RU2054269C1 - Installation for thermal treatment of grain - Google Patents

Abstract

FIELD: food industry; production of concentrates and drinks. SUBSTANCE: installation has fixed housing accommodating perforated rotary drum, ventilation system, irradiators, charging and discharging devices. Installed in clearance between housing and drum is jet apparatus straddling the drum from the bottom. Axis of apparatus is displaced through 10-45 degrees from vertical towards side of rotation of drum with angle of contact of 45-90 degrees. Installed coaxially in drum space is tube stopped at one end with port on side surface opposite to jet apparatus. Tube communicates through other end with ventilation system. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к кормопроизводству, и может быть использовано в пищевой промышленности для производства концентратов и напитков. Термической обработкой достигают вспученного состояния зерен, сопровождающегося биохимическими превращениями, улучшающими их кормовую ценность. The invention relates to agriculture, in particular to feed production, and can be used in the food industry for the production of concentrates and drinks. By heat treatment, the expanded state of the grains is achieved, accompanied by biochemical transformations that improve their feed value.

Известно устройство для непрерывного производства взорванных зерен, содержащее рабочую камеру с устройствами загрузки и сбора взорванных зерен и облучатели, а также систему вентиляции с циклоном, причем рабочая камера расположена вертикально и имеет решетчатое дно, облучатели открыто установлены внутри рабочей камеры и представляют собой экраны инфракрасного излучения, а устройство для сбора взорванных зерен выполнено в виде пневматического осадителя с отражательным экраном (авт.св. N 180952, кл. A 23 L 1/18, 1966). A device is known for the continuous production of exploded grains, containing a working chamber with loading and collecting devices for exploded grains and irradiators, as well as a ventilation system with a cyclone, the working chamber being vertically and having a trellised bottom, the irradiators are openly installed inside the working chamber and are infrared radiation screens and the device for collecting exploded grains is made in the form of a pneumatic precipitator with a reflective screen (ed. St. N 180952, class A 23 L 1/18, 1966).

Недостатком существующего устройства является неполнота обработки зерна, характеризуемая тем, что часть зерен после обработки остается в исходном состоянии (не взорвана). В устройстве предусмотрен специальный патрубок для вывода невзорвавшихся зерен из рабочей камеры. A disadvantage of the existing device is the incompleteness of grain processing, characterized in that some of the grains after processing remain in their original state (not blown up). The device has a special pipe for removing unexploded grains from the working chamber.

Неполнота обработки обусловлена тем, что конструкция существующего устройства не обеспечивает равномерного нагрева всех зерен, находящихся в рабочей камере, вследствие взаимного экранирования одних зерен другими по отношению к экранам инфракрасного излучения. The incompleteness of processing is due to the fact that the design of the existing device does not provide uniform heating of all grains located in the working chamber, due to the mutual screening of some grains by others with respect to infrared radiation screens.

Известно устройство для облучения кормов. Устройство содержит неподвижный корпус с облучателями и размещенный в нем с зазором барабан с перфорированной стенкой, приводом вращательного движения и мешалкой, а также систему вентиляции, сообщенную с пространством между внутренней поверхностью камеры и наружной поверхностью барабана посредством окон так, что окно нагнетания воздуха расположено в зоне нагрузки корма, а окно удаления воздуха в зоне загрузки корма (авт.св. N 1056989, кл. A 23 K 1/00, 1983). A device for irradiating feed is known. The device comprises a stationary case with irradiators and a drum with a perforated wall, a rotary drive and a mixer, placed therein with a gap, as well as a ventilation system communicated with the space between the inner surface of the chamber and the outer surface of the drum by means of windows so that the air discharge window is located in the zone feed load, and the window for air removal in the feed loading zone (ed. St. N 1056989, class A 23 K 1/00, 1983).

Недостатком известного устройства является неполнота обработки зернового материала, при которой часть его остается в исходном, невзорванном состоянии. Это обусловлено тем, что механизм передачи тепла зерновому слою заключается в облучении слоя направленными потоками инфракрасного излучения. При этом часть зерна, несмотря на перемешивание слоя, остается в теневой зоне по отношению к излучению, являясь причиной неравномерного нагрева зерен в слое. A disadvantage of the known device is the incompleteness of the processing of grain material, in which part of it remains in its original, unexploded state. This is due to the fact that the mechanism of heat transfer to the grain layer consists in irradiating the layer with directed flows of infrared radiation. In this case, part of the grain, despite the mixing of the layer, remains in the shadow zone with respect to radiation, causing uneven heating of the grains in the layer.

