УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЗОРВАННОГО ПРОДУКТА ИЗ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА СОРГО
UNIT FOR PRODUCTION OF EXPLODED PRODUCT FROM SORGHUM FEED GRAIN

Изобретение относится к оборудованию для производства вспученного фуражного зерна на животноводческих фермах и межхозяйственных комбикормовых предприятиях.
Известен способ обработки зерна пропариванием с последующим поджариванием при температуре 150-250°C (Орлов А.И., Лисицина Н.В. и др. Влияние тепловой обработки поджариванием на физические и технологические свойства зерна. Труды ВНИИКП. Вып. II, с. 9-15).
Недостатком данного способа является низкое качество обработки, так как не все зерна взрываются, а неравномерный нагрев допускает подгорание зерен.
2
Известен «Способ производства взорванного продукта из фуражного зерна сорго» (пат. RU, 2507864, A23K 1/14, 27.02.2014 г.), в котором зерно сорго замачивается при температуре 18-20°C в течение 29 ч до достижения зерном влажности 35-37%, сушится ИК-лучами в течение 2-2,5 мин до влажности 28-30%, обрабатывается ИК-лучами при плотности лучистого потока 20-29 кВт/м в течение 90-100 с до достижения зерном температуры 170-180°C.
Данный способ имеет сложную технологию (длительное замачивание, двукратная сушка), что определяет высокую энергоемкость.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является аппарат производства взорванных зерен B-35М (Взорванные продукты // [Электронный ресурс] URL: http://пром-либ (дата обращения: 14.04.2014, абзацы 10-16), который представляет собой вращающийся вокруг горизонтальной оси цилиндр, имеющий внутри четыре ребра для перемешивания зерен. Цилиндр приводится во вращательное движение от электродвигателя, герметически закрывается крышкой и нагревается при помощи газовой горелки.
Аппарат сложен в обслуживании, малопроизводителен (54 кг/ч) и не экономичен.
Задачей предлагаемого изобретения является исключение отмеченных недостатков, повышение качества взорванного фуражного зерна сорго, надежности конструкции, снижение удельных энергозатрат.
Поставленная задача достигается тем, что установка для производства взорванного продукта из фуражного зерна сорго содержит приемный бункер, загрузочный затвор-дозатор, герметичную камеру, разгрузочный затвор-дозатор, камеру взрыва, бункер готовой продукции, СВЧ-резонатор, волновод, СВЧ-генератор, при этом внутри герметичной камеры расположен вертикальный шнек, на валу которого закреплена ворошилка, верхняя и нижняя части которой соединены между собой вертикальными осями, снабженными цилиндрическими щетками, свободно вращающимися на них, диаметр которых равен расстоянию между внутренней поверхностью герметичной камеры и наружной ребристой поверхностью корпуса шнека, и оси смещены к центру на 2 мм, причем разгрузочный затвор-дозатор установлен непосредственно под днищем герметичной камеры, а все элементы, расположенные внутри герметичной камеры, выполнены из диэлектрика.
Использование взорванного фуражного зерна сорго приобретает все большее значение в связи с его высокой урожайностью, кормовой и питательной ценностью. В зерне сорго содержится 70-80% крахмала, 12-14% белка, 3,5-4,5% жира, 2,4-4,8% клетчатки. В 100 кг зерна сорго - 118-130 кормовых единиц. (Сорго. Культура равнодушная к засухе // [Электронный ресурс]. URL: http://www.zerno-ua.com (дата обращения: 17.03.2013).
Тепловая обработка фуражного зерна сорго вызвана необходимостью перевода плохоусвояемого крахмала (70-80%) в усвояемые декстрины (сахара).
При использовании PDC-нагрева увеличиваются удельные энергозатраты, они составляют более 200 кВт.ч на тонну вспученного фуражного зерна, что существенно удорожает его себестоимость и экономически не всегда оправдано.
Известно, что для гарантированного пропаривания и СВЧ-облучения каждого зерна необходимо обеспечить свободное перемещение его при обработке (Диденко А.Н. СВЧ-энергетика. Теория и практика. - М.: Наука, 2003 г.). Для сыпучего зерна применяется псевоожижение, а для плохосыпучего, склонного к слипанию и сводообразованию применяется механическое перемешивание. Гарантированное перемешивание достигается при заполнении емкости герметичной камеры на 50-60% - это лучшие условия длят тепловой и СВЧ-обработки фуражного зерна (поучено экспериментальным путем).
Зерно сорго отличается следующими физико-механическими свойствами: оно относится к сыпучим зерновым, но при смачивании или увлажнении зерна сорго выше 27% (пат. RU, 2507864, A23K 1/14, 27.02.2014 г. C4) слипаются между собой, прилипают к поверхностям бункеров и рабочих органов, способны к слеживанию и сводообразованию. Поэтому рыхлый слой для тепловой и СВЧ-обработки можно создать только механическим перемешиванием, что обусловило применить вертикальный шнек, на валу которого закреплена ворошилка, снабженная цилиндрическими щетками, установленными на вертикальных осях. Ребристая наружная поверхность корпуса шнека обеспечивает надежное вращение цилиндрических щеток вокруг оси, на которой они установлены.
