Способ получения порошкообразного продукта и установка для его осуществления



Способ получения порошкообразного продукта и установка для его осуществления
Способ получения порошкообразного продукта и установка для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2605773:

ЮДИН Александр Илларионович (UA)

Группа изобретений относится к производству порошков из растительного сырья и может быть использована в пищевой и фармацевтической промышленности, а также в сельском хозяйстве. В процессе осуществления способа предварительно подготовленное растительное сырье подают в камеру сушки 6, в нижней части которой его измельчают с помощью активаторов 7 и 8 до получения частиц заданного размера и сушат в потоке газообразного теплоносителя при температуре 80-165°C, движущемся в камере сушки 6 в восходящем направлении со скоростью, составляющей 1,0-1,5 скорости свободного падения частиц. Затем указанные частицы выносятся из камеры сушки 6 в циклон 11 для сбора порошкообразного продукта вместе с потоком газообразного теплоносителя. При этом потоки газообразного теплоносителя, формируемые на выходе каждого теплогенератора 3 или 4, вводят в нижнюю часть камеры сушки 6 оппозитно друг другу, а скорость потока гозообразного теплоносителя, поступающего в циклон 11 из камеры сушки 6, устанавливают в пределах 18-25 м/с. Установка содержит узел предварительной подготовки растительного сырья, два теплогенератора 2 и 3 с выходными патрубками 4 и 5, камеру сушки 6. В нижней части камеры сушки 6 установлен измельчитель, выполненный в виде активатора 7, а в верхней установлен выводной патрубок 9, соединенный с циклоном 11 для сбора порошкообразного продукта. В нижней части камеры сушки 6 установлен дополнительный измельчитель в виде дополнительного активатора 8, размещенный оппозитно вышеупомянутому активатору 7. Выходной патрубок каждого из теплогенераторов 2 и 3 примыкает к нижней части камеры сушки 6 с тыльной стороны соответствующего активатора 7 и 8, а сопла выходных патрубков 4 и 5 каждого теплогенератора ориентированы оппозитно друг другу. Выводной патрубок 9 камеры сушки 6 снабжен клапаном 10 для регулировки проходного сечения выводного патрубка 9. Использование группы изобретений позволит обеспечить получение тонкодисперсного порошкообразного продукта из растительного сырья. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Заявляемая группа изобретений относится к производству порошков из растительного сырья, и может быть использована в пищевой, фармацевтической промышленности и в сельском хозяйстве.

Основной проблемой при производстве порошков из растительного сырья является получение конечного продукта требуемой дисперсности, не подверженного комкованию в процессе хранения, при максимальном сохранении в нем всех свойств исходного продукта, а именно биологически активных веществ, витаминов, а также вкусовых, ароматических и др. составляющих.

Известен способ получения порошков из растительного сырья по патенту СССР №1792303, МПК A23L 1/212, опубл. 30.01.93 г., в соответствии с которым предварительно подготовленное растительное сырье измельчают и сушат в потоке теплоносителя в кипящем слое при температуре 75-98°C и скорости теплоносителя 15-20 м/с. При этом, после механического измельчения, но перед сушкой в потоке теплоносителя, растительное сырье подвергают вспучиванию в камере сушки одновременно с предварительным подсушиванием при температуре 75-150°C. В качестве теплоносителя используют азот.

Недостатком известного способа является его высокая стоимость, связанная с необходимостью использования в качестве теплоносителя газообразного азота, который необходимо дополнительно производить либо приобретать, а также в получении конечного продукта недостаточно высокого качества. Последнее объясняется высокой температурой предварительного подсушивания растительного сырья, что вызывает коагулирование белков в обрабатываемом сырье, а также разрушение молекул сырья в результате его вспучивания, что приводит к ухудшению органолептических свойств получаемого продукта.

Известен способ получения порошка из растительного сырья по патенту Российской Федерации №2013058, МПК A23B 7/02, опубл. 30.05.94 г., в соответствии с которым предварительно подготовленное растительное сырье измельчают до пюреобразного состояния, смешивают с сухими овощными компонентами до содержания сухих веществ в смеси 20-30%, сушат и распыляют в потоке газообразной двуокиси углерода с температурой 180-150°C и давлением 250-150 кПа. Распыление под вакуумом осуществляют с остаточным давлением не более 50 кПа.

Недостатками известного способа являются:

- низкое качество полученного порошка в связи с высокой температурой сушки, что ведет к коагулированию белков и разрушению молекул растительного сырья и, соответственно, к ухудшению органолептических свойств полученного продукта;

- неравномерная степень измельчения предварительно подготовленного растительного сырья, в связи с его различной исходной вязкостью, влажностью и другими реологическими показателями, что приводит к получению порошка с различной степенью дисперсности;

- ограниченный срок хранения, поскольку полученный порошок электризуется, что приводит к его комкованию в процессе хранения.

Наряду с этим при реализации известного способа требуется обеспечить герметизацию камеры сушки, что ведет к дополнительным затратам и усложняет эксплуатацию установки, на которой реализуется указанный способ.

Известен способ получения порошкообразного продукта из растительного сырья, согласно которому предварительно подготовленное растительное сырье перетирают до образования однородной смеси, сушат и измельчают (см. патент Российской Федерации №2060670, МПК A23B 7/026, опубл. 27.05.96 г.). Сушку осуществляют токами СВЧ при одновременном измельчении в процессе распыления ультразвуковыми колебаниями с частотой 18-80 кГц.

