Система и способ переработки ядер из семян конопли
SYSTEM AND METHOD FOR PROCESSING KERNELS OF HEMP SEEDS

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению пищевого растительного продукта из семян конопли, которые могут быть использованы как самостоятельный готовый продукт высокой пищевой ценности и как сырье для приготовления других продуктов.
В последние годы непрерывно возрастает интерес растущего круга потребителей к здоровым альтернативным пищевым продуктам на растительной основе, которые при этом одновременно удовлетворяли бы самым взыскательным вкусам. Помимо этого, вследствие быстрого роста аллергических заболеваний самого разного рода, также быстро растет круг лиц, которым во избежание возникновения неприятной аллергии приходится воздерживаться от употребления продуктов животного происхождения, в частности мяса и молока, и которые вынуждены обходиться продуктами на растительной основе, максимально приближенными к этим самым обычным продуктам по вкусу и органолептике.
Растением, уже давно используемым в отношении его пригодности для получения продуктов-заменителей мяса и молока, является соя. Существенный недостаток соевого продукта, например молока, состоит в его привкусе, который ценится в Азии, однако не полностью приемлем европейцами, воспринимающими его по-разному, как бобовый, травянистый или горький. Результаты различных попыток устранения этого привкуса до сих пор неудовлетворительны.
Поэтому были предприняты попытки замены соевого продукта другим более полезным растительным молоком, и недавно было обнаружено, что из мелкоразмолотых семян конопли путем экстракции с водой можно получить существенно более приятное на вкус растительное молоко, недостаток которого, однако, состоит в том, что оно уже через короткое время после получения принимает неприглядный внешний вид: происходит «посерение» вначале вполне аппетитно-белого и действительно выглядевшего «по-молочному» конопляного молока. Так, получение конопляного молока из семян конопли начинается, главным образом, с того, что предварительного удаляют оболочки с семян, благодаря чему не возникает проблем горечи, замачивают или затирают очищенные семена в воде, подвергают их мокрому размолу, например, посредством измельчителя, после чего происходит растворение разрушенных семян при повышенных температурах и отделение включающей в себя разрушенные оболочки (само по себе очень маленькое ядро конопляного семени окружено относительно твердой оболочкой) и термоосажденный протеин доли твердого вещества от конопляного молока, которое затем можно подвергнуть дополнительной обработке под индивидуальные требования.
Из уровня техники известны системы и способы переработки семян и ядер различных масличных культур, в том числе и конопли, для получения конечных продуктов в виде пищевого  или кормового белка (протеиновой муки), молока и масла.
Так в EA 200870315 описан способ сепарирования конопляного материала (семян) с получением обогащенной жиром фракции (сливки), растительного экстракта с низким содержанием жира (молоко), композиций растительного белка с низким содержанием жира, нерафинированного масла, растительных смол, обессмоленного масла и белково-жирового осадка. Способ включает получение частично обезжиренного растительного материала экстракцией жира жидкостью под высоким давлением, используя, например, двуокись углерода или сверхкритическим флюидом. Полученный таким образом частично обезжиренный жмых далее подвергают измельчению с получением частично обезжиренной муки перед проведением экстрагирования водой и центрифугирования для отделения жира. Экстрагирование водой включает введение водного раствора, в растительный материал при температуре в пределах от около 0°С до около 93°С (от около 32°F до около 200°F). Обогащенная жиром фракция (или сливки) и экстракт с низким содержанием жира (растительное молоко с низким содержанием жира) могут быть подвергнуты дополнительной обработке с получением продуктов на основе растительного белка с низким содержанием жира и растительных масел. Далее осуществляют обработку обогащенной жиром фракции с получением нерафинированного масла. Также может быть получен белково-жировой осадок, включающий волокна и обогащенный фосфолипидами.
В EA 200870316 описан продукт из растительного материала (семян конопли) и способ его получения. Растительный материал, частично обезжиренный с использованием жидкостной СО2 экстракции высокого давления, экстрагируют из водного раствора. При этом температура экстракции может находиться в пределах между 32°F и 200°F, предпочтительно, около от 32°F около до 150°F, более предпочтительно, около между 80°F и около 150°F, более предпочтительно, около между 90°F и около 145°F. Экстракт отделяют от нерастворимого побочного продукта (например, нерастворимого волокна или окары) путем центрифугирования с использованием горизонтальных декантеров. Необязательно, дополнительный жир может быть удален из экстракта с использованием центрифужных способов отделения жира. Полученный в результате экстракт затем дополнительно перерабатывают для получения растительных белковых композиций с помощью методов концентрирования и отделения белка, известных из уровня техники, таких как осаждение белков кислотой и фильтрация, например, микрофильтрация, ультрафильтрация или диафильтрация.
