпучего продукта.

После осуществления процесса термической обработки открывается разгрузочная заслонка 9 рабочей камеры 5 и шиберный затвор 10 охладителя. Продукт из рабочей камеры 5 через лоток для схода продукта поступает в охладитель 11. При этом автоматически включается вентилятор 12 охладителя 11. В охладителе 11 происходит снижение температуры термообработанного продукта, а также перемешивание продукта, при котором происходит окончательная шлифовка последнего и удаление мусора и пыли в атмосферу.

После завершения охлаждения вентилятор 12 выключается до следующей подачи порции готового продукта из камеры 5, происходит открывание заслонки с приводом 13 для ссыпания готового продукта в ковш 14 транспортера разгрузочного 15.

Работа установки в автоматическом режиме с помощью АСУ состоит из следующих этапов.

Загрузка материала из бункера загрузочного 1 в ковш 3 транспортера загрузки 2 (Положение А на фиг. 2). Автоматическая система управления (далее АСУ) дает сигнал открыть заслонку бункера загрузки 1, происходит засыпка материала из бункера в ковш 3 транспортера загрузочного 2, тензометрические датчики контролируют массу порции, при засыпке нужной массы порции заслонка бункера загрузки закрывается.

Движение ковша транспортера к рабочей камере 5. После закрытия заслонки загрузочного бункера АСУ дает сигнал включения транспортера 2 загрузки, происходит перемещение ковша 3 к приемному бункеру 4 рабочей камеры 5. Остановка ковша 3 происходит в определенном месте над загрузочным бункером 4 , позиционирование ковша контролируется бесконтактными датчиками (не показаны).

Засыпка порции материала в рабочую камеру 5. После остановки ковша 3 транспортера 2 загрузки над приемным бункером 4 рабочей камеры 5 (положение Б на фиг. 2) происходит открывание шиберного затвора 6 бункера 4 и одновременно шиберного затвора 28 у ковша 3, происходит засыпание порции материала в рабочую камеру 5. Время, в течение которого затворы 6 и 28 находятся в открытом состоянии, контролируется АСУ по заданному оператором значению.

Закрытие шиберного затвора 6 бункера рабочей камеры 5 после ссыпания порции сыпучего продукта в него. После ссыпания сыпучего продукта в рабочую камеру 5 шиберные затворы 6 приемного бункера рабочей камеры и 28 ковша 3 загрузочного транспортера закрываются, при этом ковш транспортера спускается вниз в положение А.

Процесс термической обработки при заданной температуре и давлении воздушного потока. После закрывания шиберного затвора 6 приемного бункера рабочей камеры 5 АСУ поднимает обороты вентиляторов 7 высокого давления и давление пламени газовой горелки 8, происходит процесс термической обработки сыпучего продукта.

Остановка термообработки. После осуществления процесса термической обработки за заданное время происходит остановка нагнетательного вентилятора 7 высокого давления, уменьшение пламени горелки 8 до минимума.

Открытие заслонки рабочей камеры и ссыпание продукта в охладитель. После прекращения термообработки на этапе (6) происходит одновременное открытие разгрузочной заслонки 9 рабочей камеры 5 и шиберного затвора 10 охладителя 11, происходит ссыпание продукта в охладитель 11. Время, которое заслонка 9 рабочей камеры 5 и шиберный затвор 10 охладителя 11 открыты, задается оператором.

Закрытие заслонки рабочей камеры после ссыпания продукта в охладитель. После закрытия разгрузочной заслонки 9 рабочей камеры 5 происходит повторение этапов (1) - (7).

Процесс охлаждения продукта в охладителе 11, при заданном времени охлаждения. После закрывания разгрузочной заслонки 9 рабочей камеры 5 и шиберного затвора 10 охладителя 11 АСУ осуществляет запуск вентилятора 12 охладителя 11 и происходит процесс охлаждения продукта по заданному времени работы вентилятора охлаждения.

Открытие разгрузочной заслонки охладителя и ссыпание продукта после завершения охлаждения. После остановки вентилятора 12 охладителя 11 происходит открывание разгрузочной заслонки 13 для ссыпания готового продукта в ковш 14 транспортера разгрузочного 15. Время, в течение которого заслонка 13 открыта, задается оператором АСУ.

