способ приготовления водно-мучной суспензии
Классы МПК: | B02C9/04 технологическая последовательность процессов помола; установки для этого |
Автор(ы): | Ежков Александр Викторович (RU), Ежков Александр Александрович (RU), Арсеньев Дмитрий Викторович (BY), Цыцаркин Анатолий Федорович (RU), Кузмичев Андрей Викторович (RU), Еникеев Шамиль Гарафович (RU), Нигай Ярослав Николаевич (RU), Ермин Геннадий Евгеньевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная компания "Экология" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-06-30 публикация патента:
27.03.2006 |
Изобретение относится к процессам переработки зерна и может быть использовано для шелушения и дробления зерна, получения мучного теста, крахмала и т.д. Способ приготовления водно-мучной суспензии предусматривает плющение зерна в плющилке 1, его замачивание в чаше 2, отделение оболочечных частиц и последующее измельчение, которое осуществляют в режиме спутного течения зернового потока с рабочей средой в насадке 4. При этом в фазе отделения оболочечных частиц в качестве рабочей среды используют насыщенный пар с температурой не ниже 130°С, а в фазе измельчения в качестве рабочей среды также используют насыщенный пар, сообщая ему скорость не менее скорости звука. Такой способ позволяет значительно сократить время переработки зерна и снизить связанные с этим процессом энергозатраты, поскольку измельчение зерна происходит практически одновременно с отделением оболочечных частиц. 1 ил.

Формула изобретения
Способ приготовления водно-мучной суспензии, включающий фазы плющения зерна, его замачивания, отделения оболочечных частиц и измельчения зерна в режиме спутного течения зернового потока с рабочей средой, отличающийся тем, что в фазе отделения оболочечных частиц ведут обработку замоченного зерна насыщенным паром с температурой не менее 130°С, а в фазе измельчения в качестве рабочей среды используют насыщенный пар и сообщают ему скорость не менее значения скорости звука.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к процессам переработки зерна и может быть использовано для шелушения и дробления зерна, получения мучного теста и в других отраслях пищевой промышленности.
Известен способ одновременного шелушения и дробления зерна, включающий фазу шелушения путем его струйной подачи на рабочий орган и фазу дробления в механической дробилке [1].
Недостатком указанного способа приготовления является усложненность технологического оборудования и процесса переработки зерна в целом.
Ближайшим техническим решением является способ приготовления водно-мучной суспензии, включающий фазы плющения зерна, его замачивания, отделения оболочечных частиц и измельчения в режиме спутного течения зернового потока с рабочей средой [2].
В качестве рабочей среды используется вода, которая в режиме спутного течения с зерном при их совместной циркуляции по контуру обеспечивает многократное трение и соударение зерен между собой, в результате чего и происходит отделение оболочечных частиц и измельчение зерна.
Недостатком указанного технического решения являются значительные времена переработки зерна и связанные с этим энергозатраты.
Целью изобретения является снижение энергозатрат переработки зерна.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе приготовления водно-мучной суспензии, включающем фазы плющения зерна, его замачивания, отделения оболочечных частиц и измельчения зерна в режиме спутного течения зернового потока с рабочей средой, в фазе отделения оболочечных частиц ведут обработку замоченного зерна насыщенным паром с температурой не менее 130°С, а в фазе измельчения в качестве рабочей среды используют насыщенный пар и сообщают ему скорость, не менее значения скорости звука.
На чертеже схематично изображен один из вариантов устройства, реализующего описанный способ приготовления водно-мучной суспензии.
Переработка зерна может использоваться в различных отраслях пищевой промышленности, и настоящий чертеж иллюстрирует предлагаемый способ переработки применительно к спиртовому производству.
Устройство содержит мельницу-плющилку 1, чан 2 замачивания зерна, насос 3, насадку 4 и струйное сито 5.
Мельница-плющилка 1 предназначена для нарушения связей оболочечных частиц с эндоспермой с сохранением целостности зерна в целом и может быть выполнена любым известным образом. Замачивание в чане 2 повышает влажность зерна и насыщает влагой оболочечные частицы, что способствует в дальнейшем их более полному отделению. Конструктивное исполнение насадки 4 в каждом конкретном случае, в зависимости от функционального ее предназначения, может быть своим, и в общем случае насадка 4 обеспечивает не только смешение зернового потока с насыщенным паром, но и требуемый режим течения образованной смеси зерна с водой и паром. Отделение оболочечных частиц от образованной водно-мучной суспензии происходит в струйном сите 5.
В производстве используется целое зерно, которое поступает на переработку очищенным от сора и примесей.