Недостатком известного способа является неравномерная степень измельчения подготовленного растительного сырья, в связи с его различной исходной вязкостью, влажностью и другими реологическими показателями, что приводит к получению порошкообразного продукта с различной степенью дисперсности. При этом полученный порошкообразный продукт, в связи с высокой скоростью перемещения частиц при распылении, электризуется, что приводит к его комкованию в процессе хранения.

Вместе с тем известный способ требует использования дорогостоящего оборудования, сложного и недостаточно надежного в эксплуатации, что ограничивает сферу применения известного способа.

Известен также способ получения порошкообразного продукта из растительного сырья, принятый в качестве прототипа, согласно которому предварительно подготовленное растительное сырье подают в камеру сушки, в нижней части которой его измельчают с помощью, по меньшей мере, одного активатора до получения частиц заданного размера, и сушат в потоке газообразного теплоносителя при температуре 80-165°C, движущемся в камере сушки в восходящем направлении со скоростью (Vкс), составляющей 1,0-1,5 скорости свободного падения частиц, которые затем выносятся из камеры сушки в циклон для сбора порошкообразного продукта вместе с потоком газообразного теплоносителя (см. патент Украины №46435, МПК A23B 7/026, опубл. 15.05.2002 г.). Поток газообразного теплоносителя вводят в камеру сушки тангенциально вращающемуся активатору. Это приводит к образованию в нижней части камеры сушки вихревого потока газообразного теплоносителя, что препятствует равномерному нагреву растительного сырья, находящегося в камере сушки. Это объясняется тем, что наличие вихревого потока газообразного теплоносителя в камере сушки приводит к нарушению непрерывности потока теплоносителя, обогащенного частицами обработанного сырья на выходе из нее, а именно в выводном патрубке камеры сушки, что препятствует формированию в выводном патрубке ламинарного потока газообразного теплоносителя. Вследствие этого не обеспечивается постоянство скорости потока газообразного теплоносителя в объеме камеры сушки, что приводит к перепадам градиента температурного поля в камере сушки и неравномерному нагреву растительного сырья.

Недостатком известного способа является относительно невысокое качество полученного порошкообразного продукта, обусловленное его низкими органолептическими свойствами в связи с неравномерностью нагрева растительного сырья, находящегося в камере сушки, которое приводит к его локальному перегреву и подгоранию конечного продукта, что вызывает появление в нем постороннего запаха, не характерного для обрабатываемого сырья.

Задачей заявляемого способа, входящего в группу изобретений, является получение порошкообразного продукта из растительного сырья, обладающего однородной дисперсностью и высокой биологической ценностью при сохранении исходного витаминного состава, а также органолептических свойств исходного растительного сырья.

Поставленная задача, в части способа, решается тем, что в известном способе получения порошкообразного продукта из растительного сырья, согласно которому предварительно подготовленное растительное сырье подают в камеру сушки, в нижней части которой его измельчают с помощью, по меньшей мере, одного активатора до получения частиц заданного размера, и сушат в потоке газообразного теплоносителя при температуре 80-165°C, движущемся в камере сушки в восходящем направлении со скоростью (Vкс), составляющей 1,0-1,5 скорости свободного падения частиц, которые затем выносятся из камеры сушки в циклон для сбора порошкообразного продукта вместе с потоком газообразного теплоносителя, согласно изобретению, потоки газообразного теплоносителя, формируемые на выходе каждого теплогенератора, вводят в нижнюю часть камеры сушки оппозитно друг другу, а скорость потока газообразного теплоносителя, поступающего в циклон из камеры сушки, устанавливают в пределах 18-25 м/с, в зависимости от параметров исходного растительного сырья.

Введение потоков газообразного теплоносителя в нижнюю часть камеры сушки оппозитно друг другу предотвращает образование в нижней части камеры сушки вихревого потока теплоносителя и позволяет обеспечить равномерный нагрев растительного сырья, поступающего в камеру сушки. При этом скорость потока газообразного теплоносителя в выводном патрубке (Vвп) камеры сушки устанавливают в пределах 18-25 м/с. Указанные значения скорости потока (Vвп) в выводном патрубке обеспечивают выбор оптимального режима сушки измельченных частиц, в зависимости от параметров растительного сырья, а именно - удельного веса исходного сырья, размера и влажности полученных частиц, а также температуры газообразного теплоносителя. Оптимизация скорости потока (Vвп), выносящего измельченные частицы исходного растительного сырья через выводной патрубок в циклон для сбора порошкообразного продукта, позволяет достичь постоянства скорости потока газообразного теплоносителя (Vкс) в камере сушки и градиента температурного поля в ее объеме, что обеспечивает равномерный нагрев и сушку исходного сырья в ней.

В частном варианте реализации заявленного способа скорость потока (Vвп) газообразного теплоносителя в выводном патрубке камеры сушки рассчитывают по следующей формуле:

где

Vвп - скорость потока газообразного теплоносителя в выводном патрубке камеры сушки, м/с;

Qгт - суммарная величина расхода газообразного теплоносителя, подаваемого в камеру сушки от каждого из теплогенераторов, м3/ч;

Sвп - площадь проходного сечения выводного патрубка, м2.