В CN 101589760 описан способ получения порошка промышленного протеина из семян конопли, включающий следующие стадии: очистку, удаление оболочки семян конопли; экстракцию жира путем сверхкритической жидкостной экстракции CO2; растворение десольвенированной белковой муки в щелочной жидкости; удаление фильтрованием нерастворимых остатков и клетчатки с получением неочищенного продукта в виде неочищенного белкового раствора; взятие надосадочной жидкости и добавление кислой жидкости для доведения значения pH до 4,5-5; центрифугирование для удаления осадка; добавление щелочного раствора для доведения значения pH до 6-7; получение порошка промышленного изолята из семян конопли путем распылительной сушки.
ИЗ RU2531903 известен способ получения сухого соевого концентрата, включающий следующие стадии: прием цельных зерен; очистку и декортикацию; измельчение с помощью воды (экстракция); декантирование (фильтрация); сепарирование (обезжиривание); термическую обработку (стерилизацию); охлаждение; получение белковой; сушку продукта.
В RU 2341093 (A23C11/10, A23J1/14, A23J3/30, опубл. 20.12.2008) описан способ изготовления конопляного молока, при котором семена конопли затирают с водой и измельчают или размалывают, причем в ходе способа осуществляют экстракцию семян посредством нагретой воды и полученное сырое конопляное молоко отделяют от твердых веществ семян конопли, при этом для получения остающегося без изменения цвета, не сереющего, свободного от горького привкуса, пригодного к пастеризации и стерилизации конопляного молока после 5-12-часового замачивания семян конопли при температурах в интервале 5-35°С в воде и промывки, семена конопли сначала
а) либо измельчают или размалывают при нагреве до температуры в интервале 80-90°С, после чего осуществляют экстракцию при температурах ниже 80°С,
б) либо измельчают или размалывают при температурах от 0 до максимум 80°С, а затем подвергают горячей экстракции при температурах в интервале 80-90°С,
далее после охлаждения полученного затора из размолотых ядер семян конопли и оболочек семян конопли и воды затор в течение 30-4 ч подвергают дополнительной холодной экстракции при температуре в интервалах от 0 до максимум 10°С, затем отделяют кару, содержащую протеин и частицы оболочек семян конопли, от сырого конопляного молока, которое может быть доведено до потребителя либо непосредственно в свежем состоянии, либо после дальнейшей обработки, пастеризации, термостерилизации.
Данное решение принято в качестве прототипа для заявленных объектов.
Существенным недостатком известного способа и системы, реализующей этот способ, заключается вы том, что в качестве сырья, подаваемого в систему на переработку, используется неочищенные ядра конопляной семечки, то есть семечки в виде двухстворчатых орешков с ядром внутри. Неочищенное семя конопли более хрустящее, имеет твердую кожицу, которую труднее потреблять, но содержит большое количество клетчатки. Применение неочищенного семени конопли обусловлено прежде всего попыткой упростить операции по предварительной обработке семян в целях сохранения полного набора полезных свойств семени. Но именно наличие оболочки и является причиной появления горечи и посерения готового продукта. В известном патенте указано, что проблема появления горечи и посерения решается исключительно за счет правильного выбора температуры термической обработки замеса – 80-90°С. Но известно, что выбор такого температурного диапазона (80-90°С) для термической обработки как перемолотых семян, так и ядер без оболочки был определен их условия сохранения качественного состава замеса. Этот диапазон отрегулирован применительно к переработке практически любого растительного сырья на отработанных технологиях переработки сои из учета сохранения скорости переработки при экономичном расходовании электроэнергии (RU 2531903, 2101979).
