Способ получения обжаренных зернопродуктов


 


Владельцы патента RU 2454871:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" (ГОУВПО "ВГТА") (RU)

Изобретение предназначено для использования в пищеконцентратной промышленности при переработке зернопродуктов, преимущественно зерен кофе, ячменя, ржи, сои. Способ предусматривает предварительный подогрев продукта в камере кондуктивного нагрева на первом этапе - отработанным воздухом, а на втором этапе - отработанным перегретым паром, последующую сушку продукта в камере сушки осушенным воздухом и термическую обработку перегретым паром в камере обжарки с промежуточным увлажнением продукта. Осуществляют рекуперативный теплообмен между отработанным перегретым паром и осушенным воздухом. Пар получают в парогенераторе. Организуют замкнутые рециркуляционные контуры по воздуху и перегретому пару. Отработанный после сушки продукта воздух перед подачей на первый этап дополнительно подогревают в конденсаторе. Охлаждение и осушение отработанного воздуха осуществляют в пластинчатом теплообменнике пароэжекторной холодильной машины, где в качестве хладагента используют воду. Часть насыщенного пара из парогенератора используют в качестве рабочего пара. Создают рециркуляцию хладагента в пластинчатом теплообменнике. Часть конденсата из водяного конденсатора, конденсат из пластинчатого теплообменника, из камеры кондуктивного нагрева и испарившуюся из продукта влагу отводят в парогенератор с образованием замкнутого цикла. Изобретение обеспечивает качество готового продукта в области заданных значений, повышение энергетической эффективности и экологической безопасности, а также увеличение производительности. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности и может быть использовано в линиях переработки зернопродуктов, преимущественно зерен кофе, ячменя, ржи, сои и др.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ [пат. №2328140 RU, МКИ7 A23L 1/10. Опубл. 10.07.2008. Бюл. №19], предусматривающий предварительный подогрев продукта в камере кондуктивного нагрева в два этапа: на первом этапе - отработанным воздухом и на втором этапе - отработанным перегретым паром, последующую сушку продукта в камере сушки осушенным в испарителе парокомпрессионной теплонасосной установки воздухом и термическую обработку перегретым паром в камере обжарки с промежуточным увлажнением продукта, рекуперативный теплообмен между отработанным перегретым паром и осушенным воздухом, получение пара в парогенераторе и его перегрев в пароперегревателе, сбор образовавшегося конденсата в сборнике конденсата и его частичный отвод в парогенератор и на промежуточное увлажнение продукта в камере обжарки, организацию замкнутых рециркуляционных контуров по воздуху и перегретому пару с выводом неконденсирующихся газов из контура рециркуляции перегретого пара.

Однако известный способ имеет следующие недостатки:

- из-за инерционности процесса конденсации влаги из влажного воздуха на охлаждающей поверхности испарителя, вызванной переключением рабочей и резервной секций с режима конденсации на режим регенерации и наоборот, возможны технологические сбои в поддержании температуры режима при рекуперативном теплообмене между воздухом и отработанным перегретым паром, что приведет к потере экстрактивных веществ, увеличению угара и, как следствие, понижению качества;

- более низкая эксплуатационная надежность парокомпрессионной теплонасосной установки по сравнению, например, с пароэжекторной холодильной машиной из-за наличия подвижных частей компрессора;

- дополнительные энергозатраты, обусловленные необходимостью периодического размораживания «снеговой шубы», образующейся при охлаждении воздуха в испарителе теплонасосной установки;

- не создает перспектив для снижения себестоимости готового продукта и повышения экологической безопасности производства обжаренных зернопродуктов из-за отсутствия возможности использования дешевых хладагентов, к которым относится вода, а также из-за неизбежного уноса в систему дорогостоящего смазочного масла, используемого для движущихся частей парокомпрессионной машины (компрессора);

- не позволяет использовать теплоту низкотемпературного потенциала, в частности бросового тепла газотурбинных установок и котельных агрегатов, и, как следствие, не создает условий для повышения энергетической эффективности;

- отсутствие возможности повышения производительности из-за необходимости остановок на выполнение плановых технических осмотров и профилактического обслуживания парокомпрессионной теплонасосной установки.

