Устройство для тонкого измельчения крахмалосодержащего сырья

Предлагаемая полезная модель относится к крахмалопаточному производству и предназначена для истирания преимущественно картофеля для получения картофельной кашки и может быть использована в производствах модифицированных крахмалов.
Известна терка для картофеля (авторское свидетельство SU 1109438, МПК C13L 1/02, дата приоритета 08.09.1982, дата публикации 23.08.84), содержащая неподвижный корпус с зонами загрузки сырья и выгрузки перетертого продукта. Между ними размещен ротор с вставными продольными режущими элементами в виде прямолинейных планок с зубьями. На стенке корпуса на уровне ротора укреплен фиксатор в виде симметричного прижима. Фиксатор укреплен с помощью устройства для принудительного регулирования смещения его гладкой со стороны ротора поверхности параллельно оси ротора. Ротор соединен с приводом. Недостаток известного устройства заключается в падении его производительности при снижении массы картофеля в зоне загрузки, в связи со снижением контактного усилия с режущими элементами ротора. Это происходит вследствие того, что прижим не участвует в подаче картофеля к режущим элементам ротора, не препятствует его вращению при контакте с ними. Кроме того, для использования его при производстве модифицированных крахмалов необходимо использование дополнительного устройства для обработки полученной кашки химическими реагентами. Отмеченные особенности существенно ограничивают производительность терки и пригодность готового продукта в виде кашицы для приготовления модифицированного крахмала.
Известно устройство для измельчения, преимущественно картофеля (патент РФ 2554999, МПК C08B 30/02, дата приоритета 13.12.2013, дата публикации: 10.07.2015), содержащее неподвижный корпус с зонами загрузки сырья и выгрузки готового продукта, между которыми размещен ротор с вставными продольными режущими элементами в виде прямолинейных планок с зубьями. На стенке корпуса укреплен фиксатор с помощью устройства для принудительного регулируемого его смещения параллельно оси ротора, а также привод. При этом фиксатор имеет форму клина, укрепленного с помощью устройства принудительного регулирования смещения в направлении между зонами загрузки и выгрузки, а также установки требуемого угла его наклона в плоскости, перпендикулярной оси ротора. Фиксатор может иметь со стороны ротора плоскую или криволинейную истирающую поверхность, например, в виде укрепленных на нем планок, аналогичных планкам ротора и установленных параллельно. Такое устройство более производительно и удобно в эксплуатации, достаточно просто разбирается и собирается при необходимости санитарно-гигиенической обработки режущих элементов, но не решает вопросов подготовки к получению модифицированных крахмалов.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является устройство для тонкого измельчения сырья (авторское свидетельство SU 1643555, МПК C08B 30/02, дата приоритета 22.03.1988, дата публикации 23.04.91). Данное устройство состоит из цилиндрического корпуса с загрузочным бункером, установленного внутри него горизонтально на валу барабана, на наружной поверхности которого укреплено терочное средство, прижим для регулирования степени измельчения, и расположенной в нижней части корпуса решетки для измельченного продукта. Причем терочное средство выполнено в виде гибкой стальной ленты, размещенной на наружной поверхности барабана и снабженной расположенными по всему периметру вдоль барабана полосами из абразивных частиц, гальванически прикрепленных к ленте. Однако такое устройство требует дооснащения при использовании для получения модифицированного крахмала, устройство не предназначено для одновременного измельчения и подачи химического реагента и обладает недостаточной производительностью и универсальностью для производства модифицированного крахмала.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение производительности и универсальности при использовании устройства в линиях по приготовлению модифицированных крахмалов с ведением химических реагентов.
Сущность заключается в том, что предложенное устройство для тонкого измельчения крахмалосодержащего сырья, состоит из цилиндрического корпуса с загруженным бункером, в котором установлен внутри него горизонтально на валу барабан. На наружной поверхности барабана укреплено терочное средство в виде гибкой стальной ленты, размещенной на наружной поверхности барабана и снабженной расположенными по всему периметру вдоль барабана полосами из абразивных частичек. В нижней части корпуса расположена решетка для измельченного продукта и прижима для регулирования степени измельчения. Прижим выполнен полым и перфорированным со стороны дугообразной обечайки, обращенной в сторону терочного средства, при этом со стороны стенки терочного средства он снабжен каналом, обеспечивающим возможность подачи химического реагента.
