Мукомольная промышленность

Разработка конструкций комбинированных варочно-сушильных аппаратов

Варочно-сушильная установка для производства крупяных концентратов

Варочно-сушильная установка для производства крупяных концентратов (рисунок 1) предназначена для получения варено-сушеных круп. Ее использование в пищеконцентратной промышленности позволит улучшить качество готового продукта и снизить энергозатраты.

Рисунок 1 - Варочно-сушильная установка для производства крупяных концентратов
Рисунок 1 — Варочно-сушильная установка для производства крупяных концентратов

Варочно-сушильная установка состоит из устройства 1 для подачи замоченного зерна, варочной камеры 2, сушильной камеры 3 с виброситами и устройствами 4 для выгрузки готового продукта. Устройство 1 для подачи зерна имеет регулируемый привод 5, позволяющий изменять число оборотов устройства для подачи замоченного зерна, а, следовательно, и количество его, подаваемого в варочную камеру 2. Для равномерного распределения замоченного зерна по всей ширине вибросита 6 в начале варочной камеры 2 установлен ворошитель 7. Вибросито 6 варочной камеры 2 и вибросито 8 сушильной камеры 3 имеют эксцентриковые приводы 9 и 10, позволяющие регулировать частоту и амплитуду колебаний, и устройства 11 для регулирования угла наклона. Наличие резинового уплотнительного кольца 12, одним краем прикрепленного к виброситу и другим краем плотно прилегающим к стенке варочной и сушильной камер 2 и 3, предотвращает возможность прохождения пара между стенкой камер и виброситами. Для равномерного распределения воздуха по всей площади вибросит 6 и 8 имеется механизм, состоящий из конусообразных обтекателей 13 и решетки 14. Для улавливания примесей на выходе из сушильной камеры 3 установлен циклонный фильтр 15.

Для эффективного удаления отработанных паров из варочной 2 и сушильной 3 камер используют вытяжные вентиляторы 16.

Для уменьшения тепловых потерь весь корпус варочносушильного аппарата покрыт термоизоляцией. Элементы конструкции установки, непосредственно контактирующие с паром и продуктом, рекомендуется изготавливать из нержавеющей стали.

Наличие смотровых окон для визуального наблюдения позволяет контролировать процесс варки и сушки круп.

Варочно-сушильная установка работает следующим образом.

Устройство для подачи замоченного зерна подает замоченное зерно в варочную камеру 2. Ворошитель 7 равномерно распределяет его по всей ширине вибросита 6. Включают эксцентриковые приводы 9 и 10 вибросит 6 и 8 и одновременно подают насыщенный пар в варочную камеру 2. Равномерность распределения пара по всей площади вибросит обеспечивается конусообразными обтекателями 13 и решетками 14. Варка крупы осуществляется в виброкипящем слое, который образуется при одновременном воздействии на слой крупы вибраций вибросита 6 и насыщенного пара, проходящего через слой крупы. Вместе с тем, крупа движется по виброситу 6 за счет наклона и колебаний его. Пройдя варочную камеру 2, крупа поступает в сушильную камеру 3, куда одновременно подается перегретый пар, равномерно распределяемый по всей площади вибросита 8 конусообразным обтекателем 13 и решеткой 14. Сушка сваренной крупы также осуществляется в виброкипящем слое, образуемым колебаниями вибросита 8 и прохождением перегретого пара через слой крупы. Далее высушенная крупа поступает в устройство 4 для выгрузки готового продукта. Для улавливания частиц круп, уносимых отработанными парами, на выходе из сушильной камеры установлен циклонный фильтр 15. Эффективное удаление отработанных паров из варочной и сушильной камер обеспечивается вытяжными вентиляторами 16.

Преимуществами предложенного варочно-сушильного аппарата являются более равномерная варка и сушка круп в виброкипящем слое, образующимся в данной установке; предотвращение измельчения высушенных круп, значительное снижение удельных энергозатрат, так как отпадает необходимость охлаждения сваренной крупы перед сушкой, возможность использования отработанных паров существенно повышает тепловую экономичность аппарата, возможность полной механизации и автоматизации процессов варки и сушки круп, простота конструкции обеспечивает надежность в эксплуатации варочно-сушильного аппарата.

Установка для производства варено-сушеных круп предназначена для получения варено-сушеных круп и зернобобовых

Ее использование в пищеконцентратной промышленности позволит повысить производительность и улучшить качество готового продукта путем равномерности обработки крупы.

Установка для производства варено-сушеных круп (рисунок 2) состоит из камер 1-3 соответственно для замочки, варки и сушки крупы, механизмов 4 и 5 соответственно для подачи воды и выгрузки готового продукта, сит 6 — 8, отделяющих камеры 1-3 одну от другой, планок 9, разделяющих сита на секторы, валов 10- 12, установленных соответственно в камерах 1 — 3, установленных под соответствующими ситами, прикрепленных к внутренней стенке камеры вертикальных перегородок 13, разделяющих каждую камеру на три секции: загрузочную 14, рабочую 15 и выгрузочную 16, ворошителей 17, установленных в каждой рабочей секции 15, воронки 18 для сбора и удаления излишков воды, увлажнителей 19, установленных между ситами 7 и 8 камер 2 и 3 для варки и сушки крупы в зоне расположения рабочих секций.