Технической задачей изобретения является обеспечение качества готового продукта в области заданных значений и повышение энергетической эффективности и экологической безопасности, а также интенсификация процесса получения обжаренных зернопродуктов.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в способе получения обжаренных зернопродуктов, предусматривающем предварительный подогрев продукта в камере кондуктивного нагрева в два этапа: на первом этапе - отработанным воздухом и на втором этапе - отработанным перегретым паром, последующую сушку продукта в камере сушки осушенным воздухом и термическую обработку перегретым паром в камере обжарки с промежуточным увлажнением продукта, рекуперативный теплообмен между отработанным перегретым паром и осушенным воздухом, получение пара в парогенераторе и его перегрев в пароперегревателе, сбор образовавшегося конденсата в сборник конденсата и его частичный отвод в парогенератор и на промежуточное увлажнение продукта в камере обжарки, организацию замкнутых рециркуляционных контуров по воздуху и перегретому пару с выводом неконденсирующихся газов из контура рециркуляции перегретого пара, дополнительный подогрев в конденсаторе отработанного после сушки продукта воздуха перед подачей его на первый этап предварительного нагрева продукта в камере кондуктивного нагрева и его охлаждение и осушение, новым является то, что охлаждение и осушение отработанного воздуха после первого этапа предварительного нагрева продукта в камере кондуктивного нагрева осуществляют в пластинчатом теплообменнике пароэжекторной холодильной машины путем теплопередачи от хладагента, в качестве которого используют воду, к отработанному воздуху, а часть насыщенного пара, полученного в парогенераторе, используют в качестве рабочего пара и под давлением 0,8…1,0 МПа направляют в сопло эжектора, создавая при этом пониженное давление 0,0009…0,001 МПа и температуру 4…7°C в испарителе пароэжекторной холодильной машины с рециркуляцией хладагента в пластинчатом теплообменнике, образовавшуюся смесь паров хладагента и рабочего пара после эжектора с давлением 0,2…0,3 МПа направляют в конденсатор для подогрева воздуха после камеры сушки перед камерой кондуктивного нагрева, при этом часть образовавшегося в конденсаторе водяного конденсата подают в испаритель для пополнения убыли воды, а другую его часть, конденсат, образовавшийся при охлаждении отработанного воздуха в пластинчатом теплообменнике, конденсат, образовавшийся на втором этапе тепловой обработки продукта в камере кондуктивного нагрева, и испарившуюся из продукта влагу в камере кондуктивного нагрева отводят сначала в сборник конденсата, а затем в парогенератор с образованием замкнутого цикла.

Технический результат изобретения заключается в повышении качества готовой продукции за счет снижения потерь экстрактивных веществ, в снижении энергозатрат, в повышении экологической безопасности за счет снижения величины угара и в интенсификации процесса получения обжаренных зернопродуктов.

На фиг.1 представлена схема, реализующая предлагаемый способ получения обжаренных зернопродуктов.

Схема содержит камеру 1 кондуктивного нагрева продукта с греющей двухсекционной поверхностью 2 и 3, камеру сушки 4, парогенератор 5, камеру обжарки 6 с форсунками 7 для подачи воды, эжектор 8, пароперегреватель 9, пластинчатый теплообменник 10, конденсатор 11, емкость 12 для сбора конденсата, испаритель 13, терморегулирующий вентиль 14, теплообменник-рекуператор 15, питающий насос 16, вентилятор высокого давления 17, насосы 18, 20, вентиляторы 19, 21, предохранительный клапан 22. В состав схемы входят также линии для перемещения рабочих сред: 0.2 - влажный продукт, 0.2.1 - подсушенный продукт, 0.2.2 - высушенный продукт, 0.2.3 - обжаренный продукт, 1.2 - хладагент, 1.8 - конденсат, 2.0 - отработанный пар, 2.1 - эжектируемый пар, 2.2 - насыщенный пар, 2.3 - перегретый пар, 2.7 - смесь рабочего и эжектируемого паров, 2.9 - пары испарившейся из продукта влаги, 3.2 - осушенный воздух, 3.3 - отработанный сушильный агент, 5.1 - неконденсированные газы.