При этом следует учитывать, что при размоле сырья (семян конопли) при доведении его до однородной консистенции, в замесе размолотые оболочки приобретают фрагметарность частиц от размеров пылеобразных частиц до несколько больших размеров. То есть при этой операции невозможно получить размол корок с одинаковыми размерами фрагментов частиц. При термической обработке вещества из корок переходят в состав жидкой фазы. При сепарации, когда происходит отделение фрагментов оболочки от жидкой фазы, мелкие размером с пыль частицы остаются в жидкой фазе. А крупные фрагменты комкуются и выводятся отдельным потоком. И этот процесс неравномерного разделения сохраняет свою природу независимо от типа сепаратора: центробежного типа или мембранного. Поэтому в жидкой фазе, которую принято называть конопляным молоком, присутствуют не только вещества, выделенные из корок семян конопли, но и пылеобразной формы практически невесомые частицы самих корок. Именно из-за присутствия в молоке компонентов корок семян происходит со временем изменение вкуса и цвета молока вплоть до появления кашицеобразного осадка.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении качества готового продукта, полученного из ядер семян конопли, за счет исключения в нем горечи и посерения при сохранении качественного состава этого продукта за счет использования в качестве сырья предварительно подготовленного обрушенного (очищенного) сырья – ядра конопляной семечки и проведения отделения молока и других продуктов при отсутствии нагрева.
Изобретение направлено на получение полипродуктов из ядра конопли для пищевой промышленности единой технологической схемой переработки (пищевое конопляное молоко, пищевой конопляный протеин, пищевое конопляное масло) в поточном режиме без использования химических добавок в технологическом процессе.
2
Указанный технический результат для способа достигается тем, что способ переработки ядер из семян конопли заключается в том, что смешанные с водой обрушенные ядра семян конопли подвергают размельчению методом перекачивания смеси ядер и воды по замкнутому контуру до получения замеса однородной консистенции с последующим направлением замеса в теплообменный аппарат с функцией нагревателя для нагрева до температур 80-90°С и термической обработки замеса, затем термически обработанный замес под давлением пропускают через последовательно сообщенные между собой выдерживатели с нахождением в них замеса в течение 30 мин, после этого замес направляют в декантерную центрифугу для разделения замеса на жидкую фракцию, являющуюся молоком, и твердую с влажностью до 70% фракцию, являющуюся кеком, который направляют в сушильную установку для получения жирной муки с влажностью не более 10%, подаваемой в СО-экстрактордля разделения этой муки на готовые продукты в виде масла и обезжиренной протеиновой муки.
2
Указанный технический результат для устройства достигается тем, что система переработки ядер из семян конопли характеризуется тем, что содержит фор-смеситель для замачивания перемешиванием подаваемых дозировано обрушенных ядер семян конопли и воды, который расположен над емкостью для приготовления перемешиванием однородного по консистенции замеса из указанных компонентов, перемещаемых в эту емкость самотеком, сообщенный через винтовой насос с емкостью для приготовления замеса теплообменный аппарат, выполненный с функцией подогрева для термической обработки при температуре 80-90°С перемещаемого в него замеса, сообщенные с теплообменным аппаратом последовательно сообщенные между собой выдерживатели для перемещения по ним в течение 30 минут замеса из теплообменного аппарата в направлении буферной емкости для приема замеса и непрерывной выдачи его в декантерную центрифугу для разделения замеса на жидкую фракцию в виде конопляного молока, отправляемого в емкость приема молока, и твердую фракцию в виде кека с влажностью до 70%, направляемого в сушильную установку для снижения влажности кека до не более 10%, которая сообщена с СО-экстрактор для последующего разделения кека в виде сухой жирной муки на масло и обезжиренную протеиновую муку.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 – блок-схема системы переработки ядер семян конопли.
Согласно заявленного изобретения рассматривается система, предназначенная для промышленного применения с целью переработки предварительно обрушенного ядра семени конопли на составляющие в поточном режиме (за счет дозированной подачи сырья через заданные промежутки времени) для получения конечных продуктов в виде пищевого конопляного белка (конопляной протеиновой муки), пищевого конопляного молока и пищевого конопляного масла.
Так же рассматривается новый способ получения качественных полипродуктов из обрушенных ядер семян конопли, не обладающих вкусовой горечью и посерением внешнего вида.
