Мукомольная промышленность

Разработка конструкций аппаратов для влаготепловой обработки пищевых продуктов

Установка для влаготепловой обработки пищевых сыпучих продуктов

Установка для влаготепловой обработки пищевых сыпучих продуктов предназначена для варки крупяных продуктов пищеконцентратной промышленности, например, для производства варено-сушеных круп, а также, для бланширования продуктов растительного происхождения.

Установка (рисунок 1) состоит из корпуса 1, газораспределительной решетки 2, бункеров загрузки 3 и выгрузки 4, воздуховода 5, парораспределителей 6, цилиндра 7, широко-плоскоструйная дефлекторной форсунки 8 и привода с кулисным механизмом 9.

Рисунок 1 - Установка для влаготепловой обработки продуктов
Рисунок 1 — Установка для влаготепловой обработки продуктов

Корпус в верхней части представляет собой полуцилиндр, с одной стороны которого размещен патрубок 10 для отвода теплоносителя, а с другой стороны гибкий шланг 11 для подвода распыливаемой жидкости. Корпус соединен с бункерами загрузки 3 и выгрузки 4 готового продукта. В бункере загрузки 3 размещен дозатор 12 секторного типа. Корпус снабжен системой коммуникаций подачи распыливаемой жидкости, а также соединен с линией для подачи теплоносителя (насыщенного пара).

Газораспределительная решетка 2 выполнена в виде шарнирно соединенных между собой на осях 16 перфорированных пластин 17 (рисунок 2). Газораспределительная решетка по обеим сторонам имеет шарнирное закрепление 18 на каркасе 19 бункера выгрузки 20.

Рисунок 2 - Узел крепления перфорированных пластин
Рисунок 2 — Узел крепления перфорированных пластин

Под газораспределительной решеткой параллельно осям 16 расположен полый цилиндр 7, который жестко закреплен с помощью ступиц 13 на осях 14. Оси 14 имеют втулки 15, которые перемещаются в кольцеобразных пазах торцевых стенок корпуса 1 (рисунок 3).

Рисунок 3 - Механизм привода полого цилиндра
Рисунок 3 — Механизм привода полого цилиндра

Оси 14 также соединены с кулисными механизмами 9, обеспечивающими возможность колебательного движения полого цилиндра 7 с последующим круговым перемещением до верхнего положения (рисунок 4,а).

Кулисный механизм 9 соединен с приводом, который на рисунке не показан.

Аналогичная конструкция для перемещения цилиндра имеется с противоположной стороны корпуса. Причем полый цилиндр 7 может совершать два вида движений: колебательное  — (рисунок 4,б) для обеспечения равномерного перемешивания продукта при его обработке паром и вращательное до верхнего положения (рисунок 4) для выгрузки готового продукта.

а – при круговом перемещении до верхнего положения; б – при колебательном движении Рисунок 4 - Характер движения полого цилиндра
а – при круговом перемещении до верхнего положения; б – при колебательном движении
Рисунок 4 — Характер движения полого цилиндра

Над газораспределительной решеткой в верхней части корпуса имеется широко-плоскоструйная дефлекторная форсунка 8, закрепленная на штанге 21 (рисунок 4, а) и установленная с возможностью перемещения в направляющих 22 вдоль осевой линии цилиндра 7 по центральной части корпуса. Дефлекторная форсунка 8 соединена с линией подачи воды через гибкий шланг 11. В верхней части полуцилиндрического корпуса 1 закреплены направляющие 22 по которым осуществляется перемещение широко-плоскоструйной дефлекторной форсунки 8 с помощью роликов 23.

Каркас 19 соединен с воздуховодом 5, в котором расположены парораспределители 6, представляющие собой пластины, закрепленные на осях с возможностью поворота для равномерного распределения теплоносителя по сечению воздуховода.

Установка для влаготепловой обработки пищевых сыпучих продуктов работает следующим образом.

Перед началом работы установки задаются частотой колебательного движения цилиндра, скоростью вращательного перемещения и, соответственно, подъема газораспределительной решетки при выгрузке продукта.