Предложена установка для термической обработки зерна, включающая неподвижный корпус, в полости которого с зазором размещен барабан, снабженный приводом вращательного движения. Стенка барабана выполнена перфорированной, и на ее внутренней стороне установлена винтовая мешалка. A plant for heat treatment of grain is proposed, which includes a stationary body, in the cavity of which a drum is placed with a gap, equipped with a rotary motion drive. The wall of the drum is perforated, and a screw mixer is installed on its inner side.

Установка снабжена струйным аппаратом, установленным в зазоре между внутренней стенкой корпуса и барабаном, охватывающим его снизу так, что ось аппарата смещена по отношению к вертикали на 10-45^о в сторону вращения барабана, а угол охвата аппарата составляет 45-90^о.The installation is equipped with an inkjet apparatus installed in the gap between the inner wall of the housing and the drum, covering it from below so that the axis of the apparatus is offset from the vertical by 10-45 ^about in the direction of rotation of the drum, and the angle of coverage of the apparatus is 45-90 ^about .

В полости барабана соосно с последним установлена труба, заглушенная с одного торца, с окном на боковой поверхности напротив струйного аппарата и сообщенная другим торцом с системой вентиляции со стороны всасывания, а облучатели расположены в полости трубы напротив окна на ее боковой поверхности. In the cavity of the drum, a pipe is installed coaxially with the latter, which is plugged from one end, with a window on the side surface opposite the jet apparatus and communicated by the other end with a ventilation system on the suction side, and the irradiators are located in the pipe cavity opposite the window on its side surface.

Предложенная конструкция отличается от прототипа тем, что в зазоре между корпусом и наружной стенкой барабана установлен охватывающий его снизу струйный аппарат, ось которого смещена на 10-45^о от вертикали в сторону вращения барабана и с углом охвата 45-90^о, при этом в полости барабана соосно установлена заглушеная с одного торца труба с окном на боковой поверхности напротив струйного аппарата и сообщенная другим торцом с системой вентиляции. Кроме того, облучатели расположены в полости трубы напротив окна на ее боковой поверхности.The proposed design differs from the prototype in that in the gap between the casing and the outer wall of the drum there is installed an inkjet apparatus enveloping it from below, the axis of which is offset by 10-45 ^about from the vertical in the direction of rotation of the drum and with a coverage angle of 45-90 ^about , while in the cavity the tube is coaxially mounted, a pipe muffled from one end with a window on the side surface opposite the jet apparatus and communicated by the other end with a ventilation system. In addition, the irradiators are located in the cavity of the pipe opposite the window on its side surface.

Предложенная установка обеспечивает в сравнении с известной более высокую полноту обработки зерна (отсутствие невзорванных зерен) за счет более равномерного нагрева зернового слоя во вращающемся барабане. В предложенной конструкции это достигается посредством совместного действия облучателей и струй нагретого до требуемой температуры теплового агента (например, воздуха), подаваемого из системы вентиляции под зерновой слой посредством струйного аппарата, размещенного под перфорированным барабаном, ось которого смещена на 10-45^о в сторону вращения барабана и с углом охвата 45-90^о.The proposed installation provides, in comparison with the known, a higher completeness of grain processing (the absence of unexploded grains) due to a more uniform heating of the grain layer in a rotating drum. In the proposed design, this is achieved through the combined action of irradiators and jets of a heat agent (for example, air) heated to the required temperature, supplied from the ventilation system under the grain layer by means of an inkjet apparatus placed under a perforated drum, the axis of which is shifted by 10-45 ^o in the direction of rotation drum and with a coverage angle of 45-90 ^about .