В общем виде этот способ переработки ядер из семян конопли заключается в том, что:
- смешанные с водой обрушенные ядра семян конопли подвергают размельчению методом перекачивания смеси ядер и воды по замкнутому контуру до получения замеса однородной консистенции (размельчение до однородности состава проводят методом перекачки смеси – ядер и воды - по замкнутому контуру с применением циркуляционного насоса);
- затем направляют замес в теплообменный аппарат с функцией нагревателя для нагрева до температур 80-90°С и термической обработки замеса, при экстракции следует соблюдать минимальную температуру 80°С, чтобы активировать энзимы, но не превышать температуру в 90°С, так как при превышении этого порога доля протеина в конопляном молоке больше не возрастает, а снова уменьшается, выбор температур термической обработки в диапазоне 80-90°С является результатом установленной практики;
- затем термически обработанный замес под давлением пропускают через последовательно сообщенные между собой выдерживатели с нахождением замеса в них в течение 30 мин, процесс выдерживания направлен на нагрев замеса, насыщение жидкой фазы замеса углеводами, содержащимися в ядре конопли;
-  затем подвергшийся термической обработке замес направляют в декантерную центрифугу для разделения замеса на жидкую фракцию, являющуюся молоком, и твердую с влажностью до 70% фракцию, являющуюся кеком,
- кек направляют в сушильную установку для получения жирной муки с влажностью не более 10%,
2
- жирную муку подают в СО-экстрактордля разделения этой муки на готовые продукты в виде масла и обезжиренной протеиновой муки.
Подробные исследования и полученные при этом результаты показали, что при холодном размалывании и растворении или экстракции семян конопли, как это соответствует уровню техники, достигается лишь относительно небольшой выход, а при использовании неочищенных семян конопли происходит особенно сильное посерение молока за счет действия присущих сырью энзимов, например, полифенолоксидаз. Пока продукт конопляное молоко связан с этим недостатком, воспринимаемым потребителем скорее как отталкивающий, до сих можно было и не думать о его внедрении на рынок в больших объемах. В ходе углубленных исследований было обнаружено, что этот недостаток (посерение) возникает либо сразу при затирании предварительно измельченных и неочищенных или размолотых семян конопли или при мокром размоле еще целых семян конопли.
Цельные (неочищенные) семена имеют терпкий выраженный ореховый вкус. Но при этом в 100 гр. таких семян содержится 100% рекомендуемой среднесуточной потребности (РСП) марганца, 100% РСП кремния и 52% РСП цинка. Так же в семенах конопли содержится (%): 20 крахмала, 15 клетчатки, 4-5 зольных веществ. А конопляный жмых, в который входит скорлупа, содержит (%): золы - 8, клетчатки - 20.
Учитывая такой качественный состав, производители при переработке семян конопли используют необрушенное семечко, позволяющее на выходе получить продукт с высоким содержанием клетчатки (но при этом снижен % белка в полученном продукте из-за наличия в составе клетчатки). Но именно из-за наличия скорлупы семени конечный продукт приобретает свойство горчения и быстрого посерения.
Один из ключевых моментов в предложенных способе и системе - это подготовка сырья перед подачей на производство молока (двухступенчатая очистка семян, снижение влажности, качественное шелушение). Процесс получения молока, благодаря приведенному способу, включающего использование ядер семян без шелухи и лузги, снижен до 1 часа от подачи сырья до получения молока. Процесс получения молока практически исключает контакт сырья с кислородом, что положительно сказывается на окислительных процессах. Масло при такой технологии также минимальное время подвергается негативному воздействию факторов, которые могут снизить качество продукта. Показатели (цвет, вкус и пр.) продукта улучшаются. При варке молока из неошелушенной семечки продукты получаются с горечью и серым цветом, концентрация белка ниже, качество, чистота продукта хуже. При варке молока из очищенной семечки -  пропадает горечь, цвет становится белым, продукт обладает более длительным сроками хранения, обладает приятным вкусом и запахом (похож на кедровый орех), увеличивается концентрация белка.
Ядра конопли – это источник фитина и мезоинозита, предотвращающих ожирение печени, связанное с дефицитом белка, а также важных для роста мышечной массы и костей, стимуляции кроветворения и сосудистой регуляции. Канадские учёные в своих исследования подтвердили, что конопляные ядрышки содержат уникальную смесь эдестина и альбумина, присутствующих в соотношении 3 к 1. Эдестин – белок, содержащийся только в конопле, в состав которого входит повышенное содержание незаменимых аминокислот. Альбумин - водорастворимый транспортный белок крови, синтезируемый в печени из доступных пищевых белков. Европейские учёные в своих исследованиях установили, что в ядрах конопли содержится четыре уникальных компонента или лигнанамида. Эти антиоксиданты привносят ещё большее разнообразие в полезной композиции веществ конопляных ядер и являются хорошим источником биологически активных и защитных соединений. Благодаря природным свойствам, в ядрышках содержится идеальное для организма человека соотношение Омега 3 и 6 (1:3).
