УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ПИЩЕВОГО МАТЕРИАЛА
FOOD MATERIAL THERMAL THREATMENT DEVICE

Изобретение относится к устройствам для термической обработки пищевого материала и может быть использовано для производства детского и функционального питания, переработки зерна, круп, сочного растительного сырья, сушки и обжарки семечек, мелких орехов, полуфабрикатов из теста.
Известна установка для термообработки зернового сырья, содержащая теплоизолированную камеру, размещенную внутри нее конвейерную ленту для перемещения обрабатываемого сырья, нагревательный блок, включающий инфракрасные излучатели, продольно расположенные над конвейерной лентой с переменным шагом по ее ширине, состоящий из трех изолированных секций, установленных вдоль конвейерной ленты на расстоянии одна от другой, которое увеличивается в направлении продвижения зернового сырья. Блоки отражательных экранов изготовлены из шамотного кирпича в виде ряда индивидуальных экранов, каждый из которых имеет цилиндрическую отражательную поверхность, симметричную относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось соответствующего инфракрасного излучателя (RU 2134995, 29.09.98, А23L 1/025, A23В 9/04, F26В 3/30).
Недостатками данной установки являются высокий удельный расход энергии, малая производительность и низкий кпд.
Известна установка для термообработки тестовых заготовок печенья, характеризующаяся тем, что она включает теплоизолированную камеру, размещенный внутри нее конвейер для перемещения тестовых заготовок, блоки с инфракрасными излучателями, расположенные в плоскости, параллельной поверхности конвейера над ним с возможностью реверсивного поворота и регулирования относительно оси конвейера, при этом каждый блок снабжен узлом регулирования высоты и узлом контроля угла поворота, который выбирают таким образом, что он обеспечивает плотность теплового потока на произвольной площадке конвейера, определяемую по формуле:
где
2
при условии η-4λ>0 или
2
при условии η-4λ<0,
где
Г
2m-1
γ=is-0,51sinα-Xtgα-b,
Э
Экв
Г
u
i
2m-1
2m
q - плотность теплового потока на произвольной площадке; В, d - энергетическая яркость и эквивалентный диаметр спирали, l - длина излучателя, α - угол между осями излучателя и конвейера, z - высота размещения излучателей; ντ, b - координаты облучаемой площадки, i - порядковый номер излучателя в блоке, s - шаг между излучателями, n - число излучателей в блоке, m - порядковый номер блока ИК-излучателей, М - число блоков излучателей в установке, φ(x) - тепловой поток от i-го излучателя; х, x - начальная и конечная координаты излучателей, расположенных в блоке с порядковым номером m (RU 2335901 С1, 20.10.2008).
Недостатками данной установки являются сложность конструкции, наличие больших зон неравномерного нагрева обрабатываемого продукта в краевых зонах поперечного сечения, что вызывает значительное снижение площади обрабатываемого продукта, а следовательно, и снижение производительности. При данной схеме размещения инфракрасных излучателей (внутри печи) возникает перегрев цоколей инфракрасных излучателей, что значительно сокращает срок их службы.
2
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для термообработки зернового сырья, содержащая теплоизолированную камеру, размещенную внутри нее конвейерную ленту для перемещения обрабатываемого сырья, нагревательный блок, включающий инфракрасные излучатели с индивидуальными отражательными экранами, расположенными над конвейерной лентой. Индивидуальные отражательные экраны имеют параболическую отражательную поверхность, которая описывается уравнением параболы в каноническом виде: у=2рх, где x, у - текущие координаты, p - фокальный параметр параболы. Каждый инфракрасный излучатель располагается в фокусной плоскости параболической поверхности индивидуального отражательного экрана. Параболические поверхности каждого последующего и предыдущего индивидуального отражательного экрана геометрически подобны, коэффициент геометрического подобия находится в диапазоне 1,1-1,3. Соотношение между фокальными параметрами параболических поверхностей каждого последующего и предыдущего индивидуальных 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 (RU 2264128, 14.10.04, А23L 1/18, 1/20, A23P 1/14, F26В 3/30).
Недостатками этой установки являются сложность конструкции, большой расход электроэнергии, низкая производительность.
Задачей данного изобретения является упрощение конструкции.
Техническим результатом изобретения является простота изготовления отражательных экранов, повышение производительности, снижение себестоимости установки и энергозатрат.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для термообработки пищевого материала содержит теплоизолированную камеру, размещенную внутри нее конвейерную ленту для перемещения обрабатываемого материала, расположенные над конвейерной лентой нагревательные блоки, включающие инфракрасные излучатели с отражательным экраном, при этом отражательный экран выполнен в виде плоской панели, инфракрасные излучатели расположены под углом 15-45° к продольной оси, а каждый последующий в поперечной плоскости инфракрасный излучатель перекрывает предыдущий в продольной плоскости конвейерной ленты на величину, равную длине цоколя инфракрасного излучателя.
