СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЗОРВАННОГО ПРОДУКТА ИЗ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА СОРГО
METHOD OF PRODUCTION OF EXPANDED PRODUCT OF SORGHUM FEED GRAIN

Изобретение относится к оборудованию для производства вспученного фуражного зерна на животноводческих фермах и межхозяйственных комбикормовых предприятиях.
Известен способ обработки зерна пропариванием с последующим поджариванием при температуре 150-250°С (Орлов А.И., Лисицина Н.В. и др. Влияние тепловой обработки поджариванием на физические и технологические свойства зерна. Труды ВНИИКП, Вып. II, С 9-15).
Недостатком данного способа является низкое качество обработки, так как не все зерна взрываются, а неравномерный нагрев допускает подгорание зерен.
Известны: «Способ производства взорванного продукта из фуражного зерна проса» (пат. RU 2511576, А23K 1/14, 10.04.2014 г.), «Способ производства взорванного продукта из лопающейся кукурузы» (пат. RU, 2511577, A23L 1/18, 10.04.2014 г.), «Способ производства вспученного продукта из семян льна» (пат. RU 2511578, A23L 1/10, 10.04.2014 г.), «Способ производства хлопьев из зерна фасоли» (пат. RU 2511579, A23L 1/10, 10.04.2014 г.), «Способ производства хлопьев из зерна нута» (пат. RU 2511562, A23L 1/10, 10.04.2014 г.), «Способ производства хлопьев из зерна гороха» (пат. RU 2511565, A23L 1/10, 10.04.2014 г.), и, как наиболее близкий к предлагаемому изобретению, «Способ производства взорванного продукта из фуражного зерна сорго» (пат. RU 2507864, А23K 1/14, 27.02.2014 г.), в которых обрабатываемый продукт замачивается при температуре 18-20°С в течение 28-36 часов до достижения зерном влажности 35-37% - 40-42%, сушится ИК-лучами, обрабатывается ИК-лучами до достижения зерном температуры 160-170 - 170-180°С.
Данные способы имеют сложную технологию (длительное замачивание, двукратная сушка), что определяет высокую энергоемкость.
Задачей предлагаемого изобретения является исключение отмеченных недостатков, повышение качества взорванного фуражного зерна сорго и снижение удельных энергозатрат.
Поставленная задача достигается тем, фуражное зерно сорго загружают в герметичную камеру на 50-60% ее объема, одновременно обрабатывают острым паром при температуре 300-350°С, давлении 4-5 МПа и СВЧ энергией при экспозиции 30-90 с, повышают влажность зерна с 14-15% до 17-18%, непрерывно и интенсивно перемешивают снизу вверх вертикальным шнеком, ворошат цилиндрическими щетками в пространстве между внутренней поверхностью герметичной камеры и наружной ребристой поверхностью корпуса шнека, взрывают в камере взрыва - бункере готовой продукции при атмосферном давлении и восстанавливают исходную влажность.
Использование взорванного фуражного зерна сорго приобретает все большее значение в связи с его высокой урожайностью, кормовой и питательной ценностью. В зерне сорго содержится 70-80% крахмала, 12-14% белка, 2,4-4,8% клетчатки 3,5-4,5% жира, в котором содержится до 2,5% танина. Содержание танинов снижает энергетическую ценность зерна сорго. Танины образуют коллоидные растворы, имеющие кислую реакцию и обладают сильными дубящими свойствами. В 100 кг зерна сорго - 118-130 кормовых единиц (Сорго. Культура, равнодушная к засухе // [Электронный ресурс]. URL: http://www.zerno-ua.com (дата обращения: 17.03.2013)).
Тепловая обработка фуражного зерна сорго вызвана необходимостью перевода плохоусвояемого крахмала (70-80%) в усвояемые декстрины (сахара) и проводить ее целесообразно острым паром в режиме: температура 300-350°С, давление 4-5 МПа, при экспозиции 30-90 с.
При использовании ИК-нагрева увеличиваются удельные энергозатраты, они составляют более 200 кВт.ч на тонну вспученного фуражного зерна, что существенно удорожает его себестоимость и экономически не всегда оправдано.
Известно, что для гарантированного пропаривания и СВЧ-облучения каждого зерна необходимо обеспечить свободное перемещение его при обработке (Диденко А.Н. «СВЧ-энергетика. Теория и практика, М.: Наука, 2003 г.). Для сыпучего зерна применяется псевоожижение, а для плохосыпучего, склонного к слипанию и сводообразованию применяется механическое перемешивание. Гарантированное перемешивание достигается при заполнении емкости герметичной камеры на 50-60% - это лучшие условия для тепловой и СВЧ-обработки фуражного зерна (получено экспериментальным путем).