Исключение оболочки ядра в семени конопли позволяет уйти от проблемы сильного осерения продукта (например, молока) за счет действия присущих сырью энзимов, например, полифенолоксидаз.  Установлено, что при использовании помола неочищенных семян конопли (ядра и его оболочки) посерения конопляного молока часто наступает уже через короткое время после его изготовления. И это изменение цвета вызвано преимущественно содержащимися в оболочках ядра полифенолоксидазами, высвобождающимися в результате их разрушения при размоле.
При размоле семени частицы скорлупы (оболочки ядра) присутствуют в смеси с размолотым ядром и при экстракции (холодной – ниже температуры 80°С или горячей – в диапазоне температур от 80°С до 90°С) вещества из оболочки переходят в жидкую фазу и остаются в ней. Последующее разделение жидкой фазы от твердой приводит к выводу твердых частиц, но не приводит к выводу с твердыми частицами и веществ, выделенных из этих частиц. Этим и объясняется процесс посерения молока и придачи ему горечи.
2
Одно из отличий по сравнению с аналогами, где обезжиривание проводится в начале - обезжиривание сверхкритическим СО на поздних стадиях (после отделения молока). При загрузке в экстрактор требуется предварительный размол, измельчение ядра, на сегодня не существует решений, позволяющих в промышленном режиме произвести размол ядра перед экстракцией, в виду его (ядра) сильной масличности.
При экстракции же на конечной стадии после разрушения и разваривания ядра конопли процесс извлечения масла облегчается, частично масло находится в свободном состоянии, сильно сокращается объем рабочей камеры реактора, % соотношение жира в сырье увеличивается, за счет удаления сахаров (большая часть уходит в молоко) на предыдущей стадии процесса из объема перерабатываемого сырья, снижаются энергозатраты.
Из уровня техники известно, что поступающее из разных регионов мира семечки конопли (как сырье) имеют разные свойства из-за различных почв для возделывания конопли, высоты над уровнем моря и расположения площадей возделывания, а также из-за различных погодных условий.
Так, применительно к РФ культивация промышленных сортов конопли производится на следующих территориях: Адыгея, Мордовия, Пензенская область, Рязанская, Курская, Орловская, Калининградская и Брянская области. Получаемое в результате уборки жаткой или комбайном сырье содержит много примесей и имеет повышенную влажность. По посевным качествам семена конопли делятся на 3 класса, в зависимости от засоренности и всхожести. Важный показатель качества посевного материала - крупность (масса 1000 семян), которая должна соответствовать параметрам, предусмотренным для данного сорта. У культурных сортов конопли крупность семян составляет 9-26 г/1000 шт.; при её снижении ниже 8 г/1000 шт. можно сделать вывод, что данный сорт дичает или вырождается. У диких форм (включая коноплю сорную) крупность семян колеблется от 2 до 8 г/1000 шт. Согласно исследованиям Института лубяных культур, среди семян одного и то же сорта встречаются как крупные, так и мелкие семена.
В зависимости от качественных и размерных показателей поступающего сырья устанавливаются временные и температурные режимы на каждом этапе переработки. Эти показатели объемов загружаемых компонентов, времени и температуры сведены в матрицу, которую используют в автоматическом режиме выбора нужных показателей в прямой зависимости от сырья. Например, загрузка объема воды (дистиллированной или очищенной водопроводной) прямо зависит от влажности сырья. Поэтому в рамках данной заявки эта матрица не представлена и не рассматривается. В сведениях по способу и системе введены только те временные и температурные параметры, которые остаются неизменными и существенными на влияние качества получаемого продукта.
Система, в общем алгоритме ее исполнения, реализующая указанный способ, представляет собой линию поточного производства за счет дозированной подачи сырья через заданные промежутки времени.
Эта система содержит:
- фор-смеситель для замачивания перемешиванием подаваемых дозировано обрушенных ядер семян конопли и воды, который расположен над емкостью для приготовления перемешиванием однородного по консистенции замеса из указанных компонентов, перемещаемых в эту емкость самотеком;
- сообщенный через винтовой насос с емкостью для приготовления замеса теплообменный аппарат, выполненный с функцией подогрева для термической обработки при температуре 80-90°С перемещаемого в него замеса;
2
- сообщенные с теплообменным аппаратом последовательно сообщенные между собой выдерживатели для перемещения по ним в течение 30 минут замеса из теплообменного аппарата в направлении буферной емкости для приема замеса и порционной выдачи его в декантерную центрифугу для разделения замеса на жидкую фракцию в виде конопляного молока, отправляемого в емкость приема молока, и твердую фракцию в виде кека с влажностью до 70%, направляемого в сушильную установку для снижения влажности кека до не более 10%, которая сообщена с СО-экстрактором для последующего разделения кека в виде сухой жирной муки на масло и обезжиренную протеиновую муку.
