Аппарат для термической обработки зерен
Обновлено: 15.09.2024
Установка предназначена для термической обработки различного вида зернового сырья и может быть использована для обработки фуражного зерна, а также для изготовления пищевых зерновых продуктов. Установка для термообработки зернового сырья содержит теплоизолированную камеру, размещенный внутри нее конвейер для перемещения обрабатываемого сырья, нагревательный блок, включающий инфракрасные излучатели с отражательными экранами, расположенными над конвейерной лентой, индивидуальные экраны, имеющие параболическую отражательную поверхность, которая описывается уравнением параболы в каноническом виде: у 2 =2 рх, где у, х - текущие координаты, р - фокальный параметр параболы. Каждый излучатель располагается в фокусной плоскости параболической поверхности индивидуального отражательного экрана. Параболические поверхности каждого последующего и предыдущего отражательного экрана геометрически подобны, коэффициент геометрического подобия находится в диапазоне 1.1-1.3. Соотношение между фокальными параметрами параболических поверхностей каждого последующего и предыдущего отражательных экранов составляет 1:5-1:4, а соотношение расстояния от фокуса до вершины параболической поверхности к ее фокальному параметру составляет 1:2-1:3. При этом установка снабжена тиристорным блоком для регулирования спектрального состава и мощности инфракрасного излучения в соответствии с изменяющимися терморадиационными характеристиками обрабатываемого изделия. Это позволяет увеличить производительность, снизить энергозатраты, повысить качество готового продукта. 2 ил.
Изобретение относится к устройствам для термической обработки различных видов зернового сырья и может быть использовано для обработки фуражного зерна и для изготовления разнообразных пищевых зерновых продуктов (быстроразвариваемых круп, зерновых хлопьев, диетических продуктов, обжаренных семечек, зерен кофе, сои и т.д.).
Известна установка для термообработки зернового сырья, содержащая каркас, на котором установлен загрузочный бункер с устройством дозированной подачи зерна. К каркасу через стойки и упругие элементы подвешен экран, выполненный в виде пустотелой панели с продольными ребрами. На верхней обшивке панели жестко укреплен электромагнитный вибровозбудитель. Экран установлен под углом к горизонтали, причем угол установки может регулироваться за счет изменения длины стоек. Под экраном расположен радиационный нагреватель, состоящий из набора кварцевых ламп. Экран расположен таким образом, что выход из устройства дозированной подачи зерна направлен в верхнюю зону полости экрана, а нижний край экрана расположен над приемной зоной конвейера. Под противоположным концом конвейера установлен приемный бункер для переработки зерна. Конвейер имеет ведущий вал, связанный ременной передачей с электродвигателем, и ведомый, который через ременную передачу связан с устройством дозированной подачи зерна (RU 2010536, 15.04.94. А 23 К 1/00, А 23 К 1/14, А 23 N 17/00).
Недостатками данного аппарата являются низкая производительность, высокий удельный расход энергии, низкий кпд. Кроме того, возвратно-поступательное движение конвейера относительно линейных генераторов осуществляется с помощью механического привода, работа которого при наличие высокой температуры и влажности среды в рабочей камере является ненадежной.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для термообработки зернового сырья, содержащая теплоизолированную камеру, размещенный внутри нее конвейер для перемещения обрабатываемого сырья, нагревательный блок, включающий инфракрасные излучатели, продольно расположенные над конвейерной лентой с переменным шагом по ее ширине, увеличивающимся от периферии к центру конвейерной ленты, а также блоки отражательных экранов, состоящие из трех изолированных секций, установленных вдоль конвейерной ленты на расстоянии одна от другой, увеличивающемся в направлении продвижения зернового сырья. Блоки отражательных экранов изготовлены из шамотного кирпича в виде ряда индивидуальных экранов, каждый из которых имеет цилиндрическую отражающую поверхность, симметричную относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось соответствующего излучателя (RU 2134995, 29.09.98. А 23 L 1/025, А 23 В 9/04, F 26 В 3/30).
Основными недостатками этого аппарата являются малая производительность, повышенный удельный расход энергии, низкий кпд, невозможность регулирования спектрального состава излучения инфракрасных генераторов в процессе обработки.
Задачей данного изобретения является увеличение производительности, снижение энергозатрат, повышение качества готового продукта.
