УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПАТОКИ ИЗ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2025 года по МПК A23K10/32 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано при получении жидких кормов и углеводных добавок (патоки) для различных групп животных на сельскохозяйственных предприятиях.

Известно устройство, принятое за аналог - установка для производства кормовых углеводных добавок сельскохозяйственным животным [патент на полезную модель RU № 46681 U1 МПК 7 B02C13/20], состоящее из установленной на раме на поворотных опорах ёмкости с водяной рубашкой, внутри которой установлено перемешивающе-измельчающее устройство - роторно-пульсационный аппарат. Конструкция данной установки принята за аналог, позволяет получать патоку из зерна злаковых культур необходимого качества согласно существующим зоотехническим требованиям, но и имеет определённые недостатки: в качестве перемещивающе-измельчающего устройства используется роторно-пульсационный аппарат, вследствие чего исходный нагрев жидкости в установке (смеси воды, зерна (цельного или дроблёного) и фермента), технологически необходимой для получения из неё патоки, малоэффективен, так как при работе данного аппарата возникающие в жидкости пузырьки разогретого пара через 5-10 минут исчезают после его выключения - происходит процесс восстановления жидкости с обратный забором тепла; срок эксплуатации роторно-пульсационного аппарата короткий при высокой стоимости, что приводит к удорожанию получаемого продукта. Кроме того, в данной установке для полного перемешивания исходной жидкой смеси емкость установки необходимо вручную накренять и фиксировать в определенных положениях, что усложняет процесс получения патоки.

Из уровня техники известна установка для приготовления жидкой зерновой патоки УЖК-500 [www.sibbio.ru/zhivotnovodstvo/uzsk-500], которая по своей технической и технологической сущности является наиболее близкой к предлагаемому изобретению и поэтому принимается за прототип. Установка включает ёмкость с датчиком температуры и контрольным краном, насос - диспергатор, трубопроводы, соединяющие узлы установки в единый водяной контур, оснащеные необходимым количеством кранов и задвижек. Для осуществления технологического процесса получения патоки ёмкость установки заполняют предварительно разогретой до 35…40° водой, ферментом, зерном (цельным или дроблёным). Установка УЖК-500 за счёт постоянной циркуляции смеси по замкнутому водяному контуру обеспечивает смешивание предварительно разогретой воды с ферментом и с зерном, измельчение цельного зерна насосом-диспергатором, разогрев водяной смеси до 60° за счёт возникающих в насосе кавитационных процессов, выгрузку готового продукта. Установка эффективна, позволяет получать продукт необходимого качества, однако имеет определенные недостатки. Например, установка оснащена роторно-пульсационным аппаратом, который имеет невысокий ресурс. Во время технологического процесса возникают кавитационные явления в самом насосе-диспергаторе, приводящие к быстрому износу узлов агрегата. При износе деталей роторно-пульсационного аппарата снижается кавитация, вследствие чего прекращаются все преобразования зерновой части смеси, что снижает качество получаемого продукта, - возникает необходимость в более частой замене всего насоса-диспергатора на новый, что в конечном итоге повышает стоимость получаемого продукта.

Задачей изобретения является разработка установки для производства патоки из зерна злаковых культур, обеспечивающей за счет своего конструктивного исполнения и применения новых узлов и деталей технический результат: повышение производительности и технологической надёжности процесса получения патоки в установке, уменьшение энергоёмкости и снижение затрат на производство патоки, повышение качества получаемого продукта.

Поставленную задачу решает предлагаемое изобретение - установка для производства патоки из зерна злаковых культур.

Установка для производства патоки из зерна злаковых культур, состоящая из ёмкости с датчиком температуры и контрольным краном, центробежного насоса для осуществления циркуляции жидкой смеси по водяному контуру, входного и выходного трубопроводов, соединяющих узлы установки в единый водяной контур и оснащённых кранами, отличающаяся тем, что в трубопроводе за выходным патрубком центробежного насоса смонтирован пассивный гидродинамический кавитатор, включающий установленные в трубе завихритель, тормозное устройство и дроссель, при этом диаметр трубы кавитатора и диаметры трубопроводов одинаковы по величине и равны диаметру выходного патрубка центробежного насоса, тормозное устройство и дроссель кавитатора сблокированы и устанавливаются на расстоянии от завихрителя, не превышающем 10-ти диаметров выходного патрубка насоса, а на выходном трубопроводе водяного контура в ёмкости установлен патрубок-распределитель.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В предлагаемой конструкции установки для производства патоки из зерна злаковых культур насос-диспергатор заменен на имеющий больший ресурс и менее дорогостоящий и энергоёмкий, аналогичный по производительности центробежный насос, также установлен гидродинамический пассивный кавитатор, а в ёмкости установки на выходном трубопроводе водяного контура смонтирован патрубок-распределитель.