Таким образом, заявленная система представляет собой полнофункциональную линию по полной переработке ядер семян конопли не только для получения молока. Но и масла и протеиновой муки за один цикл ее работы. Система работает в поточном режиме, который задается темпом дозировано подаваемых в линию ядер семян конопли и воды.
Ниже приводится пример исполнения системы по переработке ядер семян конопли согласно настоящего изобретения (фиг. 1).
Система настроена на применения в качестве сырья очищенных обрушенных ядер конопли (без оболочки). Это сырье поступает в цех переработки ядра и с помощью шнека загружается в бункер дозирующий 1. Бункер дозирующий предназначен для приема и подачи сырья – очищенного ядра конопли, выполнен из нержавеющей стали.
Из бункера дозирующего 1 сырье по каналу 2 подачи и циркуляции сырья шнеком-дозатором 3 непрерывно дозируется и подается в фор-смеситель 4. В фор-смеситель по каналу 5 подачи воды так же подается вода. В фор-смесителе происходит накопление дозированных сырья и воды и их смешивание путем прямого намокания ядер методом их омывания. В фор-смесителе 4 идет подготовка намоченного сырья, его первичный замес для последующей подачи на замес и его измельчение в заданной пропорции. Это смачивание проводится путем перемешивания ядер и воды. Подача сырья регулируется за счет частного преобразователя, установленного в системе управления привода шнека-дозатора 3. Подача воды осуществляется насосом 6 Н-1 и регулируется клапаном пропорционально подаваемому сырью путем снятия показаний расходомера 7. Подача сырья осуществляется с заданной технологическим процессом производительностью.
Фор-смеситель 4 расположен непосредственно над емкостью 8 замеса, благодаря этому, смешанный продукт самотеком попадает непосредственно в емкость 8 замеса напрямую, исключая использование насосного оборудования. В емкости замеса 8 организовывается смешивание полученного замеса циркуляционным насосом 9 для получения однородной концентрации сырья (режим гомогенизации). Для контроля температуры приготовленного замеса используется датчик температуры.
Далее замес из емкости 8 замеса винтовым насосом 10 подается в теплообменник-нагреватель 11 сырья для нагрева и последующей термической обработки. Нагрев сырья осуществляется за счет подачи пара под избыточным давлением с заданной температурой в корпус теплообменника по линии 12 подачи пара. Горячий конденсат отводится по линии 13 отвода чистого конденсата. Нагрев сырья производится до температур 80-90°С, благодаря повышенному давлению в теплообменнике-нагревателе. Контроль температуры выходящего из теплообменника-нагревателя сырья контролируется датчиком температуры.
После нагрева в теплообменнике-нагревателе 11 сырье последовательно проходит через последовательно сообщенные между собой выдерживатель №1 (поз. 14) и выдерживатель №2 (поз. 15). В выдерживателях сырье непрерывно двигается внутри вдоль корпуса за счет давления, создаваемого насосом 10, подающего сырье из емкости 8 замеса. Выдерживатели расположены последовательно и рассчитаны по объему рабочей полости, исходя из условия нахождения сырья в них в течение 30 минут. Контроль величины давления в выдерживателе №2 осуществляется за счет датчика давления. Температура процесса контролируется датчиком температуры.
Из выдерживателя №2 (поз. 15) сырье попадает в буферную емкость 16 разваренного сырья, сообщенную с декантерной центрифугой 17. Давление в рабочей зоне этой емкости контролируется датчиком давления, температура сырья, подаваемого на декантерную центрифугу 17, контролируется датчиком температуры. Насосом 18 полученная смесь непрерывно подается на декантерную центрифугу 17 для разделения сырья на конопляное молоко и кек.
Декантер предназначен для разделения сырья на жидкую и твердую фракции с заданной производительностью в определенной технологическим процессом пропорции. Твердая фракция выходит из окна выгрузки декантера с влажностью до 70%.