Поставленная задача достигается тем, что в установке для термообработки зернового сырья, содержащей теплоизолированную камеру, размещенный внутри нее конвейер для перемещения обрабатываемого сырья, нагревательный блок, включающий инфракрасные излучатели с отражательными экранами, расположенными над конвейерной лентой, отличием является то, что отражательные экраны имеют параболическую поверхность, которая описывается уравнением параболы в каноническом виде: у 2 =2 рх, где у, х - текущие координаты, р - фокальный параметр параболы, каждый излучатель располагается в фокусной плоскости параболической поверхности индивидуального отражательного экрана, параболические поверхности каждого последующего и предыдущего отражательного экрана геометрически подобны, коэффициент геометрического подобия находится в диапазоне 1.1-1.3, соотношение между фокальными параметрами параболических поверхностей каждого последующего и предыдущего отражательных экранов составляет 1:5-1:4, а соотношение расстояния от фокуса до вершины параболической поверхности к ее фокальному параметру составляет 1:2-1:3, при этом установка снабжена тиристорным блоком для регулирования спектрального состава и мощности инфракрасного излучения в соответствии с изменяющимися терморадиационными характеристиками обрабатываемого изделия (пропускательной, отражательной и поглощательной способностями).
Такое расположение излучателей и отражателей приводит к увеличению равномерности пространственной энергетической облученности в продольном и поперечном направлениях, к снижению шаговой и краевой неравномерности пространственной энергетической облученности, к созданию однородного лучистого и теплового потока с высокой плотностью распределения, что позволяет добиться равномерного нагрева внутренней и внешней части зерна. Применение такой конструкции и расположения излучателей и отражателей позволяет интенсивно прогреть зерно до температуры 150-180°С, перевести находящуюся в нем воду в пар, который, испаряясь, разрывает структуру зерна, происходит деструкция крахмала и белков. Это делает зерно высокоусвояемым, ароматным, санитарно чистым. Установка с такими блоками способна работать продолжительное время без перерыва цоколей ламп, так как они выведены из зоны интенсивного нагрева.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид установки, продольный разрез; на фиг.2 изображены секции нагревательного блока, разрез А-А.
Установка содержит раму 8, на которой установлен теплоизолированный кожух 5, ленточный транспортер 2, представляющий собой сетку из жаропрочной нержавеющей стали, загрузочный бункер-питатель 1 с гребенкой, улучшающей распределение и ориентацию зернового материала на ленте транспортера 2, и лоток ссыпной 7 для разгрузки готового продукта. Для расширения диапазона используемого сырья и технологических возможностей установка снабжена мотор-редуктором 3 с частотным регулированием скорости движения ленты. При внезапной остановке ленточного транспортера предусмотрена блокировка, автоматически отключающая питание ИК-излучателей 12. Сверху, над нагревательным блоком 4 устанавливается кожух 5, обеспечивающий минимум теплопотерь в окружающую среду. Над конвейерной лентой транспортера 2 установлены три секции 9, 10, 11 нагревательного блока 4, каждая из которых содержит продольно расположенные вдоль ленты транспортера 2 инфракрасные излучатели 12 (типа КГТ 220-1000), размещенные с шагом, увеличивающимся от периферии к центру конвейерной ленты. Над каждым излучателем 12 имеется индивидуальный экран 13 из облегченного шамотного кирпича, имеющий параболическую отражающую поверхность, симметричную относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось излучателя 12. Индивидуальные экраны 13 имеют параболическую отражательную поверхность, которая описывается уравнением параболы в каноническом виде: y 2 =2рх, где у, х - текущие координаты, р - фокальный параметр параболы. Каждый излучатель 12 располагается в фокусной плоскости параболической поверхности индивидуального отражательного экрана 13. Параболические поверхности каждого последующего и предыдущего отражательного экрана 13 геометрически подобны, коэффициент геометрического подобия находится в диапазоне 1.1-1.3. Соотношение между фокальными параметрами АВ (фиг.2) параболических поверхностей каждого последующего и предыдущего отражательных экранов 13 составляет 1:5-1:4, а соотношение расстояния от фокуса до вершины параболической поверхности CD к ее фокальному параметру АВ составляет 1:2-1:3. Индивидуальные экраны 13 расположены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через центральную продольную ось ленты транспортера 2. Секции 9, 10, 11 установлены вдоль ленты транспортера 2 так, что расстояние KN равно 1:7-1:6 длины L секции, а расстояние OM равно 1:5-1:4 длины L секции. Расстояние h от излучателей 12 до ленты транспортера составляет 2-4 см.
Регулирование спектрального состава излучения инфракрасных генераторов в соответствии с изменяющимися терморадиационными характеристиками обрабатываемого изделия (пропускательной, отражательной и поглощательной способностями) осуществляется с помощью тиристорного блока, вмонтированного в пульт управления 6.