Струя теплового агента, интенсивно омывая движущийся в барабане в направлении снизу вверх зерновой слой, интенсивно и равномерно его обогревает, а труба, установленная соосно в полости барабана с окном на боковой поверхности напротив струйного аппарата, обеспечивает отвод отработавшего теплового агента обратно в систему вентиляции. При этом слой зерна по мере продвижения посредством мешалки вдоль барабана последовательно пересекает струйки агента, вытекающие из отверстий перфорации барабана, подвергаясь их импульсному воздействию, характеризуемому высокой относительной скоростью обтекания и, следовательно, теплоотдачей между зернами и агентом. Интенсивное перемешивание зернового слоя посредством мешалки и дополнительно струями агента способствует равномерному восприятию зернами теплового излучения от облучателей, установленных в полости трубы напротив окна на ее боковой поверхности. Наибольший эффект возрастания полноты обработки зерна в предлагаемой конструкции достигается при максимально высокой равномерности его обтекания потоком струй теплового агента. Последнее достигается тем, что струйный аппарат установлен под барабаном со смещением его оси на угол 10-45^о от вертикали в сторону вращения барабана и углом охвата 45-90^о.The heat agent jet, intensively washing the grain layer moving in the drum in the upward direction, heats it up intensively and evenly, and the pipe, mounted coaxially in the drum cavity with a window on the side surface opposite the jet apparatus, ensures the exhaust of the spent heat agent back to the ventilation system. In this case, the grain layer, as it moves through the mixer along the drum, sequentially crosses the agent streams flowing out of the perforation holes of the drum, subjected to their pulsed action, characterized by a high relative flow velocity and, therefore, heat transfer between the grains and the agent. Intensive mixing of the grain layer by means of an agitator and additionally by the agent streams contributes to the uniform perception by the grains of thermal radiation from irradiators installed in the pipe cavity opposite the window on its side surface. The greatest effect of increasing the completeness of grain processing in the proposed design is achieved with the highest possible uniformity of its flow around the stream of jets of a thermal agent. The latter is achieved by the fact that the inkjet apparatus is installed under the drum with a displacement of its axis by an angle of 10-45 ^about from the vertical to the side of rotation of the drum and a coverage angle of 45-90 ^about .

Смещение оси струйного аппарата от вертикали в сторону вращения барабана на угол 10-45^о позволяет повысить эффективность обработки зерна снижением до минимума доли невзорванных зерен за счет того, что зерновой слой на вращающейся стенке барабана смещается именно в этом направлении, причем, чем выше скорость вращения барабана, тем на больший угол происходит это смещение. По этой причине нижний предел угла смещения от струйного аппарата 10^о, определенный экспериментально, обусловлен существованием нижней границы удовлетворительного обтекания, перемешивания зернового слоя и равномерности нагрева, вызванной определенным значением окружной скорости вращения барабана.Offset jet apparatus from the vertical axis in the direction of rotation of the drum at an angle of ^about 10-45 enhances grain processing efficiency by minimizing the fraction of unexploded grains due to the fact that the grain layer on the wall of the rotating drum is displaced in this direction, the higher the speed of rotation drum, the larger the angle is this displacement. For this reason, the lower limit of the angle of displacement from the jet apparatus 10 ^° , determined experimentally, is due to the existence of a lower boundary for a satisfactory flow around, mixing of the grain layer and uniformity of heating caused by a certain value of the peripheral speed of rotation of the drum.

Угол смещения ниже 10^о не обеспечивает удовлетворительного обтекания и равномерности нагрева зерен.An angle of displacement below 10 ^° does not provide a satisfactory flow around and uniform heating of grains.

Предел верхний этого угла (45^о), определенный также экспериментально, обусловлен существованием верхней границы удовлетворительного обтекания, перемешивания и равномерности нагрева, вызванной максимально допустимым значением скорости вращения барабана. При этой скорости зерна прижимаются к стенке барабана центробежными силами настолько, что затрудняется их скольжение по поверхности барабана и продольное перемещение винтовой мешалкой.The upper limit of this angle (45 ^° ), also determined experimentally, is due to the existence of an upper boundary for a satisfactory flow around, stirring, and uniform heating caused by the maximum permissible value of the drum rotation speed. At this speed, the grains are pressed against the wall of the drum by centrifugal forces so that it is difficult to slide along the surface of the drum and the longitudinal movement of the screw mixer.