Молоко после декантирования по каналу 19 отбора молока выводится из технологического процесса и направляется в емкость 20 приема молока и далее транспортируется в емкости хранения. После пастеризации и охлаждения, молоко поступает на линию розлива и упаковки для его дальнейшего складирования и отгрузки. При необходимости обезжиривания молока дополнительным технологическим процессом предусматривается его сепарация перед пастеризацией.
Кек из декантерной центрифуги 17 по каналу 21 подачи и циркуляции сырья подается на сушильную установку 22 типа РДС (роторно-дискового), либо РТС (роторно-трубчатого) типа. Сушильная установка 22 передает тепло сырью через стенку вала и корпуса. Нагрев корпуса и вала сушильной установки до заданной температуры осуществляется за счет подачи пара по линии 12 подачи пара. Горячий конденсат отводится по линии 13 отвода чистого конденсата.
Пары, образующиеся при сушке продукта, удаляются вентилятором, входящим в комплектацию сушильной установки по линии отбора соковых паров во внешнюю среду через циклон, улавливающий мелкие частицы продукта, захватываемые паром во время его прохождения через рабочую полость сушильной установки.
Сушильная установка типа РДС (РТС) предназначена для сушки различного сырья и позволяет высушивать различные пастообразные, кашеобразные и сыпучие материалы. В данном случае сушильная установка предназначена для сушки продукта влажностью 65-80%. На установку поступает сырье и высушивается до влажности не более 10%. Сушка происходит за счет нагрева продукта паром через стенку вала и стенку корпуса. Для нагрева в вал и рубашку корпуса подается пар с температурой до 130-140°С. Выпариваемая влага удаляется из сушилки в виде пара. Мелкие частицы, которые уносятся с удаляемыми парами осаждаются в циклоне. Сухая мука выгружается через окно выгрузки с регулируемым шибером.
Высушенный продукт (кек) выгружается из окна выгрузки сушильной установки в шнек 23 выгрузки и далее поступает в бункер 24 фасовки.
2
Бункер 24 фасовки оснащается шнеком-дозатором 25 для отбора продукта и его фасовки в мешки 26 с целью дальнейшей экстракции. Наполнение мешков осуществляется вручную, путем включения/отключения шнека-дозатора 25 продукта. Мешки, наполненные сухой жирной мукой, устанавливаются в экстрактор СО 27 для последующего разделения на масло и обезжиренную протеиновую муку. Экстрактор 27 состоит из нескольких экстракционных колонок, в которые закладываются мешки, наполненные сухим продуктом. После закладки мешков колонка закрывается крышкой, запускается рабочий цикл.
2
2
2
2
СО-экстрактор 27 (или экстрактор СО) работает по технологии сверхкритической СОэкстракции растительного сырья: при давлении свыше 7,39 МПа и температуре более 31,6ºС диоксид углерода находится в так называемом сверхкритическом состоянии, при котором его плотность как у жидкости, а вязкость и поверхностное натяжение как у газа. Эта необычная физическая субстанция (флюид) является отличным неполярным растворителем. Сверхкритический СОспособен полностью или выборочно экстрагировать любые неполярные составляющие, а при введении сорастворителя способен растворять и полярные вещества, находящиеся в растительном сырье.
2
2
2
2
Экстрактор СОпредназначен для выделения из высушенной муки жировой фракции (масла). Технология сверхкритической СО экстракции является высокорентабельной и самой энергосберегающей технологией экстракции растительного сырья из известных технологий. СО экстракция растительного сырья позволяет производить переработку не только высококачественного сырья, но и отходов производства с целью экстрагирования из них основных компонентов для придания более высокого качества низким сортам продукта. СО экстракция способна обеспечить извлечение полного комплекса биологически активных веществ, а также всю полноту целебных свойств и богатство компонентов экстракта, недостижимое при других способах обработки сырья.
2
2
На сегодняшний день сложившаяся в мире экологическая и социальная обстановка настоятельно требует новых подходов к извлечению биологических компонентов. В пищевой промышленности ограничено, а в фармацевтической запрещено применение ряда экстрагентов, способных оказывать токсическое или мутагенное действие. Одним из решений данной проблемы является применение в качестве экстрагента сжиженного СО. А сама технология получила название – СО экстракция растительного сырья.
Углекислый газ (или диоксид углерода), применяемый в сверхкритическом состоянии для экстракции натурального сырья (растительного или животного), обладает всеми преимуществами и возможностями сжатого газа. Более того, он обладает целым рядом привлекательных свойств, обеспечивающих дополнительные преимущества при использовании этого газа в качестве вспомогательного средства при экстракции.
