Способ гидробаротермической обработки грубых кормов и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A23N17/00 A23K1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам обработки грубых кормов растительного происхождения. может быть использовано в кормоп- риготовлении.

Цель изобретения - повышение производительности и качества корма.

Поставленная цель достигается тем, что после заполнения автоклава водой и перёд повышением давления воду доводят до кипения, а давление повышают скачкообразно. Доведение воды до кипения осуществляют созданием в автоклаве разрежения воздуха над водой до давления, равного давлению насыщенного водяного пара. Скачкообразное повышение давления создают ударом твердого тела по поверхности воды.

Способ основан на использовании двух физических явлений - кипения и кавитации. Кипение - переход жидкости в пар, происходящий с образованием в объеме жидкости пузырьков с насыщенным паром. Кипение возможно не только при нагревании жидкости в условиях постоянного давления. Снижением внешнего давления до давления

насыщенного пара при постоянной темпе ратуре можно также вызвать перегрев жидкости и ее вскипание (за счет уменьшения температуры насыщения). Этим объясняется, в частности, явление кавитации - образование паровых полостей в местах пониженного давления жидкости. При адиабатическом схлопывании этих полостей при ударе твердого тела по поверхности жидкости (воды) создаются мощные кратковременные (порядка с) импульсы давления (более 10 Па), способные разрушать : клетчатку исходного продукта. Благодаря кратковременности и объемному характеру распределения в воде импульсы давления воздействуют при схлопывании пузырьков локально на исходный продукт, не оказывая при правильном подборе режимов работы существенного влияния на стойкость конструкционных материалов, из которых изготовлен автоклав.

Устройство для осуществления способа снабжено размещенным в полости автоклава бойком с расположенными на его боковой поверхности уплотнениями, касающимися внутренней поверхности оболочки,

00

со

Јь

о

и размещенным в верхней части автоклава замковым устройством фиксации бойка в крайнем верхнем положении, при этом цилиндрическая оболочка установлена вертикально, а магистрали с клапанами подключены к автоклаву над и под бойком.

Кроме того, устройство снабжено установленным коаксиально наружной поверхности оболочки вакуумным ресивером, связанным с вакуумным насосом и полостью автоклава под бойком, а также устройством контроля степени вакуумирования полости автоклава под бойком, соединенным с вакуумным ресивером.

На чертеже изображено устройство для реализации предложенного способа, общий вид.

Устройство состоит из автоклава, выполненного в виде вертикальной цилиндрической оболочки 1 с герметичными крышками 2 и 3, в полости которой размещен подвижный боек 4 с уплотнением 5 по боковой поверхности. Боек зафиксирован в крайнем верхнем положении замковым устройством 6. Под автоклавом для экономии производственной площади размещена емкость 7 для слива воды 8, соединенная через конденсационную магистраль 9 и вентиль 10с полостью автоклава. Полость вакуумного ресивера 11 соединена с магистралью через клапан 12 с вакуумным насосом 13, а также с устройством для контроля степени вакуумирования 14 и устройством 15 для контроля заполнения водой автоклава. Клапан 16 служит для подключения полости над бойком к вакуумному насосу. Полость автоклава через вентиль (на чертеже не показан), трубопровод 17 подачи пара и перфорированную трубу 18 подключена к источнику пара.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Исходный продукт, например солому, загружают в сетчатые (при предварительном измельчении соломы) или решетчатые (без предварительного измельчения) контейнеры, которые помещают в автоклав 1. После закрывания крышек 3, при первом заполнении открывают вентиль 10 и заполняют емкость 7 водой из водоподводящей магистрали, Уровень заполнения контролируется, например, поплавковым клапаном (на рис. не показан). Через клапан 12 полость автоклава вакуумируется и из исходного продукта удаляется воздух. Время и глубина вакуумирования зависят от влажности исходного продукта. После завершения процесса вакуумирования вентиль 10 соединяет емкость 7 г, автоклавом 1, отключая емкость от водоподводящей магистрали.

При этом вода из емкости 7 под действием перепада давления атмосфера-вакуум, воздействующего на свободную поверхность воды в емкости, запол няет авто клав до уровня отверстий, сообщающих полость автоклава с вакуумным ресивером 11. Контроль заполнения осуществляется посредством крана 15 контроля заполнения, который может быть подключен к сливной емкости 7.

После заполнения автоклава водой кран 15 и вентиль 10 закрывают, полость над водой вакуумируют до давления, равного давлению насыщенного водяного пара. При этом вода закипает - во всем объеме образуются

5 мелкие пузырьки, заполненные газом и паром, извлеченными из воды и соломы. Процесс замачивания интенсифицируется, так как отсутствуют воздушные пробки, препятствующие проникновению влаги в капил0 лярную систему соломы.

