обжарочный аппарат

Формула изобретения

Обжарочный аппарат, содержащий загрузочное и разгрузочное устройства, рабочую камеру с установленными в ней цепным транспортом и перфорированной трубой в зоне увлажнения, отличающийся тем, что рабочая камера содержит несколько последовательно расположенных зон обжарки и увлажнения, через которые перемещают цепным транспортером прямоугольные формочки, при этом днища и две противоположные боковые стенки формочек выполнены перфорированными, причем каждая из этих боковых стенок прикреплена к оси с пазами, расположенной в трубовале, который по торцам прикреплен к цепному транспортеру, а в зоне увлажнения дополнительно установлены поворотные штанги с выступами, которые через отверстия в рабочей камере контактируют с пазами оси.

Описание изобретения к патенту

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

Известна установка для обжаривания пищевых продуктов (А.с. 1824155 РФ, МКИ⁵ А 23 F 05/04, F 26 В 15/00. Установка для обжаривания пищевых продуктов/ В.М. Кравченко, А.Н. Остриков, А.А. Шевцов, О.Г. Комяков и П.Д. Фиргер (РФ). - 4915674/13; заявлено 01.03.91; опубл. 30.06.93, бюл. 24//Изобретения. - 1993. - 24. - С. 19-20), включающая в себя загрузочное и разгрузочное устройства и рабочую камеру с установленной в ней газораспределительной решеткой. Решетка снабжена виброприводом для обеспечения перемещения продукта по ней в процессе обработки. Над решеткой установлены ИК-излучатели, а под ней - цепной транспортер, на котором с регулируемым интервалом расположены сетчатые участки. Между верхней и нижней ветвью транспортера смонтированы четыре короба для подвода теплоносителя.

Недостатком данной установки является сложность регулирования количества теплоты, подводимой к обрабатываемому продукту. Это приводит к нестабильности процесса обжарки и, в свою очередь, ведет к ухудшению качества получаемого продукта. Кроме того, она не обеспечивает поддержание заданного тепловлажностного режима на протяжении всего процесса обработки из-за отсутствия промежуточного увлажнения, что ограничивает область ее применения.

Технической задачей изобретения является интенсификация процесса обжарки и улучшение качества готового продукта, которые достигаются путем стабилизации заданного тепловлажностного режима на протяжении всего процесса обработки. Это осуществляется за счет промежуточного увлажнения с учетом изменения технологических параметров процесса в ходе обжарки различного исходного сырья вследствие использования зонной системы увлажнения.

Поставленная задача достигается тем, что в обжарочном аппарате, содержащем загрузочное и разгрузочное устройства, рабочую камеру с установленными в ней цепным транспортером и перфорированной трубой в зоне увлажнения, новым является то, что рабочая камера содержит несколько последовательно расположенных зон обжарки и увлажнения, через которые перемещают цепным транспортером прямоугольные формочки, при этом днища и две противоположные боковые стенки формочек выполнены перфорированными, причем каждая боковая стенка прикреплена к оси с пазами, расположенной в трубовале, а в зоне увлажнения дополнительно установлены поворотные штанги с выступами, которые контактируют с пазами оси.

На фиг.1 изображен общий вид обжарочного аппарата, на фиг.2 - пространственное изображение зоны увлажнения рабочей камеры обжарочного аппарата, на фиг.3 - пространственное изображение зоны обжарки рабочей камеры обжарочного аппарата.

Обжарочный аппарат (фиг. 1) включает в себя корпус рабочей камеры 1, цепной транспортер 2, загрузочное устройство 3, прямоугольные формочки 4, патрубки 5 для подачи теплоносителя, выходные патрубки 6 для отвода отработанного теплоносителя, перфорированную трубу 7 с форсунками для подвода распыливаемой воды, разгрузочное устройство 8.