Изменением частоты колебательного движения цилиндра 7 предусматривают заданную интенсивность пересыпания частиц по перфорированным пластинам 17 газораспределительной решетки и, следовательно, перемешивания дисперсного материала.

Причем ширина перфорированных пластин 17, диаметры осей 16 и полого цилиндра 7 подбираются таким образом, чтобы обеспечить достаточно равномерное перемешивание продукта в процессе влаготепловой обработки. Достижение заданной высоты подъема цилиндра обеспечивает необходимый угол наклона газораспределительной решетки по обеим сторонам цилиндра, превышающим угол естественного откоса готового продукта.

Таким образом, изменением частоты колебательного движения цилиндра 7 добиваются достижения наиболее рационального гидродинамического режима слоя дисперсного материала и оптимальной продолжительности процесса влаготепловой обработки продукта.

Широко-плоскоструйная дефлекторная форсунка 8 обеспечивает тонкодисперсное распыливание жидкости над слоем пересыпающегося продукта, что способствует меньшему контактированию поверхности частиц с свободной жидкостью в слое, непереувлажнению данной поверхности и, как следствие, меньшему комкованию частиц продукта и образованию агломератов дисперсного материала. При этом режим работы (скорость перемещения, частота пульсаций подачи влаги, количество распыливаемой воды, место распыливания и др.) широко-плоскоструйной дефлекторной форсунки 8 может изменяться в зависимости от вида обрабатываемого продукта.

Исходный продукт из загрузочного бункера 3 через секционный дозатор 12 направляется на газораспределительную решетку 2, которая приводится в движение за счет колебательного движения цилиндра 7 (на рисунке 4, б пунктирными линиями показано одно из положений колеблющегося цилиндра 7).

Пересыпающийся слой продукта (например, крупы) на перфорированных пластинах 17 газораспределительной решетки пронизывается со всех сторон восходящим потоком теплоносителя (насыщенного пара) и периодически увлажняется, перемещающейся вдоль осевой линии цилиндра широко-плоско-струйной дефлекторной форсункой 8, обеспечивающим тонкодисперсное распыливание жидкости над слоем обрабатываемого продукта (рисунок 4, б).

Колебательное движение цилиндра 7 способствует одновременному перемешиванию и выравниванию слоя крупы, а также равномерной периодической обработке частиц продукта потоком теплоносителя.

Пар подается в воздуховод 5 из линии подачи начального пара вентилятором (на рисунке 1 не показан) через направляющие жалюзи парораспределителя 6.

Для обеспечения равномерной обработки продукта ширина перфорированных пластин 17 должна быть значительно меньше радиуса цилиндра 7.

После завершения процесса варки полый цилиндр 7 с помощью кулисного механизма 9 поднимается в верхнюю точку корпуса 1 (на рисунке 4, а это положение цилиндра 7 показано пунктирными линиями). При этом образующийся угол больше угла естественного откоса готового продукта и он ссыпается с поверхности перфорированных пластин 17 в боковые бункеры выгрузки 20, и, далее, направляется на дальнейшую технологическую стадию производства.

Конструкция установки такова, что предполагает возможность использования рециркуляционного контура для пара. Отработанный несконденсированный пар через патрубок 10 отбирается вентилятором и после подогрева в калорифере (на рисунке 1 не показаны) до требуемой температуры и по рециркуляционному трубопроводу, подпитываясь свежим паром, снова используется для влаготепловой обработки продукта.

Предлагаемая установка для влаготепловой обработки пищевых сыпучих продуктов дает возможность:

  • достижения равномерной влаготепловой обработки продукта вследствие попеременного увлажнения и обработки потоком пара, а также использования «мягких» температурных и «щадящих» режимов перемешивания продукта при максимальном сохранении формы частиц обрабатываемого продукта;
  • повышения качества готового продукта за счет использования рационального гидродинамического режима слоя дисперсного продукта, снижения комкования сваренного продукта и предотвращения образования агломератов дисперсного материала;
  • процесс варки осуществляется под атмосферным давлением, что исключает необходимость герметизации установки;
  • снижения металлоемкости оборудования вследствие отсутствия избыточного давления и необходимости дополнительной герметичности конструкции, а также вследствие использования в качестве газораспределительной решетки легких и прочных перфорированных пластин, шарнирно соединенных между собой.