Рисунок 2 - Установка для производства варено-сушеных круп
Рисунок 2 — Установка для производства варено-сушеных круп

Камеры 1 — 3 выполнены в виде цилиндров, к каждому валу 10 — 12 прикреплены соответствующие сита 6-8 с возможностью вращения. Валы выполнены полыми и вставлены один в другой. Каждый вал имеет индивидуальный регулируемый привод (не показан), позволяющий изменять число оборотов соответствующего сита. Механизм 4 для подачи воды расположен над рабочей секцией 15 камеры 1 для замочки крупы. Каждая планка 9 шарнирно закреплена верхней частью к каркасу сита — радиальному ребру 20 жесткости, а нижней опирается на каток 21, установленный с возможностью взаимодействия с кольцевым копиром 22, прикрепленным к внутренней стенке цилиндра.

Первая по ходу вращения сит перегородка 13 каждой загрузочной секции, установлена с возможностью перемещения в вертикальной плоскости.

Кольцевой копир 22 под выгрузочной секцией 16 выполненпо кривой, рассчитанной в зависимости от угла естественного  откоса обрабатываемой крупы. Катки 21, двигаясь по кольцевому копиру 22, опускают одну сторону каждой планки 9, так как другая шарнирно прикреплена к радиальному ребру 20 жесткости и обработанная крупа ссыпается с поверхности секторов сит. Затем при помощи кольцевого копира 22 планки 9 возвращаются в исходное горизонтальное положение. Над рабочей секцией 15 камеры 1 расположено устройство 23 для распределения воды, а под рабочей секцией 15 камеры 1 имеется воронка 18 для сбора и удаления излишков воды насосом 24. Механизм 4 для подачи воды снабжен подогревателем 25. Воронка 18 жестко крепится в камере 1 и находится только под рабочей секцией 15 камеры 1, что предотвращает попадание воды в другие камеры. Передняя перегородка 13 загрузочной секции 14 выполнена подвижной в вертикальной плоскости для равномерного распределения крупы по всей ширине сит 6-8.

Наличие трех вращающихся лопастных ворошителей 17 в рабочих секциях 15 камер 1 — 3 способствует обеспечению равномерной замочки, варки и сушки крупы. Увлажнители 19 содержат два горизонтальных параллельных ряда перфорированных труб, соединенных между собой в вертикальной плоскости тканью. В верхний ряд труб подается вода, которая стекает по  ткани в нижний ряд труб и из них удаляется из установки.

В нижней части камеры 3 находятся механизм для выгрузки готового продукта и патрубок 26 для подачи перегретого пара в рабочую секцию 15 камеры 3 для сушки. Рабочая секция 15 над камерой 2 для варки связана через дополнительно установленный вентилятор 27 и механизм 4 для подачи воды с устройством 23 для распределения воды. Для подачи крупы в установку над загрузочной секцией 14 камеры 1 имеется приемный бункер 28.

Для уменьшения тепловых потерь все камеры 1-3 установки покрыты теплоизоляцией (на рис. не показана). Элементы конструкции установки, непосредственно контактирующие с паром, водой и продуктом, рекомендуется выполнять из нержавеющей стали.

Установка для получения варено-сушеных круп работает следующим образом.

Через приемный бункер 28 очищенная крупа подается в загрузочную секцию 14 камеры 1 для замочки крупы (одновременно включаются приводы валов 10 — 12 соответственно сит 6 – 8). При помощи подвижной в вертикальной плоскости передней перегородки 13 загрузочной секции 14 устанавливается заданная высота слоя крупы. С началом вращения сита 6 из механизма 4 для подачи воды поступает вода, имеющая температуру выше температуры клейстеризации, и сверху устройства 23 орошает слой крупы, находящейся на сите 6. Высота слоя крупы на верхнем сите 6 составляет 0,10…0,14 м. Скорость вращения сита 6…0,01 об/мин. Кольцевой копир 22 под загрузочной 14 и рабочей 15 секциями выполнен по окружности на одном уровне. Поэтому планки 9 сита 6 находятся в них в одной горизонтальной плоскости. Наличие трех вращающихся лопастных ворошителей 17 обеспечивает равномерность замачивания по высоте слоя крупы. Вода проходит сквозь слой крупы и сито 6, поступает в воронку 18 для сбора и удаления излишков воды и через насос 24 подается в подогреватель 25. Воронка 18 и устройство 23, расположены соответственно под и над рабочей секцией 15 камеры 1. Воронка 18 своими краями плотно прилегает к поверхности камеры 1 и перегородкам 13 загрузочной 14 и выгрузочной 16 секций. Поэтому попадание воды в рабочую секцию 15 камеры 2 исключается.

По мере вращения сита 6 замоченная крупа поступает в выгрузочную секцию 16. Кольцевой копир 22 под выгрузочной секцией 16 выполнен по кривой, рассчитанной в зависимости от углаестественного откоса замоченной крупы. Катки 21 планок 9, двигаясь по кольцевому копиру 22, опускают одну сторону каждого  сектора (так как другая шарнирно прикреплена к радиальному ребру 20 жесткости сита) и замоченная крупа ссыпается с поверхности секторов сита. Под выгрузочной секцией 16 верхнего сита 6 для замочки крупы находится загрузочная секция 14 камеры 2 для варки. Сито 7 камеры 2 для варки при помощи вала 11 вращается в противоположную сторону по отношению к верхнему ситу 6. Скорость вращения сита 7 для варки 0,08…0,03 об/мин.

