УСТАНОВКА ДЛЯ ИНАКТИВАЦИОННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЕМЯН БОБОВЫХ КУЛЬТУР
INSTALLATION FOR INACTIVATION PROCESSING OF LEGUMINOUS CROPS SEEDS

Изобретение относится к области переработки сельскохозяйственного сырья, в частности к области переработки семян бобовых культур, и может быть использовано при переработке семян сои, кормовых бобов, люпина, вики при производстве пищевых продуктов, а также компонентов кормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных и птиц.
Известно (патент RU 2300900) оборудование для обработки семян сои, содержащее, по меньшей мере, вертикальный конвейер, присоединенный к загрузочному устройству, дозатор, соединенный с загрузочным устройством и присоединенный, по меньшей мере, к реактору для осуществления избирательной загрузки соевых бобов в реактор, причем реактор соединен со средствами создания отрицательного давления, выполненными с возможностью удаления паров из реактора.
Недостатком известного оборудования следует признать его низкую эффективность.
Известно (патент RU 2238662) устройство термической инактивации соевых бобов. Известное устройство содержит, по меньшей мере, одну секцию нагревателя с корпусом, расположенный на входе в нагреватель узел загрузки продукта и расположенный на выходе из нагревателя узел для выгрузки продукта. Нагреватель выполнен в виде расположенных в его корпусе горизонтальных труб и распределителя для подвода теплоносителя к трубам, при этом трубы расположены параллельными рядами со смещением от ряда к ряду, а горизонтальный шаг труб в каждом ряду составляет не менее 1,3 и не более 2,0 диаметров трубы, причем расстояние между смежными рядами труб составляет не менее 1,3 и не более 2,0 диаметров трубы, а смещение труб от ряда к ряду составляет 0,5 горизонтального шага труб.
Недостатком известного устройства можно признать недостаточную эффективность.
Известна (патент RU 2303369) установка обработки соевых бобов, содержащая последовательно установленные загрузочный бункер, теплообменное устройство, расположенное между сетчатыми корпусами, через которые продувают электрической тепловой пушкой горячий воздух, СВЧ-камера, где в процессе движения в области обработки соевые бобы подвергают воздействию СВЧ-энергии, а в процессе выдержки в течение 25 секунд соевые бобы находятся в спадающем по уровню СВЧ-поле, при этом температура сои поддерживалась за счет теплоизоляции камеры на уровне 125-130°C, достигнутой на выходе из области обработки. На выходе СВЧ-камеры установлены дозатор барабанного типа и выгрузной бункер.
Недостатком известной установки следует признать ее сложность и невысокую эффективность.
Техническая задача, решаемая посредством разработанной установки, состоит в обеспечении возможности термической инактивации семян бобовых культур для приготовления пищевых продуктов, а также компонента кормов для сельскохозяйственных животных и птиц.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного устройства, состоит в повышении эффективности процесса за счет уменьшения расхода потребляемой энергии, а также повышение потребительских характеристик готового продукта за счет уменьшения количества «антипитательных» компонентов исходного продукта и повышения усвояемости белков и аминокислот исходного продукта.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную установку для инактивационной переработки семян бобовых культур. Разработанная установка содержит последовательно установленные, по меньшей мере, один приемный бункер, систему транспортировки исходных семян, по меньшей мере, один бункер-питатель, по меньшей мере, одно устройство термообработки семян, систему транспортировки термообработанных семян, охладитель семян, первый измельчитель термообработанных семян, увлажнитель, второй измельчитель термообработанных семян и систему выгрузки измельченных термообработанных семян, при этом устройство термообработки семян содержит, по меньшей мере, одну секцию нагревателя с корпусом, расположенный на входе в нагреватель узел загрузки продукта и расположенный на выходе из нагревателя узел для выгрузки продукта, причем нагреватель выполнен в виде расположенных в его корпусе и закрепленных на корпусе множества труб, внутренние объемы которых соединены друг с другом, системы подачи теплоносителя на входы верхних труб и системы отвода теплоносителя на выходе нижних труб, при этом расстояние между соседними трубами соизмеримо с размером обрабатываемого семени, а трубы расположены рядами со смещением от ряда к ряду. Хотя теплоносителем может быть любая среда, текучая при температуре примерно 100°C, в том числе органические жидкости и растворы солей, все же преимущественно в качестве теплоносителя используют пар. В этом случае система подачи теплоносителя представляет собой парогенератор. Система транспортировки исходных семян от приемного бункера до бункера-питателя может быть выполнена любым известным образом, но в предпочтительном варианте реализации она представляет собой последовательно установленные винтовой конвейер и норию. Винтовой конвейер позволяет транспортировать семена бобовых культур в любом направлении, в том числе и подъем их вверх, а нория обеспечивает точное перемещение семян с конвейера в бункер-питатель. Поскольку при запуске устройства термообработки, а также в случае перебоев с поставкой теплоносителя возможно получение недостаточно термоинактивированных семян, система транспортировки термообработанных семян предпочтительно выполнена с возможностью подачи термообработанных семян на вход устройства термообработки на повторную термообработку. Система транспортировки термообработанных семян может быть выполнена любым известным способом в зависимости от размещения технологических узлов на промышленной площади. В некоторых вариантах реализации она содержит последовательно установленную норию и конвейер с форсунками для увлажнения термообработанных семян. Нория обеспечивает попадание термообработанных семян на конвейер, а использование форсунок с увлажнением термообработанных семян позволяет получить охлажденный готовый продукт с заданной влажностью. Между системой транспортировки термообработанных семян и охладителем может быть установлена магнитная колонка. Ее использование позволяет удалить случайно попавшие в термообработанные семена бобовых культур металлические предметы. В некоторых случаях для ускорения движения обрабатываемых семян по установке термообработки указанная установка может быть установлена на основании, выполненном с возможностью вибрации за счет внешнего источника воздействия.