Установка для гидротермической обработки пищевых продуктов

Установка для гидротермической обработки пищевых продуктов предназначена для варки и бланширования пищевого растительного сырья (круп, картофеля свеклы, моркови и др.).

Установка для гидротермической обработки пищевых продуктов (рисунок 5) состоит из корпуса 1, рабочей камеры 2, бункера загрузки 3 с дозатором 12 секторного типа, бункера выгрузки 4 и двух синхронных приводов 15, установленных с торцевых сторон корпуса.

Рабочая камера 2 в нижней части представляет собой перфорированный полуцилиндр 16, к которому с наружной стороны прикреплен кожух 5. Внутри кожуха 5 смонтированы вертикальные сплошные перегородки 6, образующие отдельные зоны 7. С торцевой стороны кожуха 5 к каждой зоне прикреплены патрубки 8 для подвода теплоносителя (насыщенного пара), причем в каждую зону 7 подается насыщенный пар с наиболее рациональными параметрами через гибкие гофрированные шланги 14.

В верхней части камеры 2 прикреплены наклонные пластины 9, под углом больше угла естественного откоса сваренного продукта для обеспечения его полного удаления при последующей выгрузке.

По периметру верхней части пластин 9 установлен трубопровод 10, соединенный с гибким гофрированным шлангом 11 для подвода распыливаемой воды. В трубопроводе 10 установлены форсунки 13, обеспечивающие равномерное орошение обрабатываемого продукта водой.

а – общий вид; б – объемное изображение общего вида Рисунок 5 - Установка для гидротермической обработки пищевых продуктов
а – общий вид; б – объемное изображение общего вида
Рисунок 5 — Установка для гидротермической обработки пищевых продуктов

Корпус 1 соединен с бункерами загрузки 3 и выгрузки 4 готового продукта. В бункере загрузки 3 размещен дозатор 12 секторного типа. Рабочая камера 2 снабжена системой коммуникаций подачи распыливаемой жидкости (воды), а также соединена с линией для подачи теплоносителя (насыщенного пара). С обеих торцов рабочая камера 2 закрыта сплошными крышками. С обеих торцов корпус 1 имеет П-образные выступы 17 для обеспечения свободного перемещения гибких гофрированных шлангов 11 и 14 при колебаниях и переворачивании рабочей камеры 2.

Установка для гидротермической обработки пищевых продуктов работает следующим образом.

Вначале включают два синхронно работающих привода 15 и задаются частотой колебательного движения рабочей камеры 2. Затем включается привод дозатора 12 секторного типа и исходный продукт из загрузочного бункера 3 через секционный дозатор 12 подается в рабочую камеру 2. После загрузки необходимого количества продукта в рабочую камеру 2 привод дозатора 12 выключается и поступление продукта прекращается. Причем оптимальное количество загружаемого продукта должно быть равно объему перфорированного полуцилиндра 16. Изменением частоты колебательного движения рабочей камеры 2 предусматривают заданную интенсивность пересыпания частиц по внутренней поверхности перфорированного полуцилиндра 16 и равномерное заполнение рабочего объема рабочей камеры 2 и, следовательно, перемешивания обрабатываемого материала. Причем характер кинематики рабочей камеры 2, его геометри-ческие размеры подбираются таким образом, чтобы обеспечить достаточно равномерное перемешивание продукта.

При этом через гибкие гофрированные шланги 14 и патрубки 8 в зоны 7 подается насыщенный пар, который проходя через отверстия перфорированного полуцилиндра 16, пронизывает слой пересыпающегося продукта, находящегося внутри рабочей камеры 2. Одновременно через гибкий гофрированный шланг 11 подается вода в трубопровод 10, откуда с помощью форсунок 13 обеспечивается равномерное орошение обрабатываемого продукта водой. Причем в зависимости от вида обрабатываемого продукта (крупы, свекла, морковь, картофель и т.п.) и характера влаготепловой обработки (варка, бланширование, предварительная гидротермическая обработка и т. п.) устанавливается режим подачи пара и воды: непрерывный, периодический и т. д.

