Устройство для обжарки зерна
DEVICE FOR ROASTING GRAIN

Изобретение относится к оборудованию для переработки зерна, в частности к устройствам для его тепловой обработки, и может быть использовано при производстве белковых продуктов и кормов.
Известно устройство для обжарки зерна [Патент РФ №2050798, опубл. 27.11.1995 г.], содержащее камеру с окнами для аспирации, загрузки и выгрузки зерна. В камере установлены нагреватель и вал с закрепленными на нем лопастями для ворошения зерна. Привод вала осуществляется от мотор-редуктора.
Недостатком данного устройства является то, что зерно перед обжариванием не подвергается предварительному увлажнению, что снижает качество обжарки. Кроме того, устройство имеет низкую энергетическую эффективность, так как в нем не предусмотрен возврат тепла уходящей зерновой массы назад в зону обжарки.
Задача предлагаемого изобретения - повышение энергоэффективности и качества обжарки зерна.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для обжарки зерна, содержащем камеру с окнами для аспирации, загрузки и выгрузки зерна с установленными в ней нагревателем и проходящим вдоль камеры валом, имеющим лопасти и привод от мотор-редуктора, камера установлена вертикально, с внутренней стороны имеет лопасти, сдвинутые по высоте относительно лопастей вала, нагреватель снабжен регулятором мощности, размещен в средней части камеры, непосредственно ниже его размещен датчик температуры, связанный через регулятор частоты вращения вала с мотор-редуктором.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом.
Заявляемое устройство содержит расположенную вертикально теплоизолированную камеру 1 с окнами 2, 3 и 4 соответственно для аспирации, загрузки и выгрузки зерна. В камере по осевой линии установлен вал 5, имеющий по всей длине радиально расходящиеся лопасти 6. Такие же лопасти 7 прикреплены и к внутренней стенке камеры 1 со сдвигом по высоте относительно лопастей 6. Вал 5 соединен с выходным валом мотор-редуктора 8, функционально связанного через регулятор частоты вращения 9 с датчиком 10 температуры зерна, расположенным в камере непосредственно ниже нагревателя 11, установленного в центральной части камеры. Нагреватель разделяет камеру 1 на зону 12 предварительного нагрева и увлажнения, зону 13 обжарки, зону 14 охлаждения зерна и функционально связан с регулятором 15 мощности нагрева.
Работает устройство для обжарки зерна следующим образом.
Камера 1 заполняется зерном, включается мотор-редуктор 8 и нагреватель 11 на мощность, заданную оператором с помощью регулятора 15 (например, автотрансформатора). Поскольку в начальный момент температура зерна в зоне расположения датчика 10 ниже заданной, регулятор 9 частоты вращения выходного вала мотор-редуктора и, следовательно, вала 5 устанавливает минимальную частоту вращения вала, обеспечивающую интенсивность перемешивания зерна, достаточную для того, чтобы зерно не пригорало. Минимальной будет и скорость продвижения зерна в направлении сверху вниз, так как выход зерна из камеры целиком определяется частотой вращения нижних лопаток вала, выбрасывающих зерно через окна 4.
По мере нагрева зерна и воздуха, заполняющего пространство между зернами, за счет естественной конвекции начнется перемещение воздуха в направлении снизу вверх навстречу потоку зерна. При этом он будет забирать тепло от нагретого зерна в зоне 14 и отдавать его более холодному зерну в зоне 12.
Как только температура зерна достигнет заданного для обжарки уровня, переходный период работы устройства закончится и оно перейдет в рабочий режим. В этом режиме, если температура зерна несколько превысит заданную, регулятор частоты вращения по сигналу датчика температуры увеличит частоту вращения мотор-редуктора и вала 5 (а следовательно, и скорость перемещения зерна) настолько, что нарастание температуры зерна прекратится, так как уменьшится время прохождения его через зону нагрева. И, наоборот, при случайном отклонении температуры зерна в меньшую сторону регулятор 9 уменьшит скорость вращения мотор-редуктора. Температура вернется тем самым на заданный уровень и будет поддерживаться на нем описанным выше образом в течение всего рабочего периода устройства. При этом мощность нагрева и, следовательно, производительность устройства может изменяться по желанию оператора с помощью регулятора 15.
Поскольку большая часть тепла, уходящего после обжарки зерна, будет передаваться воздушным потоком зерну, поступающему на обжарку (в зону 13), потребная мощность нагревателя, а с ней и потребляемая нагревателем энергия будут расходоваться в основном только на покрытие потерь тепла через теплоизоляцию. Это значительно меньше, чем в случае отсутствия рекуперации тепла. Этим и объясняется повышение энергоэффективности предлагаемого устройства.
В любом случае температура обжарки зерна выше температуры испарения содержащейся в нем влаги. Поэтому при поступлении зерна в зону обжарки происходит испарение влаги и перенос ее в виде паровоздушной смеси в верхние более холодные слои зерна (зона 12). В этих слоях происходит конденсация пара, повышение за счет этого температуры зерна и дополнительное его увлажнение.
Так как продвижение зерна происходит сверху вниз, в зону обжарки будет поступать все более увлажненное зерно и, следовательно, во все большем объеме будет происходить вытеснение влаги и тепла в зону 12 предварительного нагрева и увлажнения. По истечении некоторого переходного периода влажность зерна в зоне 12 достигнет 100%, а температура - 100°C. В дальнейшем пар будет частично конденсироваться на вновь поступающем через окно 3 зерне, имеющем температуру ниже 100°C. Излишки пара вместе с воздухом будут уходить через окна аспирации 2 в атмосферу.
Таким образом, так как в зону обжарки будет поступать увлажненное зерно, качество его обжарки будет существенно выше.