линия производства экструдированных продуктов

Формула изобретения

Линия производства экструдированных продуктов, содержащая смеситель, устройство для предварительной гидротермической обработки исходного сырья, экструдер, дегазатор-паросорбер, сушилку, просеиватель, отличающаяся тем, что устройство для предварительной гидротермической обработки исходного сырья выполнено в виде вертикального шнекового транспортера, на наружном корпусе которого изготовлено секционированное устройство для тангенциального подвода потока пара, причем внутренняя часть корпуса вертикального шнекового транспортера, соединенная с секционированным устройством, выполнена сетчатой для прохода пара внутрь корпуса, а после экструдера установлен дегазатор-паросорбер, представляющий собой вибросито с ИК-обогревом, обработанный в дегазаторе-паросорбере продукт поступает в дражировочный аппарат, в который также подается смесь полифункциональных добавок, из дражировочного аппарата экструдированные гранулы с нанесенными на их поверхность добавками направляются для поддержания заданного влаготеплового режима в сушилку, представляющую собой диффузионную камеру с ленточным перфорированным транспортером, при этом сушилка дополнительно оборудована рециркуляционным трубопроводом с парогенератором, затем гранулы поступают в промежуточный бункер-накопитель, а из него на фасовку и упаковку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к переработке пищевого сырья и может быть использовано в линиях производства экструдированных продуктов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является линия производства экспандированных-гранулированных продуктов различного гранулометрического состава, содержащая смеситель, устройство для кондиционирования исходного сырья, экспандер-экструдер (экструдер), дегазатор-паросорбер, пневмосушилку, просеиватель, дражировочный аппарат для нанесения жира и добавок, охладитель, измельчитель гранул и просеиватель для разделения на фракции гранулированной крошки [Алексанян И.Ю., Синяк С.В. Перспективные технологии экспандированных продуктов на базе изучения свойств и кинетики процессов сорбции и обезвоживания / Сборник научных трудов второй Всероссийской научно-технической конференции-выставки с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации». Часть I. - М.: МГУПП, 2004. - 394 с. - С.247-249.].

Недостатком известной линии является невысокое качество производимых экспандированных-гранулированных продуктов вследствие недостаточной эффективности их обработки на технологическом оборудовании линии, а также узкий ассортимент выпускаемой продукции.

Технической задачей изобретения является расширение ассортимента производимых экструдатов высокого качества за счет увеличения технологических возможностей линии по производству продуктов заданной пищевой ценности, например, получение взорванных гранулированных изделий, комбикормов различной плотности (т.е. плавающих на разной глубине и медленно тонущих), адаптированных для разнообразных видов животных и рыб.

Поставленная задача достигается тем, что в линии производства экструдированных продуктов, содержащей смеситель, устройство для предварительной гидротермической обработки исходного сырья, экструдер, дегазатор-паросорбер, сушилку, просеиватель, новым является то, что устройство для предварительной гидротермической обработки исходного сырья выполнено в виде вертикального шнекового транспортера, на наружном корпусе которого изготовлено секционированное устройство для тангенциального подвода потока пара, причем внутренняя часть корпуса вертикального шнекового транспортера, соединенная с секционированным устройством, выполнена сетчатой для прохода пара внутрь корпуса, а после экструдера установлен дегазатор-паросорбер, представляющий собой вибросито с ИК-обогревом, обработанный в дегазаторе-паросорбере продукт поступает в дражировочный аппарат, в который также подается смесь полифункциональных добавок, из дражировочного аппарата экструдированные гранулы с нанесенными на их поверхность добавками направляются для поддержания заданного влаготеплового режима в сушилку, представляющую собой диффузионную камеру с ленточным перфорированным транспортером, при этом сушилка дополнительно оборудована рециркуляционным трубопроводом с парогенератором, затем гранулы поступают в промежуточный бункер-накопитель, а из него - на фасовку и упаковку.

На чертеже изображен общий вид линии производства экструдированных продуктов.

Линия производства экструдированных продуктов (см. чертеж) содержит загрузочные бункеры 1 для хранения различного зернового сырья заданного фракционного состава с установленными в их нижней части роторными дозаторами 2, ленточный транспортер 3, шнековый смеситель 4, устройство 5 для предварительной гидротермической обработки исходного сырья, экструдер 8, дегазатор-паросорбер 10, дражировочный аппарат 12, сушилку 13, промежуточный бункер-накопитель 16, фасовочный автомат 17. Готовые пачки упаковывают в коробки на машине 18.

Устройство 5 для предварительной гидротермической обработки исходного сырья представляет собой вертикальный шнековый транспортер 6, на наружном корпусе которого изготовлено секционированное устройство 7 для тангенциального подвода потока пара. Причем внутренняя часть корпуса вертикального шнекового транспортера 6, соединенная с секционированным устройством 7, выполнена сетчатой для прохода пара внутрь корпуса и его непосредственного контакта с продуктом.

Дегазатор-паросорбер 10 представляет собой корпус, в котором установлены ИК-нагреватели 9 и вибросито 11. Сушилка 13 представляет собой диффузионную камеру 21, внутри которой смонтирован перфорированный ленточный транспортер 22 с регулируемой скоростью движения ленты. Она также дополнительно оборудована рециркуляционным трубопроводом 19, соединяющим камеру с парогенератором 14 и вентилятором 15. Парогенератор 14 подает определенную порцию пара в поток циркулирующего с помощью вентилятора 15 воздуха, который обеспечивает поддержание заданного влаготеплового режима в диффузионной камере 21. Оптимизация влаготеплового режима в сушилке 13 способствует проникновению в экструдированные гранулы жировитаминных добавок, наносимых на их поверхность.

