Способ переработки крахмалсодержащего сырья

Изобретение относится к процессам переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, и может быть использовано для производства спирта. Способ предусматривает совмещение в камере обработки операций диспергирования, гомогенизации и нагрева предварительно подготовленного сырья. Названные операции совмещают путем подачи в камеру одновременно с подачей сырья насыщенного пара со скоростью не менее скорости звука, последующего их смешивания и обеспечения спутного движения внутри камеры обработки с сохранением движения пара со сверхзвуковой скоростью по всей ее протяженности. Операции диспергирования, гомогенизации и нагрева завершают одновременно на выходе из камеры. Изобретение позволяет снизить энергозатраты при переработке крахмалсодержащего сырья. 1 ил.

 

Изобретение относится к процессам переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, и может быть использовано для производства спирта.

Известен способ переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, включающий измельчение крахмалосодержащего сырья, приготовление его водной суспензии, диспергирование, тепловую обработку (RU №2138555 C1, 1999 г.).

Недостатком указанного технического решения является усложненность процесса переработки и технологии получения спирта в целом.

Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является способ переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, в сусло, характеризующимся тем, что предусматривает предварительную подготовку сырья, включающую плющение и замачивание, последующую подачу предварительно подготовленного сырья в камеру обработки, в которой осуществляют его диспергирование, гомогенизацию и нагрев (RU № 2223321 С2, 10.02.2004 г.).

В качестве активного рабочего тела используется циклический диспергатор с ротором определенного диаметра и с определенной скоростью вращения.

Недостатком указанного технического решения является значительная энергоемкость процесса переработки и связанные с этим энергозатраты.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении энергозатрат при переработке крахмалсодержащего сырья.

Указанный технический результат достигается тем, что способ переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, в сусло, характеризующийся тем, что предусматривает предварительную подготовку сырья, включающую плющение и замачивание, последующую подачу предварительно подготовленного сырья в камеру обработки, в которой осуществляют его диспергирование, гомогенизацию и нагрев, при этом указанные операции в камере обработки совмещают путем подачи в нее одновременно с подачей предварительно подготовленного сырья насыщенного пара со скоростью не менее скорости звука, последующего их смешивания и обеспечения спутного движения внутри камеры обработки с сохранением движения пара со сверхзвуковой скоростью по всей ее протяженности, причем диспергирование, гомогенизацию и нагрев завершают одновременно на выходе из камеры обработки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображена технологическая линия, реализующая предложенный способ переработки.

Технологическая линия содержит контур 1 исходного перерабатываемого сырья, включающий емкость 2 и чан 3 для подготовки перерабатываемого сырья, камеру обработки 4, струйное сито 5, источник насыщенного пара 6 и насос 7.

Описываемый способ осуществляется следующим образом.

В производстве может использоваться любое крахмалсодержащее сырье, в том числе зерно любых культур, свекла, картофель и т.д. В зависимости от вида используемого сырья и ведется та или иная его предварительная подготовка непосредственно перед переработкой. Реализация предложенного способа приводится применительно к зерну, в частности при использовании целого зерна, которое поступает на переработку очищенным от сора и примесей. Перерабатываемое зерно проходит комплексную предварительную подготовку в емкости 2 и чане 3. В емкости 2 может осуществляться плющение зерна, характеризующееся незначительным раздавливанием зерна без его измельчения, при этом связи оболочечных частиц с эндоспермом нарушаются и становятся ослабленными. Затем зерно направляется на замачивание в чан 3, где влажность зерна повышается и происходит насыщение влагой оболочечных частиц. После выдержки в чане 3 суспензию зерна с водой с помощью насоса 7 подают в камеру обработки 4. Одновременно в камеру обработки 4 со сверхзвуковой скоростью подают насыщенный пар из источника 6 и создают в пределах камеры обработки 4 спутный поток смеси зерна с водой и паром. В результате совместного спутного течения пара и зерна реализуются операции диспергирования, гомогенизации и нагрева сырья перед его дальнейшим использованием.