Установка в предпочтительном варианте содержит более одного устройства термообработки семян, что обеспечивает ее бесперебойную работу.
На чертеже представлена блок-схема разработанной установки в базовом варианте реализации, при этом использованы следующие обозначения: приемный бункер 1, система 2 транспортировки исходных семян, бункер-питатель 3, устройство 4 термообработки семян, система 5 транспортировки термообработанных семян, охладитель 6 семян, первый измельчитель 7 термообработанных семян, увлажнитель 8, второй измельчитель 9 термообработанных семян и система 10 выгрузки измельченных термообработанных семян.
Разработанная установка работает следующим образом.
Поступившие на промышленную площадку семена бобовых культур загружают в, по меньшей мере, один приемный бункер 1. В случае использования смеси семян различных бобовых культур в приемном бункере происходит их смешивание. Затем осуществляют перемещение семян по системе 2 в бункер-питатель 3. При перемещении исходных семян также может происходить смешение бобовых семян различных культур. В зависимости от размещения технологического оборудования на промышленной площадке система транспортировки исходных семян может иметь различные состав и конфигурацию. Из бункера-питателя 3 предпочтительно самотеком исходные семена поступают в устройство 4 термообработки семян. При этом предварительно во внутренний объем труб устройства 4 подают поток теплоносителя. В устройстве 4 обрабатываемые семена самотеком перемещаются в направлении сверху вниз, проходя через секции нагрева. Для постоянства скорости перемещения возможно использование генератора вибрации, воздействующего на устройство 4. Удаление термообработанных бобов осуществляют из нижней части указанного устройства. Выделившаяся при термообработке семян влага в виде пара удаляется через загрузочное отверстие устройства 4. Теплоноситель, проходя по системе труб сверху вниз через все секции, разогревает внутренний объем корпуса. В процессе перемещения семян бобовых культур внутри корпуса происходит их термообработка с инактивацией. Поскольку скорость перемещения семян бобовых культур внутри корпуса предпочтительно практически постоянна, то все обрабатываемые (инактивируемые) семена получают практически одинаковое количество тепловой энергии. Это обеспечит при одинаковой скорости перемещения смеси бобов в вертикальной плоскости одинаковые условия прогрева смеси. При необходимости скорость перемещения обрабатываемых (инактивируемых) семян по корпусу может быть уменьшена или увеличена с использованием средства регулирования скорости перемещения семян по устройству (предпочтительно, в виде заслонки) или придания корпусу устройства 4 вибрации. При перемещении смесь бобов поступает в первую зону нагрева, где к каждому семени подводят определенное количество тепловой энергии. При дальнейшем перемещении в семени происходит процесс перераспределения тепла и влаги. При указанном процессе перераспределения подведенное во время первого цикла нагрева тепловой энергии тепло равномерно перераспределяется по всему объему семени. Промежуток времени, во время которого в семени осуществляется процесс перераспределения тепла и влаги, то есть промежуток времени между окончанием первого цикла нагрева и началом второго цикла нагрева продукта, предпочтительно не превышает удвоенной продолжительности нагрева продукта. Указанное временное соотношение между продолжительностью цикла нагрева и цикла перераспределения тепла и влаги определено эмпирически. Как показали проведенные исследования, при выходе за границу указанного диапазона происходит существенное увеличение энергоемкости всего процесса без увеличения указанного технического результата. При дальнейшем перемещении продукта он поступает во вторую зону нагрева, где к каждому предварительно нагретому во время первого цикла семени подводят определенное количество тепловой энергии. За счет подведенного во время второго цикла нагрева тепла происходит нагрев остаточной влаги в семени. При дальнейшем перемещении продукт выходит из зоны нагрева и в семени происходит процесс дальнейшего перераспределения тепла и влаги. Далее циклы повторяются описанным выше образом, то есть осуществляют ступенчатый нагрев влаги каждого семени до необходимой температуры и перераспределения тепла и влаги после каждого цикла нагрева. Нагрев семян приводит к разрушению и значительному снижению активности содержащейся в них липоксигеназы и подобных ферментов, вызывающих плохой запах, вкус и вкусоароматические ощущения в готовых продуктах, т.е. повышению потребительских характеристик готового продукта.
После прохождения устройства 4 термообработанные семена поступают по системе 5 транспортировки термообработанных семян в охладитель 6 семян. В зависимости от размещения технологического оборудования на промышленной площадке система транспортировки термообработанных семян может иметь различные состав и конфигурацию. После охладителя 6 термообработанные семена поступают в первый измельчитель 7 термообработанных семян, где бобы раскалывают на 2-4 части. Измельченные частицы поступают в увлажнитель 8, где влажность измельченных семян доводят до установленной потребителем величины. Одновременно, при необходимости, происходит дополнительное охлаждение термообработанных семян бобовых культур. Увлажненные частицы поступают во второй измельчитель 9 термообработанных семян, где получают частицы размером до 1-2 мм. Измельченные частицы через систему 10 выгрузки измельченных термообработанных семян поступают на склад или в транспортный узел предприятия.
Использование установки разработанного состава позволяет повысить эффективность процесса инактивации за счет уменьшения расхода потребляемой энергии, а также повысить потребительские характеристики готового продукта за счет уменьшения количества «антипитательных» компонентов исходного продукта и повышения усвояемости белков и аминокислот исходного продукта.