В ином варианте реализации заявленного способа площадь проходного сечения выводного патрубка камеры сушки в процессе регулировки устанавливают исходя из следующей зависимости:

где

Sкс - средняя площадь поперечного сечения камеры сушки, м2;

Sвп - площадь проходного сечения выводного патрубка, м2.

Указанная совокупность существенных признаков заявляемого способа позволяет обеспечить получение порошкообразного продукта из растительного сырья, обладающего однородностью и высокой биологической ценностью при сохранении исходного витаминного состава и органолептических свойств исходного растительного сырья.

Известна установка для получения порошка из растительного сырья, содержащая загрузочное устройство, механический измельчитель, камеру сушки и циклон-осадитель, в котором отделяют полученный порошок от газообразного теплоносителя (см. описание изобретения к патенту СССР №1792303, МПК A23L 1/212, опубл. 30.01.93 г.). В камере сушки измельченные частицы подвергают вспучиванию за счет создаваемой разницы давления при подаче растительного сырья и предварительному подсушиванию при температуре 75-150°C. Затем полученные частицы сушат в потоке теплоносителя, в качестве которого используют газообразный азот, в кипящем слое при температуре 75-98°C. Сыпучие частицы растительного сырья, перемещаясь в потоке теплоносителя, отдают ему свою влагу и высушиваются до влажности 12-14%.

Недостатком известной установки является ее сложность, вызванная использованием в качестве теплоносителя газообразного азота, который нуждается в регенерации для повторного использования в цикле получения порошка из растительного сырья, что приводит к увеличению стоимости установки и трудоемкости ее технического обслуживания. Также недостатком известной установки является низкое качество полученного продукта, что объясняется высокой температурой предварительного подсушивания растительного сырья, что вызывает коагулирование белков в обрабатываемом растительном сырье, а также разрушение молекул сырья в результате его вспучивания, что приводит к ухудшению органолептических свойств полученного продукта.

Известна установка для получения порошка из растительного сырья, содержащая узел предварительной подготовки сырья и камеру сушки (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2013058, МПК A23B 7/02, опубл. 30.05.94 г.), Установка содержит узел предварительной подготовки исходного растительного сырья, где его измельчают до пюреобразного состояния и смешивают с сухими овощными компонентами до содержания сухих веществ в смеси 20-30%. Затем полученную смесь распыляют в потоке газообразной двуокиси углерода с температурой 150-180°C и давлением 150-250 кПа. Сушку смеси осуществляют в камере сушки в режиме распыления под вакуумом с остаточным давлением не более 50 кПа.

Недостатками известной установки является низкое качество полученного порошка в связи с высокой температурой сушки, что ведет к коагулированию белков и разрушению молекул растительного сырья и, соответственно, к ухудшению биологических свойств полученного продукта, а также неравномерная степень измельчения подготовленного растительного сырья, в связи с его различной исходной твердостью и влажностью. Кроме того, полученный продукт не подлежит длительному хранению, поскольку полученный порошкообразный продукт в связи с высокой скоростью распыления электризуется, что приводит к его комкованию в процессе хранения.

Известна установка для получения порошкообразного продукта из растительного сырья, содержащая смеситель, камеру сушки, примыкающую к смесителю, и измельчитель (см. патент Российской Федерации №2060670, МПК A23B 7/026, опубл. 27.05.96 г.). Камера сушки оснащена ультразвуковым распылителем и СВЧ-излучателями, а измельчитель выполнен в виде установленного в камере сушки ультразвукового распылителя стержневого типа. Сушку осуществляют токами СВЧ при одновременном измельчении в процессе распыления ультразвуковыми колебаниями с частотой 18-80 кГц.

Недостатком известной установки является получение конечного продукта с различной дисперсностью, ввиду неравномерного измельчения перерабатываемого растительного сырья, в связи с его неоднородными исходными реологическими характеристиками. Вместе с тем, полученный порошок в связи с высокой скоростью перемещения частиц при распылении электризуется, что приводит к его комкованию в процессе хранения. Указанные недостатки ведут к ухудшению витаминного состава и органолептических свойств полученного продукта, снижению его биологической ценности при длительном хранении.

Известна установка для получения порошкообразного продукта из растительного сырья, принятая в качестве прототипа, содержащая узел предварительной подготовки растительного сырья, по меньшей мере, один теплогенератор с выходным патрубком, камеру сушки, в нижней части которой установлен, по меньшей мере, один измельчитель, выполненный в виде активатора, а в верхней - установлен выводной патрубок, соединенный с циклоном для сбора порошкообразного продукта (см. патент Украины №46435, МПК A23B 7/026, опубл. 15.05.2005 г.). Выходной патрубок теплогенератора установлен тангенциально относительно механического активатора. Таким образом, поток газообразного теплоносителя вводят в камеру сушки тангенциально вращающемуся активатору, что приводит к образованию в нижней части камеры сушки вихревого потока газообразного теплоносителя и препятствует равномерному нагреву растительного сырья, подаваемого в камеру сушки.