Основным рабочим элементом аппарата, в котором происходит обжарка зерен, их увлажнение и отлежка, является прямоугольная формочка 4 (фиг.2). Она состоит из двух боковых сплошных неподвижных стенок, перфорированного днища 9, двух боковых подвижных перфорированных стенок 10 с наклонными козырьками 11, трубовала 12. Трубовал 12 с обеих сторон крепится к звеньям цепного транспортера 2. Угол наклона козырьков 11 должен быть больше угла естественного откоса готового продукта. Внутри трубовала 12 установлена ось 13. Одна четвертая часть трубовала 12 выфрезерована так, чтобы к каждой оси 13 жестко прикрепить боковую подвижную перфорированную стенку 10 с наклонным козырьком 11 для обеспечения поворота ее на 90^o, т.е. перевода из вертикального положения в горизонтальное.

В зоне увлажнения дополнительно установлены поворотные штанги 14 с выступами, которые контактируют с пазами оси 13 для поворота боковых стенок 10 (фиг.3).

На обоих концах оси 13 выфрезерованы пазы, в которые может входить выступ поворотной штанги 14 механизма поворота боковых перфорированных стенок 10.

По всей длине боковых стенок корпуса рабочей камеры 1 имеются пазы 15, в которых перемещаются цепи транспортера 2.

На цепном транспортере с шагом, равным длине полностью развернутой формочки 4 (т.е., когда боковые перфорированные стенки 10 находятся в горизонтальном положении), крепятся формочки 4. Таким образом при движении транспортера 2 перемещают формочки 4 (фиг.3).

Обжарочный аппарат работает следующим образом. Включается привод цепного транспортера и пустая формочка 4 перемещается в зону загрузки. Затем привод цепного транспортера 2 выключается. Исходные зерна сырого кофе подают в приемный бункер загрузочного устройства 3 и оттуда определенная порция исходного продукта засыпается в формочку 4. После этого включается регулируемый привод цепного транспортера 2, который перемещает формочку 4 с продуктом в зону обжарки. Когда формочка 4 с продуктом полностью вошла в зону обжарки, цепной транспортер 2 вновь останавливается.

Через патрубок 5 подают теплоноситель с заданными параметрами. Теплоноситель, имея скорость псевдоожижения, проходя через перфорированное днище 9 формочки 4 с продуктом, пронизывая слой зерна и образуя кипящий слой. Отработанный теплоноситель удаляется из зоны обжарки через выходной патрубок 6.

Применение псевдоожиженного слоя при обжарке зерен кофе позволит добиться равномерной обработки, а его ограниченное применение ведет к снижению измельчения и истирания зерен.

Остановимся более подробно на механизме протекания процесса обжарки пищевых продуктов. В связи с тем, что в состав обжарочного аппарата в зависимости от вида обрабатываемого сырья (цикория, сои, каштанов и других продуктов) может входить две, три или четыре комбинированных последовательно расположенных зоны обжарки и увлажнения, то в каждую зону подается теплоноситель с оптимальными параметрами, то все зерна условно проходят как бы несколько этапов обработки. В первой зоне обжарки происходит начальная стадия обжарки (сушка) продукта. В этот момент он подвергается обработке теплоносителем с температурой 433...453 К. При этом происходит постепенное увеличение температуры зерен без пересушивания их поверхностных слоев. Обработка в кипящем слое способствует равномерному нагреву зерен по всему объему слоя.

В результате проведения обжарки формируются присущие кофе своеобразный вкус и аромат. Кофейные зерна претерпевают значительные физические и химические изменения. Зерна увеличиваются в объеме, масса их уменьшается за счет испарения влаги и разложения части сахаров, клетчатки и др. Сахар карамелизуется с образованием карамелена, причем его количество, а следовательно, и интенсивность окраски зерен кофе зависят от времени и температуры обжарки. Клетчатка кофе подвергается сухой перегонке с образованием уксусной кислоты, ацетона и других органических кислот. Жир кофе, состоящий, в основном, из олеиновой кислоты и содержащийся в зернах в количестве 10...13%, изменяется незначительно, образуя акролеин. Пентозаны, разлагаясь, образуют фурфурол. Белковые вещества кофе (9...11%) также претерпевают изменения, образуя аммиак, амины, пирол и другие вещества. Содержание кафеоля достигает 1,5%.