Передней подвижной перегородкой 13 загрузочной секции 14 устанавливается требуемая высота слоя крупы. Одновременно с загрузкой замоченной крупы на сито 7 для варки через патрубок 26 подается перегретый пар с температурой 150…170 оС и скоростью 1,4…2,4 м/с под рабочую секцию 15 нижнего сита 8 для сушки. Перегретый пар проходит сквозь сито 8. Проходя между двумя горизонтальными рядами труб увлажнителя пара перегретый пар насыщается испаренной влагой и превращается в насыщенный с температурой 100…110 оС и скоростью 0,8…1,8 м/с. Таким образом, слой замоченной крупы подвергается варке при пронизывании его потоком насыщенного пара. Отработанный пар через отверстие в камере 2 в рабочей секции 15 сита 7 для варки отсасывается посредством вентилятора 27 и подается в подогреватель 25 для подогрева воды, идущей на замочку. Сваренная крупа поступает в выгрузочную секцию 16 камеры 2, аналогичную по конструкции выгрузочной секции 16 камеры 1. Под выгрузочной секцией 16 камеры 2 для варки крупы находится загрузочная секция 14 камеры 3 для сушки. Сито 8 вращается в ту же сторону, что и сито 6, и в противоположную по отношению к ситу 7. Подвижной вертикальной плоскости передней перегородкой 13 загрузочной секцией 14 камеры 3 для сушки устанавливается заданная высота слоя крупы (0,01…0,03 м). Скорость вращения сита 8 для сушки составляет 0,250…0,125 об/мин в зависимости от вида обрабатываемой крупы.

Перегретый пар, поступающий под сито 8, пронизываетслой вареной крупы на нем. Три вращающиеся лопастные ворошители 17 обеспечивают равномерность сушки по высоте слоя  крупы. Так осуществляется сушка крупы. Высушенная крупа по ходу вращения поступает в выгрузочную секцию 16 камеры 3, аналогичную по конструкции выгрузочным секциям камер 1 и 2, и удаляется из установки при помощи механизма 5 для выгрузки готового продукта.

Преимущество предлагаемой установки заключается в снижении удельных энергозатрат в 1,4…2,6 раза вследствие того, что практически полностью используется тепло отработанных паров. Наличие увлажнителей пара позволяет быстро и эффективно насыщать влагой перегретый пар после сушки, а отработанные пара после варки посредством вентилятора и подогревателя используются для подогрева замачивающей воды. Рациональную конструкцию расположения сит делает возможным полное использование энергии теплоносителя; снижается продолжительность процесса варки в 1,2…1,6 раза и процесса сушки в 2,1…4,5 раза (сведено к минимуму время, необходимое для подготовки продукта к процессам замачивания, варки и сушки); улучшается качество готового продукта, так как процесс варки и сушки осуществляется при атмосферном давлении и при этом обеспечивается равномерность обработки крупы.

Варочно-сушильный аппарат

Варочно-сушильный аппарат предназначен для варки и сушки круп при производстве первых и вторых обеденных блюд на основе круп в пищеконцентратной промышленности.

Варочно-сушильный аппарат (рисунок 3) включает корпус 1 с расположенными внутри него камерой замачивания 2, камерой варки 3 и сушки 4, камеру 5 выгрузки готового продукта, увлажнителями 6 для подачи воды в камеру варки. В состав варочносушильного аппарата входит также вентилятор 7 с рециркуляционной трубой 8. Камера 2 замачивания состоит из приемного бункера 9, подающего шнека 10, теплообменника 11, загрузочного бункера 12 с шибером 13. Подачи отработанного пара из камеры 3 варки в теплообменник 11 осуществляется через патрубок 14 с помощью вентилятора 15. Образуемый в теплообменнике 11 конденсат отводится частично через патрубок 16 из аппарата, а частично подается в увлажнители 6 через патрубок 17 и трубопровод 18.

Вода подается в камеру 2 замачивания через патрубок 19. Камера 2 замачивания покрыта изоляцией в целях предотвращения конденсации на днище камеры замачивания отработанного  после варки теплоносителя.

а – общий вид; б – узел крепления ситчатого днища Рисунок 3 - Варочно-сушильный аппарат
а – общий вид; б – узел крепления ситчатого днища
Рисунок 3 — Варочно-сушильный аппарат

Камеры варки 3 и сушки 4 снабжены держателями зерна, которые представляют собой, соответственно 8- и 4- ступенчатые секции 20, расположенные уступами, причем под секциями камеры варки расположены секции камеры сушки. Секции аналогичны по конструкции и представляют собой каркас 21 с ситчатым днищем 22, снабженным валом 23, при этом над каждым каркасом вертикально расположена перегородка 24 с возможностью перемещения в вертикальной плоскости для обеспечения заданной высоты слоя продукта.