Недостатком известной установки является относительно невысокое качество полученного продукта, обусловленное низкими органолептическими свойствами порошкообразного продукта из-за неравномерного нагрева растительного сырья, находящегося в камере сушки, в связи с его налипанием в нижней части камеры сушки, в зоне размещения активатора и патрубков теплогенератора. Это связано, прежде всего, с тангенциальным размещением патрубков ввода газообразного теплоносителя, имеющего температуру 80-165°C, в камеру сушки, что приводит к частичному перегреву растительного сырья в отдельных зонах камеры сушки и коагулированию белков в растительном сырье, находящемся в указанных зонах, что вызывает подгорание растительного сырья и появление постороннего запаха, ухудшающего органолептические характеристики получаемого порошкообразного продукта.

Задачей, заявляемой группы изобретений, является также создание установки, предназначенной для получения порошкообразного продукта из растительного сырья и обеспечивающего выход тонкодисперсного конечного продукта с высокой степенью чистоты, обладающего высокой биологической ценностью при сохранении витаминного и ферментного состава, а также органолептических свойств исходного растительного сырья.

Поставленная задача, в части заявленного устройства, решается тем, что в известной установке для получения порошкообразного продукта из растительного сырья, содержащей узел предварительной подготовки растительного сырья, по меньшей мере, один теплогенератор с выходным патрубком, камеру сушки, в нижней части которой установлен, по меньшей мере, один измельчитель, выполненный в виде активатора, а в верхней - установлен выводной патрубок, соединенный с циклоном для сбора порошкообразного продукта, согласно изобретению, в нижней части камеры сушки установлен дополнительный измельчитель в виде активатора, размещенный оппозитно вышеупомянутому активатору, при этом выходной патрубок каждого теплогенератора примыкает к нижней части камеры сушки с тыльной стороны соответствующего активатора, а сопла выходных патрубков каждого теплогенератора ориентированы оппозитно друг другу, при этом выводной патрубок камеры сушки снабжен клапаном для регулировки проходного сечения выводного патрубка.

Установка дополнительного измельчителя в виде активатора, размещенного оппозитно вышеупомянутому активатору, а также примыкание выходного патрубка каждого теплогенератора к нижней части камеры сушки с тыльной стороны каждого соответствующего активатора позволяет направить потоки газообразного теплоносителя оппозитно друг другу. Это предотвращает образование в нижней части камеры застойных зон, а также обеспечивает активное перемешивание частиц растительного сырья в нижней части камеры сушки и предотвращает их налипание и подгорание в зоне размещения активатора, что позволяет сохранить в полученном порошкообразном продукте органолептические свойства исходного растительного сырья.

В частном варианте выполнения заявляемая установка снабжена влагоотделителем, присоединенным к выходному патрубку циклона для сбора порошкообразного продукта и снабженным емкостью для сбора конденсата, связанной с насосом, выход которого оснащен узлом распыления конденсата, размещенным в выходном патрубке упомянутого циклона.

В ином варианте выполнения заявляемая установка снабжена компрессором разряжения, связанным с газозаполненной полостью влагоотделителя, и оснащенным вытяжной трубой.

Таким образом, техническим результатом заявленной группы изобретений является обеспечение выхода тонкодисперсного порошкообразного продукта с высокой степенью чистоты, обладающего высокой биологической ценностью при сохранении витаминного состава и органолептических свойств исходного растительного сырья.

На фиг.1 изображен общий вид установки для получения порошкообразного продукта из растительного сырья.

Установка для получения порошкообразного продукта из растительного сырья содержит узел предварительной подготовки растительного сырья, выполненный в виде плющильных вальцев 1, теплогенераторы 2 и 3 с выходными патрубками 4 и 5, соответственно, и камеру сушки 6. В нижней части камеры сушки 6 установлен измельчитель, выполненный в виде механического активатора 7, установленного с возможностью вращения, а также дополнительный измельчитель в виде дополнительного активатора 8, также установленного с возможностью вращения, размещенный оппозитно вышеупомянутому активатору 7. Выходной патрубок 4 теплогенератора 2 примыкает к нижней части камеры сушки 6 с тыльной стороны активатора 7, а выходной патрубок 5 теплогенератора 3 примыкает к нижней части камеры сушки 6 с тыльной стороны дополнительного активатора 8. Сопло выходного патрубка 4 теплогенератора 2 ориентировано оппозитно соплу выходного патрубка 5 теплогенератора 3.

В верхней части камеры сушки 6 установлен выводной патрубок 9 для вывода из камеры сушки потока газообразного теплоносителя вместе с полученным порошкообразным продуктом. Выводной патрубок 9 камеры сушки 6 снабжен клапаном 10, регулирующим величину проходного сечения выводного патрубка 9.

В состав установки также входит циклон 11, предназначенный для отделения порошкообразного продукта от газообразного теплоносителя и его сбора. К входу циклона 11 присоединен выводной патрубок 9 камеры сушки 6, а его выход снабжен выходным патрубком 12. К выходному патрубку 12 присоединен влагоотделитель 13 с емкостью 14 для сбора конденсата, связанной с насосом 15, выход которого оснащен узлом распыления конденсата 16, размещенным в выходном патрубке 12 циклона 11.

Установка снабжена компрессором разрежения 17, связанным с полостью влагоотделителя 13, и оснащенным вытяжной трубой 18.

Также установка содержит дозатор 19, примыкающий к камере сушки 6, и бункер 20 для сбора порошкообразного продукта, установленный в нижней части циклона 11.

