установка для термообработки зернового сырья

Формула изобретения

Установка для термообработки зернового сырья, содержащая теплоизолированную камеру, размещенный внутри нее конвейер для перемещения обрабатываемого сырья, нагревательный блок, включающий инфракрасные излучатели с отражательными экранами, расположенными над конвейерной лентой, отличающаяся тем, что индивидуальные экраны имеют параболическую отражательную поверхность, которая описывается уравнением параболы в каноническом виде у²=2 рх, где у, х - текущие координаты, р - фокальный параметр параболы, каждый излучатель располагается в фокусной плоскости параболической поверхности индивидуального отражательного экрана, параболические поверхности каждого последующего и предыдущего отражательного экрана геометрически подобны, коэффициент геометрического подобия находится в диапазоне 1,1-1,3, соотношение между фокальными параметрами параболических поверхностей каждого последующего и предыдущего отражательных экранов составляет 1:5-1:4, а соотношение расстояния от фокуса до вершины параболической поверхности к ее фокальному параметру составляет 1:2-1:3, при этом установка снабжена тиристорным блоком для регулирования спектрального состава и мощности инфракрасного излучения в соответствии с изменяющимися терморадиационными характеристиками обрабатываемого изделия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для термической обработки различных видов зернового сырья и может быть использовано для обработки фуражного зерна и для изготовления разнообразных пищевых зерновых продуктов (быстроразвариваемых круп, зерновых хлопьев, диетических продуктов, обжаренных семечек, зерен кофе, сои и т.д.).

Известна установка для термообработки зернового сырья, содержащая каркас, на котором установлен загрузочный бункер с устройством дозированной подачи зерна. К каркасу через стойки и упругие элементы подвешен экран, выполненный в виде пустотелой панели с продольными ребрами. На верхней обшивке панели жестко укреплен электромагнитный вибровозбудитель. Экран установлен под углом к горизонтали, причем угол установки может регулироваться за счет изменения длины стоек. Под экраном расположен радиационный нагреватель, состоящий из набора кварцевых ламп. Экран расположен таким образом, что выход из устройства дозированной подачи зерна направлен в верхнюю зону полости экрана, а нижний край экрана расположен над приемной зоной конвейера. Под противоположным концом конвейера установлен приемный бункер для переработки зерна. Конвейер имеет ведущий вал, связанный ременной передачей с электродвигателем, и ведомый, который через ременную передачу связан с устройством дозированной подачи зерна (RU 2010536, 15.04.94. А 23 К 1/00, А 23 К 1/14, А 23 N 17/00).

Недостатками данного аппарата являются низкая производительность, высокий удельный расход энергии, низкий кпд. Кроме того, возвратно-поступательное движение конвейера относительно линейных генераторов осуществляется с помощью механического привода, работа которого при наличие высокой температуры и влажности среды в рабочей камере является ненадежной.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для термообработки зернового сырья, содержащая теплоизолированную камеру, размещенный внутри нее конвейер для перемещения обрабатываемого сырья, нагревательный блок, включающий инфракрасные излучатели, продольно расположенные над конвейерной лентой с переменным шагом по ее ширине, увеличивающимся от периферии к центру конвейерной ленты, а также блоки отражательных экранов, состоящие из трех изолированных секций, установленных вдоль конвейерной ленты на расстоянии одна от другой, увеличивающемся в направлении продвижения зернового сырья. Блоки отражательных экранов изготовлены из шамотного кирпича в виде ряда индивидуальных экранов, каждый из которых имеет цилиндрическую отражающую поверхность, симметричную относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось соответствующего излучателя (RU 2134995, 29.09.98. А 23 L 1/025, А 23 В 9/04, F 26 В 3/30).

Основными недостатками этого аппарата являются малая производительность, повышенный удельный расход энергии, низкий кпд, невозможность регулирования спектрального состава излучения инфракрасных генераторов в процессе обработки.

Задачей данного изобретения является увеличение производительности, снижение энергозатрат, повышение качества готового продукта.

Поставленная задача достигается тем, что в установке для термообработки зернового сырья, содержащей теплоизолированную камеру, размещенный внутри нее конвейер для перемещения обрабатываемого сырья, нагревательный блок, включающий инфракрасные излучатели с отражательными экранами, расположенными над конвейерной лентой, отличием является то, что отражательные экраны имеют параболическую поверхность, которая описывается уравнением параболы в каноническом виде: у² =2 рх, где у, х - текущие координаты, р - фокальный параметр параболы, каждый излучатель располагается в фокусной плоскости параболической поверхности индивидуального отражательного экрана, параболические поверхности каждого последующего и предыдущего отражательного экрана геометрически подобны, коэффициент геометрического подобия находится в диапазоне 1.1-1.3, соотношение между фокальными параметрами параболических поверхностей каждого последующего и предыдущего отражательных экранов составляет 1:5-1:4, а соотношение расстояния от фокуса до вершины параболической поверхности к ее фокальному параметру составляет 1:2-1:3, при этом установка снабжена тиристорным блоком для регулирования спектрального состава и мощности инфракрасного излучения в соответствии с изменяющимися терморадиационными характеристиками обрабатываемого изделия (пропускательной, отражательной и поглощательной способностями).

