УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР
Полезная модель относится к конструкции устройств для непрерывной гидротермической обработки зерна таких крупяных культур, как гречка, овёс, ячмень и т.д.
Здесь и далее термином «гидротермическая обработка обозначен процесс, в котором основной операцией является пропаривание зерна выбранной фупяной культуры с целью стерилизации, улучшения вкусовых качеств, развариваемости и обеспечения пригодности к длительному хранению крупы, получаемой из пропаренного (и затем высушенного) зерна.
Даже обычным потребителям известно, что крупы из зерновых культур являются массовым продуктом пищевой промышленности. Поэтому весьма желательно, чтобы средства гидротермической обработки были как можно более производительными и удобными в обслуживании и обеспечивали как можно более однородное качество продукта и как можно меньшие удельные затраты энергии на обработку.
К сожалению, совокупное выполнение указанных условий, по имеющимся у нас данным, до сих пор не было обеспечено.
Например, общеизвестно устройство, для периодической гидротермической обработки зерна, которое обычно называют «пропариватель Неруша. Это устройство имеет вид цилиндрического сосуда с эллиптической крышкой и коническим днищем, которые снабжены герметичными затворами. Внутри этого сосуда расположены трубы с соплами для подачи и распределения острого пара по объёму зерна, периодически зафужаемого для гидротермической обработки (Гинзбург М.Е. Технология крупяного производства. - М.: ХЛЕБОИЗДАТ, 1959, с.37-40, Рис.17).
Это устройство просто по конструкции и относительно удобно в обслуживании.
Однако существенную часть объёма указанного сосуда занимает система распределения острого пара по объёму обрабатываемого зерна. Понятно, что используемые для этого трубы с соплами не должны препятствовать ни загрузке сырья, ни выпуску готового продукта. Понятно и то, что при соблюдении указанных условий не удаётся обеспечить равномерное тепловое воздействие на всю массу зафуженного зерна.
ШШ|||11ИР
il |ii% i4Kiiiui:;;: i;:L&b; Sf K sf;i i
- МПК В02В1/04, F 26 В 15/16
для структурных преобразований внутри зерна. Поскольку расход пара на нагрев существенно превышает его расход на термообработку при заданной температуре, постольку производительность парового котла можно стабилизировать только при усповии эксплуатации нескольких устройств, работающих со сдвигом по фазам технологического цикла.
И, наконец, описанное устройство, как и любой сосуд, работающий под избыточным давлением (в частности, около 4 ати), должно быть снабжено системой безопасности.
Более совершенны устройства непрерывного действия.
Из их числа к предлагаемому устройству по технической сущности наиболее близко устройство для гидротермической обработки зерна, которое производит Одесское НПО «СИМО. Это устройство имеет:
средство подачи зерна от внешнего источника,
входной самоуплотняющийся (в частности, шлюзовой) затвор для непрерывной подачи зерна на гидротермическую обработку, который подключён на выход указанного средства,
вертикально установленный проточный цилиндрический сосуд, внутри которого расположены трубы с соплами для подачи и распределения острого пара по объёму обрабатываемого зерна и в котором верхняя часть служит зоной нагрева, средняя часть - зоной пропаривания и нижняя часть - зоной сбора конденсата,
средства подачи пара на нагрев и пропаривание зерна от источника пара (парового котла) к трубам с соплами,
выходной самоуплотняющийся (в частности, шлюзовой) затвор для непрерывной выдачи гидротермически обработанного зерна, и
средства удаления конденсата из гидротермически обработанного зерна.
В этом устройстве, как и в «пропаривателе Неруша, раздача острого пара на нагрев и пропаривание в массу медленно движущегося зерна происходит через трубы с соплами, расположенные внутри проточного цилиндрического сосуда. При этом зоны нагрева, пропаривания и сбора конденсата не обособлены одна от другой, в связи с чем указанные процессы протекают в общем объёме при заметном нежелательном взаимовлиянии.
Как уже было отмечено, указанные трубы не должны препятствовать свободному перемещению зерна. Поэтому промежутки между ними задают настолько большими, что условия нагрева и пропаривания для зёрен, оказавшихся в непосредственной близости к паровым соплам, и для зёрен, удалённых от них, существенно различаются.
Кроме того, движение зерна лишь под действием собственного веса может быть неравномерным относительно поперечного сечения цилиндрического сосуда из-за тормозящего действия стенок и труб с соплами.
И, наконец, затруднены согласование работы самостоятельных приводов верхнего и нижнего затворов и эффективное отделение конденсата от обработанного зерна при его выпуске через выходной затвор.
В итоге качество гидротермической обработки зерна оказывается нестабильным.
В основу полезной модели положена задача изменением формы выполнения затворов и цилиндрического сосуда и их взаимосвязей со средствами подачи пара и отвода конденсата создать такое устройство, которое обеспечивало бы существенно более однородную концентрацию острого пара и более однородное температурное поле в массе непрерывно гидротермически обрабатываемого зерна крупяных культур и тем самым стабилизировало бы качество целевого продукта.
Поставленная задача решена тем, что в устройстве для гидротермической обработки зерна крупяных культур, имеющем средство подачи зерна от внешнего источника, входной самоуплотняющийся затвор для непрерывной подачи зерна на гидротермическую обработку, который подключён на выход указанного средства, проточный цилиндрический сосуд, подключённый к источнику пара средствами его подачи в зону нагрева и распределения в зоне пропаривания по объёму обрабатываемого зерна, выходной самоуплотняющийся затвор для непрерывной выдачи гидротермически обработанного зерна и средства удаления конденсата из гидротермически обработанного зерна,
согласно изобретательскому замыслу
а) проточный цилиндрический сосуд снабжён входным и выходным раструбами, установлен под углом к горизонтали 90° и разделён на три обособленные секции, причём:
первая секция, соответствующая зоне нагрева, имеет сплошную стенку и охвачена по меньшей мере одним кожухом теплообменника, который подкпючён к источнику пара и средству отвода конденсата,
вторая секция, соответствующая зоне пропаривания, имеет на большей части длины перфорированную стенку и также охвачена по меньшей мере одним кожухом теплообменника, который подключён к источнику пара и средству отвода конденсата, а охвачена по меньшей мере одним собственным кожухом для сбора и слива конденсата;
б)выход из средства подачи зерна от внешнего источника сообщается с полостью цилиндрического сосуда на участке между входным раструбом и обращённым к этому раструбу торцом кожуха первого теплообменника первой секции, а
в)оба самоуплотняющихся затвора выполнены в виде поршней, которые с заданным шагом установлены на замкнутой гибкой связи, проходящей одной из своих ветвей через проточный цилиндрический сосуд и охватывающей приводной и натяжной узлы, первый из которых снабжён приводом вращения, а второй - регулятором натяжения гибкой связи.
Разделение проточного цилиндрического сосуда на три конструктивно обособленные секции, динамически отсекаемые одна от другой движущимися поршнями, позволяет обеспечить высокую производительность гидротермической обработки даже при незначительных (диаметром 130 мм) проходных сечениях. Естественно, что в полостях столь узких труб нетрудно выровнять температурное поле в зоне нафева зерна и концентрацию острого пара в массе непрерывно обрабатываемого зерна в зоне пропаривания и тем самым стабилизировать качество целевого продукта.
Дополнение же цилиндрического сосуда секцией декомпрессии позволяет не только эффективно удалить конденсат из массы гидротермически обработанного зерна, что облегчает и удешевляет последующую сушку, но и повысить безопасность эксплуатации устройств указанного типа.
Первое дополнительное отличие состоит в том, что устройство снабжено вторым, идентичным первому проточным цилиндрическим сосудом, сквозь который пропущена вторая ветвь гибкой связи.
Тем самым удаётся удвоить производительность устройств для непрерывной гидротермической обработки зерна крупяных культур практически на одних и тех же производственных площадях.
Второе дополнительное отличие состоит в том, что гибкая связь выполнена в виде цепи. В этом случае yпpoщaeтdя конструкция приводного и натяжного узлов, ведущий и ведомый элементы которых могут быть выполнены в виде звёздочек с выемками для поршней.
4 работки зерна крупяных культур в предпочтительной форме выполнения (вид в плане с
условным вертикальным положением загрузочных бункеров);
фиг.2 - входная часть зоны пропаривания зерна, выделенная окружностью и обозначенная буквой А на фиг.1 (в увеличенном масштабе);
фиг.З - поперечное сечение ББ с фиг.2.
Устройство для гидротермической обработки зерна крупяных культур (см. фиг.1) имеет по меньшей мере один проточный цилиндрический сосуд 1, который снабжён входным 2 и выходным 3 раструбами, установлен под углом к горизонтали  90°, а обычно  45°, и разделён на три конструктивно и технологически обособленные секции.
Первая секция соответствует зоне нагрева зерна. Она имеет сплошную стенку и охвачена по меньшей мере одним теплоизолированным снаружи кожухом 4 теплообменника, который подключён к источнику пара и средству отвода конденсата.
Вторая секция соответствует зоне пропаривания зерна. Она имеет на большей части длины перфорированную стенку и также охвачена по меньшей мере одним теплоизолированным снаружи кожухом 5 теплообменника, который также подкпючён к источнику пара и средству отвода конденсата.