Снизу перегородка 24 имеет уплотнение для лучшей герметичности секций. На валу 23 каркаса 21 секций жестко крепится пластина 25, причем на нижнем конце пластины закреплена ось 26, на которой установлен ролик 27, а на верхнем конце пластины крепится пружина 28, соединенная со стенкой корпуса 1. Для осуществления колебательного движения секций при перегрузке крупы из одной секции в другую установлена цепная передача 29, состоящая из трех пластинчатых втулочно-роликовых цепей, на каждой из которых с определенным шагом установлен копир 30.  Над ступенчатыми секциями камеры варки расположены увлажнители 6 разной производительности, автономно соединенные с трубопроводом 18. При этом, производительность увлажнителя, имеющегося над первой секцией, наибольшая по сравнению с
остальными увлажнителями. Под каждой секцией камеры сушки расположены калориферы 31 и регулируемые заслонки 32. В камере 5 выгрузки имеется разгрузочный лоток 33, а на трубе 8 -патрубок 34 для подачи теплоносителя в аппарат. Все элементы конструкции, контактируемые с паром, водой и продуктом, выполнены из нержавеющей стали и имеют тепловую изоляцию.

Варочно-сушильный аппарат работает следующим образом. Крупа через приемный бункер 9 загружается в камеру 2 замачивания, в которой происходит его предварительная гидротермическая обработка водой, подаваемой по патрубку 19. При этом вода для замачивания частиц крупы подогревается до определенной температуры с помощью теплообменника 11 отработанным теплоносителем, подаваемым по патрубку 14 вентилятором 15, а образующийся конденсат из теплообменника 11 частично направляется в патрубок 17, связанный с увлажнителями 6. Остальная часть конденсата через патрубок 16 удаляется из аппарата. Предварительно обработанный продукт подается вращающимся шнеком 10 в загрузочный бункер 12, расположенный над первой секцией камеры 3 варки. При этом включается вентилятор 7, калориферы 31 и привод 29 цепной передачи. Загрузочный шибер 13 бункера 12 для подачи сырья совершает колебательновращательное движение в результате взаимодействия ролика 27 и копира 30. По мере выгрузки бункера 12 заполняется первая секция камеры 3 варки. В исходное положение днище 22 секции 20 возвращается под действием пружины 28. Профиль копира 30 обеспечивает заданную траекторию движения днищ секций 20 бункера 12, камер варки 3 и сушки 4. Скорость движения цепной передачи копира 30 — скорость перемещения крупы из одной секции в другую. Через увлажнители 6, расположенные над каждой секцией камеры 3 варки, подается вода. Одновременно, в камеру 3 варки подается из камеры .4 сушки теплоноситель, который, проходя через отверстия ситчатого днища 22 секции 20, выполняет несколько функций: пронизывает слой продукта в камерах со скоростью, равной скорости псевдоожижения, обеспечивает равномерную обработку крупы в секциях 20 камер, а также способствует пересыпанию продукта во время его перемещения из одной секции в другую. Так как теплоноситель взаимодействует с продуктом в псевдоожиженном слое, то исключена возможность попадания продукта в отверстия сит и их забивка. Вторичный пар, выходящий из камеры 4 сушки и имеющий высокую температуру, увлажняется при поступлении в камеру 3 варки до насыщенного состояния за счет воды, распыляемой увлажнителями 6. Причем увлажнители 6 работают при наличии продукта в секциях камеры варки и имеют разную производительность для подвода необходимого количества влаги в секции камеры 3 варки. Достаточное количество тепла и влаги обеспечивает процесс варки и время, в течение которого продукт последовательно перемещается по ступенчатым секциям камеры варки, расположенных уступом. Наряду с этим, для процесса варки используется отработанный после сушки перегретый пар, получаемый при испарении влаги в процессе сушки продукта.

Такой теплоноситель является инертным агентом, что повышает не только тепловую эффективность всего процесса, но и улучшает качество продукта, так как отсутствует окислительная среда. Перемещение продукта из первой секции во вторую и далее, последовательно, по секциям камер варки 3 и сушки 4 обеспечивается вследствие колебательно-вращательных движений ситчатых днищ 22 при помощи устройства цепной передачи 29. Следует отметить, что когда секция закрыта, т.е. днище возвращается после выгрузки в исходное положение, происходит загрузка продукта из предыдущей секции камеры. Применение в процессах варки и сушки продукта псевдоожиженного слоя, создаваемого теплоносителем, позволяет поддерживать равномерную обработку слоя в секциях камер, что улучшает эффективность проведения данных процессов, а также позволяет значительно уменьшить комкование и слипание продукта, улучшая его качество. Вместе с тем, применение камер варки и сушки в виде ступенчатых секций позволяет проводить соответствующие процессы с продуктом по порциям, обеспечивая равномерную его обработку, что тоже улучшает качество готового продукта. Готовый продукт с последней, нижней секции камеры сушки перемещается на разгрузочный лоток 33 камеры 5 выгрузки. Причем вмомент выгрузки продукта с последней секции камеры сушки происходит загрузка крупы в первую секцию камеры варки. Поэтому продолжительность всех операций загрузки и выгрузки  продукта в секциях должна быть строго синхронизирована. Это обеспечивается цикличным взаимодействием копира 30 пластинчатой втулочно-роликовой цепи и ролика 27 пластины 25. Для осуществления ритмичной работы аппарата отношение количества секции камеры варки к количеству секции камеры сушки прямо пропорционально отношению продолжительностей проведения этих процессов. Калориферы 31 обеспечивают необходимую для проведения процессов температуру перегретого пара, который подается в камеру 4 сушки по рециркуляционному контуру с рециркуляционной трубой 8 вентилятором 7 через регулируемые заслонки 32. В начале работы варочно-сушильного аппарата теплоноситель подается вентилятором через имеющийся на трубе 8 патрубок. Регулируемые заслонки 32 обеспечивают подачу необходимого количества сушильного агента путем изменения воздуховода.