Способ получения порошкообразного продукта из растительного сырья осуществляют следующим образом.

Предварительно измельченное растительное сырье, представляющее собой растительную массу, в виде кусочков стружки либо мезги, подают в узел предварительной подготовки растительного сырья, выполненный в виде плющильных вальцев 1, где она подвергается силовому воздействию, дополнительно разрушающему волокна растительного сырья. Полученная однородная смесь через дозатор 19 поступает в нижнюю часть камеры сушки 6. Вместе с поступлением растительного сырья в камеру сушки 6 подаются потоки газообразного теплоносителя, нагретого с помощью теплогенераторов 2 и 3 до температуры 80-165°C. Потоки газообразного теплоносителя вводят в нижнюю часть камеры сушки 6 через сопло выходного патрубка 4 теплогенератора 2, примыкающего к нижней части камеры сушки 6 с тыльной стороны активатора 7, и через сопло выходного патрубка 5 теплогенератора 3, примыкающего к нижней части камеры сушки 6 с тыльной стороны активатора 8. В камере сушки 6 смесь растительного сырья дополнительно измельчают до получения частиц заданной дисперсности, за счет дробления на вращающихся активаторе 7 и дополнительном активаторе 8. Потоки газообразного теплоносителя, обдувая с тыльной стороны вращающиеся активатор 7 и дополнительный активатор 8, во-первых, препятствуют налипанию частиц растительного сырья на рабочие поверхности активатора 7 и дополнительного активатора 8, а во-вторых, обеспечивает более щадящий режим работы рабочих поверхностей активаторов 7 и 8, за счет оптимизации на них нагрузки со стороны поступающего в камеру сушки 6 растительного сырья. При этом, в результате оппозитного движения в нижней части камеры сушки 6 потоков газообразного теплоносителя, в ней обеспечивается активное перемешивание частиц растительного сырья, что препятствует образованию в ней застойных зон и предотвращает их налипание и подгорание частиц растительного сырья в зоне размещения активатора 7 и дополнительного активатора 8.

В результате слияния потоков газообразного теплоносителя, поступающих в камеру сушки 6, образуется результирующий поток газообразного теплоносителя, перемещающегося в восходящем направлении в верхнюю часть камеры сушки 6. Частицы растительного сырья, перемещаясь в восходящем потоке газообразного теплоносителя, подъемная сила которого больше суммарной массы частиц, перемешиваются с ним и отдают влагу теплоносителю, движущемуся в восходящем направлении со скоростью, составляющей 1,0-1,5 скорости свободного падения частиц. При этом обеспечивается активное удаление влаги, как с поверхности частиц, так и частичное удаление свободной капиллярной влаги, содержащейся в растительном сырье, в результате чего образуется поток газообразного теплоносителя, несущего более легкие измельченные частицы и обогащенного парогазовой смесью, извлеченной из растительного сырья. Более тяжелые частицы растительного сырья, масса которых больше подъемной силы результирующего потока газообразного теплоносителя, возвращаются в нижнюю часть камеры сушки 6 на доизмельчение и досушивание.

Воздействие высокой температуры газообразного теплоносителя (80-165°C) на растительное сырье в процессе сушки не создает опасности его перегрева, так как температура теплоносителя не соответствует температуре на поверхности влажных частиц растительного сырья, на которых происходит образование парогазовой оболочки, защищающей собственно частицы сырья от чрезмерного нагревания. При этом температура на поверхности частиц сырья не превышает 25-38°C. Скорость теплоносителя, выбранная равной 1,0-1,5 скорости свободного падения частиц, позволяет обеспечить их циркуляцию в корпусе камеры сушки 6, при которой происходит дальнейшее дробление частиц сырья до достижения ими необходимой дисперсности, и достаточна для удаления с поверхности частиц сырья поверхностной и части капиллярной влаги. Снижение скорости теплоносителя ниже 1,0 скорости свободного падения частиц препятствует удалению частиц заданной дисперсности из рабочей зоны камеры сушки 6 и приводит к дальнейшему их измельчению, а превышение скорости теплоносителя выше 1,5 скорости свободного падения частиц приводит к выносу в циклон 10 частиц большего, по сравнению с заданным, размера.

Образование частиц растительного сырья заданного размера сопровождается соответствующим выделением дополнительной капиллярной влаги до достижения конечной влажности получаемого порошкообразного продукта 6-8%. Выбранная температура, равная 80-165°C, способствует быстрому переходу капиллярной влаги в парогазовую смесь. Повышение температуры теплоносителя нерационально, поскольку ведет к повышению энергозатрат, а снижение температуры - к снижению эффективности отбора влаги. Активный отбор влаги из частиц сырья происходит в камере сушки 6 в течение 10-50 с, после чего газообразный теплоноситель, вместе с измельченными частицами растительного сырья, выносится из камеры сушки 6 через выводной патрубок 9 в циклон 11 для сбора конечного порошкообразного продукта.