Выполнение отражательного экрана в виде плоской панели обусловлено тем, что данная конструкция отражательного экрана позволяет уменьшить его тепловое воздействие на кварцевую колбу инфракрасного излучателя и приблизить отражательный экран на минимальное расстояние к инфракрасному излучателю, не перегревая поверхность кварцевой колбы. При этом обеспечивается нагрев поверхности отражательного экрана до высокой температуры, что увеличивает суммарный тепловой поток, обогащая его длинноволновым излучением большой плотности лучистого потока, так как плотность лучистого потока обратно пропорциональна квадрату расстояния между излучающей поверхностью (отражательный экран) и облучаемым пищевым материалом. Это позволяет упростить конструкцию нагревательных блоков и увеличить производительность установки.
Установка инфракрасных излучателей под углом 15-45° необходима для обеспечения равного суммарного количество тепла, поглощаемого обрабатываемым пищевым материалом в любой точке поперечного сечения конвейерной ленты на выходе из нагревательного блока, тем самым достигается однородность его обработки. Такое расположение излучателей позволяет использовать практически всю энергию коротковолнового лучистого потока, испускаемого инфракрасными излучателями и обладающего максимальной глубиной проникновения в пищевой материал, так как поток инфракрасного излучения, падающий на облучаемый пищевой материал, обратно пропорционален квадрату расстояния между пищевым материалом и инфракрасным излучателем. Поэтому увеличивается производительность установки за счет равномерности обработки пищевого материала.
При использовании инфракрасных излучателей, расположенных под углом меньше 15°, возникает продольная неравномерность теплового потока, поглощаемого пищевым материалом, что влечет за собой ухудшение качества получаемого продукта.
Угол больше 45° вызывает значительное снижение площади обрабатываемого пищевого материала, а следовательно, уменьшение производительности установки.
Каждый последующий в поперечной плоскости инфракрасный излучатель перекрывает предыдущий в продольной плоскости конвейерной ленты на величину, равную длине цоколя инфракрасного излучателя, что обеспечивает однородность обработки в соответствии с изменяющимися краевыми параметрами каждого инфракрасного излучателя.
Конструкция нагревательного блока, представленная на фиг.2, позволяет вывести периферийную часть инфракрасного излучателя вместе с цоколем из зоны нагрева, что предотвращает их перегрев, значительно продлевает срок их службы и снижает себестоимость установки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид установки, продольный разрез, на фиг.2 - план размещения инфракрасных излучателей в нагревательных блоках с двумя снятыми отражателями, на фиг.3 - разрез А-А нагревательного блока.
Установка содержит раму 1, на которой установлен загрузочный бункер 2 с гребенкой, улучшающей распределение и ориентацию пищевого материала на конвейерной ленте 3, представляющий собой сетку из жаропрочной нержавеющей стали, и лоток ссыпной 4 для разгрузки готового продукта. Для расширения диапазона используемого сырья и технологических возможностей установка снабжена мотор-редуктором 6 с частотным регулированием скорости движения конвейерной ленты 3. При внезапной остановке конвейерной ленты 3 предусмотрена блокировка, автоматически отключающая питание инфракрасных излучателей. Над конвейерной лентой 3 установлены три нагревательных блока 5, каждый из которых содержит инфракрасные излучатели 7, расположенные параллельно конвейерной ленте 3 под углом 15-45° к его продольной оси, при этом каждый последующий в поперечной плоскости инфракрасный излучатель 7 перекрывает предыдущий в продольной плоскости конвейера на величину, равную длине цоколя 9 инфракрасного излучателя. Расстояние между последовательно расположенными инфракрасными излучателями определяется с учетом перекрытия цоколей 9 соседних инфракрасных излучателей относительно оси конвейерной ленты (фиг.2). Над инфракрасными излучателями 7 каждой секции установлен отражательный экран 8 (фиг.3), выполненный в виде плоской панели.
Установка работает следующим образом.
2
Обрабатываемый сыпучий или мелкокусковый пищевой материал из загрузочного бункера-питателя 2, установленного на раме 1, равномерно распределяется на конвейерной ленте 3 слоем толщиной не более 7-8 мм и движется под нагревательными блоками 5. Например, для активации семян перед посевом они прогреваются до температуры 65°С коротковолновым инфракрасным излучением с плотностью потока 32-34 кВт/м и длинноволновым излучением от нагретого отражательного экрана 8 в виде плоской панели, выполненного из шамотного кирпича. Время обработки составляет 15-20 секунд. Семена движутся в теплоизолированной камере, которая снизу ограничена конвейерной лентой 3, а с боков - теплоизолированными поверхностями, что обеспечивает минимум теплопотерь. Обработанные семена при выходе из зоны обработки попадают в лоток ссыпной 4 и отправляются на дальнейшее охлаждение.
В зависимости от пищевого материала и назначения технологического процесса изменяются время обработки и конечная температура обрабатываемого материала.
Использование предлагаемой установки по сравнению с прототипом позволит упростить конструкцию за счет изготовления отражательного экрана в виде плоской панели, увеличить производительность установки на 15-25% и снизить ее себестоимость на 30-35%, а схема расположения инфракрасных излучателей позволяет устанавливать их в поперечном сечении конвейера, практически, в любом количестве, тем самым создавать установки любой производительности.