Технологический процесс производства патоки на предлагаемой установке представляет следующее. Фермент и зерно, попадая в циркулирующую по водяному контуру воду, интенсивно перемешиваются в трубопроводе с гидродинамическим пассивным кавитатором, а зерно, многократно проходя в составе смеси через завихритель, тормозное устройство, диффузор кавитатора, разрушается до мелкодисперсного состояния. Рабочая жидкость в водяном контуре, преодолевая гидродинамическое сопротивление, вихревое движение, дросселирование и возникновение кавитационного эффекта, также обусловленные конструкцией нового кавитатора, разогревается до необходимых 60°С быстрее в 1,2…1,4 раза, чем у существующих аналогов. После нагрева насос установки выключают, полученная смесь охлаждается в течение 1-го часа - технологический процесс получения патоки завершён. Исходя из вышесказанного, за счёт применения нового гидродинамического пассивного кавитатора достигается технический результат: повышается производительность установки за счёт уменьшения времени разогрева технологической жидкости, вследствие чего уменьшается энергоёмкость технологического процесса получения патоки, тем самым снижаются затраты на её производство. За счёт возникающего в технологической жидкости кавитационого эффекта происходит бактерицидная обработка корма (патоки) и уничтожается его патогенная микрофлора, что повышает качество продукта. Смонтированный в ёмкости установки на выходном трубопроводе патрубок-распределитель также способствует достижению технического результата изобретения: снижает закручивание потока жидкости в технологической ёмкости, тем самым препятствует образованию воздушно-жидкостного вихря в зоне забора смеси, мешающего поступлению технологической жидкости из ёмкости в водяной контур, что повышает технологическую надёжность процесса получения патоки в установке.

Исходя из вышеизложенного, применение новой установки для производства патоки из зерна злаковых культур решает поставленные перед изобретением задачи и обеспечивает заявляемый технический результат: за счет усовершенствования своего конструктивного исполнения и применения новых узлов и деталей повышает производительность и технологическую надёжность процесса получения патоки в установке, уменьшает энергоёмкость и снижает затраты на производство патоки, повышает качество получаемого продукта

На фигуре 1 приведена конструктивно-технологическая схема установки для производства патоки из зерна злаковых культур, на фигуре 2 - схема гидродинамического пассивного кавитатора.

Установка для производства патоки из зерна злаковых культур состоит из ёмкости 1 с датчиком температуры 2 и контрольным краном 3, водяного контура из входного 4 и выходного 5 трубопроводов, в который встроен центробежный насос 6 с выходным патрубком 7, имеющим привод от электродвигателя 8; за выходным патрубком 7 насоса 6 и краном 12 смонтирован гидродинамический пассивный кавитатор 9; в водяном контуре в трубопроводы 4 и 5 вмонтированы краны 10, 11, 12 для поддержания технологического процесса; для слива жидкости предусмотрен кран 13; в ёмкости 1 установки на выходном трубопроводе 5 установлен патрубок-распределитель 14; гидродинамический пассивный кавитатор 9 содержит трубу 18 и завихритель 15, сблокированные тормозное устройство 16 и дроссель 17 в ней.