Варочно-сушильный аппарат для производства крупяных концентратов

Варочно-сушильный аппарат для производства крупяных концентратов предназначен для варки и сушки круп при производстве варено-сушеных круп, например, круп, не требующих варки, и зернобобовых. Варочно-сушильный аппарат для производства крупяных концентратов (рисунок 4) состоит из корпуса 1, камер варки 2 и сушки 3, перфорированной ленты 4, бункеров загрузки 5 и выгрузки 6, устройства 7 для подвода теплоносителя, опорных барабанов камеры варки: ведущего 8 и ведомого 9, опорных барабанов камеры сушки: – 10 и 11, устройства 12 для сбора воды под лентой 4 камеры варки 2, увлажнителей 13, шлюзового секционного затвора 14, перегрузочное устройство 15, состоящее из пластины 24 и желобов 16, расположенных с торцов ленты перед опорным ведомым барабаном 9 камеры варки 2, стенок 17 устройства 7, выравнивающего шибера 18 камеры сушки 3, заслонки 19 для регулирования высоты слоя продукта на ленте 4 в камере варки 2, направляющих 20 с роликами 25 для перемещения ленты 4, направляющих 21 для перемещения опорного ведомого барабана 9 камеры варки 2, направляющей 23 и кулисного механизма 22 для перемещения натяжных барабанов10 и 11 камеры сушки 3.

а – объемное изображение общего вида; б, в – общий вид Рисунок 4 - Варочно-сушильный аппарат для производства крупяных концентратов
а – объемное изображение общего вида; б, в – общий вид
Рисунок 4 — Варочно-сушильный аппарат для производства крупяных концентратов

Натяжной ведомый барабан 9 камеры варки 2 снабжен направляющими 21 для перемещения в горизонтальной плоскости при помощи винтового механизма 26 (рисунок 5).

Рисунок 5 - Механизм натяжения ведомого барабана камеры варки
Рисунок 5 — Механизм натяжения ведомого барабана камеры варки

Ведущий натяжной барабан 10 камеры сушки 3 имеет шарнирное соединение через ползун 27 и кулису 22. Опора 21 ведомого барабана 9 камеры варки 2 и перегрузочное устройство 15 (рисунок 6) соединены между собой неподвижными звеньями в виде планок с возможностью их одновременного горизонтального перемещения с учетом изменения рабочего участка ленты 4 камеры варки 2 и, следовательно, различной продолжительности процесса для конкретного вида крупы. Время обработки продукта предусматривается также регулировать с помощью изменения скорости движения перфорированной ленты 4.

Рисунок 6 - Перегрузочное устройство
Рисунок 6 — Перегрузочное устройство

Под перфорированной лентой 4 камеры варки 2 напротив увлажнителей 13 имеются емкости конусной формы 12 для сбора стекающей воды. Емкости 12 соединены с центральным трубопроводом и штуцером отвода воды из камеры варки 2.

При этом конусная форма емкости способствует лучшей гидродинамике восходящего потока теплоносителя, поскольку поток теплоносителя с большей массовой скоростью воздействует на частицы продукта, расположенные в камере варки 2 до и после увлажнителей 13.

Устройство 7 для подвода теплоносителя (перегретого пара) имеет подвижные стенки 17, соединенные с корпусом 1 посредством механизма 28.

Варочно-сушильный аппарат для производства крупяных концентратов работает следующим образом.

Перед началом работы аппарата задается скорость перемещения перфорированной ленты 4 с помощью регулируемого привода (на рисунке 4 не показан). Затем за счет перемещения натяжного барабана 9 посредством винтового механизма 26 по направляющим 21 устанавливается требуемая длина рабочего участка камеры варки 2. Перемещением натяжного барабана 11 в вертикальной плоскости и пространственного перемещения барабана 10 с помощью кулисного механизма 22 выставляют заданную длину рабочего участка камеры сушки 3 (рисунок 7). Таки образом, регулирование скорости движения ленты 4 и длины рабочих участков в камере варки 2 и в камере сушки 3 позволяют добиться соблюдения наиболее рациональной продолжительности соответственно процессов варки и сушки.

Рисунок 7 - Механизм регулирования длины ленты в камере сушки
Рисунок 7 — Механизм регулирования длины ленты в камере сушки

После этого устанавливается исходное положение стенок 17 устройства для подвода теплоносителя 7 и, следовательно, размеры его поперечного сечения с учетом длины рабочегоучастка перфорированной ленты 4 в камере сушки 3.

Шибер 19 камеры варки 2 и шибер 18 камеры сушки 3 настраиваются перемещением в вертикальной плоскости на определенную высоту слоя крупы.

Через устройство 7 в корпус 1 подается поток перегретого пара. Исходный продукт из загрузочного бункера 5 через шлюзовый секционный затвор 14 направляется на перфорированную ленту 4 в камере варки 2 с высотой слоя, задаваемой регулируемым шибером 19, и пронизывается восходящим потоком теплоносителя (пара), попеременно проходя под увлажнителями 13.