Таким образом, изменением частоты колебательного движения рабочей камеры 2 добиваются достижения наиболее рационального гидродинамического режима слоя и оптимальной продолжительности процесса влаготепловой обработки продукта (рисунок 6).

а – в исходном положении; б – в крайнем правом положении; в – в крайнем левом положении; г - схема выгрузки готового продукта из рабочей камеры при ее перевернутом положении Рисунок 6 - Схема взаимодействия потоков пара и обрабатываемого продукта в рабочей камере
а – в исходном положении; б – в крайнем правом положении; в – в крайнем левом положении; г — схема выгрузки готового продукта из рабочей камеры при ее перевернутом положении
Рисунок 6 — Схема взаимодействия потоков пара и обрабатываемого продукта в рабочей камере

Форсунки 13 обеспечивает тонкодисперсное распыливание жидкости над слоем пересыпающегося продукта, что способствует меньшему контактированию поверхности частиц со свободной жидкостью в слое, непереувлажнению данной поверхности и, как следствие, меньшему комкованию частиц продукта и образованию агломератов дисперсного материала. При этом режим работы (скорость перемещения, частота пульсаций подачи влаги, количество распыливаемой воды, место распыливания и др.) форсунок 13 может изменяться в зависимости от вида обрабатываемого сырья.

Пересыпающийся слой продукта (например, крупы) на внутренней поверхности перфорированного полуцилиндра 16 рабочей камеры 2 пронизывается снизу вверх восходящим потоком теплоносителя (насыщенного пара) и периодически увлажняется форсунками 13, обеспечивающими тонкодисперсное распыливание жидкости над слоем обрабатываемого продукта.

Колебательное движение рабочей камеры 2 способствует одновременному перемешиванию и выравниванию слоя крупы, а также равномерной периодической обработке частиц продукта потоком теплоносителя (рисунок 7).

а - исходное положение; б - крайнее правое положение колеблющейся рабочей камеры; в - крайнее левое положение колеблющейся рабочей камеры; г - перевернутое положение рабочей камеры, при котором осуществляется выгрузка готового продукта Рисунок 7 - Рабочая камера в различных положениях
а — исходное положение; б — крайнее правое положение колеблющейся рабочей камеры; в — крайнее левое положение колеблющейся рабочей камеры; г — перевернутое положение рабочей камеры, при котором осуществляется выгрузка готового продукта
Рисунок 7 — Рабочая камера в различных положениях

Пар подается в зоны 7 из линии подачи пара с помощью гибкого гофрированного паропровода 14, который обеспечивает компенсацию изменения длины при колебаниях рабочей камеры 2.

После завершения процесса гидротермической обработки приводы 15 поворачивают рабочую камеру 2 с продуктом на 180о по отношению к ее исходному положению (на рисунке 7 показано это положение рабочей камеры 2). При этом образующийся угол больше угла естественного откоса готового продукта и он ссыпается с поверхности пластин 9 в бункер выгрузки 4, и далее направляется на дальнейшую технологическую стадию.

Предлагаемая установка для гидротермической обработки пищевых продуктов дает возможность:

  • достижения равномерной влаготепловой обработки продукта вследствие попеременного увлажнения и обработки потоком пара, а также использования «мягких» температурных и «щадящих» режимов перемешивания продукта при максимальном сохранении формы частиц обрабатываемого продукта;
  • повышения качества готового продукта за счет использования рационального гидродинамического режима обработки слоя продукта,
  • снижения комкования сваренного продукта и предотвращения образования агломератов частиц;
  • процесс варки осуществляется под атмосферным давлением, что исключает необходимость герметизации установки;
  • снижения металлоемкости оборудования вследствие отсутствия избыточного давления, применения легкой и прочной рабочей камеры и исключения необходимости герметизации конструкции установки.