РЕАКТОР БАРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ КОРМОВ
CONCENTRATED FEED BAROMETRIC TREATMENT REACTOR

Изобретение относится к оборудованию для баротермомеханической обработки рассыпных кормов и может быть использовано на животноводческих фермах, перерабатывающих сельскохозяйственных предприятиях и комбикормовых цехах.
Известен аппарат для пропаривания зерна (а.с. SU №1161071, А23N 17/00, 15.06.1985 г.), содержащий вертикальную герметичную камеру, загрузочное и разгрузочное устройства, вертикальные трубки с укрепленными на них лепестками, установленными под углом 40-50° к вертикальной оси аппарата.
Конструкция аппарата не позволяет регулировать время и температуру обрабатываемого зерна, которое под воздействием собственного веса стремительно перемещается вниз, а ускоряется процесс падения постоянно вибрирующими лепестками.
Наиболее близким по конструктивным особенностям к предлагаемому изобретению является шнековый реактор (а.с. SU №1676578, А23N 17/00, 15.09.1991 г.) - взят за прототип. Шнековый реактор включает корпус с загрузочной и выгрузной горловинами, выгрузное приспособление в виде охватывающих шнек трех кронштейнов, размещенный в корпусе шнек с уменьшающимся к выгрузной горловине диаметром и шагом витков, расположенное вокруг корпуса нагревательное устройство.
В данном шнековом реакторе нагревательное устройство, расположенное на корпусе, не обеспечивает заданный и равномерный прогрев спрессованного обрабатываемого корма, а выгрузное приспособление ненадежно, т.к. забивается при обработке грубых кормов.
Все вышеприведенные устройства имеют ограниченные технологические возможности, т.е. рассчитаны на обработку сырья при низких температурах и избыточном давлении не более 0,1 МПа.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства путем создания реактора баротермической обработки концентрированных кормов, имеющего рабочий орган, обеспечивающий надежную загрузку, выгрузку и непрерывное перемешивание обрабатываемого корма для равномерного прогрева его паром при температуре от 100°С до 300°С и соответствующем давлении (10-15 МПа), а также кратное повышение производительности за счет сокращения в несколько раз времени обработки концентратов (экспозиция) при сохранении в них витаминов.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что реактор баротермической обработки концентрированных кормов, содержащий корпус с загрузочной и выгрузной горловинами, выгрузное приспособление и размещенный в корпусе шнек, также снабжен загрузочным приспособлением, причем загрузочное и выгрузное приспособления выполнены в виде лопастей, имеющих форму трапеции, большее основание которой равно ширине загрузочной и выгрузной горловин, снабженных упругими счесывающими элементами, длина которых равна не менее 1/3 длины лопасти, и установленных на валу рабочего органа, имеющего прямоугольные лопасти, причем лопасти выгрузного приспособления расположены плоской частью под углом (α) к оси вала в направлении, противоположном лопастям загрузочного приспособления, расположенным также плоской частью под углом (α) к оси вала, прямоугольные лопасти рабочего органа установлены на валу в радиальной плоскости под углом (α) по винтовой линии вдоль вала, при этом угол (α) равен 20°…30°, а соотношение шага установки лопастей S к проекции лопасти В в плоскости вращения (S:В) равно 1…3.
Выполнение загрузочного приспособления в виде лопастей, имеющих форму трапеции, большее основание которой равно ширине загрузочной горловины, снабженных упругими счесывающим элементами, длина которых равна не менее 1/3 длины лопасти, и установленных на валу рабочего органа под углом (α) к оси вала, позволяет принимать поступающий на обработку спрессованный концентрированный корм (т.к. в корпусе реактора высокая температура и давление, то сырье должно быть уплотнено), срезать (разрыхлять) его и перемещать в зону действия прямоугольных лопастей рабочего органа.
Выполнение лопастей рабочего органа прямоугольными и установленными на валу в радиальной плоскости под углом (α) по винтовой линии вдоль вала позволяет интенсивно перемешивать обрабатываемый корм, обеспечивая постоянное и равномерное пропаривание всей массы (каждой ее частицы), и одновременно перемещать его в сторону выгрузного приспособления, а соотношение шага установки лопастей S к проекции лопасти В в плоскости вращения (S:В), равное 1…3, является оптимальным, т.к. при шаге менее 1 обрабатываемая масса будет непрерывно перемещаться вдоль корпуса, не успевая пройти баротермическую обработку, а при шаге более 3 не происходит интенсивного перемешивания и равномерного пропаривания массы.
Выполнение выгрузного приспособления в виде лопастей, имеющих форму трапеции, большее основание которой равно ширине выгрузной горловины, снабженных упругими счесывающими элементами, длина которых равна не менее 1/3 длины лопасти, и установленных на валу рабочего органа под углом (α) к оси вала в направлении, противоположном лопастям загрузочного приспособления, позволяет формировать поток поступающей обработанной массы и выталкивать его в выгрузную горловину, а установка лопастей в направлении, противоположном направлению поступающего потока, позволяет избежать затора готовой массы у торцевой стенки корпуса, т.к. лопасти подают массу навстречу общему потоку, формируя тем самым выгрузной поток.