Способ получения обжаренных зернопродуктов осуществляется следующим образом.

Зерновое сырье (зерна кофе, ржи, ячменя, сои и т.п.), вымытое и очищенное, подают по линии 0.2 в камеру 1 кондуктивного нагрева, где обеспечивают его равномерное распределение и перемещение по греющей двухсекционной поверхности 2 и 3. За счет теплопередачи между отработанным сушильным агентом, подаваемым из камеры сушки 4 по линии 3.3, и продуктом через греющую поверхность 2 первой секции камеры 1 кондуктивного нагрева происходит предварительный нагрев зернового сырья. Во второй секции греющей поверхности 3 камеры 1 кондуктивного нагрева температуру продукта повышают за счет теплопередачи от отработанного перегретого пара (угара), подаваемого из камеры обжарки 6 через теплообменник-рекуператор 15 по линии 2.0.

Предварительный нагрев продукта при кондуктивном энергоподводе позволяет удалить поверхностную влагу и активизировать последующее удаление адсорбционно-связанной влаги из капиллярно-пористой структуры продукта в процессе последующей конвективной сушки. Образовавшиеся пары испаренной из продукта влаги отводят из камеры 1 кондуктивного нагрева по линии 2.9 и конденсируют в емкости 12 для сбора конденсата.

Продукт после предварительной тепловой обработки в камере 1 кондуктивного нагрева по линии 0.2.1 подают в камеру сушки 4, где его высушивают горячим воздухом. Подготовку (осушение за счет конденсации содержащихся в нем водяных паров) воздуха к сушке осуществляют в пластинчатом теплообменнике 10 пароэжекторной холодильной машины, а его подачу в камеру сушки 4 - вентилятором 19. Необходимую температуру на входе в камеру сушки 4 воздух достигает в теплообменнике-рекуператоре 15 за счет теплоты отработанного перегретого пара, который отводят из камеры обжарки 6 по линии 2.0. Отработанный воздух после сушки продукта дополнительно подогревают в конденсаторе 11 пароэжекторной холодильной машины и по линии 3.3 подают в секцию 2 камеры 1 кондуктивного нагрева.

Пароэжекторная холодильная машина, включающая эжектор 8, испаритель 13, конденсатор 11, пластинчатый теплообменник 10, терморегулирующий вентиль 14, рециркуляционный насос хладагента 18, сборник конденсата 12, питающий насос 16, парогенератор 5 с предохранительным клапаном 22 и вентилятор высокого давления 17, работает по следующему термодинамическому циклу.

В парогенераторе 5 с электронагревательными элементами и предохранительным клапаном 22 при затрате электроэнергии образуется рабочий пар, который разделяется на два потока.

Один поток под давлением 0,8…1,0 МПа с помощью вентилятора высокого давления 17 направляют в сопло эжектора 8, создавая при этом пониженное давление 0,0009…0,001 МПа и температуру 4…7°С в испарителе 13 пароэжекторной холодильной машины. Причем потенциальная энергия рабочего пара превращается в кинетическую энергию струи, которая вытекает с большой скоростью, и под действием энергии струи рабочего пара эжектируются пары хладагента из испарителя 13. С помощью насоса 18 осуществляют рециркуляцию хладагента через пластинчатый теплообменник 10, который используют в качестве источника холода для конденсации влаги из отработанного воздуха при его осушении.

Другой поток пара, полученный в парогенераторе 5, с помощью вентилятора 21 подают в пароперегреватель 9, а затем в камеру обжарки 6.