Установка работает следующим образом.
Зерновая смесь или зерно из загрузочного бункера-питателя 1, установленного на раме 8, равномерно распределяется на сетке ленточного транспортера 2 слоем 1,0-1,5 зерна и движется под секциями 9, 10, 11 нагревательного блока 4, равномерно и быстро прогреваясь ИК-излучателями 12 до необходимой температуры коротковолновым ИК-излучением с плотностью потока 22-26 кВт/м 2 и длинноволновым излучением от нагретых отражательных экранов 13, выполненных из облегченного шамотного кирпича. Отражательные экраны 13 имеют параболическую поверхность, которая описывается уравнением параболы в каноническом виде: у 2 =2 рх, где у, х - текущие координаты, р - фокальный параметр параболы. Каждый ИК-излучатель 12 располагается в фокусной плоскости параболической поверхности индивидуального отражательного экрана 13. Параболические поверхности каждого последующего и предыдущего отражательного экрана 13 геометрически подобны, коэффициент геометрического подобия находится в диапазоне 1.1-1.3. Соотношение между фокальными параметрами параболических поверхностей каждого последующего и предыдущего отражательных экранов 13 составляет 1:5-1:4, а соотношение расстояния от фокуса до вершины параболической поверхности к ее фокальному параметру составляет 1:2-1:3. Зерно движется в теплоизолированной камере, которая снизу ограничена лентой транспортера 2, сверху кожухом 5, а с боков - теплоизолированными поверхностями, что обеспечивает минимум теплопотерь. Обработанное зерно (готовый продукт) при выходе из зоны обработки попадает в ссыпной лоток 7. Тиристорный блок, вмонтированный в пульт управления 6, позволяет регулировать спектральный состав и мощность инфракрасного излучения в соответствии с изменяющимися терморадиационными характеристиками обрабатываемого изделия (пропускательной, отражательной и поглощательной способностями). Для расширения диапазона используемого сырья и технологических возможностей установка снабжена мотором-редуктором 3 с частотным регулированием скорости движения ленты транспортера 2. При внезапной остановке ленты транспортера 2 установлена блокировка, автоматически отключающая питание ИК-излучателей 12.
Таким образом, предложенная установка позволит увеличить производительность на 25-35%, снизить энергозатраты на 15-25%, повысить качество готового продукта за счет направленного изменения структурных, биохимических и органолептических показателей зернового сырья.
Установка для термообработки зернового сырья, содержащая теплоизолированную камеру, размещенный внутри нее конвейер для перемещения обрабатываемого сырья, нагревательный блок, включающий инфракрасные излучатели с отражательными экранами, расположенными над конвейерной лентой, отличающаяся тем, что индивидуальные экраны имеют параболическую отражательную поверхность, которая описывается уравнением параболы в каноническом виде у 2 =2 рх, где у, х - текущие координаты, р - фокальный параметр параболы, каждый излучатель располагается в фокусной плоскости параболической поверхности индивидуального отражательного экрана, параболические поверхности каждого последующего и предыдущего отражательного экрана геометрически подобны, коэффициент геометрического подобия находится в диапазоне 1,1-1,3, соотношение между фокальными параметрами параболических поверхностей каждого последующего и предыдущего отражательных экранов составляет 1:5-1:4, а соотношение расстояния от фокуса до вершины параболической поверхности к ее фокальному параметру составляет 1:2-1:3, при этом установка снабжена тиристорным блоком для регулирования спектрального состава и мощности инфракрасного излучения в соответствии с изменяющимися терморадиационными характеристиками обрабатываемого изделия.
Производственная компания "Старт" является разработчиком и производителем установки УТЗ – 4, предназначенной для термообработки злаковых и крупяных культур (пшеница, ячмень, рожь, овес), а также любого другого зернового сырья ИК-методом.
Установка запатентована, имеет все необходимые сертификаты.