Включение транспортера разгрузки. После того, как весь продукт высыпан в ковш 14 транспортера разгрузки 15, закрывается разгрузочная заслонка 13 охладителя 11, и транспортер разгрузки 15 транспортирует и переворачивает ковш 14 в приемный бункер для готового продукта.

Возврат ковша 14 транспортера 15 после разгрузки в исходное положение.

Таким образом, вышеизложенное выполнение установки для термической обработки сыпучих пищевых продуктов позволяет решить поставленную задачу создания экономичной, высокопроизводительной, имеющей сокращение количества циклов ТО (техобслуживания), полностью автоматизированной, с повышенной электро- и пожаробезопасностью.

Одновременно установка позволяет получить готовый, термообработанный сыпучий пищевой продукт широкой номенклатуры с высоким качеством продукта за счет обработки в потоке горячего воздуха, очищенного от перегретого масла, выделяющегося при жарке в рабочей камере, за счет соблюдения целостности зерна продукта при загрузке и выгрузке, соблюдения точного температурного режима в процессе обработке продукта.

Промышленная применимость.

Заявляемая установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов является экономичной, с повышенной электробезопасностью, и позволяет повысить качество обработки широкой номенклатуры сыпучих продуктов.

Заявляемая установка реализована с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в пищевой промышленности.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

1 Патент на полезную модель РФ №71217 Устройство для тепловой обработки сыпучих продуктов. МПК A23N 12/08. Опубликовано 10.03.2008.

2 Патент на полезную модель РФ №

3 Патент на полезную модель РФ №4

4. Патент на полезную модель РФ Устройство для тепловой обработки сыпучих продуктов. МПК A23N 12/08. Опубликовано.

5 Патент РФ на изобретение №2536133 Установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов. МПК A23N 12/00, опубликовано 20.12.2014.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к оборудованию для сушки и обжаривания сыпучих продуктов. Установка имеет замкнутый основной воздушный контур с рабочей камерой, циклоном, воздушным нагнетателем основного контура,теплообменной камерой с блоком нагрева воздуха и модулем конденсации и улавливания масла, фильтрующим элементом, объединенным между собой посредством замкнутой системы в виде соединяющих их воздуховодов. Блок нагрева воздуха герметично размещен в теплообменной камере и состоит из теплообменника, соединенного с нагревательным элементом в виде газовой горелки, и газоотвода продуктов сгорания. В теплообменной камере перед блоком нагрева размещен модуль очистки от масла. Рабочая камера размещена на камере теплообмена. Установка снабжена датчиком температуры «на входе», размещенным между нагревательным элементом и рабочей камерой, и датчиком температуры «на выходе». Установка также снабжена охладителем с собственным воздушным нагнетателем. Установка содержит на входе продукта в рабочую камеру загрузочный ковшовый транспортер, а на выходе продукта из охладителя - разгрузочный ковшовый транспортер. Установка работает в автоматическом режиме с помощью АСУ. Использование изобретения позволит повысить качество готового продукта. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов с использованием теплоносителя преимущественно в виде воздуха, имеющая замкнутый основной воздушный контур с рабочей камерой; циклоном; вентилятором высокого давления основного контура; теплообменной камерой с блоком нагрева воздуха и модулем очистки от масла; фильтром, объединенными между собой посредством замкнутой системы соединяющих их воздуховодов;

при этом блок нагрева воздуха герметично размещен в теплообменной камере и состоит из теплообменника, соединенного с нагревательным элементом в виде газовой горелки, и газоотвода продуктов сгорания, причем теплообменник выполнен с возможностью обеспечения щадящего режима нагрева воздушного потока;

при этом в теплообменной камере перед блоком нагрева размещен модуль очистки от масла, содержащегося в теплоносителе, нагнетаемом вентилятором высокого давления, представляющий собой металлическую емкость коробчатого типа с расположенными внутри нее пластинами для конденсации масла из воздушного потока и являющийся съемным и заменяемым элементом;