Смещение вертикальных осей с цилиндрическими щетками к центру необходимо для качественной очистки внутренней поверхности герметичной камеры и обеспечения более длительного срока ее работы (щетки не соприкасаются с внутренней поверхностью), а величина смещения, равная 2 мм, определена из размеров зерна сорго: длина - 3,0-3,5, ширина - 2,0-2,5, толщина - 1,2-2,0 (Соколов А.Я. «Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна». - М.: Колос, 1973, с. 28, табл. VI-2, куриное просо, рисовое просо), что позволяет потоку обрабатываемого материала, соприкасающегося со щетками, побуждающими его к продвижению, не слипаться и равномерно перемещаться вниз.
За счет относительного перемещения ворошилки, закрепленной на валу шнека, к внутренней поверхности герметичной камеры и вращения цилиндрических щеток вокруг своих осей обеспечивается надежное рыхление обрабатываемого зерна, равномерная тепловая и СВЧ-обработка.
Установка затвора-дозатора непосредственно под днищем герметичной камеры без зазора сохраняет герметичность системы.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1 - схема установки для производства взорванного продукта из фуражного зерна, фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1, фиг. 3 - вид Б по фиг. 1.
Установка для производства взорванного продукта из фуражного зерна содержит приемный бункер 1 (см. фиг. 1), сообщенный посредством загрузочного затвора-дозатора 2 с герметичной камерой 3, внутри которой на валу 4 закреплен вертикальный шнек 5, размещенный в корпусе 6 с ребристой наружной поверхностью (см. фиг. 2), и ворошилка 7(см. фиг. 1), нижняя и верхняя части которой также закреплены на валу 4 и соединены между собой осями 8, смещенными на 2 мм к центру и снабженными цилиндрическими щетками 9, диаметр которых равен расстоянию между внутренней поверхностью герметичной камеры и наружной ребристой поверхностью корпуса шнека, что позволяет им при вращении вала 4 одновременно вращаться в этом пространстве и вокруг осей 8. К днищу 10 герметичной камеры 3 (см. фиг. 1, 3) герметично присоединен разгрузочный затвор-дозатор 11, под которым установлена камера взрыва - бункер готовой продукции 12. Герметичная камера 3 снаружи охватывается СВЧ-резонатором 13, который через волновод 14 подключен к СВЧ-гененратору 15. К крышке 16 герметичной камеры 3 подведена система подачи пара 17.
Установка для производства взорванного продукта из фуражного зерна сорго работает следующим образом. Предварительно приводят в действие вертикальный шнек 5, СВЧ-генератор 15, от которого через волновод 14 поступает СВЧ-энергия к СВЧ-резонатору 13, и систему подачи пара 17, подведенную к крышке 16 герметичной камеры 3. Исходное зерно сорго из приемного бункера 1 через загрузочный затвор-дозатор 2 поступает в герметичную камеру 3, где часть зерна попадает на вертикальный шнек 5, расположенный на валу 4, а остальное зерно высыпается в пространство, заключенное между внутренней поверхностью герметичной камеры 3 и наружной ребристой поверхностью корпуса 6 шнека 5. Под воздействием собственного веса и вращающихся цилиндрических щеток 9, установленных на осях 8, продукт достигает нижней части ворошилки 7, закрепленной как и ее верхняя часть на валу 4, захватывается вертикальным шнеком 5, поднимается вверх и снова попадает на цилиндрические щетки 9. Цилиндрические щетки 9 отделяют сырое или влажное зерно с внутренней поверхности герметичной камеры 3 и наружной ребристой поверхности корпуса 6 шнека 5, оно опускается вниз и процесс повторяется, что позволяет достигнуть интенсивность ворошения, равномерность распределения зерна, свободное поступление острого пара и СВЧ-энергии к каждому зерну. Постоянное и всестороннее воздействие острого пара, влаги, температуры, СВЧ-энергии и высокого давления на зерновой поток и каждое зерно в отдельности по капиллярам насыщает его влагой и прогревает до заданной температуры. Далее, разогретая масса зерна выгружается разгрузочным затвором-дозатором 11, установленным под днищем 10 герметичной камеры 3, в камеру взрыва 12, где зерно подвергается воздействию резкого перепада давления, при этом влага внутри зерна мгновенно превращается в пар и зерно взрывается, его объем увеличивается в 2-5 раз.
Таким образом, установка для производства продукта из фуражного зерна сорго позволяет за счет предложенной конструкции упростить технологию обработки, повысить качество взорванного фуражного зерна сорго и снизить удельные энергозатраты.