МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ
MULTIFUNCTIONAL UNIT FOR THERMAL TREATMENT OF ORGANIC RAW MATERIAL

Изобретение относится к устройствам для непрерывной термической обработки измельченных влагосодержащих органических материалов, в частности отходов рыбы, и может быть использовано на рыбоперерабатывающих базах, рыбодобывающих судах и береговых рыбоперерабатывающих предприятиях в составе рыбомучной установки при производстве кормовой муки и других ценных продуктов.
Известно устройство котла непрерывного действия для варки органических материалов (патент РФ №2126216, опубл. 20.02.1999), в котором производится косвенный нагрев продукта путем его контакта с нагревательными пластинами, содержащий приспособления, предназначенные для транспортировки продукта, его перемешивания и чистки нагревательных пластин соскабливанием. Недостатками данного решения является сложность конструкции узла перемешивания и транспортировки сырья. Процесс перемешивания сырья может быть осуществлен эффективно только при снятии половины скребковой пластины, при этом значительно падает производительность установки и эффективность очистки нагревательных пластин. Теплообмен от теплоносителя к продукту осуществляется через гладкую цилиндрическую поверхность с малым коэффициентом теплоотдачи. Скребковые элементы склонны к быстрому износу и требуют периодической замены.
Известен также варильник с рубашкой в составе рыбомучной установки (авторское свидетельство №1101215, опубл. 07.07.1984), содержащий шнек для перемещения и перемешивания продукта, в котором процесс варки происходит при косвенном контакте продукта с выпускным газом судового дизеля. Недостатком данного устройства является низкий коэффициент теплопередачи от газа к продукту, поскольку теплоотвод происходит через стенку варильника, представляющую собой цилиндрическую поверхность.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является варильник с двойной рубашкой в составе рыбомучной установки (авторское свидетельство №1717089, опубл. 07.03.1990), содержащий шнек для перемещения и перемешивания продукта, в котором процесс варки происходит при косвенном контакте продукта с выпускным газом судового дизеля. В данном устройстве теплопередача от газа к продукту осуществляется через цилиндрическую стенку варильника, т.е. без использования принципа интенсификации теплообмена со стороны стенки. Двойная рубашка, образующая проходной канал для воздуха, обеспечивает одновременно теплопередачу от газа к воздуху, который впоследствии используется для сушки продукта. При этом недостатком данного устройства является низкий коэффициент теплопередачи от газа к воздуху ввиду осуществления теплоотвода через цилиндрическую стенку рубашки варильника, что приводит к большим габаритам устройства при малой производительности.
Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования теплоты выпускных газов судового дизеля при производстве кормовой муки за счет интенсификации теплообмена и совмещения в заявляемом устройстве термической обработки сырья с нагревом воздуха, используемого для последующей сушки сырья. Также целью заявляемого решения является повышение качества процесса термической обработки.
Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение приведенного коэффициента теплопередачи от теплоносителя к сырью и от теплоносителя к воздуху, а также повышение равномерности прогрева сырья и, как следствие, улучшение его потребительских качеств.
Для достижения технического результата многофункциональный аппарат содержит кожух с нанесенной на него теплоизоляцией, с размещенными внутри кожуха варочным каналом, каналом для теплоносителя и воздушным каналом. Варочный канал оснащен валом со шнеком с подключенными к нему патрубками подачи и отвода сырья. Вал варочного канала снабжен приводным механизмом, а канал для теплоносителя и воздушный канал снабжены входными и выходными патрубками. Канал для теплоносителя выполнен спиральным в виде контактной навивки на стенку варочного канала. Воздушный канал расположен смежно-параллельно каналу для теплоносителя и образован направляющими канала для теплоносителя. Вал шнека выполнен со сквозным центральным каналом с подключенными к нему входным и выходным патрубками для теплоносителя. Варочный канал снабжен патрубком подключения эжектора. При этом, в частности, кожух выполнен цилиндрическим, в качестве теплоносителя использованы выпускные газы судовой дизельной установки, канал для теплоносителя выполнен прямоугольным в сечении, движение теплоносителя по центральному каналу вала шнека организовано в противоток движению сырья, а движение теплоносителя по каналу для теплоносителя организовано в противоток движению воздуха по воздушному каналу.
Указанный технический результат достигается, во-первых, за счет контактной навивки спирального канала для теплоносителя на варочный канал, что позволяет существенно интенсифицировать теплообмен между выпускными газами и сырьем через стенку варочного канала. Во-вторых, указанный технический результат достигается за счет организации расположенного смежно-параллельно каналу с теплоносителем канала для нагрева воздуха. Спиральная форма каналов в заявляемом устройстве за счет увеличения площадей теплопередающих поверхностей обеспечивает интенсификацию теплообмена как между теплоносителем и сырьем, так и между теплоносителем и воздухом. Кроме того, интенсификация теплообмена достигается посредством образования в потоках вторичной циркуляции, обусловленной наличием центробежных сил, возникающих вследствие спиральной формы каналов. В-третьих, подача теплоносителя в центральный канала вала шнека позволяет интенсифицировать теплообмен между теплоносителем и сырьем, обеспечивая при этом равномерность его прогрева. С помощью предусмотренного конструкцией патрубка для подключения эжектора обеспечивается поддержание разрежения в варочном канале и, следовательно, понижение температуры варки до 80-90°С. Это обеспечивает наряду с максимальным выходом продукта относительно массы подаваемого сырья повышение питательной ценности конечного продукта.
На Фиг.1 представлена возможная реализация многофункционального аппарата для термической обработки органического сырья.
Многофункциональный аппарат содержит цилиндрический кожух 1 с нанесенной на него теплоизоляцией 2. Внутри кожуха 1 размещен варочный канал 16 с навитым на его стенку спиральным каналом прямоугольного сечения для теплоносителя 13, к которому подключены входной патрубок 3 и выходной патрубок 4. Внутри варочного канала 16 размещен вал со шнеком 6, в котором выполнен центральный сквозной канал 17 для теплоносителя. К центральному каналу 17 подключены входной патрубок 9 и выходной патрубок 8 для подвода и отвода теплоносителя. К валу со шнеком 6 подключены патрубок 7 и патрубок 5 соответственно для подачи и отвода обрабатываемого сырья. Смежно-параллельно каналу для теплоносителя 13 выполнен спиральный канал для воздуха 12, к которому подключены входной патрубок 10 и выходной патрубок 11. Варочный канал 16 оборудован патрубком 14 для подключения эжектора. На валу со шнеком 6 установлено приводное колесо 15.
Работа устройства осуществляется следующим образом. На патрубок 7 подается измельченное органическое сырье, на патрубок 3 и на патрубок 9 подается выпускной газ судовой дизельной установки, а на патрубок 10 нагнетается воздух. Приводной механизм (на рисунке не показан) через приводное колесо 15 осуществляет вращение вала со шнеком 6, что обеспечивает транспортировку сырья на выходной патрубок 5. Выпускной газ, перемещаясь по спиральному каналу для теплоносителя 13 к выходному патрубку 4, нагревает воздух, перемещающийся в противоток теплоносителю к выходному патрубку 11 по каналу для воздуха 12, и стенку варочного канала 16, внутри которого перемещается в противоток теплоносителю обрабатываемое сырье. Через патрубок 14 для подключения эжектора при помощи паро- или водоэжектора (на рисунке не показаны) обеспечивается поддержание разрежения в варочном канале 16, что позволяет понизить температуру варки до 80-90°С.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность использования теплоты выпускных газов судового дизеля при производстве кормовой муки, а также улучшить потребительские качества конечного продукта.