Угол охвата барабана струйным аппаратом зависит от ширины зернового слоя в барабане. Она в свою очередь зависит от скорости вращения барабана, причем чем выше скорость его вращения, тем шире зерновой слой, и наоборот. Те ограничения скорости вращения барабана по максимуму и минимуму, которые оговорены выше, определяют пределы ширины зернового слоя в барабане и, соответственно этому, и пределы угла охвата от 45 до 90^о. При значениях угла охвата меньше 45^о снижается равномерность обтекания слоя потоком агента и, как следствие, равномерность нагрева и полнота обработки зерен.The angle of the drum with a jet apparatus depends on the width of the grain layer in the drum. It, in turn, depends on the speed of rotation of the drum, and the higher the speed of its rotation, the wider the grain layer, and vice versa. Those restrictions on the maximum and minimum rotation speeds of the drum, which are specified above, determine the limits of the width of the grain layer in the drum and, accordingly, the limits of the angle of coverage from 45 to 90 ^about . When the values of the angle of coverage less than 45 ^about decreases the uniformity of the flow around the layer of the agent flow and, as a result, the uniformity of heating and the completeness of the processing of grains.

При значениях угла охвата выше 90^о часть потока агента не взаимодействует с зерновым слоем, т.к. его ширина меньше, чем ширина потока агента. При этом растут неравномерность омывания и неравномерность нагрева зерен потоком, отрицательно влияющая на полноту обработки зерна.When the values of the angle of coverage above 90 ^about part of the flow of the agent does not interact with the grain layer, because its width is less than the width of the agent flow. At the same time, irregularities in washing and uneven heating of grains by a flow are growing, which adversely affects the completeness of grain processing.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предложенной конструкции; на фиг.2 то же, поперечное сечение, сечение А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed design; figure 2 is the same, cross section, section aa in figure 1.

Установка для термической обработки зерен включает неподвижный корпус 1 и размещенный в нем с зазором барабан 2 с перфорированной стенкой 3, винтовой мешалкой 4, приводным механизмом 5 вращательного движения и опорными роликами 6. В нижней части корпуса 1 установлены устройство 7 выгрузки зерна и струйный аппарат 8, охватывающий барабан 2, ось которого смещена на угол Φ₁ 10-45^о по отношению к вертикали в сторону вращения барабана, а угол охвата Φ ₂ составляет Φ ₂45-90^о. Струйный аппарат 8 посредством подающего патрубка 9 сообщен с системой вентиляции, включающей нагреватель 10 и вентилятор 11 с приводом 12. В полости барабана 2 размещена неподвижная труба 13 с облучателями 14, прикрепленная к корпусу 1 посредством фланца 15. Труба 13 заглушена с одного торца крышкой 16, а с другого торца сообщена с системой вентиляции посредством патрубка 17 отвода. Труба имеет окно 18, размещенное напротив струйного аппарата 8, а также зернопровод 19, сообщенный с устройством 20 подачи зерна и бункером 21 подачи.The installation for heat treatment of grains includes a stationary body 1 and a drum 2 with a perforated wall 3, a screw mixer 4, a rotary movement drive mechanism 5 and support rollers 6 placed therein with a gap. At the bottom of the housing 1, a grain unloading device 7 and an inkjet apparatus 8 are installed covering the drum 2, the axis of which is offset by an angle Φ ₁ 10-45 ^about relative to the vertical in the direction of rotation of the drum, and the angle of coverage Φ ₂ is Φ ₂ 45-90 ^about . The inkjet apparatus 8 is connected via a supply pipe 9 to a ventilation system including a heater 10 and a fan 11 with a drive 12. A stationary pipe 13 with irradiators 14 is mounted in the cavity of the drum 2, attached to the housing 1 by means of a flange 15. The pipe 13 is plugged at one end by a cover 16 , and from the other end communicated with the ventilation system by means of a branch pipe 17 of the outlet. The pipe has a window 18, located opposite the jet apparatus 8, as well as the grain pipe 19, in communication with the device 20 for feeding grain and a hopper 21 for feeding.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Включают систему вентиляции пуском в работу вентилятора 11 и нагревателя 10, обеспечивающую нагрев и циркуляцию теплового агента, например воздуха, в установке. Включают облучатели 14 и механизм 5 вращения барабана. Подают зерно из бункера 21 через устройство 20 загрузки по зернопроводу 19 на перфорированную стенку 3 вращающегося барабана. При вращении барабана 2 посредством винтовой мешалки 4 зерно, пересыпаясь по стенке вращающегося барабана, перемещается вдоль его оси и нагревается при этом с тепловым излучением от облучателей 14 и струями горячего воздуха, пронизывающими перфорированную стенку 3 барабана 2, истекающими из струйного аппарата 8. Отработавший воздух через окно 18 в трубе 13 отводится через патрубок 17 в систему вентиляции. Зерно под действием быстрого нагрева и парообразования внутренней влаги вспухает, покидает барабан и самотеком через устройство 7 вывода удаляется за пределы установки. Turn on the ventilation system by starting up the fan 11 and heater 10, which provides heating and circulation of a heat agent, such as air, in the installation. The irradiators 14 and the drum rotation mechanism 5 are turned on. The grain is fed from the hopper 21 through the loading device 20 through the grain wire 19 to the perforated wall 3 of the rotating drum. When the drum 2 is rotated by means of a screw mixer 4, the grain, pouring along the wall of the rotating drum, moves along its axis and heats up with heat radiation from irradiators 14 and jets of hot air penetrating the perforated wall 3 of the drum 2 flowing from the jet apparatus 8. Exhaust air through the window 18 in the pipe 13 is discharged through the pipe 17 into the ventilation system. Grain under the action of rapid heating and vaporization of internal moisture swells, leaves the drum and by gravity through the output device 7 is removed outside the installation.