Образовавшуюся смесь паров хладагента и рабочего пара после эжектора 8 с давлением 0,2…0,3 МПа направляют по линии 2.7 в конденсатор 11 для подогрева воздуха после камеры сушки перед камерой кондуктивного нагрева. При этом часть образовавшегося в конденсаторе 11 водяного конденсата подают по линии 1.8 в испаритель 13 для пополнения убыли воды, а другую его часть и конденсат, образовавшийся при охлаждении отработанного воздуха в пластинчатом теплообменнике 10, отводят в сборник конденсата 12. Туда же поступает конденсат, образовавшийся на втором этапе тепловой обработки в камере 1 кондуктивного нагрева, и пары испарившейся из продукта влаги в камере 1 кондуктивного нагрева. После этого конденсат направляется в парогенератор 5, вследствие чего образуется замкнутый цикл.

Отработанный перегретый пар (угар) из камеры обжарки 6 сначала подают в теплообменник-рекуператор 15 по линии 2.0, затем во вторую секцию греющей поверхности камеры кондуктивного нагрева 1, после чего его конденсируют и отводят по линии 1.8 в емкость 12 для сбора конденсата. Неконденсирующиеся газы в объеме 10…12% от массы обрабатываемого продукта выводят из контура рециркуляции перегретого пара через емкость 12 для сбора конденсата по линии 5.1.

В процессе обжарки зерновое сырье подвергают промежуточному увлажнению путем частичной подачи воды из емкости 12 для сбора конденсата с помощью насоса 20 в камеру обжарки 6, где она распыливается форсунками над слоем продукта. При этом снижается величина угара до 10…12%, и, как следствие, уменьшаются потери экстрактивных веществ и увеличивается выход готовой продукции. Продукты терморазложения - канцерогены - непрерывно выводят с неконденсированными газами, создавая при этом экологически безопасные условия в технологии производства обжаренных зернопродуктов высокого качества.

Пример реализации способа

Способ получения обжаренных зернопродуктов реализован на Воронежском экспериментальном комбикормовом заводе в линии производства обжаренного ячменя.

Зерно ячменя, вымытое и очищенное от металломагнитных примесей, подают в камеру кондуктивного нагрева с двухсекционной поверхностью. За счет теплопередачи влажность зерна на выходе из камеры снижается с 22±0,1% до 18,6±0,1%. После предварительной тепловой обработки в камере кондуктивного нагрева ячмень подают в камеру сушки и доводят его влажность до значения 9,3±0,1%. С этой влажностью он подается в камеру обжарки, где за счет периодического увлажнения каждые две минуты в соотношении 1:20 осуществляют подачу воды. Обжаренный ячмень со свойственными ему цветом и ароматом отводят из камеры обжарки с влажностью 3,5±0,1%. Особенность способа заключается в том, что осушение отработанного воздуха осуществляют в пластинчатом теплообменнике пароэжекторной холодильной машины за счет энергии рабочего пара, подаваемого в сопло эжектора под давлением 0,8 МПа, и создания пониженного давления в испарителе 0,0009 МПа и температуры 4°C, что позволяет посредством теплообмена на охлажденной поверхности пластинчатого теплообменника обеспечить конденсацию из отработанного воздуха влаги и снизить его влагосодержание с 0,025 кг/кг до 0,007 кг/кг. Смесь паров хладагента и рабочего пара после эжектора с давлением 0,2 МПа направляют в конденсатор для подогрева воздуха после камеры сушки перед камерой кондуктивного нагрева.

Производительность линии, т/ч 16
Температура продукта на выходе из камеры
кондуктивного нагрева, °C 57±0,1
сушки, °C 82±0,1
Температура воздуха на входе в камеру сушки, °C 92±0,1
Температура перегретого пара на входе в камеру
обжарки, °C 280±0,1
Расход перегретого пара, м3 0,2…0,25

Ниже приведена техническая характеристика пароэжекторной холодильной машины, используемая в линии производства обжаренного ячменя.