Общий вид Установки:
Техническая характеристика УТЗ-4:
| Производительность (в зависимости от продукта), кг/час | 100-300 |
| Тип инфракрасных излучателей (лампа галогеновая) | КГТ 220-1000 |
| Сетка конвейерная | подовая витая |
| Размер ячейки в свету, мм | 1,5 |
| Материал сетки | н/у сталь |
| Ширина сетки, мм | 650 |
| Площадь подовой поверхности, м 2 | 0,8 |
| равномерное распределение продукта по ширине сетки и регулировка толщины слоя продукта производится с помощью дозатора установки и гребенки, оригинальной конструкции; | |
| Установленная мощность: инфракрасных излучателей, кВт | 27 |
| электропривода, кВт | 0,5 |
| Трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной | |
| нейтралью, номинальное напряжение, В | 380 |
| Габаритные размеры, мм: | |
| длина | 2620 |
| ширина | 1150 |
| высота | 1280 |
| Вес, кг | 350 |
| Обслуживающий персонал, чел | 1 |
Техническая характеристика УТЗ-4 Ш:
| Производительность (в зависимости от продукта), кг/час | 100-500 |
| Тип инфракрасных излучателей (лампа галогеновая) | КГТ 220-1000 |
| Сетка конвейерная | подовая витая |
| Размер ячейки в свету, мм | 1,5 |
| Материал сетки | н/у сталь |
| Ширина сетки, мм | 830 |
| Площадь подовой поверхности, м 2 | 1.3 |
| равномерное распределение продукта по ширине сетки и регулировка толщины слоя продукта производится с помощью дозатора установки и гребенки, оригинальной конструкции; | |
| Установленная мощность: инфракрасных излучателей, кВт | 33 |
| электропривода, кВт | 0,5 |
| Трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной | |
| нейтралью, номинальное напряжение, В | 380 |
| Габаритные размеры, мм: | |
| длина | 2620 |
| ширина | 1330 |
| высота | 1280 |
| Вес, кг | 380 |
| Обслуживающий персонал, чел | 1 |
Установка включает в себя нагревательную камеру, состоящую из трех кассет и содержащую 27 или 33 кварцевые галогенные лампы, расположенные над ленточным транспортером с лентой из жаропрочного материала. Скорость ленты, время нахождения продукта в зоне обработки, толщина слоя материала на ленте плавно регулируется.
Например, в процессе прохождения зерна через установку оно нагревается до 110-150 0 С, вспучивается, увеличивается в объеме (в 1,2-1,6 раза) и растрескивается. Влага, равномерно распределённая по объёму зерновки, начинает по капиллярам, порам, трещинам двигаться к центру зерновки (по направлению теплового потока). Так как плотность потока ИК-излучения выбирается достаточно большой, при повышении температуры влага превращается в пар, давление резко увеличивается, в результате чего разрушается структурный каркас зерна. Уменьшается прочность зерна, что способствует снижению энергозатрат при его дальнейшей обработке (помоле, плющении и т. д.).
Кроме того, ИК-излучение приводит к биохимическим изменениям в обрабатываемом продукте вследствие резонансного поглощения энергии излучения молекулами белков и полисахаридов. Например, при нагревании зерна, до 20% крахмала, содержащегося в зерне, переходит в декстрины, которые легко усваиваются организмом человека; разрушаются токсичные вещества. Происходит легкая денатурация белка, а благодаря малому времени обработки (30-50 сек.) практически полностью сохраняется витаминный комплекс. Таким образом, ИК-обработка способствует повышению усвояемости питательных веществ на 30 – 40 %. Получаемые нами зерновые хлопья не требующие варки и крупы быстрого приготовления по своим вкусовым и питательным свойствам не имеют конкурентов.
Под воздействием высокой температуры, за счет быстрого ее нарастания в рабочей камере и специфического воздействия инфракрасного излучения, происходит снижение микробиологической обсемененности (вплоть до микотоксинов), погибают все вредители хлебных запасов и их личинки.
Установка УТЗ-4 позволяет, обрабатывая зерновые продукты, сохранить их нативные свойства.
Режимы обработки соевых бобов и других зернобобовых культур, разработанные и запатентованные нами, позволяют инактивировать ингибиторы протеаз до значений действующего стандарта без снижения содержания растворимого протеина.
При ИК-обработке уменьшается кислотное число, снижается активность липаз и липоксигеназы в масличных культурах (льне, семенах подсолнечника и т.д.), что положительно сказывается на вкусовых свойствах и сроках хранения растительных масел.
Установка УТЗ-4 технологична, легко встраивается в уже существующие линии и позволяет создавать новые технологические цепочки, не имеющие аналогов.
Зерно пшеницы — один из основных продуктов питания человека и животных. Это естественный источник белков, углеводов, жиров, минералов, пищевых волокон, ферментов и витаминов. Основное назначение культуры — получение муки и производство из неё хлеба, крупы и макаронных изделий.