В процессе подачи пара подбирают его гидродинамические характеристики, приводят их в соответствии с геометрическими параметрами камеры обработки 4 и создают в ней режим течения образованной смеси зерна с водой и паром, при котором скорость пара в составе упомянутой смеси превышает скорость звука, в результате чего и осуществляется операция диспергирования зерна, т.е. сверхзвуковая скорость пара обеспечивается не только при его вводе в камеру обработки 4, но и в процессе его спутного течения с зерновым потоком. Измельчение зерна происходит в результате совместного воздействия нескольких факторов, преимущественными из которых являются соударения зерен между собой и их взаимное истирание в потоке, и сверхзвуковое скольжение пара межу зернами. Сверхзвуковая подача пара приводит к возникновению и существованию в смеси зерна с водой и паром на всем протяжении камеры обработки 4 двух скоростных режимов - непосредственно самого потока зерен и пара. Для каждого конкретного случая обработки сырья и вида сырья (зерно, свекла, картофель) выбирается конфигурация камеры обработки 4, которая должна обеспечивать течение пара со сверхзвуковой скоростью по всей ее длине. Пар со сверхзвуковой скоростью проскальзывает между зернами и увлекает их за собой, в результате чего на всем протяжении камеры обработки 4 сохраняется постоянно высокая скорость соударений зерен между собой. Кроме того, при скоростях пара не менее скорости звука установившийся режим течения становится нечувствительным к размерам и форме обрабатываемых зерен, т.е. при использовании любых зерен (пшеница, рожь, овес и т.п.), при любых промежуточных размерах образуемых осколков зерен, на всем протяжении камеры обработки 4 сохраняется заданная интенсивность их обработки.

Снижение скорости пара до значения, меньше скорости звука, приводит к тому, что по мере образования осколков различных типоразмеров по длине камеры обработки 4, режим течения потока нарушается и снижается эффективность обработки зерен и их осколков, в результате чего ухудшается качество их измельчения.

Дальнейшее измельчение осколков зерен приводит к гомогенизации всего потока, причем измельчение осколков происходит одновременно и совместно с процессом диспергирования зерен, а контакт как зерен, так и их осколков в самом начале их обработки с высокотемпературным паром обеспечивает нагрев сырья в процессе всего его движения в камере обработки 4 при этом, фактически, операции диспергирования, гомогенизации и нагрева совмещаются и происходят одновременно во всем объеме камеры обработки 4.

Следует отметить, что перегрев пара снижает эффективность теплового взаимодействия пара с зерном на начальном этапе их взаимодействия и, тем самым, увеличивает время, необходимое для прогрева сырья и энергозатраты в целом.

В процессе переработки регулируют расходы сырья и пара с тем, чтобы операции диспергирования, гомогенизации и нагрева одновременно завершились на выходе из камеры обработки 4. При отклонении геометрических параметров камеры обработки 4 от оптимальных значений для данного перерабатываемого сырья, частично переработанное сырье направляется в чан 2 и в режиме рециркуляции повторно поступает в камеру обработки 4. По завершении процесса переработки сырье подается в струйное сито 5 и далее по технологическому назначению.

Таким образом, предложенный способ сокращает время переработки крахмалсодержащего сырья и снижает энергозатраты самого процесса в целом.

Способ переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, в сусло, характеризующийся тем, что предусматривает предварительную подготовку сырья, включающую плющение и замачивание, последующую подачу предварительно подготовленного сырья в камеру обработки, в которой осуществляют его диспергирование, гомогенизацию и нагрев, при этом указанные операции в камере обработки совмещают путем подачи в нее одновременно с подачей предварительно подготовленного сырья насыщенного пара со скоростью не менее скорости звука, последующего их смешивания и обеспечения спутного движения внутри камеры обработки с сохранением движения пара со сверхзвуковой скоростью по всей ее протяженности, причем диспергирование, гомогенизацию и нагрев завершают одновременно на выходе из камеры обработки.