Скорость потока газообразного теплоносителя в выходном патрубке (Vвп) камеры сушки 6, поступающего в циклон 11, устанавливают в пределах 18-25 м/с, в зависимости от параметров исходного растительного сырья. Это позволяет установить оптимальный режим сушки измельченных частиц растительного сырья в камере сушки 6. Оптимизация скорости потока (Vвп) газообразного теплоносителя, выносящего измельченные частицы исходного растительного сырья через выводной патрубок 9 в циклон 11, позволяет обеспечить постоянство скорости потока газообразного теплоносителя (Vкс) и градиента температурного поля в объеме камеры сушки 6, а также равномерный нагрев исходного сырья в ней.

Скорость потока газообразного теплоносителя (Vвп) в камере сушки 6, рассчитывают по следующей формуле:

где

Vвп - скорость потока газообразного теплоносителя, м/с;

Qгт - суммарная величина расхода газообразного теплоносителя, подаваемого в камеру сушки 6 от каждого из теплогенераторов 2 и 3, м3/ч;

Sвп - площадь проходного сечения выводного патрубка 9, м2.

При этом площадь проходного сечения выводного патрубка 9 камеры сушки 6 в процессе регулировки устанавливают исходя из следующей зависимости:

,

где

Sкс - средняя площадь поперечного сечения камеры сушки 6, м2;

Sвп - площадь проходного сечения выводного патрубка 6, м2.

В циклоне 11 осуществляют отделение частиц растительного сырья (порошкообразного продукта) от потока газообразного теплоносителя, после чего отделившийся порошкообразный продукт поступает в бункер 20 для сбора порошкообразного продукта, установленный в нижней части циклона 11, а поток газообразного теплоносителя далее, через выходной патрубок 12, выносится во влагоотделитель 13. Частицы растительного сырья, отделенные от потока теплоносителя в циклоне 11, имеют заданные размеры и представляют собой порошкообразный продукт требуемой влажности, с максимальным сохранением в нем витаминного состава и органолептических свойств исходного растительного сырья.

Во влагоотделителе 13 происходит завершающий этап отбора влаги из потока газообразного теплоносителя, ее конденсация и сбор в емкости 14 для сбора конденсата. Для повышения концентрации биологически активной влаги, извлеченной из растительного сырья, конденсат из емкости 14, с помощью насоса 15, повторно направляют на орошение газообразного теплоносителя, выходящего из циклона 11, для чего его вводят в выходной патрубок 12 циклона 11 посредством узла распыления конденсата 16.

Это позволяет повысить концентрацию биологически активной влаги, извлекаемой из растительного сырья в описываемом способе, и получить попутный продукт переработки исходного сырья в виде жидкого конденсата биологически активной влаги, пригодного для использования в пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

После прохождения влагоотделителя 13 отработанный газообразный теплоноситель посредством компрессора разрежения 17, сообщающегося с газозаполненной полостью влагоотделителя 13, сбрасывается в атмосферу через вытяжную трубу 18.

Пример 1. В качестве предварительно подготовленного растительного сырья брали 20 кг измельченной моркови, которую подавали в узел предварительной подготовки растительного сырья, выполненный в виде плющильных вальцов 1. В результате обработки сырья в плющильных вальцах 1 получали перетертую однородную смесь с влажностью 88%, которую вводили в камеру сушки 6. В камере сушки 6 смесь растительного сырья дополнительно измельчали до получения частиц заданной дисперсности, за счет дробления на активаторе 7 и дополнительном активаторе 8. При этом в камеру сушки вводили потоки газообразного теплоносителя, с температурой 145°C, которые подавали от теплогенераторов 2 и 3 через сопла выходных патрубков 4 и 5, соответственно, с тыльной стороны вращающегося активатора 7 и дополнительного активатора 8.

В результате столкновения и перемешивания оппозитно направленных потоков газообразного теплоносителя в нижней части камеры сушки 6 обеспечивалась ориентация потока газообразного теплоносителя в восходящем направлении в верхнюю часть указанной камеры. Поток газообразного теплоносителя, перемещался в камере сушки 6 в восходящем направлении со скоростью Vкс=8 м/с, что составляло 1,5 скорости свободного падения частиц в камере сушки 6. При этом полученные частицы растительного сырья, перемещаясь вместе с потоком газообразного теплоносителя, отдавали ему свою влагу до достижения конечной влажности получаемого порошкообразного продукта не более 6-7%. Далее поток газообразного теплоносителя, обогащенного парогазовой смесью, полученной из растительного сырья, вместе с частицами порошкообразного продукта выносился из камеры сушки 6 через выводной патрубок 9 и поступал в циклон 11, где осуществлялось улавливание порошкообразного продукта. Скорость потока газообразного теплоносителя (Vвп), поступающего в циклон 11 из камеры сушки 6, составляла 22,0 м/с, и устанавливалась посредством клапана 10, регулирующего величину проходного сечения выводного патрубка 9.

При этом общее время сушки 20 кг моркови составило 1,35 ч, а выход полученного порошка влажностью 6,4% - 3,76 кг.

Далее газообразный поток теплоносителя поступал во влагоотделитель 13, где осуществлялся отбор влаги из газообразного потока теплоносителя и ее накопление в емкости 14 для сбора конденсата. В результате количество полученного конденсата составило 3,16 л.