при этом рабочая камера размещена на теплообменной камере и содержит коллектор, представляющий собой воздушный канал прямоугольного сечения для подвода воздуха из теплообменной камеры в рабочую камеру, выходное отверстие для отработанного воздуха, которое соединяется с трубопроводом, решетчатую заслонку на входе в рабочую камеру, установленную с возможностью организации в рабочей камере циркуляции и вихреобразного перемещения обрабатываемого продукта и обеспечения его интенсивного и равномерного обжаривания;

при этом установка снабжена датчиком температуры «на входе», размещенным между нагревательным элементом и рабочей камерой, и датчиком температуры «на выходе», размещенным в верхней части рабочей камеры,

при этом установка выполнена в виде последовательно соединенных рабочей камеры, циклона, соединенного своим входом с выходом рабочей камеры, фильтра, вход которого соединен с выходом циклона, вентилятора высокого давления, всасывающая магистраль которого соединена с выходом фильтра, а выход вентилятора высокого давления соединен с входом теплообменной камеры через модуль очистки от масла, вместе с которой включен в замкнутый воздушный контур, а выход теплообменной камеры соединен с входом в рабочую камеру через решетку, размещенную на ее входе, при этом внутренняя полость теплообменника с газоотводом включена в тракт продуктов сгорания блока нагрева воздуха;

при этом установка снабжена охладителем с собственным воздушным нагнетателем в виде вентилятора, причем охладитель содержит вход холодного воздуха от вентилятора охладителя через выходной патрубок вентилятора и выход через трубу, являющуюся верхней частью охладителя;

причем охладитель взаимодействует с рабочей камерой и имеет загрузочный шиберный затвор с приводом, разгрузочную заслонку с приводом для ссыпания готового продукта,

при этом выход рабочей камеры соединен с входом охладителя лотком для схода продукта и содержит разгрузочную заслонку, снабженную приводом;

при этом установка содержит на входе продукта в рабочую камеру загрузочный ковшовый транспортер, а на выходе продукта из охладителя разгрузочный ковшовый транспортер;

при этом установка содержит загрузочный бункер, взаимодействующий с рабочей камерой через ковшовый транспортер загрузки, снабженный шиберным затвором, а рабочая камера снабжена приемным бункером с шиберным затвором с собственным приводом,

шиберный затвор загрузочного ковша выполнен с возможностью синхронного взаимодействия с шиберным затвором приемного бункера рабочей камеры;

разгрузочная заслонка рабочей камеры выполнена в возможностью синхронного взаимодействия с шиберным затвором охладителя.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что газовая горелка выполнена с возможностью обеспечения максимального температурного режима в начале термической обработки партии сыпучего пищевого продукта с последующим снижением температуры нагрева в процессе термической обработки в зависимости от уменьшения влажности обрабатываемого сыпучего продукта.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что рабочая камера представляет собой металлоконструкцию коробчатого типа, которая имеет двойные стенки и расположенную между ними теплоизоляцию.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что рабочая камера выполнена с принудительным конвекционным обменом при помощи вентилятора высокого давления, а внутри рабочей камеры размещен завихритель, обеспечивающий замкнутое вихревое движение продукта и предотвращающий выдувание частиц продукта в трубопровод.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что охладитель представляет собой металлоконструкцию коробчатого типа, которая имеет двойные стенки и расположенную между ними теплоизоляцию.

6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что циклон выполнен состоящим из взаимодействующих верхней цилиндрической и нижней конической частей, образующих его камеры, и снабжен емкостью-приемником фрагментов отходов сыпучих пищевых продуктов.

7. Установка по п. 6, отличающаяся тем, что циклон снабжен входным спиралевидным патрубком, размещенным внутри циклона на входе в него и обеспечивающим закручивание входящего в циклон воздуха в вихревой поток с возможностью перераспределения твердых частиц фрагментов отходов сыпучих пищевых продуктов к периферии вихревого потока и с последующим их сбором в емкости-приемнике фрагментов отходов сыпучих пищевых продуктов в нижней части циклона, при этом емкость-приемник фрагментов отходов сыпучих пищевых продуктов выполнена в виде шлюзового затвора, расположенного в нижней части конуса циклона.

8. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что фильтр выполнен в виде картриджа, сочетающего в себе слои металлической и тканевой сеток, закрепленных в корпусе, и является быстросъемным заменяемым элементом.

9. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что загрузочный ковш транспортера загрузки снабжен датчиком контроля веса порции продукта.