Зерно сорго отличается следующими физико-механическими свойствами: оно относится к сыпучим зерновым, но при смачивании или увлажнении зерна сорго выше 27% (пат. RU 2507864 С1, А23K 1/14, 27.02.2014 г.) слипаются между собой, прилипают к поверхностям бункеров и рабочих органов, способны к слеживанию и сводообразованию. Поэтому рыхлый слой для тепловой и СВЧ-обработки можно создать только механическим непрерывным и многократным перемещением снизу вверх в обрабатываемой герметичной камере и одновременным ворошением в пространстве между внутренней поверхностью герметичной камеры и наружной ребристой поверхностью корпуса шнека.
Установлено, что оптимальная влажность поедания животными взорванного зерна сорго 14-15%, поэтому в процессе паровой обработки зерно насыщается влагой до 17-18%, а при взрыве влажность восстанавливается.
Сущность предлагаемого способа реализуется в установке для производства взорванного продукта из фуражного зерна сорго и поясняется фиг. 1 - схема установки для производства взорванного продукта из фуражного зерна, фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1, фиг. 3 - вид Б по фиг. 1.
Установка для производства взорванного продукта из фуражного зерна содержит приемный бункер 1 (см. фиг. 1), сообщенный посредством загрузочного затвора-дозатора 2 с герметичной камерой 3, внутри которой на валу 4 закреплен вертикальный шнек 5, размещенный в корпусе 6 с ребристой наружной поверхностью (см. фиг. 2), и ворошилка 7 (см. фиг. 1), нижняя и верхняя части которой также закреплены на валу 4 и соединены между собой осями 8, смещенными на 2 мм к центру и снабженными цилиндрическими щетками 9, диаметр которых равен расстоянию между внутренней поверхностью герметичной камеры и наружной ребристой поверхностью корпуса шнека, что позволяет им при вращении вала 4 одновременно вращаться в этом пространстве и вокруг осей 8. К днищу 10 герметичной камеры 3 (см. фиг. 1, 3) герметично присоединен разгрузочный затвор-дозатор 11, под которым установлена камера взрыва - бункер готовой продукции 12. Герметичная камера 3 снаружи охватывается СВЧ-резонатором 13, который через волновод 14 подключен к СВЧ-генератору 15. К крышке 16 герметичной камеры 3 подведена система подачи пара 17.
Установка для производства взорванного продукта из фуражного зерна сорго работает следующим образом. Предварительно приводят в действие вертикальный шнек 5, СВЧ-генератор 15, от которого через волновод 14 поступает СВЧ-энергия к СВЧ-резонатору 13, и систему подачи пара 17, подведенную к крышке 16 герметичной камеры 3. Исходное зерно сорго из приемного бункера 1 через загрузочный затвор-дозатор 2 поступает в герметичную камеру 3, где часть зерна попадает на вертикальный шнек 5, расположенный на валу 4, а остальное зерно высыпается в пространство, заключенное между внутренней поверхностью герметичной камеры 3 и наружной ребристой поверхностью корпуса 6 шнека 5. Под воздействием собственного веса и вращающихся цилиндрических щеток 9, установленных на осях 8, продукт достигает нижней части ворошилки 7, закрепленной как и ее верхняя часть на валу 4, захватывается вертикальным шнеком 5, поднимается вверх и снова попадает на цилиндрические щетки 9. Цилиндрические щетки 9 отделяют сырое или влажное зерно с внутренней поверхности герметичной камеры 3 и наружной ребристой поверхности корпуса 6 шнека 5, оно опускается вниз и процесс повторяется, что позволяет достигнуть интенсивности ворошения, равномерности распределения зерна, свободнго поступления острого пара и СВЧ-энергии к каждому зерну. Постоянное и всестороннее воздействие острого пара, влаги, температуры, СВЧ-энергии и высокого давления на зерновой поток и каждое зерно в отдельности по капиллярам насыщает его влагой и прогревает до заданной температуре. Далее, разогретая масса зерна выгружается разгрузочным затвором-дозатором 11, установленным под днищем 10 герметичной камеры 3, в камеру взрыва 12, где зерно подвергается воздействию резкого перепада давления, при этом влага внутри зерна мгновенно превращается в пар и зерно взрывается, его объем увеличивается в 2-5 раз.
Таким образом, применение предложенного способа производства взорванного продукта из фуражного зерна сорго позволяет упростить технологию обработки, повысить качество взорванного фуражного зерна сорго и снизить удельные энергозатраты.