Регулируя скорость движения транспортера 2 и продолжительность выстоя, изменяем время его пребывания в каждой зоне рабочей камеры, а следовательно, и производительность обжарочного аппарата.

После этого включается регулируемый привод цепного транспортера 2, который перемещает формочку 4 с продуктом в зону увлажнения. Когда формочка с продуктом полностью вошла в зону увлажнения, цепной транспортер 2 вновь останавливается. При этом формочка 4 занимает строго симметричное положение относительно перфорированной трубы 7, которая находится над ней.

Затем через отверстие в корпусе аппарата входит поворотная штанга 14 механизма поворота боковых перфорированных стенок. Она своим выступом входит в паз оси 13. Поворачивая штангу 14 на 90^o, перемещаем боковую перфорированную стенку 10 из вертикального в горизонтальное положение, так как этому способствует выфрезерованная часть трубовала 12. При этом наклонный козырек 11 боковых перфорированных стенок 10 занимает положение, предотвращающее выпадание зерен кофе из формочки 4. Аналогичную операцию одновременно проводим и с другой боковой подвижной перфорированной стенкой 10. Площадь перфорированного днища увеличивается за счет поверхности двух боковых перфорированных стенок 10. Зерна кофе рассыпаются более тонким слоем по их поверхности.

После этого из перфорированной трубы 7 с форсунками для подвода распыливаемой воды в зону увлажнения подают воду. Количество воды, подаваемой на увлажнение обжаренных зерен кофе, выбирают с учетом технологических требований к качеству продукта. Увлажнение кофе необходимо потому, что во время обжарки их влажность уменьшается до 2,0... 2,5%. При последующей обработке зерна с такой влажностью сильно измельчаются с образованием большого количества пыли. При влажности 4% зерна кофе становятся более пластичными и при измельчении дробятся без образования мучели.

После прекращения распыливания воды поворотом штанг 14 перемещаем боковые перфорированные стенки 10 из горизонтального в вертикальное положение и выводим штанги 14 из контакта с пазами осей 13.

После этого включается регулируемый привод цепного транспортера 2, который перемещает формочку 4 с продуктом из зоны увлажнения во вторую зону обжарки. Когда формочка с продуктом полностью вошла во вторую зону обжарки, цепной транспортер 2 вновь останавливается. Далее продукт подвергается обработке аналогично тому, как он обрабатывался в первой зоне обжарки.

Таким образом, перемещаясь по обжарочному аппарату, продукт последовательно подвергается всем этапам технологической обработки.

Готовый продукт удаляется из аппарата через разгрузочное устройство 8 посредством опрокидывания формочек 4, которые цепным транспортером 2 по холостой ветви подаются снова в зону загрузки. Благодаря тому, что угол наклона козырьков 11 больше угла естественного откоса готового продукта, то этим обеспечивается полное и эффективное высыпание зерен кофе из формочек в разгрузочное устройство 8.

Применение предложенной конструкции формочек 4 и механизма поворота боковых стенок 10 в зонах увлажнения позволяет улучшить качество обжаренных зерен за счет более быстрого и равномерного увлажнения зерен.

Данный аппарат универсален, т.е. он может быть использован для обжарки цикория, сои, каштанов и других продуктов.

По сравнению с прототипом предлагаемый аппарат имеет следующие преимущества:

- более высокую производительность за счет интенсивного протекания процесса вследствие использования активных гидродинамических режимов,

- возможность улучшения качества получаемого продукта за счет снижения угара и увеличения кафеоля до 2,0% вследствие применения более мягких, "щадящих" режимов и равномерной обработки;

- оптимизация процесса обжарки различного исходного сырья за счет "автоматического" поддержания тепловлажностного режима вследствие регулирования величины температуры продукта в зонах обжарки и влажности в зонах увлажнения;

- расширение области применения за счет достигнутой универсализации механизма равномерного увлажнения в тонком слое и интенсивной обжарки.