Такое расположение излучателей и отражателей приводит к увеличению равномерности пространственной энергетической облученности в продольном и поперечном направлениях, к снижению шаговой и краевой неравномерности пространственной энергетической облученности, к созданию однородного лучистого и теплового потока с высокой плотностью распределения, что позволяет добиться равномерного нагрева внутренней и внешней части зерна. Применение такой конструкции и расположения излучателей и отражателей позволяет интенсивно прогреть зерно до температуры 150-180°С, перевести находящуюся в нем воду в пар, который, испаряясь, разрывает структуру зерна, происходит деструкция крахмала и белков. Это делает зерно высокоусвояемым, ароматным, санитарно чистым. Установка с такими блоками способна работать продолжительное время без перерыва цоколей ламп, так как они выведены из зоны интенсивного нагрева.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид установки, продольный разрез; на фиг.2 изображены секции нагревательного блока, разрез А-А.

Установка содержит раму 8, на которой установлен теплоизолированный кожух 5, ленточный транспортер 2, представляющий собой сетку из жаропрочной нержавеющей стали, загрузочный бункер-питатель 1 с гребенкой, улучшающей распределение и ориентацию зернового материала на ленте транспортера 2, и лоток ссыпной 7 для разгрузки готового продукта. Для расширения диапазона используемого сырья и технологических возможностей установка снабжена мотор-редуктором 3 с частотным регулированием скорости движения ленты. При внезапной остановке ленточного транспортера предусмотрена блокировка, автоматически отключающая питание ИК-излучателей 12. Сверху, над нагревательным блоком 4 устанавливается кожух 5, обеспечивающий минимум теплопотерь в окружающую среду. Над конвейерной лентой транспортера 2 установлены три секции 9, 10, 11 нагревательного блока 4, каждая из которых содержит продольно расположенные вдоль ленты транспортера 2 инфракрасные излучатели 12 (типа КГТ 220-1000), размещенные с шагом, увеличивающимся от периферии к центру конвейерной ленты. Над каждым излучателем 12 имеется индивидуальный экран 13 из облегченного шамотного кирпича, имеющий параболическую отражающую поверхность, симметричную относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось излучателя 12. Индивидуальные экраны 13 имеют параболическую отражательную поверхность, которая описывается уравнением параболы в каноническом виде: y²=2рх, где у, х - текущие координаты, р - фокальный параметр параболы. Каждый излучатель 12 располагается в фокусной плоскости параболической поверхности индивидуального отражательного экрана 13. Параболические поверхности каждого последующего и предыдущего отражательного экрана 13 геометрически подобны, коэффициент геометрического подобия находится в диапазоне 1.1-1.3. Соотношение между фокальными параметрами АВ (фиг.2) параболических поверхностей каждого последующего и предыдущего отражательных экранов 13 составляет 1:5-1:4, а соотношение расстояния от фокуса до вершины параболической поверхности CD к ее фокальному параметру АВ составляет 1:2-1:3. Индивидуальные экраны 13 расположены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через центральную продольную ось ленты транспортера 2. Секции 9, 10, 11 установлены вдоль ленты транспортера 2 так, что расстояние KN равно 1:7-1:6 длины L секции, а расстояние OM равно 1:5-1:4 длины L секции. Расстояние h от излучателей 12 до ленты транспортера составляет 2-4 см.

Регулирование спектрального состава излучения инфракрасных генераторов в соответствии с изменяющимися терморадиационными характеристиками обрабатываемого изделия (пропускательной, отражательной и поглощательной способностями) осуществляется с помощью тиристорного блока, вмонтированного в пульт управления 6.

Установка работает следующим образом.

Зерновая смесь или зерно из загрузочного бункера-питателя 1, установленного на раме 8, равномерно распределяется на сетке ленточного транспортера 2 слоем 1,0-1,5 зерна и движется под секциями 9, 10, 11 нагревательного блока 4, равномерно и быстро прогреваясь ИК-излучателями 12 до необходимой температуры коротковолновым ИК-излучением с плотностью потока 22-26 кВт/м² и длинноволновым излучением от нагретых отражательных экранов 13, выполненных из облегченного шамотного кирпича. Отражательные экраны 13 имеют параболическую поверхность, которая описывается уравнением параболы в каноническом виде: у²=2 рх, где у, х - текущие координаты, р - фокальный параметр параболы. Каждый ИК-излучатель 12 располагается в фокусной плоскости параболической поверхности индивидуального отражательного экрана 13. Параболические поверхности каждого последующего и предыдущего отражательного экрана 13 геометрически подобны, коэффициент геометрического подобия находится в диапазоне 1.1-1.3. Соотношение между фокальными параметрами параболических поверхностей каждого последующего и предыдущего отражательных экранов 13 составляет 1:5-1:4, а соотношение расстояния от фокуса до вершины параболической поверхности к ее фокальному параметру составляет 1:2-1:3. Зерно движется в теплоизолированной камере, которая снизу ограничена лентой транспортера 2, сверху кожухом 5, а с боков - теплоизолированными поверхностями, что обеспечивает минимум теплопотерь. Обработанное зерно (готовый продукт) при выходе из зоны обработки попадает в ссыпной лоток 7. Тиристорный блок, вмонтированный в пульт управления 6, позволяет регулировать спектральный состав и мощность инфракрасного излучения в соответствии с изменяющимися терморадиационными характеристиками обрабатываемого изделия (пропускательной, отражательной и поглощательной способностями). Для расширения диапазона используемого сырья и технологических возможностей установка снабжена мотором-редуктором 3 с частотным регулированием скорости движения ленты транспортера 2. При внезапной остановке ленты транспортера 2 установлена блокировка, автоматически отключающая питание ИК-излучателей 12.

Таким образом, предложенная установка позволит увеличить производительность на 25-35%, снизить энергозатраты на 15-25%, повысить качество готового продукта за счет направленного изменения структурных, биохимических и органолептических показателей зернового сырья.