Сваренный продукт перегрузочным устройством 15 постепенно направляется в желоба 16 по торцам ленты и затем в камеру сушки 3, где он разравнивается шибером 18, псевдоожижаясь на рабочем участке внутренней поверхности замкнутой бесконечной перфорированной ленты 4. Крупинки соприкасаются с теплоносителем в «кипящем» слое, что обеспечивает переменную относительную скорость движения твердой и газообразной фаз, способствуя повышению тепло- и массообмена и снижению продолжительности сушки дисперсного продукта.

Отработанный перегретый пар, насыщаемый влагой, испаряемой из высушиваемой крупы, пронизывает слой влажной крупы вышерасположенной камеры варки и, таким образом, используется после сушки для варки продукта, а высушенный продукт отбирается через торцы ленты в разгрузочный бункер 6 и направляется на дальнейшую переработку.

Предлагаемый варочно-сушильный аппарат для производства крупяных концентратов дает возможность:

  • сократить продолжительность производства вареносушеной крупы вследствие отсутствия промежуточного охлаждения продукта между камерами варки и сушки, последующего его нагрева при сушке, а также продолжительность сушки продукта вследствие повышения тепло- и массообмена за счет применения «кипящего» слоя;
  • обеспечения равномерной варки и сушки продукта вследствие попеременного увлажнения в камере варки и обработки восходящим потоком пара, а также использования активного гидродинамического режима сушки;
  • повышение степени использования теплоносителя вследствие применения пара, отработанного после сушки продукта, для последующей варки, а также сокращение тепловых потерь продуктом в окружающую среду при промежуточном транспортировании из камеры варки на сушку;
  • создания компактного варочно-сушильного оборудования за счет размещения камеры варки над камерой сушки;
  • снижения металлоемкости устройства вследствие отсутствия перегрузочных транспортирующих машин и вспомогательного оборудования, средств коммуникаций, подачи сырья и пара.

Комбинированная установка для производства варено-сушеных круп

Комбинированная установка для производства вареносушеных круп предназначена для варки и сушки круп и зернобобовых. Установка (рисунок 8) состоит из корпуса 1, камер замачивания 2, варки 3, сушки 4, выгрузки готового продукта 5, вентилятора 6 с рециркуляционной трубой 7 и калорифером 8, вентилятора 9, бункера загрузки 10, перегрузочного бункера 11, цепного транспортера 12 с закрепленными на нем копирами 13 треугольной формы и выравнивателями слоя 14.

а – объемное изображение общего вида; б – фронтальный вид установки Рисунок 8 - Комбинированная установка для производства варено-сушеных круп
а – объемное изображение общего вида; б – фронтальный вид установки
Рисунок 8 — Комбинированная установка для производства варено-сушеных круп

Камера замачивания 2 представляет собой корпус желобообразной формы с расположенным в нем шнеком 15, выполненным с лопастями переменного шага. Корпус размещен с наклоном и соединен с бункером загрузки 10 и перегрузочным бункером 11. В бункере загрузки 10 размещен дозатор секторного типа. Корпус снабжен системой коммуникаций подачи и отвода воды, а также соединен отводами с нагнетательной линией вентилятора 9. На нагнетательной линии перед вентилятором 9 размещен обратный клапан, предотвращающий попадание воды из камеры замачивания 2 в вентилятор 9. В нижней части корпуса имеется патрубок 23, имеющий сетчатый фильтр для предотвращения попадания в него крупинок и служащий для поддержания требуемого уровня воды в камере замачивания 2. Избыток воды из камеры замачивания 2 отводится через патрубок 23 в канализацию.

Камера варки 3 имеет ступенчатые секции 16 (рисунок 9), обладающие сетчатым дном 17, двумя боковыми сплошными стенками 18, и штангой 19 с роликом 20, установленным с возможностью свободного вращения на оси 21.

Рисунок 9 - Камера варки
Рисунок 9 — Камера варки

Штанга 19 с двумя боковыми стенками 18, задней стенкой 22, сетчатым дном 17 и осью 24 образуют варочные секции 16.

Сетчатое дно 17 и боковые сплошные стенки 18 жестко соединены с осью 24, вокруг которой секция 16 может совершать вращательные колебательные движения. Секции 16 расположены между ветвями цепного транспортера 12, на котором размещены с определенным шагом копиры 13 треугольной формы и выравниватели слоя 14.

Выравниватель 14 (рисунок 10) представляет собой пластину 25, по обеим краям которой закреплены ролики 26 с осями 27, а в центре ее установлены стержни 28, прикрепленные к цепному транспортеру 12 с помощью гильз 29, внутри которых расположены пружины 30. Ролики 26 имеют возможность перемещаться по ступенчатым пазам 43 в корпусе 1.

Рисунок 10 - Выравниватель слоя
Рисунок 10 — Выравниватель слоя

Камера сушки 4 (рисунок 11) содержит сетчатую поверхность 32, которая жестко прикреплена к корпусу 1 со стороны загрузки. Сетчатая поверхность 32 имеет двусторонние пластины 33, через которые она соединена со штоком механизма 34 перемещения шарниров 35. Шарниры 35 закреплены на сетчатой поверхности 32 и соединены с одной из пластин 31, размещенных в направляющих 36. Между пластинами закреплена пружина сжатия 37.