Установка для производства патоки из зерна злаковых культур работает следующим образом. В ёмкость 1, предварительно заполненную разогретой до 35 … 40⁰С водой, подают фермент и, после его растворения, загружают зерно грубого помола, - при этом краны 3, 10, 13 закрыты, краны 11 и 12 открыты, центробежный насос 6 включен. Поток смеси воды с растворенным в ней ферментом и зерном насосом 6 через его выходной патрубок 7 начинает движение: проходит пассивный гидродинамический кавитатор 9 и далее по выходному трубопроводу 5 водяного контура через патрубок-распределитель 14 попадает в ёмкость 1, из неё забирается во входной трубопровод 4 и далее в центробежный насос 6, и так циркулирует по кругу, - начинается процесс ферментации (процесс превращения крахмала зерна в легкоусвояемые углеводы (сахара) под действием растворённого в воде фермента). При этом зерно в составе водяной смеси, многократно проходя через пассивный гидродинамический кавитатор 9, постепенно разрушается до мелкодисперсного состояния, а жидкость нагревается до технологически необходимой температуры 58 … 60°С. После достижения жидкостью нужной температуры насос 6 выключают, и ферментация для получения патоки продолжается без движения жидкости 1...1,5 часа, по истечении которых в установке получена готовая патока из зерна злаковых культур, которую выгружают на корм животным через кран 10, закрыв кран 12 и включив насос 6; - технологический процесс получения патоки такой же, как у прототипа, но протекает быстрее в 1,2 … 1,4 раза за счёт установки нового кавитатора, а также более полного и быстрого смешивания компонентов смеси в ёмкости 1 после прохождения ими патрубка-распределителя 14. Кроме того, установка патрубка-распределителя 14 на выходном трубопроводе 5 водяного контура в ёмкости 1 обеспечивает прекращение воздушно-жидкостного вихреобразования в зоне забора технологической жидкости (смеси), которая препятствовал равномерному забору смеси в водяной контур (трубопровод 4) установки. В конечном итоге установка патрубка-распределителя 14 повышает технологическую надёжность процесса получения патоки в установке. Обработка смеси в гидродинамическом пассивном кавитаторе 9 осуществляется за счет импульсного многофакторного воздействия: вихреобразования, микромасштабных пульсаций давления, кавитации, ударных волн и нелинейных гидроакустических эффектов. Завихритель 15 кавитатора обеспечивает изменение направления линий тока потока жидкости и смешиваемых компонентов и в соответствии с законом сохранения энергии, приводит к повышению сдвиговых усилий в потоке, срыву вихрей при обтекании верхней части потока жидкости спиральной навивки и её турбулизации. Для контроля скоростных характеристик водного потока на выходе из кавитатора и по ходу рабочей полости установлено тормозное устройство 16, которое в сочетании с дросселем 17 способствует интенсификации процесса: при прохождении жидкости через дроссель 17 в потоке жидкости возникают отрывные течения и кавитация. Все эти эффекты воздействуют на частицы в жидкости и способствуют их интенсивному дроблению и гомогенизации, что, в конечном итоге, повышает качество получаемого в установке продукта - жидкой сахаросодержащей патоки из зерна злаковых культур.

Таким образом, применение новой установки для производства патоки из зерна злаковых культур решает поставленные перед изобретением задачи и обеспечивает заявляемый технический результат: за счет усовершенствования своего конструктивного исполнения и применения новых узлов и деталей повышает производительность и технологическую надёжность процесса получения патоки в установке, уменьшает энергоёмкость и снижает затраты на производство патоки, повышает качество получаемого продукта.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству. Предложена установка для производства патоки из зерна злаковых культур, состоящая из ёмкости с датчиком температуры и контрольным краном, центробежного насоса для осуществления циркуляции жидкой смеси по водяному контуру, входного и выходного трубопроводов, соединяющих узлы установки в единый водяной контур и оснащённых кранами. В трубопроводе за выходным патрубком центробежного насоса смонтирован пассивный гидродинамический кавитатор, включающий установленные в трубе завихритель, тормозное устройство и дроссель. Диаметр трубы кавитатора и диаметры трубопроводов одинаковы по величине и равны диаметру выходного патрубка центробежного насоса. Тормозное устройство и дроссель кавитатора сблокированы и устанавливаются на расстоянии от завихрителя, не превышающем 10-ти диаметров выходного патрубка насоса. На выходном трубопроводе водяного контура в ёмкости установлен патрубок-распределитель. Изобретение обеспечивает высокую производительность и технологическую надёжность процесса получения патоки. 2 ил.

Установка для производства патоки из зерна злаковых культур, состоящая из ёмкости с датчиком температуры и контрольным краном, центробежного насоса для осуществления циркуляции жидкой смеси по водяному контуру, входного и выходного трубопроводов, соединяющих узлы установки в единый водяной контур и оснащённых кранами, отличающаяся тем, что в трубопроводе за выходным патрубком центробежного насоса смонтирован пассивный гидродинамический кавитатор, включающий установленные в трубе завихритель, тормозное устройство и дроссель, при этом диаметр трубы кавитатора и диаметры трубопроводов одинаковы по величине и равны диаметру выходного патрубка центробежного насоса, тормозное устройство и дроссель кавитатора сблокированы и устанавливаются на расстоянии от завихрителя, не превышающем 10-ти диаметров выходного патрубка насоса, а на выходном трубопроводе водяного контура в ёмкости установлен патрубок-распределитель.