Зерновые содержат в зависимости от вида от 40 до 60% крахмала. Химически крахмал можно разделить на амилозу и амилопектин. Амилоза (около 20-30% крахмала из зерновых) состоит из 1,4-альфа-гликозидин связей молекул глюкозы, которые образуют длинные цепочки в форме винтов. Амилопектин (около 70-80% крахмала) - разветвленный полисахарид, в котором связны от 2.000 до 200.000 молекул глюкозы 1,4-1,6-альфа-гликозид. 1,6-соединения образуют ответвленные цепочки и таким образом происходит разветвление молекул. Гранулы крахмала плотно удерживаются изнутри благодаря кислородным мостикам. Разветвленные цепочки молекул амилопектина образовывают в таких гранулах совместно с не разветвленными молекулами амилозы семикристаллические и кристаллические области. Эти твёрдые структуры являются водонерастворимыми и в природной, не измельченной форме достаточно устойчивы к расщеплению посредством энзимов. Благодаря интенсивной механической и гидротермической обработке зерна эти структуры модифицируются вплоть до молекулярной структуры, крахмал становится «раскрытым», расщепляемость крахмала увеличивается. Главный эффект возникает благодаря значительному увеличению площади и распаду семикристаллических и кристаллических областей амилопектина и амилозы. Типичные гранулы крахмала в процессе обработки разрушаются и в большинстве превращаются в плоские, напоминающие разлившуюся пластмассу ареалы. При получении модифицированного крахмала происходит обработка зерна с целью разрушения молекулярных цепочек амилазы и амилопектина при раскрытии зерен крахмала. Сырье подается в бункер, происходит процесс измельчения и обработка химическим реагентом. Условия обработки зависят от вида крахмала и требуемых свойств продукта. Именно в процессе измельчения зерна, происходит мгновенный разрыв зерен крахмала, и становятся доступны находящиеся в его структуре молекулярные цепочки. При этом воздействии свойства крахмала сильно изменяются. Достигается характерное, визуально определяемое текстурирование.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен профильный разрез устройства, а на фиг. 2 его разрез во фронтальной плоскости.
Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 с загрузочным бункером 2, установленного внутри него горизонтально на валу 3 барабана 4, на наружной поверхности которого укреплено перфорированное терочное средство 5, в виде абразивного покрытия. Полый прижим 6 находится со стороны дугообразной обечайки, обращенной в сторону терочного средства, в который через питающий шланг и канал 10 обеспечивается возможность подачи химического реагента из емкости 11. При этом осуществляется регулирование степени измельчения, а готовый продукт поступает на расположенную в нижней части корпуса 1 решетку 7 для измельченного продукта и собирается в поддоне 12. Терочное средство 5 выполнено в виде гибкой стальной ленты, размещенной на наружной поверхности барабана 4 и снабженной расположенными по всему периметру вдоль барабана полосами 8 из абразивных частичек, гальванически прикрепленных к ленте. Терочное средство 5 укреплено на барабане 4 с помощью зажима 9. Для регулирования степени измельчения продукта прижим 6 снабжен регулировочным винтом.
Устройство работает следующим образом.
Через загрузочный бункер 2 в зону измельчения поступает крахмалсодержащее сырье. Под действием полос 8, отдельные кусочки сырья поступают в промежуток между барабаном 4 и прижимом 6, где тонко измельчаются, одновременно обрабатываясь, поступающим через перфорацию терочного средства 5, химическим реагентом. Этот реагент поступает через канал 10 из емкости 11, при этомабразивные частички полос 8 разрушают практически все клетки, в которых содержатся крахмальные зерна. Степень измельчения или перетир обеспечивается регулированием расстояния между прижимом 6 и полосами 8, а также использованием абразивных частичек более мелкой фракции. Измельченное сырье проходит через решетку 7 и собирается в поддоне 12, расположенном под устройством. Терочное средство 5 в предлагаемом устройстве выполнено из перфорированной стальной ленты. Предлагаемое устройство позволяет обрабатывать сырье необходимыми химическими реагентами при получении разных видов модифицированных крахмалов.
Пример конкретной реализации
Крахмалсодержащее сырье, например, картофель, поступает в бункер 2 и при попадании в промежуток между барабаном 4 и прижимом 6 тонко измельчается. В это время через канал 10 из емкости 11 поступает химический реагент, например, серная кислота (1-3 масс. % от массы крахмала). При обработке происходит деполимеризация полисахаридных цепей, что сопровождается повышением растворимости крахмала, снижением вязкости клейстера и повышением его прозрачности. Далее измельченный продукт собирается в поддоне 12, промывается и обезвоживается. Анализ результатов проведенных испытаний показал, что редуцирующая способность крахмала возрастает в 4-12 раз.
Таким образом, путем организации одновременного тонкого измельчения и обработки химическим реагентом повышается производительность устройства, его универсальность и проникновение в слой крахмального зерна.