УСТАНОВКА ДЛЯ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА
PLANT OF FORAGE GRAIN EXTRUSION

Изобретение предназначено для экструдирования фуражного зерна или комбикормов на животноводческих фермах и межхозяйственных комбикормовых предприятиях.
Известен "Экструдер для производства комбикормов" (патент RU № 2186511, А23N, № 17/00, В29С 47/00, 2002 г.), содержащий корпус, установленный в нем шнек с наконечником и матрицу с фильерами.
Матрица с фильерами создает дополнительное сопротивление, что вызывает противодавление в корпусе, снижает производительность экструдера из-за перетечки экструдируемого материала между корпусом и витками шнека, при этом снижается уровень интенсивности процесса и глубина декстринизации крахмала в зерне.
Известна установка для экструдирования фуражного зерна (патент RU № 2225144, А23N 17/00 2004 г.), содержащая горизонтально-расположенный корпус со шнеком, загрузочным и выгрузным бункерами, коаксиально расположенный корпусу электронагреватель продукта (прототип).
Недостатком данного экструдера является нестабильность рабочего процесса из-за наличия свободной камеры между задним и передним витком шнека, где может происходить забивание корпуса экструдера, учитывая, что измельченная солома не сыпучий, а волокнистый корм.
Известно, что крахмал, которого в фуражном зерне содержится 40-60%, плохо усваивается организмом животного, поэтому его преобразуют в хорошо усвояемые полисахариды с помощью экструдера. Причем, для птицы, жвачных животных и свиней зоотехническими требованиями предусмотрены разные уровни декстринизации. Эти уровни должна обеспечить данная установка.
Поставленная задача достигается тем, что установка для экструдирования фуражного зерна, содержащая горизонтально-расположенный корпус со шнеком, загрузочным и выгрузным бункерами, коаксиально расположенный корпусу электронагреватель продукта. Она снабжена дополнительным верхним шнеком и сообщающейся с ним камерой с дугообразной в поперечном сечении заслонкой, для регулируемого режима перехода продукта в нижний корпус шнека, причем верхний шнек установлен над нижним горизонтально - перпендикулярно, а его переходная камера установлена в конечной части корпуса, при этом диаметр витков верхнего шнека меньше диаметра витков нижнего шнека, расстояние (δ) между ними составляет 1,5-2 шага нижнего шнека, а электронагреватель, расположенный на корпусе нижнего шнека, выполнен в виде источника СВЧ.
Снабжение установки для экструдирования фуражного зерна дополнительным верхним шнеком, сообщенным с нижним шнеком посредством камеры с дугообразной в поперечном сечении заслонкой, позволяет производить обработку сырья для различных видов животных - различные уровни декстринизации, так:
- первый уровень обеспечивает нагрев фуражного зерна в верхнем шнеке до 110°С, при этом декстринизация крахмала достигает 30%, что соответствует кормам для кур-несушек и бройлеров;
- второй уровень - обработка фуражного зерна производится последовательно и одновременно в верхнем и нижнем шнеках до температуры 120-130°С, при этом уровень декстринизации достигает 60%, что соответствует кормам для жвачных животных.
- третий уровень - в дополнение к двум упомянутым уровням включается подогрев нижнего шнека с помощью коаксиально расположенного электронагревателя, при этом температура обрабатываемой массы достигает 180°С, а степень декстринизации - 90%, что соответствует кормам для свиней.
н
н
в
Конструктивное решение расположения верхнего и нижнего шнеков взаимно-перпендикулярными позволяет установить выгрузные бункеры обоих шнеков независимо, что обеспечивает удобство обслуживания. Расположение переходной камеры в конечной части корпуса верхнего шнека позволяет производить процесс обработки на втором и третьем уровнях последовательно. Выполнение диаметра витков верхнего шнека меньше диаметра витков нижнего шнека обеспечивает устойчивую работу установки, причем производительность нижнего шнека (Q) должна быть выше производительности верхнего шнека Q=1,1 Q. Выбор зазора (δ) между витками шнеков равным 1,5-2,0 шага витков нижнего шнека определен опытным путем: так при выполнении зазора меньше 1,5 шага не происходит стабильного продвижения сырья, а при выполнении шага больше 2,0 происходит скапливание сырья между шнеками. Основным фактором выбора в качестве электронагревателя источник СВЧ является экономичность и возможность избирательного нагрева материалов, содержащих высокий процент влаги, как фуражное зерно (9-14%). СВЧ обеспечивает объемный нагрев продукта, воздействует на внутреннюю влагу зерна, находящуюся в капиллярах, благодаря чему происходит фазовый переход влаги из жидкой в парообразное состояние, что усиливает процесс декстринизации крахмала. Одновременно обеспечивается уничтожение патогенных микроорганизмов и грибков, находящихся в фуражном зерне.