Преимущества термической обработки зерна
Для преобразования питательных веществ пшеницы наиболее эффективными методами стали баротермические и гидротермические технологии. Для изменения изначальных технологических свойств сырья на крупяных и мукомольных заводах применяется термическая обработка зерна с помощью пропаривания.
Это делается для достижения максимальной экономической и технологической эффективности переработки зерна в муку или крупу. Такая обработка преобразует крахмал в легко усвояемые формы.
Для термообработки используют агрегаты П3-3, на которых зерно ещё и плющат, так как основная машина агрегата — плющилка. Она состоит из корпуса, рамы, 2 гладких валков длиной 600 мм и шириной 450 мм. Один из них неподвижный, второй — подпружиненный. Также в составе конструкции механизм перемещения валка, приводы валка и ограждения для них. Каждый валок снабжен электродвигателем и клиноременной передачей.
Для достижения наивысшего результата зерно обрабатывают горячим воздухом в специальных обжарочных аппаратах, входящих в комплекс линии. Для получения максимального эффекта технологическая цепочка дополнена устройствами для гидротермической обработки.
При этом зерно перед нагреванием увлажняют до 7-21%. Термическая обработка фуражного зерна увеличивает степень декстринизации крахмала (разрушения крахмального ядра). При скармливании такого зерна молодняку крупного рогатого скота привесы увеличиваются на 5-8%, если сравнивать с результатами кормления не пропаренным, а лишь прогретым зерном.
Роль термообработки зерна при изготовлении хлопьев
Хлопья из цельного зерна пшеницы — ценный продукт, в котором содержатся белки, аминокислоты, витамины группы B, липиды и важные микроэлементы. Они могут составить основу полноценного рациона при минимальных затратах времени.
При производстве хлопьев, готовых к употреблению, очень важна термообработка. Технология существенно сокращает время на изготовление продукта, повышает питательную ценность, увеличивает доступность биологически активных веществ, которые содержатся в зерне.
В пищеконцентратной промышленности все больше становится востребованной технология обработки зерна инфракрасными лучами. Большой плюс методики в том, что объект нагревается со всех сторон за короткое время, что даёт возможность модифицировать биохимические и физико-химические свойства. Методика максимально сохраняет биологически активные вещества и витамины.
Виды термической обработки зерна в пищевой промышленности
Технология производства продукции, готовой к употреблению, подразумевает обязательную термообработку. В процессе продукту придаются желаемый аромат и вкус, улучшаются питательные характеристики, а также физические свойства, которые нужны для формирования правильной структуры.
Это необходимо не только для того чтобы придать продукту эстетичный внешний вид, но и сделать его съедобным. Это свойство он получает за счёт преобразования структуры полисахаридов, что и происходит при высвобождении водяного пара из-за моментального нагрева при обжарке или вспучивании зерен при высокой температуре печи.
скоростное и холодное кондиционирование;
воздействие на сырье ультразвуком;
Микронизацию осуществляют с использованием:
После окончания основной тепловой обработки предусмотрены несколько технологических направлений, в результате которых получаются совершенно разные зерновые продукты.
Производство и продажа оборудования для переработки масличных и зерновых сельскохозяйственных культур
Установка для термообработки зернового сырья УТЗ–4 предназначена для термообработки злаковых, масличных и крупяных культур. Производтиельность до 300 кг/час.
Установка для термообработки зернового сырья УТЗ–4 предназначена для термообработки злаковых, масличных и крупяных культур (пшеница, ячмень, рожь, овес, соя, рапс, подсолнечник), а также любого другого зернового и масличного сырья ИК-методом.
Установка запатентована, имеет все необходимые сертификаты.
Равномерное распределение продукта по ширине сетки и регулировка толщины слоя продукта производится с помощью дозатора установки и гребенки, оригинальной конструкции.
Аппарат (рис. 75) представляет собой вращающийся вокруг горизонтальной оси цилиндр, установленный на специальной станине.
Рис. 75. Аппарат для термической обработки зерен В-35м.
С одной стороны цилиндр оборудован герметически закрывающейся крышкой, укрепленной на шарнире, и специальным замыкающим затвором. Кроме вращения цилиндра вокруг горизонтальной оси, осуществляемого от электродвигателя, его можно вручную перемещать в вертикальной плоскости, поворачивая на угол до 60° по отношению к горизонтальной оси с помощью специальной рукоятки.
Для нагрева цилиндра служат расположенные под ним газовые горелки, зажигание которых производят специальным запальником. Аппарат снабжен предохранительным клапаном и выносным манометром (установленным на отдельной станине и соединенным с цилиндром гибким шлангом).
Читайте также: