УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЗОРВАННОГО ЗЕРНА

Изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно оборудованию, предназначенному для переработки вспучиванием зерновых материалов и может быть использовано при производстве продуктов, не требующих варки, а также в производстве комбикормов.
Известно устройство для производства взорванных зерен, включающее закрепленную на станине с наклоном к горизонтальной плоскости цилиндрическую рабочую камеру с теплоносителем, оборудованную нагревательным элементом, приспособлением для перемешивания и перемещения зерен, загрузочным бункером и выходным отверстием, установленным под загрузочным бункером дозатором, состоящим из полого цилиндра с симметрично расположенными приемным и выходным окнами и сменного ячеистого барабана, при этом рабочая камера закреплена на станине посредством рамы с возможностью изменения угла наклона к горизонтальной плоскости, приспособление для перемешивания выполнено в виде приводного шнека, периферийные участки витков которого соединены стержнями, укрепленными перпендикулярно виткам, а шнек кинематически сообщен со сменным ячеистым барабаном дозатора (см. патент СССР №1793887, МПК A23L 1/18, А23Р 1/14, опубл. 07.02.1993 г.)
В известной конструкции нагрев зернового материала осуществляется за счет нагрева небольшого участка рабочей камеры и для равномерного нагрева зернового материала необходимо обеспечивать его постоянное перемешивание, а для обеспечения необходимой температуры в рабочей камере требуются большие энергозатраты.
Наиболее близким к заявляемому решению является конструкция аппарата для производства взорванного зерна, представляющая собой закрепленную на корпусе вращающуюся герметично закрытую камеру с расположенной под ней газовой горелкой, на торце камеры закреплена поворотная крышка с уплотнительной прокладкой и фиксатор со стопорным механизмом (Установка для производства взорванных зерен УВЗ.0.00.000, http://www.ukrstroydom.com/index.php?newsid=183).
В известной конструкции пламя газовой горелки нагревает стенку герметичной камеры, через нагретую стенку тепло передается зерновому материалу, а для равномерного нагрева и перемешивания зерна, герметичную камеру вращают. Кроме того, установка загружается и разгружается оператором.
Недостатки известной конструкции заключаются в низкой производительности и высоких энергозатратах эксплуатации установки, которые обусловлены длительностью времени прогрева зернового материала и ручной загрузкой и выгрузкой зернового материала и готовой продукции.
Кроме того, ручная загрузка и выгрузка не обеспечивают безопасность эксплуатации установки.
Задачей настоящей полезной модели является повышение производительности установки и безопасности эксплуатации.
Техническим результатом, достигаемым в результате решения поставленной задачи является обеспечение непосредственного контакта теплоносителя с зерновым материалом.
Поставленная задача достигается тем, что в установке для производства взорванного зерна, содержащей герметичную камеру и камеру вспучивания, согласно полезной модели, герметичная камера снабжена, по крайней мере, одним герметизирующим клапаном и трубопроводом для подвода теплоносителя.
При этом установка дополнительно содержит бункер-накопитель с подогревателем зерна и дозатором.
Кроме того, герметичная камера может быть снабжена боковым отводом в верхней части.
Помимо этого, герметичная камера может быть выполнена U-образной.
Также, герметизирующий клапан может быть расположен в верхней части герметичной камеры.
Кроме того, один из герметизирующих клапанов может быть расположен в верхней части герметичной камеры, а другой герметизирующий клапан - в нижней части герметичной камеры.
Помимо того, один из герметизирующих клапанов может быть расположен в верхней части герметичной камеры, а другой герметизирующий клапан - в верхней части бокового отвода герметичной камеры.
Также, один из герметизирующих клапанов может быть расположен в верхней части одного из отводов U-образной герметичной камеры, а другой герметизирующий клапан - в верхней части другого отвода U-образной герметичной камеры.
При этом трубопровод подвода теплоносителя может быть расположен на боковой части герметичной камеры или в нижнем торце герметичной камеры.
Кроме того, камера может быть снабжена перекидным клапаном, установленным выше герметизирующего клапана в верхней части камеры.
Заявляемая совокупность признаков позволяет увеличить производительность процесса и снизить энергозатраты за счет сокращения времени на нагрев зернового материала. Это обусловлено тем, что теплоноситель в виде нагретого газа подается под давлением в герметичную камеру и зерновой материал непосредственно контактирует с ним и им же и перемешивается.
Кроме того, наличие герметизирующих клапанов снижает потери тепла и обеспечивает безопасность эксплуатации установки за счет исключения ручной загрузки зернового материала и выгрузки готовой продукции.
Заявляемая конструкция установки для производства взорванного зерна поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена общая схема установки для производства вспученного зерна; на фиг.2-5 примеры выполнения установки.
Позиции на чертежах означают следующее: 1 - бункер-накопитель; 2 - подогреватель зернового материала; 3 - дозатор; 4 - герметичная камера; 5 - камера вспучивания; 6 - герметизирующий клапан; 7 - трубопровод для подвода теплоносителя; 8 - перекидной клапан; 9 - боковой отвод герметичной камеры 4; 10 - заслонки дозатора 3.
Установка для производства взорванного зерна содержит: бункер-накопитель 1 с подогревателем 2 зернового материала, дозатор 3, герметичную камеру 4 и камеру вспучивания 5.
Для обеспечения непосредственного контакта теплоносителя с зерновым материалом герметичная камера 4 снабжена, по крайней мере, одним герметизирующим клапаном 6 и трубопроводом 7 для подвода теплоносителя (фиг.1).
Форма выполнения герметичной камеры 4 и расположение герметизирующих клапанов 6 может быть выполнены в различных вариантах исполнения.
Герметичная камера 4 может быть снабжена двумя герметизирующими клапанами 6. При этом один из герметизирующих клапанов 6 может быть расположен в верхней части герметичной камеры 4, а другой герметизирующий клапан 6 - в нижней части камеры 4, а трубопровод 7 для подвода теплоносителя расположен на боковой части герметичной камеры 4. Загрузка производится через верхний клапан 6, выгрузка - через нижний клапан 6 под действием давления теплоносителя, подаваемого по трубопроводу 7 (фиг.2).
Герметичная камера 4 может быть снабжена одним герметизирующими клапанами 6, расположенным в верхней части герметичной камеры 4. При этом камера 4 дополнительно снабжена перекидным клапаном 8, установленным выше герметизирующего клапана 6, а трубопровод 7 для подвода теплоносителя расположен в нижнем торце герметичной камеры 4.
Герметичная камера 4 на нижнем торце имеет сужение в форме конуса, соединенное с трубопроводом 7 для подвода теплоносителя снизу. Для предотвращения попадания зернового материала в трубопровод 7 для подачи теплоносителя может быть выполнен изогнутым, например, форме сифона. Выгрузка производится снизу вверх под действием давления теплоносителя. Разделение потока загружаемого сырья и выгружаемого готового продукта выше герметизирующего клапана 6 может производится, например, посредством перекидного клапана 8 (фиг.3).
Перекидной клапан 8 может быть выполнен, например, в виде заслонки, разделяющей входной и выходной потоки герметизирующего клапана 6.
Герметичная камера 4 может быть снабжена боковым отводом 9 в верхней части, при этом один из герметизирующих клапанов 6 расположен в верхней части камеры 4, а другой герметизирующий клапан 6 - в верхней части бокового отвода 9 камеры 4, а трубопровод 7 для подвода теплоносителя расположен в нижнем торце камеры 4.
При этом герметичная камера 4 на нижнем конце имеет сужение в форме конуса, соединенное с трубопроводом 7 для подвода теплоносителя снизу, а загрузка сырья производится чрез один из клапанов 6, выгрузка - через другой клапан 6 (фиг.4).
Герметичная камера 4 может быть выполнена U-образной, при этом один из герметизирующих клапанов 6 расположен в верхней части одного из отводов U-образной камеры 4, а другой герметизирующий клапан 6 - в верхней части другого отвода U-образной камеры 4. Загрузка производится через один из клапанов 6, выгрузка - через другой клапан 6. Вертикальные участки камеры 4 могут быть как одинаковой, так и разной высоты. При этом трубопровод 7 для подвода теплоносителя расположен на боковой части камеры 4 ближе к загрузочному герметизирующему клапану 6 (фиг.5).
Подогреватель 2 зернового материала может быть выполнен в виде теплообменника, а в качестве теплоносителя используется пар.
Подогреватель 2 обеспечивает прогрев зернового материала от 0° до 50°.
Дозатор 3 служит для дозированной дискретной подачи подогретого зернового материала в герметичную камеру 4 через один из герметизирующих клапанов.
Дозатор 3 может быть выполнен в виде камеры с двумя заслонками 10 (например, шиберными ножевыми).
Установка работает следующим образом.
Из бункера-накопителя 1 зерновой материал самотеком поступает в подогреватель 2.
Зерновой материал из подогревателя 2 через верхнюю заслонку 10 дозатора 3 самотеком поступает в дозатор 3. После заполнения всего его объема верхняя (загрузочная) заслонка 10 закрывается и открывается нижняя заслонка 10 (разгрузочная) и зерновой материал самотеком через герметизирующий клапан 6 дозированной порцией поступает в герметичную камеру 4. Дозатор 3 должен иметь объем не более 75% от объема камеры 4
Герметизирующий клапан 6 закрывается и в камеру 4 по трубопроводу 7 подается под давлением не менее чем 0.05 МПа нагретый газообразный теплоноситель, например, воздух.
Зерновой материал под действием собственного веса перемещается вниз по камере 4, теплоноситель под давлением, перемещаясь вверх навстречу зерновому материалу, перемешивает и равномерно прогревает зерновой материал.
По истечении заданного времени, например 30 сек., необходимого для прогрева зерна, герметизирующий клапан 6 открывается, камера 4 мгновенно разгерметизируется и зерновой материал под давлением перемещается вместе с теплоносителем в камеру 5 вспучивания.
Давление в камере 5 вспучивания перед разгерметизацией поддерживают равным или ниже атмосферного - не более 0,1 МПа.
Объем камеры вспучивания 5 должен обеспечивать необходимый для вспучивания зернового материала перепад давления. Например, при объеме герметичной камеры 20 л, объем камеры вспучивания 5 может быть 2000 л.
При этом вода, содержащаяся в зерновом материале, разогретом в герметичной камере 4 до температуры выше, чем температура кипения при давлении камеры 5 вспучивания не более 0,1 МПа моментально вскипает и разрушает структуру зернистого продукта.
Снижение давления ниже атмосферного в камере 5 вспучивания позволяет осуществлять вспучивание зерна при пониженных показателях давления и температуры обработки с целью более мягкого температурного воздействия на зерно и сохранения его полезных свойств, но с разрушением клеточных структур.
В результате зернистые материалы приобретают микро пористую структуру, внешние слои растрескиваются, крахмал зерна частично гидролизуется, увеличивается его способность впитывать воду.
Изменяя параметры обработки можно изменять степень деструкции исходного материала.
Осуществление непосредственного контакта теплоносителя с зерновым материалом обеспечивает увеличение производительности процесса и снижение энергозатрат, за счет сокращения времени на нагрев зернового материала и возможности использования мягких режимов обработки зернового материала.
Кроме того, заявляемая конструкция установки для производства взорванного зерна обеспечивает безопасность эксплуатации установки за счет исключения ручной загрузки зернового материала и выгрузки готовой продукции.