Учитывая достаточно широкие пределы рекомендуемой влажности (для соломы 70...80%), а также экономичность процесса, выбирается время замачивания. По окончэ5 нии замачивания срабатывает клапан 16, со- общающий полость над бойком с атмосферой, и замковое устройство 6 освобождает боек 4, который под действием пе- репада давления атмосфера-вакуум

0 ускоряется и ударяет по воде. В воде распространяется ударная волна сжатия, обеспечивающая скачкообразное повышение давления, которое захлопывает кавитацион- ные пузырьки. При этом импульсное давле5 ние воздействует на исходный продукт, измельчая его на внутриклеточном уровне. Вакуумный ресивер 11 позволяет исключить воздушную подушку между поверхностями воды и бойка, возникающую при

0 движении бойка вниз и соответствующем уменьшающемся объеме полости под бойком, которая откачана до относительно невысокой степени разрежения (форвакуум). При этом избыточный воздух удаляется из

5 полости автоклава и обеспечивается ударное нагружение воды без дополнительных потерь энергии на сжатие воздушной подушки и возникающем при этом растягивании ударного импульса во времени.

0 После нанесения удара клапан 12 сообщает полость под бойком через вакуумный ресивер с атмосферой, а клапан 16 полость над бойком с вакуумным насосом. Перепад давления атмосфера-вакуум возвращает бо5 ек 4 в исходное положение, в котором он фиксируется замковым устройством 6. Вода из автоклава под действием силы тяжести через конденсационную магистраль сливается в емкость 7. После слива воды в перфорированную трубу 18 через трубопровод 17

подается пар повышенной температуры, обработку которым исходного продукта проводят в течение времени, предусмотренного для данного режима. По окончанию обработки пар из автоклава выпускают в атмосферу через клапан 12. Готовый продукт через крышку 2 выгружают из автоклава.

Использование изобретения позволяет ускорить процесс гидробаротермической обработки благодаря предварительному ва- куумированию исходного продукта и удалению воздуха из капиллярной системы растительной ткани, что улучшает условия проникновения влаги в капилляры. Воз- действие на исходный продукт мощных импульсов давления при схлопывании кави- тационных пузырьков позволяет измельчать корма на внутриклеточном уровне с необратимо измененной молекулярной структурой, что способствует повышению его качества и питательности. Импульсы давления обусловливают мгновенные разрывы микроорганизмов и простейших, находящихся в водной среде. В готовом продукте содержится меньше остаточных количеств пестицидов/уничтожаются семена сорных растений. Локальная обработка импульсами давления позволяет уменьшить давление пара при последующей обработ- ке, что повышает безопасность труда при эксплуатации автоклава. Организация процесса холодного кипений препятствует вывариванию из исходного продукта ценных питательных веществ. Устройство для pea- лизации способа отличается конструктивной простотой, не требуется насос для подачи воды, высока производительность. Форму л а изо бретен и я 1. Способ гидробаротермической обра- ботки грубых кормов, включающий загрузку корма в автоклав, создание в автоклаве вакуума, заполнение его водой с последующим повышением давления в автоклаве и

обработку корма пэром после замачивания, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества корма, после заполнения автоклава водой и перед повышением давления воду доводят до кипения, а давление повышают скачкообразно.

2. Способ по п. 1 .отличающийся тем, что доведение воды до кипения осуществляют созданием в автоклаве разрежения воздуха над водой до давления, равного давлению насыщенного водяного пара.

3. Способ по п. 1,отл и.чающийся тем, что скачкообразное повышение давления создают ударом твердого тела по поверхности воды.

4. Устройство для гидробаротермической обработки грубых кормов, содержащее , автоклав в виде цилиндрической оболочки с крышкой, вакуумный насос и сообщающие полость автоклава с вакуумным насосом и атмосферой магистрали с клапанами, отл и- чающеёся тем, что оно снабжено размещенным в полости автоклава бойком с расположенными на его боковой поверхности уплотнениями, касающимися внутренней поверхности оболочки, и размещенным в верхней части автоклава замковым устройством фиксации бойка в крайнем верхнем положении, при этом цилиндрическая оболочка установлена вертикально, а магистрали с клапанами подключены к автоклаву над и под бойком.

5. Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено установленным коаксиально наружной поверхности оболочки вакуумным ресивером, связанным с вакуумным насосом и полостью автоклава под бойком.

6. Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено устройством контроля степени вакуумирования полости ав- токлава под бойком, соединенным с вакуумным ресивером..

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к кормопроизводству. Способ гидробаротермической обработки грубых кормов включает загрузку корма в автоклав и замачивание корма заполнением автоклава водой, после чего воду доводят до кипения и скачкообразно повышают давление. В полости автоклава размещен боек 4 .с уплотнениями 5, который фиксируется в верхней части автоклава замковым устройством 6. К автоклаву подключены над и под бойком 4 магистрали с клапанами, сообщающие полость автоклава с вакуумным насосом 13 и атмосферой. 2 с.п. 4з.п. ф-лы, 1 ил,