Третья секция предназначена для декомпрессии и окончательного удаления конденсата из пропаренного зерна. Она имеет стенку, которая перфорирована по меньшей мере вблизи выходного раструба 3 и охвачена по меньшей мере одним (не обязательно теплоизолированным снаружи) собственным кожухом б для сбора и слива конденсата.
На практике сосуд 1 обычно имеет вид (как правило, сборной) круглой в поперечном сечении трубы диаметром в свету 100-250 мм. Однако специалистам понятно, что термин ицилиндрический следует понимать в сугубо топологическом смысле, то есть как характеристику такого сосуда 1, у которого профиль и площадь поперечного сечения на всём протяжении практически одинаковы и образующая контура стенки с внутренней стороны остаётся параллельной сама себе независимо от формы упомянутого профиля.
Упомянутая перфорация стенки сосуда 1 во второй и третьей секциях условно показана на фиг.1 только осевыми линиями перфорационных отверстий, хотя на фигурах 2 и 3 такие отверстия явно видны в начале зоны пропаривания зерна.
г.2 // 5/7
5
суда 1 могут существенно изменяться даже в переделах одной секции.
Специалистам также понятно, что особо не обозначенные на чертежах линия подачи пара (от стрелки «Пар) и линия сбора и отвода конденсата (которая снабжена стрелкой «Конденсат) в разных конкретных воплощениях изобретательского замысла могут различаться по количеству и местам подключения соответственно раздаточных и отводящих патрубков.
Сквозь сосуд 1 пропущена замкнутая гибкая связь 7. На ней с заранее выбранным одинаковым шагом закреплены порщни 8. Эта связь 7 охватывает приводной узел 9 и натяжной узел 10. Указанные узлы 9 и 10 соответственно снабжены не показанными на чертежах подходящим приводом вращения и регулятором натяжения гибкой связи 7.
В качестве гибкой связи 7 можно использовать трос или, что предпочтительно, цепь произвольной конструкции. Важно лишь, чтобы конструкция тяговых и натяжных элементов узлов 9 и 10 (например, звёздочек с выемками для поршней 8) была известным образом согласована с формой гибкой связи 7.
Поршни 8 обычно имеют не показанные особо подходящие радиальные и/или торцевые средства уплотнения и обеспечивают практически эффективную герметизацию всех указанных секций сосуда 1 между входным 2 и выходным 3 раструбами. Действительно, в рабочих положениях эти поршни 8 поочерёдно служат подвижными входными (после загрузочного бункера 11), промежуточными (внутри секций и между секциями сосуда 1) и выходными (перед раструбом 3) самоуплотняющимися затворами.
Загрузочный бункер 11 на фиг.1 показан условно как возможный концевой элемент произвольного средства непрерывной подачи зерна на гидротермическую обработку. Однако в любом случае этот бункер 11 или иной выход упомянутого средства подачи зерна должен сообщаться с полостью сосуда 1 через окно в его стенке, которое расположено на участке между входным раструбом 2 и обращённым к этому раструбу торцом кожуха 4 первого теплообменника первой секции.
Целесообразно (но не обязательно), чтобы устройство было снабжено вторым, идентичным первому проточным цилиндрическим сосудом 1, сквозь который пропущена вторая ветвь гибкой связи 7 так, как это и показано на фиг.1.
нородности продукта по качеству.
Гидротермическую обработку в описанном устройстве проводят таким образом.
Отрегулировав натяжение гибкой связи 7 с помощью узла 10, включают приводной узел 9 и подачу пара под кожухи 4 и 5 в первую и вторую секции устройства и подкпючают все секции устройства к магистрали слива конденсата.
После прогрева системы приступают к непрерывной подаче отсортированного и очищенного зерна выбранной крупяной культуры через бункер 11 в полость сосуда 1. При движении гибкой связи 7 поршни 8 поочерёдно попадают во входной раструб 2 и отсекают порции зерна, которые далее поступают в первую секцию на нагрев.
Поскольку масса порций зерна между соседними движущимися поршнями 8 относительно невелика (обычно порядка 1-2 кг), постольку температура в объёме зерна на выходе из первой секции оказывается достаточно равномерной даже при теплообмене через стенку сосуда 1.
Далее, в зоне пропаривания, струи острого пара практически равномерно пронизывают занятый зерном объём и, отчасти конденсируясь, также практически равномерно увлажняют зерно.
И, наконец, в зоне декомпрессии, в которой пространство между стенкой сосуда 1 и кожухом б сообщается с системой отвода конденсата, происходит интенсивное удаление влаги из пропаренного зерна, которое на выходе из раструба 3 попадает на не показанный особо транспортёр и поступает на сушку.
Гидротермическая обработка зерна на опытных образцах показала, что предложенное устройство удобно и безопасно в эксплуатации.