Холодопроизводительность, кВт до 80
Температура кипения хладагента (воды)
в испарителе пароэжекторной холодильной машины, °C 4±0,1
в парогенераторе, °C 170±0,1
Температура воздуха на входе в конденсатор, °C 42±0,1
Коэффициент эжекции на выходе из конденсатора 0,25
Коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К 12
Площадь охлаждающей поверхности
пластинчатого теплообменника, м2 100
Хладагент Вода

Сравнительный анализ известных способов обжарки ячменя с предлагаемым (см. таблицу) показал преимущества заявленного способа [пат. №2328140 RU, МКИ7 A23L 1/10. Опубл. 10.07.2008. Бюл. №19; Афанасьев В.А. Теория и практика специальной обработки зерновых компонентов в технологии комбикормов [Текст] / В.А.Афанасьев. - Воронеж: Воронежский государственный университет, 2002. - С.71, 77].

Показатели качества Известные способы Предлагаемый способ
Кондуктивно-конвективная обжарка Обжарка на барабанном обжарочном агрегате По прототипу
Конечная влажность, % 4,0 6,7 4,8±0,2 3,5±0,1
Содержание декстринов, % 14,53 8,06 17,0±0,5 19,21±0,2
Коэффициент перевариваемости протеина 64,0 55,0 68,0±1,0 71,0±0,5

Как видно из таблицы, предлагаемый способ получения обжаренных зернопродуктов по сравнению с прототипом дает возможность:

- снизить конечную влажность на 1,0…1,6% и довести ее значение до 3,5±0,1;

- увеличить содержание декстринов на 1,51…2,91%;

- повысить коэффициент перевариваемости протеина на 1,5…4,5%;

- обеспечить стабильность качества обжаренного ячменя за счет сокращения интервалов отклонения значений показателей качества.

Изменение параметров процесса обжарки за пределами указанных интервалов приведет либо к снижению качества продукта, либо к повышению его себестоимости.

Предлагаемый способ получения обжаренных зернопродуктов позволяет:

- повысить энергетический КПД процесса, обусловленный утилизацией вторичного пара и однородностью используемого теплоносителя и испаряемой влаги;

- повысить эксплуатационную надежность пароэжекторной холодильной машины;

- снизить себестоимость готовой продукции и повысить экологическую безопасность производства обжаренных зернопродуктов за счет использования дешевого хладагента - воды;

- повысить качество обжаренных зернопродуктов за счет снижения потерь экстрактивных веществ;

- снизить удельные энергозатраты на 10-15% за счет рационального использования вторичного тепла;

- интенсифицировать процесс обжарки зернопродуктов.

Способ получения обжаренных зернопродуктов, предусматривающий предварительный подогрев продукта в камере кондуктивного нагрева в два этапа: на первом этапе - отработанным воздухом и на втором этапе - отработанным перегретым паром, последующую сушку продукта в камере сушки осушенным воздухом и термическую обработку перегретым паром в камере обжарки с промежуточным увлажнением продукта, рекуперативный теплообмен между отработанным перегретым паром и осушенным воздухом, получение пара в парогенераторе и его перегрев в пароперегревателе, сбор образовавшегося конденсата в сборник конденсата и его частичный отвод в парогенератор и на промежуточное увлажнение продукта в камере обжарки, организацию замкнутых рециркуляционных контуров по воздуху и перегретому пару с выводом неконденсирующихся газов из контура рециркуляции перегретого пара, дополнительный подогрев в конденсаторе отработанного после сушки продукта воздуха перед подачей его на первый этап предварительного нагрева продукта в камере кондуктивного нагрева и его охлаждение и осушение, отличающийся тем, что охлаждение и осушение отработанного воздуха после первого этапа предварительного нагрева продукта в камере кондуктивного нагрева осуществляют в пластинчатом теплообменнике пароэжекторной холодильной машины путем теплопередачи от хладагента, в качестве которого используют воду, к отработанному воздуху, а часть насыщенного пара, полученного в парогенераторе, используют в качестве рабочего пара и под давлением 0,8…1,0 МПа направляют в сопло эжектора, создавая при этом пониженное давление 0,0009…0,001 МПа и температуру 4…7°C в испарителе пароэжекторной холодильной машины с рециркуляцией хладагента в пластинчатом теплообменнике, образовавшуюся смесь паров хладагента и рабочего пара после эжектора с давлением 0,2…0,3 МПа направляют в конденсатор для подогрева воздуха после камеры сушки перед камерой кондуктивного нагрева, при этом часть образовавшегося в конденсаторе водяного конденсата подают в испаритель для пополнения убыли воды, а другую его часть, конденсат, образовавшийся при охлаждении отработанного воздуха в пластинчатом теплообменнике, конденсат, образовавшийся на втором этапе тепловой обработки продукта в камере кондуктивного нагрева, и испарившуюся из продукта влагу в камере кондуктивного нагрева отводят сначала в сборник конденсата, а затем в парогенератор с образованием замкнутого цикла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пищевой промышленности. .
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам производства молокосодержащих пищевых продуктов. .
Изобретение относится к технологии производства консервов. .
Изобретение относится к технологии производства консервов. .
Изобретение относится к технологии производства консервов. .
Изобретение относится к технологии производства консервов. .
Изобретение относится к пищевой промышленности. .
Изобретение относится к технологии производства консервов. .