Пример 2. В качестве предварительно подготовленного растительного сырья брали 10 кг грибов шампиньонов, которые загружали в плющильные вальцы 1. В результате их обработки в вальцах 1 получали перетертую однородную смесь влажностью 92%, которую вводили в камеру сушки 6. При этом в камеру сушки 6 вводили потоки нагретого в теплогенераторах 2 и 3 до температуры 120°C газообразного теплоносителя. Образовавшийся результирующий поток газообразного теплоносителя перемещался в восходящем направлении в верхнюю часть камеры сушки 6 со скоростью Vкс=8 м/с, что соответствовало 1,5 скорости свободного падения частиц в камере сушки 6. Затем поток газообразного теплоносителя, вместе с частицами порошкообразного продукта, выносился из камеры сушки 6 через выводной патрубок 9 и поступал в циклон 11, где осуществлялось улавливание порошкообразного продукта. Выделившийся порошкообразный продукт накапливался в бункере 20 для сбора порошкообразного продукта, установленном в нижней части циклона 11. Скорость потока газообразного теплоносителя (Vвп), поступающего в циклон 11 из камеры сушки 6, регулировалась посредством клапана 10 и составляла 23,5 м/с.

При этом общее время сушки 10 кг грибов шампиньонов составило 1,48 ч, а выход полученного порошка влажностью 7,6% - 1,33 кг.

Пример 3. В качестве предварительно подготовленного растительного сырья брали 30 кг жома винограда влажностью 40%, который, после обработки в плющильных вальцах 1, вводили в камеру сушки 6. Также в камеру сушки 6 вводили потоки нагретого до температуры 90°C газообразного теплоносителя с тыльных сторон активатора 7 и дополнительного активатора 8 через сопла выходных патрубков 4 и 5, соответственно, навстречу друг другу. В результате этого обеспечивалась ориентация потока газообразного теплоносителя в восходящем направлении в камере сушки 6 со скоростью Vкс=7,8 м/с, что соответствовало 1,44 скорости свободного падения частиц в ней. Затем поток газообразного теплоносителя, вместе с частицами порошкообразного продукта, выносился из камеры сушки 6 через выводной патрубок 9 и поступал в циклон 11, где осуществлялось улавливание порошкообразного продукта. Выделившийся порошкообразный продукт накапливался в бункере 20, установленном в нижней части циклона 11. Скорость потока газообразного теплоносителя (Vвп), поступающего в циклон 11 из камеры сушки 6, регулировалась посредством клапана 10 и составляла 18,9 м/с.

При этом общее время сушки 30 кг жома винограда составило 2,1 ч, а выход полученного порошка влажностью 7,5% - 17,25 кг.

Пример 4. В качестве предварительно подготовленного растительного сырья брали 30 кг тыквы, которую подавали в узел предварительной подготовки растительного сырья, выполненный в виде плющильных вальцов 1. В результате обработки сырья в плющильных вальцах 1 получали перетертую однородную смесь с влажностью 89%, которую вводили в камеру сушки 6. В камере сушки 6 смесь растительного сырья дополнительно измельчали до получения частиц заданной дисперсности, за счет дробления на активаторе 7 и дополнительном активаторе 8. При этом в камеру сушки вводили потоки газообразного теплоносителя, с температурой 160°C, которые подавали от теплогенераторов 2 и 3 через сопла выходных патрубков 4 и 5, соответственно, с тыльной стороны вращающегося активатора 7 и дополнительного активатора 8. В результате столкновения и перемешивания встречно направленных потоков газообразного теплоносителя в нижней части камеры сушки 6 обеспечивалась ориентация потока газообразного теплоносителя в восходящем направлении в верхнюю часть указанной камеры. Поток газообразного теплоносителя, перемещался в камере сушки 6 в восходящем направлении со скоростью Vкс=6,5 м/с, что соответствовало 1,1 скорости свободного падения частиц в камере сушки 6. Перемещаясь вместе с потоком газообразного теплоносителя, полученные частицы растительного сырья, отдавали ему свою влагу до достижения конечной влажности порошкообразного продукта не более 7,0%. Далее поток газообразного теплоносителя, обогащенного парогазовой смесью, полученной из растительного сырья, вместе с частицами порошкообразного продукта выносился из камеры сушки 6 через выводной патрубок 9 и поступал в циклон 11, где осуществлялось улавливание порошкообразного продукта. Скорость потока газообразного теплоносителя (Vвп), поступающего в циклон 11 из камеры сушки 6, составляла 20,0 м/с, и устанавливалась посредством клапана 10, регулирующего величину проходного сечения выводного патрубка 9.

При этом процесс обработки 30 кг исходного растительного сырья продолжался 1,1 ч, а выход полученного порошка тыквы влажностью 7,0% составил 4,75 кг.

Далее газообразный поток теплоносителя поступал во влагоотделитель 13, где происходил отбор влаги из потока газообразного телоносителя, в результате чего выделенная из растительного сырья влага конденсировалась и поступала в емкость 14 для сбора конденсата, а затем с помощью насоса 15, выход которого оснащен узлом распыления конденсата 16, повторно поступала в поток газообразного телоносителя, обеспечивая повышение степени концентрации конденсата, получаемого с помощью заявленной установки. В результате собранное количество конденсата составило 6,7 л.

Следующие примеры получения порошкообразных продуктов из растительного сырья осуществлялись таким же образом, что и в приведенных примерах 1-4.

Результаты проведенных испытаний отражены в таблице, приложенной к настоящему описанию.