Предлагаемая линия производства экструдированных продуктов работает следующим образом.

Исходные компоненты (различное зерновое сырье заданного фракционного состава с начальной влажностью 12...14%), хранящиеся в загрузочных бункерах 1, роторными дозаторами 2, которые установлены в нижней части загрузочных бункеров, подаются на ленточный транспортер 3. Включается привод ленточного транспортера и исходные компоненты заданного состава подаются в шнековый смеситель 4, где они захватываются вращающимся шнеком (см. чертеж). При этом происходит интенсивное перемешивание компонентов зернового сырья заданного фракционного состава.

Затем полученная смесь направляется в устройство 5 для предварительной гидротермической обработки исходного сырья. Одновременно включается привод вертикального шнекового транспортера 6 и в секционированное устройство 7 подводится заданное количество пара. Перемешиваемая зерновая смесь контактирует с потоком пара, и при соприкосновении он мгновенно конденсируется на поверхности частиц зерновой смеси, в результате чего происходит их быстрый прогрев. При этом достигается выполнение двух задач. Во-первых, за счет сконденсировавшейся влаги продукт доводится до наиболее оптимальной влажности (например, 18...23%), т.к. именно такая влажность обеспечивает наилучший режим при последующем экструдировании. Во-вторых, за счет теплоты, подводимой паром, происходит частичная декстринизация крахмала и денатурация белков. Таким образом, продукт, поступающий в экструдер 8, проходит начальную стадию гидротермической обработки, создавая рациональные условия для протекания процесса экструзии (уменьшается величина давления экструдата в предматричной зоне, продолжительность его пребывания в экструдере, снижается температура обработки, повышается содержание термолабильных питательных компонентов в готовом продукте и др.).

Затем предварительно обработанная смесь через загрузочный патрубок поступает в рабочую камеру экструдера 8.

Включается привод и вращающийся шнек экструдера 8 начинает захватывать и перемещать продукт, который последовательно проходит через зоны загрузки, смешивания, гомогенизации и дозирования. По мере продвижения зерновая смесь перемешивается в зоне смешивания, нагревается и размягчается до получения однородной среды. Далее в зоне гомогенизации происходит превращение размягченных гранул в расплав за счет возрастания давления, при этом плавное уменьшение межвиткового объема шнека в сторону предматричной зоны обеспечивает дегазацию и постепенное увеличение давления продукта.

В зоне гомогенизации зерновая смесь окончательно переходит из твердой фазы в вязкопластичную; здесь происходит плавление в результате преобразования механической энергии рабочих органов машины в тепловую энергию и за счет внутреннего трения в самом продукте.

Давление расплава экструдата в зоне дозирования достигает желаемого значения, происходит окончательное расплавление мелких включений и образуется расплав, однородный по структуре и температуре. Это позволяет для нормальной работы экструдера иметь заданную, однородную по сечению температуру расплава продукта.

Затем он попадает в матричную зону, где входит в выполненный по внутренней поверхности корпуса канал переменного сечения, глубина которого увеличивается в направлении уменьшения диаметра конуса. Это создает условия для стабилизации скорости течения расплава экструдата по длине канала, а, следовательно, и давления экструдирования при отсутствии его пульсаций. Затем экструдат выходит из экструдера через отверстия цилиндрической формы в формующей головке. От величины давления зависит также однородность и пористость готового продукта.

После выхода продукта из матрицы в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная им энергия высвобождается со скоростью, примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (расширению). При этом в результате «взрыва» продукта (или «декомпрессионного шока») происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз [Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование / Под ред. А.Н.Богатырева, В.П.Юрьева. - М.: Ступень, 1994. - 200 с.]. Таким образом, на выходе из матрицы получают гранулированные экструдаты хорошего качества.

Затем экструдированные гранулы подают в дегазатор-паросорбер 10. Одновременно включаются ИК-нагреватели 9 и привод вибросита 11. Гранулы, перемещаясь по поверхности вибросита 11, подвергаются интенсивному нагреву за счет ИК-излучения. При этом из них испаряется часть влаги и за счет пониженного давления, достигаемого в герметичной камере дегазатора-паросорбера 10 с помощью вакуум-насоса 20, удаляется защемленный воздух из пор экструдированных гранул.

Далее экструдаты подаются в дражировочный аппарат 12, в который также поступает смесь полифункциональных добавок. Из него экструдированные гранулы с нанесенными на их поверхность добавками направляются в сушилку 13 на перфорированную ленту транспортера 22. Включаются привод транспортера 22 с регулируемой скоростью движения ленты и одновременно привод вентилятора 15. Парогенератор 14 подает определенную порцию пара в поток циркулирующего с помощью вентилятора 15 воздуха, который обеспечивает при помощи рециркуляционного трубопровода 19 поддержание заданного влаготеплового режима в диффузионной камере 21. Оптимизация влаготеплового режима в сушилке способствует проникновению наносимых на поверхность жировитаминных добавок внутрь экструдированных гранул.

Подсушенные гранулы направляют в промежуточный бункер-накопитель 16, а из него - на фасовочный автомат 17. Готовые пачки упаковывают в коробки на машине 18.

Таким образом, использование изобретения позволит:

- повысить технологические возможности линии по производству комбинированных продуктов заданной пищевой ценности;

- расширить ассортимент выпускаемых экструдатов высокого качества, например, получать взорванные гранулированные изделия, комбикорма различной плотности (т.е. плавающие на разной глубине и медленно тонущие), адаптированные для разнообразных видов животных и рыб и др.;

- снизить температуру обработки продукта в экструдере, уменьшить продолжительность его пребывания в нем и повысить содержание термолабильных питательных компонентов в гранулированных экструдатах.