Данное изобретение является новым, так как оно неизвестно из уровня техники и имеет изобретательский уровень, поскольку оно для специалистов не следует из данного уровня техники, включающего любые сведения, ставшие общедоступным до даты приоритета изобретения. Кроме того изобретение является промышленно применимым, так как оно может быть использовано в сельском хозяйстве, в частности для производства корма с помощью процесса экструдирования.
На фиг.1 представлен общий вид экструдера фуражного зерна, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1, на фиг.3 - вид Б фиг.2.
Установка для экструдирования фуражного зерна состоит (фиг.1) из верхнего шнека и аналогичного по конструкции нижнего шнека. Верхний шнек содержит корпус 1, установленный в нем шнек 2 с наконечником 3 в форме конуса, устройство для регулирования давления, выполненное в виде втулки 4, установленной в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения посредством гайки 5. Внутренняя поверхность цилиндрического корпуса 1 и наружная поверхность шнека 2 образует рабочую камеру 6. Нижний шнек, в свою очередь, содержит корпус 7, установленный в нем шнек 8 с наконечником 9 в форме конуса, устройство для регулирования давления, выполненное в виде втулки 10, установленной в корпусе 7 с возможностью осевого перемещения посредством гайки 11. Внутренняя поверхность цилиндрического корпуса 7 и наружная поверхность шнека 8 образуют рабочую камеру 12. Рабочая камера верхнего шнека 6 сообщается с рабочей камерой нижнего шнека 12 (фиг.2) посредством переходной камеры (течки) 13 и заслонки 14 (фиг.3), которая имеет возможность перемещаться вдоль нижней части корпуса 1 верхнего шнека для того, чтобы открывать или закрывать прямоугольное отверстие, сообщающее рабочие камеры 6 и 12 обоих шнеков. На корпусе 7 нижнего шнека концентрично установлен источник СВЧ энергии 15.
Экструдер работает следующим образом.
Первый уровень нагрева - при закрытой заслонке 14 переходной камеры 13 включается верхний шнек. Фуражное зерно или комбикорм шнеком 2 транспортируется вдоль корпуса 1 к коническому наконечнику 3, при этом обрабатываемый материал постоянно уплотняется и продавливается в рабочей камере 6, расположенной между корпусом 1 и витками шнека 2. В результате такого воздействия продукт измельчается, нагревается, влага, находящаяся в нем, испаряется и продукт превращается в текучую массу, которая продавливается через зазор, образованный втулкой 4 и коническим наконечником 3 верхнего шнека. Зазор этот можно регулировать гайкой 5 с целью изменения конечной температуры продукта в пределах 100-110°С. По мере готовности корм удаляется из шнека через отверстие втулки 4 в выгрузной бункер верхнего шнека (не показан).
При одновременной баротермической и механической обработке зерна, под воздействием высокой температуры, влаги и условий сдвига происходит декстринизация крахмала, а структура клетчатки компонентов разрушается.
Из-за перепада давления на выходе из экструдера зерно (его части) взрывается, в результате многократно увеличивается пористость и поверхность образовавшихся частичек; становится более доступным действие пищеварительных соков и ферментов.
Второй уровень нагрева - при открытой заслонке 14 переходной камеры 13 и закрытом зазоре между коническим наконечником 3 и втулкой 4 верхнего шнека с помощью гайки 5, включаются в работу нижний и верхний шнеки. Процесс обработки сырья осуществляется последовательно, в начальной стадии таким образом, как изложено выше, при этом обрабатываемое сырье, пройдя верхний шнек через переходную камеру 13 и заслонку 14, попадает в нижний шнек и продолжает движение шнеком 8 вдоль камеры 7 в рабочей камере 12 к коническому наконечнику 9. Текучая масса продавливается через зазор, образованный втулкой 10 и наконечником 9, при этом изменение зазора между коническим наконечником 9 и втулкой 10 осуществляется с помощью гайки 11 с целью регулирования конечной температуры обработанного продукта в пределах 120-130°С. Готовый корм удаляется из нижнего шнека через отверстие втулки 10 в выгрузной бункер нижнего шнека (не показан).
Третий уровень - в дополнение ко второму уровню последовательно включается источник СВЧ энергии 15, установленный на корпусе 7 нижнего шнека, с помощью которого температуру обрабатываемой массы доводят до 180°С, при этом степень декстринизации крахмала достигает 90%. Данный режим, а именно температура 180°С, обеспечивает инактивацию ингибиторов - трипсина и уреазы, которые вредны для животных. Эти ферменты, вредно влияющие на пищеварительный процесс, содержатся в зерне бобовых культур - сое, рапсе и люпине.
Данный экструдер обеспечивает стабильный процесс экструдирования и заданную степень декстринизации крахмала при выполнении зоотехнических требований, которыми предусмотрены разные уровни для различных видов животных и птицы.