Изобретение относится к переработке пищевого сырья. .

Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности и может быть использовано в линиях переработки кофепродуктов, преимущественно цикория и зерен кофе, ячменя, ржи, сои и др.

Изобретение относится к переработке пищевого сырья и может быть использовано в линиях производства жареного кофе, цикория и других злаковых в пищеконцентратной промышленности.

Изобретение относится к переработке пищевого сырья и может быть использовано в линиях производства жареного кофе, цикория и др. .

Изобретение относится к технологии термической обработки пищевых материалов и может быть использовано в пищевой и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к автоматизации процессов переработки пищевых концентратов, и может быть использовано для обжарки различных видов пищевых продуктов, например зерен кофе, ячменя и др.

Изобретение относится к переработке пищевого сырья и может быть использовано в линиях производства жареного кофе, цикория и других злаковых в пищеконцентратной промышленности.

Изобретение относится к технологии термической обработки сыпучих пищевых продуктов и может быть использовано в пищевой и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к пищевой промышленности, а более конкретно, к установкам для обжаривания кофе, злаков, цикория и других аналогичных продуктов. .

Группа изобретений относится к пищевой промышленности и фармакологии. Способ получения обогащенного N-метилпиридинием (NMP) экстракта тригонеллин-содержащего органического материала включает стадии депарафинизации, обжаривания, обработки тригонеллин-содержащего органического материала горячей водой для получения водного экстракта и добавления NMP, по меньшей мере, 2,95 мг NMP/100 мл к водному экстракту. В качестве тригонеллин-содержащего органического материала используют следующие материалы, выбранные из группы: кофе, в частности Coffea arabica, Coffea canephora, Coffea spp.и Psilanthus spp., членов Fabaceae, в частности Pisum sativum, Glycine max, Phaseolus vulgaris, Lens culinaris, Cicer arietinum и Trigonella foenum-graecum, членов Chenopodiaceae, в частности Chenopodium quinoa, и членов Poaceae, в частности Avena sativa. Фармацевтическая композиция для предотвращения или снижения секреции кислоты желудочного сока и/или для предотвращения расстройств и/или болезней, ассоциированных с секрецией кислоты желудочного сока, содержащая, в терапевтически эффективном количестве, обогащенный NMP полученный экстракт в комбинации с одним или несколькими фармацевтически приемлемым эксципиентом (эксципиентами), и/или носителем (носителями), и/или разбавителем (разбавителями), и/или растворителем (растворителями), и/или солью (солями), и/или буфером (буферами). Применение обогащенного NMP экстракта в качестве пищевой добавки. Применение обогащенного NMP экстракта для предотвращения или снижения секреции кислоты желудочного сока и/или для предотвращения расстройств и/или болезней, ассоциированных с секрецией кислоты желудочного сока (гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь, рак, язва). Пищевой продукт, представляющий собой кофе, содержащий обогащенный NMP экстракт. Группа изобретений обеспечивает получение продукта для предотвращения или уменьшения желудочных проблем, вызванных секрецией кислоты желудочного сока. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 20 ил., 5 табл., 4 пр.
Наверх