Был изготовлен и опробован макет предложенной установки для термической обработки зерна. На макете была обработана партия ячменя в количестве 500 кг и определена полнота ее обработки как отношение количества взорванных зерен (по массе), содержащихся в 1 кг обработанного зерна. Полнота обработки при этом оказалась равной 98,3%
Аналогичный эксперимент на установке прототипе дал показатель полноты обработки 78,4% Таким образом, предложенная установка позволяет увеличить полноту обработки зерна на 15-20% и увеличить тем самым его кормовую ценность.A model of the proposed installation for heat treatment of grain was made and tested. A batch of barley in an amount of 500 kg was processed on the breadboard and its completeness was determined as the ratio of the number of blasted grains (by weight) contained in 1 kg of processed grain. The processing completeness was 98.3%
A similar experiment on the installation of the prototype gave an indicator of the completeness of processing of 78.4% Thus, the proposed installation allows to increase the completeness of the processing of grain by 15-20% and thereby increase its feed value.

Claims (2)

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА, включающая неподвижный корпус и размещенный в нем с зазором барабан с перфорированной стенкой, приводом вращательного движения и мешалкой, систему вентиляции, облучатели, устройства загрузки и выгрузки, отличающаяся тем, что она снабжена струйным аппаратом и заглушенной с одного торца трубой, установленной в полости барабана соосно с ним и сообщенной другим торцом с системой вентиляции, струйный аппарат установлен в зазоре между корпусом и наружной стенкой барабана и охватывает последний снизу, при этом ось струйного аппарата смещена на 10 - 45^o от вертикали в сторону вращения барабана с углом его охвата 45 - 90^o, а на боковой поверхности трубы выполнено окно, расположенное напротив струйного аппарата.1. INSTALLATION FOR THERMAL PROCESSING OF GRAIN, including a stationary body and a drum with a perforated wall, a rotary movement drive and a stirrer placed in it with a gap, a ventilation system, irradiators, loading and unloading devices, characterized in that it is equipped with an inkjet apparatus and muffled from one end pipe installed in the cavity of the drum coaxially with it and communicated with another end with a ventilation system, the jet device is installed in the gap between the housing and the outer wall of the drum and covers the last zu, wherein the axis of the jet device is shifted by 10 - 45 ^o from the vertical in the drum rotation direction with an angle of its scope 45 - 90 ^o, and the side surface of the tube has a window disposed opposite to the jet device. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что облучатели расположены в полости трубы напротив окна на ее боковой поверхности. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the irradiators are located in the cavity of the pipe opposite the window on its side surface.

Images