Рисунок 11 - Камера сушки
Рисунок 11 — Камера сушки

Пластина, наиболее удаленная от шарнира 35 сетчатой поверхности 32, прикреплена к боковой стенке корпуса 1.

Со стороны загрузки над сетчатой поверхностью 32 имеется отражательная криволинейная пластина 38. Двусторонние пластины 33 выполнены из упругого материала и зафиксированы на штоке механизма 34 за счет кольца 39 (рисунок 12). Камера сушки соединена с блоком 40 подачи теплоносителя и с вентилятором 6 линии рециркуляции.

а – исходное положение; б – крайнее нижнее положение Рисунок 12 - Механизм регулировки положения сетчатой поверхности в камере сушки
а – исходное положение; б – крайнее нижнее положение
Рисунок 12 — Механизм регулировки положения сетчатой поверхности в камере сушки

Сетчатая поверхность 32 расположена под наклоном с небольшим углом в сторону выгрузки и имеет возможность вертикального перемещения с этой стороны за счет механизма 34 перемещения шарниров.

Над холостой ветвью цепного транспортера расположена защитная пластина 41, предотвращающая попадание пересыпающегося из камеры варки в камеру сушки продукта. Над сетчатым дном 17 в начальных секциях камеры варки 3 имеются увлажнители 42, соединенные с линией подачи воды.

Комбинированная установка для производства варено-сушеных круп работает следующим образом.

Перед началом работы установки задаются: частота вращения шнека 15 в камере замачивания 2, скорость перемещения цепного транспортера 12 в камере варки 3 и угол наклона сетчатой поверхности 32 в камере сушки 4 с помощью, соответственно, регулируемых приводов (на рис. не показаны) и штока механизма 34 перемещения шарниров 35. Изменением линейной скорости перемещения копиров 13 цепного транспортера 12 и перемещением торца сетчатой поверхности 32 со стороны выгрузки в вертикальной плоскости выставляют заданную скорость перемещения частиц крупы по камере варки 3 и сушки 4. Таким образом, регулированием частоты вращения шнека 15, линейной скорости цепного транспортера 12 и угла наклона сетчатой поверхности 32 добиваются соблюдения наиболее рациональной продолжительности, соответственно, процессов предварительной гидротермической обработки (ПГТО), варки и сушки.

Исходный продукт из загрузочного бункера 10 через секционный дозатор направляется в камеру замачивания 2 для предварительной гидротермической обработки (ПГТО). Камера замачивания 2, наклоненная с возрастанием в сторону выгрузки, заполняется водой до уровня патрубка 23, ограничивающего попадание воды в перегрузочный бункер 11. Дополнительно, в нижней части днища камеры замачивания 2, предусмотрен патрубок, обеспечивающий удаление использованной (грязной) воды. Крупа, насыщаемая жидкостью, перемещается шнеком 15 по камере замачивания 2 к перегрузочному бункеру 11 на выгрузку в камеру варки 3. Отработанная после ПГТО вода отводится через патрубок в наиболее нижней точке камеры замачивания 2. Вентилятором 9 часть потока теплоносителя из камеры варки 3 направляется в камеру замачивания 2 для подогрева воды. Обратный вентиль нагнетательной линии вентилятора 9 препятствует попаданию жидкости в линию подачи теплоносителя.

Крупа, после достижения требуемой влажности, направляется через перегрузочный бункер 11 в начальную секцию 16 камеры варки 3. Высота слоя продукта задается регулируемыми выравнивателями слоя 14. Крупа, находящаяся на сетчатом днище 17 секции 16, пронизывается восходящим потоком теплоносителя (пара), и периодически увлажняется, поочередно проходя под увлажнителями 42. В камере варки 3 перемещение продукта по секциям достигается перемещением крупы за счет поворота секции 16 относительно оси 24 и обеспечения колебательного движения секции вследствие взаимодействия копира 13 цепного транспортера 12 с роликом 20 штанги секции 16. Для обеспечения равномерной обработки продукта в секциях 16 выравниватель слоя 14 перемещается по ступенчатым пазам 43 в корпусе 1. Наличие двух симметрично расположенных гильз 29 относительно цепи транспортера 12 позволяет ликвидировать перекосы пластины 25 и достигнуть заданную высоту слоя по всей секции, что способствует равномерной обработке круп и получению готового продукта высокого качества.

Сваренный продукт пересыпается с последней секции 16 камеры варки 3 по криволинейной пластине 38 в камеру сушки 4 на сетчатую поверхность 32, где он псевдоожижаясь под действием сушильного агента (в качестве которого используется перегретый пар), перемещается к камере выгрузки 5. Крупинки соприкасаются с теплоносителем в «кипящем» слое, что обеспечивает переменную относительную скорость движения твердой и газообразной фаз, способствуя повышению тепло- и массообмена и снижению продолжительности сушки дисперсного продукта.

Отработанный перегретый пар, насыщенный влагой испаряемой из высушиваемой крупы, используется по двум направлениям. Часть его отбирается вентилятором 6 и засасывается в рециркуляционный трубопровод 7, где он с помощью калорифера 8 перегревается до требуемой температуры и снова используется для сушки крупы. Другая часть его пронизывает слой влажной крупы вышерасположенной камеры варки 3 и, таким образом, используется для варки продукта.