2
СОобладает универсальной растворяющей способностью по отношению к органическим соединениям, физиологически не вызывает опасений, т.к. является конечным продуктом метаболизма ряда живых организмов, в том числе и человека.
2
СОявляется стерильным и бактериостатичным соединением, не горит и не является взрывчатым веществом, что немаловажно для производственных условий, безопасен для окружающей среды, что позволяет говорить о возможности создания экологически чистого вида производства.
2
После обезжиривания продукта из экстрактора СО 27 экстракт в виде масла по линии 28 отбора масла поступает в емкость 29 сбора масла и далее выводится из технологического цикла на линию дегазации, розлива и упаковки, хранения.
Визуально масло получается чище, чем при холодном отжиме, без запаха и вкуса, прогорклость отсутствует. Это объясняется тем, что за счет гидролиза под температурой, в масле минимизированы окислительные процессы.
Сухая обезжиренная протеиновая мука, отделенная от масла в процессе экстракции, извлекается из экстрактора вручную и выгружается в бункер 30 буферный промежуточный. Из этого бункера мельничная установка 31 забирает муку и через устройство 32 пневмотранспорта по линии отбора готового продукта передает её в цех фасовки в бункер 33 сбора обезжиренной муки. Мука в циклоне устройства пневмотранспорта отделяется от транспортирующего воздуха и выгружается в бункер 33 сбора обезжиренной муки. Воздух после циклона направляется в блок-фильтр для очистки от мелкодисперсных частиц. Блок-фильтр также выгружает собранную муку в бункер.
Система пневмотранспорта параллельно измельчению и транспортированию исполняет роль охладителя муки. Из бункера 33 сбора обезжиренной муки мука через шнек-дозатор 34 подается на линию 35 фасовки на устройство выгрузки в картонные барабаны с полиэтиленовым вкладышем.
Установка мельничная 31 в виде дробилки зерновой предназначена для измельчения растительного и животного сырья влажностью от 6 до 14%, для помола сушонки и транспортировки муки в пневмотранспорт. Состоит из двух агрегатов: мельницы и вентилятора, соединенных между собой валом и смонтированных на общей раме. В мельнице располагается ротор, установленный на вал, представляющий собой сварную конструкцию из дисков и обоймы, на дисках выполнены отверстия под оси, на которых располагаются молотки, установленные через втулки. Вентилятор всасывает продукт через загрузочное окно, установленное на мельнице, проходя через мельницу, продукт дробится о вращающиеся молотки, установленные на корпусе деки и перфорированные листы, попадая в вентилятор, выбрасывается дальше в пневмотранспортную систему.
В предлагаемом решении устройство пневмотранспорта предназначено для сбора и передачи сухого продукта от экстрактора в бункер сбора готового продукта. В процессе транспортировки воздухом сухого продукта он охлаждается и в бункере оказывается с температурой около 25°С. Транспортировка продукта осуществляется за счет давления, создаваемого вентилятором мельничной установки (дробилки).
Пневмотранспорт данной технологической линии состоит из системы трубопроводов, блока циклонов, блок-фильтра. После выгрузки из экстрактора в промежуточную буферную емкость, продукт попадает через мельничную установку в приемник пневмотранспорта и по трубопроводу передается в циклон, где осаждается и далее выгружается в бункер готового продукта. Воздух, очищенный от основного объема продукта, уходит на блок-фильтр, в котором происходит отбор мелкодисперсной фракции, неулавливаемой циклоном. Блок-фильтр оснащен набором рукавных фильтров для улавливания мелкой фракции. Воздух фильтруется и отводится в атмосферу. Рукавные фильтры являются многоразовыми и не требуют постоянной замены. Осмотр и обслуживание блок-фильтра занимает от 2 до 3 минут в смену. Выгрузка фракции, осажденной блок-фильтром, осуществляется непрерывно. С точки зрения энергозатратности и гибкости построения системы, пневмотранспорт в данном случае является наиболее предпочтительной системой транспортировки сухого продукта.
Количественный состав белка и жира в молоке зависит от времени варки. Белок можно получить в количестве от 0.5 до 5%, жир при сепарации можно регулировать от 0.5 до 3-4%. В муке содержание белка варьируется в пределах 70-75%, жира до 1-2%.