Описанный способ в указанном устройстве реализуется следующим образом. Перерабатываемое зерно проходит мельницу-плющилку 1, на которой осуществляется фаза плющения зерна, характеризующаяся незначительным раздавливанием зерна без его измельчения, при этом связи оболочечных частиц с эндоспермой нарушаются и становятся ослабленными. Затем, в фазе замачивания, зерно направляется на замачивание в чан 2, где влажность зерна повышается и происходит насыщение влагой оболочечных частиц. В зависимости от вида конечного продукта (крахмал, мучное тесто, сусло и т.п.), вырабатываемого из зерна, определяется и время выдержки зерна в чане 2, однако в любом случае оно должно быть достаточным для насыщения влагой оболочечных частиц. После выдержки в чане 2 суспензию зерна с водой с помощью насоса 3 подают в насадку 4 для дальнейшей обработки зерна в фазе отделения оболочечных частиц и в фазе его измельчения. Соотношение воды и зерна в суспензии также определяется видом конечного продукта. Одновременно в насадку 4 подают насыщенный пар с температурой не менее 130°С и создают в пределах насадки совместный поток смеси зерна с водой и паром. В фазе отделения оболочечных частиц пар прогревает зерно в составе суспензии, причем ввиду значительного градиента температур прогрев осуществляется и завершается в пределах насадки 4. Влага оболочечных частиц практически мгновенно прогревается до температуры кипения, а температура ядра зерна не успевает сколь-нибудь значительно измениться, в результате чего и происходит полное, безусловное отделение оболочечных частиц от эндоспермы, чему способствует также и предварительное ослабление связей частиц с эндоспермой в плющилке 1. Нижняя граница температуры подаваемого пара обусловлена наличием воды в составе суспензии и необходимостью обеспечения прогрева влаги оболочечных частиц за краткий период пребывания зерна в насадке, что гарантированно способствует их полному отделению от эндоспермы. Проведенные исследования выявили, что при температуре насыщенного пара менее 130°С происходит медленный прогрев всего зерна, как оболочечных частиц, так и его ядра, а прогрев влаги оболочечных частиц растягивается во времени и не достигает температуры кипения в пределах насадки, в результате чего их отделение от эндоспермы несет частичный характер, что нарушает технологический процесс в дальнейшем. В процессе подачи пара подбирают гидродинамические характеристики рабочей (активной) среды, приводят их в соответствие с геометрическими параметрами самой насадки и создают режим течения образованной смеси зерна с водой и паром, при котором скорость рабочей (активной) среды в составе упомянутой смеси превышает скорость звука, в результате чего и наступает фаза измельчения зерна, т.е. фаза измельчения зерна происходит одновременно с фазой отделения оболочечных частиц. 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 рабочей среды межу зернами. Сверхзвуковая подача рабочей среды приводит к возникновению и существованию в смеси зерна с водой и паром на всем протяжении насадки двух скоростных режимов - непосредственно самого потока зерен и рабочей среды. Рабочая среда со сверхзвуковой скоростью проскальзывает между зернами и увлекает их за собой, в результате чего на всем протяжении насадки сохраняется постоянно высокая скорость соударений зерен между собой. Кроме того, при скоростях рабочей среды 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 насадки сохраняется заданная интенсивность их обработки.
Снижение скорости рабочей среды до значения меньше скорости звука приводит к тому, что по мере образования осколков различных типоразмеров по длине насадки режим течения потока нарушается и снижается эффективность обработки зерен и их осколков, в результате чего ухудшается качество их измельчения.
Так как в газовой среде зерна обладают большей степенью свободы и, поэтому, большей частотой взаимного соприкосновения, больший эффект достигается именно в газовой рабочей среде.
В общем случае в качестве рабочей среды может быть использован как перегретый, так и насыщенный пар, а с учетом необходимости прогрева зерна более предпочтительным является насыщенный пар. Перегрев пара снижает эффективность теплового взаимодействия пара с зерном на начальном этапе, увеличивая время, необходимое для прогрева зерна и, тем самым, энергозатраты в целом. В фазе измельчения может подаваться насыщенный пар от независимого источника, однако по экономическим соображениям целесообразно использовать пар, подаваемый в фазе отделения оболочечных частиц. В результате, в спутном движении с паром зерна не только освобождаются от оболочечных частиц, но одновременно и измельчаются с образованием водно-мучной суспензии, а после завершения фазы измельчения, суспензия подается на струйное сито, где происходит ее очистка от взвешенных оболочечных частиц, и выводится по технологическому назначению.
Таким образом, предложенный способ сокращает время приготовления водно-мучной суспензии и снижает энергозатраты самого процесса в целом.
Источники информации
1. Патент России №2129045, МПК В 02 С 9/04, опубл. 1999 г.
2. Н.Н.Малахов и др. Процессы и аппараты пищевых производств. Орел: Изд. Орловского государственного технического университета. 2001 г., стр. 291.
Класс B02C9/04 технологическая последовательность процессов помола; установки для этого