Установка лопастей загрузочного приспособления, прямоугольных лопастей рабочего органа и лопастей выгрузного приспособления под углом (α) обеспечивает надежное разрыхление, перемещение, перемешивание, равномерное пропаривание, формирование выгрузного потока и выталкивание обработанной массы из реактора, при этом длина счесывающего упругого элемента, равная не менее 1/3 длины лопасти, также обуславливает тщательное разрыхление и выталкивание выгрузного потока, т.к. недостаточно разрыхленная масса не получит полноценной обработки, а вовремя не выгруженная масса может скопиться в выгрузной горловине и образовать затор (остановка реактора). Экспериментально определено, что величина угла (α) должна быть 20°…30°, т.к. при угле менее 20° процессы рыхления, перемещения, перемешивания, формирования выгрузного потока и выталкивания будут проходить недостаточно интенсивно, а при угле более 30° все вышеперечисленные действия будут протекать с повышенной скоростью, что отрицательно отразится на качестве обработки концентрированного корма. Выполнение лопастей загрузочного и выгрузного приспособлений в форме трапеции с большим основанием, обращенным к загрузочной и выгрузной горловинам и равным их ширине, позволяет исключить аэродинамический эффект.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами: фиг.1 - схема реактора баротермической обработки концентрированных кормов, фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1.
Реактор баротермической обработки концентрированных кормов содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 (см. фиг.1) с загрузочной 2 и выгрузной 3 горловинами, в котором установлен рабочий орган, включающий вал 4 со смонтированными на нем прямоугольными лопастями 5 (см. фиг.1, 2), расположенными под углом (а), равным 20°…30°, в радиальной плоскости по винтовой линии вдоль вала 4 с шагом S, имеющим отношение к проекции плоскости В в плоскости вращения (S:В), равное 1…3, при этом на одном конце вала 4 рабочего органа, напротив загрузочной горловины 2, установлено загрузочное приспособление, выполненное в виде лопастей 6 (см. фиг.1, 3), имеющих форму трапеции, большее основание которой равно ширине загрузочной горловины 2, установленных под углом (α), равным 20°…30°, к оси вала 4 и снабженных упругими счесывающими элементами 7, а на другом конце вала 4 рабочего органа, напротив выгрузной горловины 3, смонтировано выгрузное приспособление, выполненное в виде лопастей 8, имеющих форму трапеции, большее основание которой равно ширине выгрузной горловины 3, установленных под углом (α), равным 20°…30°, к оси вала 4 рабочего органа в направлении, противоположном лопастям 6 загрузочного приспособления, и снабженных упругими счесывающими элементами 9. Также реактор баротермической обработки концентрированных кормов снабжен датчиками давления 10 (см. фиг.1) и температуры 11.
Реактор баротермической обработки концентрированного корма работает следующим образом. В корпус реактора 1 подаются пар и вода, включаются датчики давления 10 и температуры 11. Приводится в движение вал 4 рабочего органа с установленным на нем загрузочным приспособлением, выполненным в виде лопастей 6, снабженных упругими счесывающими элементами 7, прямоугольными лопастями 5 рабочего органа и выгрузным приспособлением, выполненным в виде лопастей 8, снабженных упругими счесывающими элементами 9. Комбикорм или его компоненты принудительно в спрессованном виде подаются через загрузочную горловину 2 корпуса 1, где вращающееся загрузочное приспособление, расположенное под загрузочной горловиной, упругими счесывающими элементами 7 лопастей 6, установленных под углом (α) к оси вала рабочего органа, разрыхляет слой сырья, а плоскости лопастей 6 продвигают его в сторону прямоугольных лопастей 5, установленных также под углом (α) в радиальной плоскости по винтовой линии вдоль вала рабочего органа, которые перемешивают обрабатываемую массу, обеспечивая постоянное и равномерное пропаривание всей массы (каждой ее частицы), и одновременно перемещают ее к выгрузному приспособлению, расположенному напротив выгрузной горловины 3, которое упругими счесывающими элементами 9 лопастей 8, установленных под углом (α) к оси вала рабочего органа и в направлении, противоположном лопастям 6 загрузочного приспособления, создает выгрузной поток и выталкивает готовую обработанную массу. По показаниям датчиков давления 10 и температуры 11 регулируют подачу пара и воды, а время баротермической обработки, заданное технологическим процессом в зависимости от поступающих на обработку концентрированных кормов, регулируется частотой вращения вала 4 рабочего органа.
Использование данного реактора при баротермической обработке концентрированных кормов позволяет достигнуть глубокой декстринизации крахмала, как условие его перехода в легкоусвояемые полисахариды, при этом степень декстринизации крахмала при температуре 100°С достигает 30%, при 120°С - 60%, а при 180°С - 90%. Также короткие, но интенсивные воздействия тепла, влаги и высокого давления (10-15 МПа) очищают концентрированные корма от сальмонеллы, патогенных бактерий, грибков и плесени, а время обработки при высокой температуре (100°С-300°С) сокращается в несколько раз (экспозиция составляет 30-120 сек), что позволяет кратно повысить производительность реактора при сохранении витаминов (В.А.Афанасьев. Теория и практика специальной обработки зерновых компонентов в технологии комбикормов. Воронеж, Воронежский государственный университет, 2002 г., стр.31-40, 231-236).