Таблица
Тип растительного сырья Влажность сырья, % Температура теплоносителя, °C Дисперсность частиц, мкм Влажность порошка, % Время сушки, ч Кол-во сырья, кг Выход порошка, кг
1 Морковь 88 145 90 6,4 1,35 20 3,76
2 89 155 100 6,5 1,25 20 3,65
3 86 150 80 6,9 1,50 20 3,98
4 87 165 60 6,8 1,33 20 3,90
5 88 130 50 6,2 1,75 20 3,44
1 Тыква 89 160 80 7,0 1,10 30 4,75
2 88 140 60 6,7 1,25 30 4,88
3 87 135 50 7,2 1,50 30 4,64
4 94 145 50 6,9 1,45 30 4,25
5 92 130 90 7,5 1,60 30 4,43
1 Яблоко 86 130 80 6,9 1,55 20 3,56
2 88 140 70 7,6 1,65 20 3,66
3 84 100 50 8,0 1,80 20 3,77
4 87 140 60 7,4 1,90 20 3,65
5 88 135 70 7,8 1,75 20 3.73
1 Жом винограда 40 90 60 7,5 2,10 30 17,25
2 40 95 50 7,1 2,10 30 17,15
3 42 85 70 7,6 2,25 30 16,80
4 41 100 80 7,8 2,15 30 16,93
5 43 95 100 8,5 2,30 30 16,46
1 Свекла столовая красная 90 165 80 6,6 1,25 20 3,36
2 86 150 75 6,7 1,50 20 3,65
3 88 145 60 6,4 1,25 20 3,60
4 85 140 50 7,1 1,15 20 3,71
5 86 155 70 7,0 1,20 20 3,58
1 Грибы шампиньоны 92 120 50 7,6 1,48 10 1,33
2 94 135 70 7,1 1,75 10 1,12
3 93 125 80 7,0 1,56 10 1,21
4 93 125 60 6,8 1,55 10 1,25

1. Способ получения порошкообразного продукта из растительного сырья, согласно которому предварительно подготовленное растительное сырье подают в камеру сушки, в нижней части которой его измельчают с помощью по меньшей мере одного активатора до получения частиц заданного размера и сушат в потоке газообразного теплоносителя при температуре 80-165°C, движущемся в камере сушки в восходящем направлении со скоростью (Vкс), составляющей 1,0-1,5 скорости свободного падения частиц, которые затем выносятся из камеры сушки в циклон для сбора порошкообразного продукта вместе с потоком газообразного теплоносителя, отличающийся тем, что потоки газообразного теплоносителя, формируемые на выходе каждого теплогенератора, вводят в нижнюю часть камеры сушки оппозитно друг другу, а скорость потока гозообразного теплоносителя, поступающего в циклон из камеры сушки, устанавливают в пределах 18-25 м/с, в зависимости от параметров исходного растительного сырья.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость потока гозообразного теплоносителя рассчитывают по следующей зависимости:

где Vвп - скорость потока гозообразного теплоносителя, м/с;
Qгт - суммарная величина расхода газообразного теплоносителя, подаваемого в камеру сушки от каждого из теплогенераторов, м3/ч;
Sвп - площадь проходного сечения выводного патрубка, м2.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что проходное сечение выводного патрубка камеры сушки выбирают исходя из следующей зависимости:

где Sкс - средняя площадь поперечного сечения камеры сушки, м2;
Sвп - площадь проходного сечения выводного патрубка, м2.

4. Установка для получения порошкообразного продукта из растительного сырья, содержащая узел предварительной подготовки растительного сырья, по меньшей мере один теплогенератор с выходным патрубком, камеру сушки, в нижней части которой установлен по меньшей мере один измельчитель, выполненный в виде активатора, а в верхней установлен выводной патрубок, соединенный с циклоном для сбора порошкообразного продукта, отличающаяся тем, что в нижней части камеры сушки установлен дополнительный измельчитель в виде активатора, размещенный оппозитно вышеупомянутому активатору, при этом выходной патрубок каждого теплогенератора примыкает к нижней части камеры сушки с тыльной стороны соответствующего активатора, а сопла выходных патрубков каждого теплогенератора ориентированы оппозитно друг другу, при этом выводной патрубок камеры сушки снабжен клапаном для регулировки проходного сечения выводного патрубка.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена влагоотделителем, присоединенным к выходному патрубку циклона для сбора порошкообразного продукта и снабженным емкостью для сбора конденсата, связанной с нагнетательным насосом, выход которого оснащен узлом распыления конденсата, размещенным в выходном патрубке упомянутого циклона.

6. Установка по одному из пп. 4 или 5, отличающаяся тем, что она снабжена компрессором разряжения, связанным с газозаполненной полостью влагоотделителя и оснащенным вытяжной трубой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пищевой и фармацевтической отраслям промышленности, сельскому хозяйству. Предварительно подготовленное измельченное биологическое сырье перемешивают до образования однородной смеси, подают в камеру сушки, где дополнительно измельчают до получения частиц заданного размера путем механического дробления на вращающемся активаторе и сушат в потоке газообразного теплоносителя с температурой 80-165°C, движущемся в восходящем направлении со скоростью (Vкс), составляющей 1,0-1,5 скорости свободного падения частиц.

Изобретение относится к пищевой промышленности. .
Наверх