Для регулирования скорости частиц по сетчатой поверхности и, следовательно, продолжительности сушки продукта осуществляют изменение угла наклона сетчатой поверхности 32 за счет вертикального перемещения ее торца со стороны камеры выгрузки 5 с помощью штока механизма 34 перемещения шарниров 35.

Готовый высушенный продукт направляется в камеру выгрузки 5 и, далее, на последующие технологические стадии производства крупяных концентратов. Использование вентиляторов 6 и 9 контура рециркуляции теплоносителя для процесса сушки и на выходе из камеры варки позволяет повысить эффективность управления потоком теплоносителя в процессах варки и сушки, а также обеспечить лучшую гидродинамику данных процессов при одновременном сокращении энергозатрат для циркуляции теплоносителя.

Предлагаемая варочно-сушильная установка для производства крупяных концентратов даст возможность:

  • обеспечения равномерной варки и сушки продукта вследствие достижения заданной высоты слоя, попеременного увлажнения в камере варки и обработки восходящим потоком пара, а также использования активного гидродинамического режима сушки;
  • повышение степени использования теплоносителя вследствие применения пара, отработанного после сушки, для дальнейшей варки, а также использования вентиляторов контура рециркуляции теплоносителя, как для процесса сушки, так и для варки круп с последующим направлением теплоносителя на предварительную гидротермическую обработку;
  • снижения металлоемкости оборудования вследствие отсутствия консольной нагрузки осей секций камер варки и, следовательно, снижения диаметра осей, а также, выполнения камеры сушки со сплошной сетчатой поверхностью, наклонной в сторону выгрузки;
  • отсутствие ворошителей для предотвращения слеживаемости продукта в камере варки;
  • снижение мощности, затрачиваемой для поворота осей секций, и, как следствие, создание меньшей требуемой нагрузки при силовой схеме с внешними силами, действующими между опорами оси по давлению с консольной нагрузкой оси.

Полифункциональный аппарат

Полифункциональный аппарат предназначен для варки и сушки пищевых продуктов в различных отраслях промышленности, например, для производства варено-сушеных круп, а также, для смешивания, мойки, бланширования, обжарки, сушки пищевых продуктов: моркови, свеклы, картофеля и др.

Полифункциональный аппарат (рисунок 13) включает корпус 1, загрузочный винтовой конвейер 2 и привод 3.

Рисунок 13 - Полифункциональный аппарат
Рисунок 13 — Полифункциональный аппарат

Корпус 1 выполнен разъемным и состоит из двух секторов 4 и 5. Оба сектора аналогичны, в основном, по конструкции и включают в себя верхнюю сплошную пластину 6 и перфорированное цилиндрическое днище 7, к которому снаружи прикреплен кожух 8, имеющий патрубок 9, соединенный с гибким шлангом 10.

С торцевых сторон оба сектора 4 и 5 закрыты пластинами 11. В нижней части секторов 4 и 5 симметрично прикреплены оси 12 и 13, на которых шарнирно установлен пневмоцилиндр 14.

Одна из пластин 11 шарнирно соединена с помощью рычага 15 с регулируемым приводом 3. В верхней части другой пластины 11 имеется патрубок 16, через который с помощью передвижного винтового конвейера 2 осуществляется загрузка исходного продукта.

Сверху каждый из секторов 4 и 5 закрыт крышкой 17 и шарнирно присоединен к трубовалу 18, внутри которого находится перфорированная труба 19 для подачи жидкой среды (воды). Трубовал 18 в своей нижней части имеет прорезь для подачи воды, выходящей из перфорированной трубы 19, внутрь корпуса 1.

Регулируемый привод 3 установлен сбоку аппарата и обеспечивают возможность колебательного движения корпуса 1 при обработке продукта. Пневмоцилиндр 14 обеспечивает разведение секторов 4 и 5 при выгрузке готового продукта.

Для обеспечения герметичности соединения секторов 4 и 5 по их периметру в месте их соприкосновения выфрезерованы пазы, в которые вставлены резиновые уплотнительные прокладки. Для жесткости соединения секторов 4 и 5 оси 12 и 13 с шарнирноустановленным пневмоцилиндром 14 смонтированы по обе торцевые стороны корпуса 1.

Полифункциональный аппарат работает следующим образом. Вначале рассмотрим порядок работы аппарата при использовании его для тепловлажностной обработки сыпучих пищевых  продуктов.

В исходном положении сектора 4 и 5 сомкнуты и зафиксированы соответствующим положением пневмоцилиндра 14. Затем через патрубок 16, находящийся в верхней части одной из пластин 11, осуществляется перемещение передвижного винтового конвейера 2 внутрь корпуса 1 (рисунок 14, а).

Включается привод винтового конвейера 2 и исходный продукт из загрузочного бункера подается в корпус 1. После загрузки необходимого количества продукта в корпус 1 привод винтового конвейера 2 выключается и поступление продукта прекращается. Далее винтовой конвейер 2 выдвигается из корпуса 1 и патрубок 16 закрывается крышкой рисунок 14, б).

а – загрузка продукта; б – вывод конвейера из аппарата Рисунок 14 - Схема загрузки продукта в аппарат винтовым конвейером
а – загрузка продукта; б – вывод конвейера из аппарата
Рисунок 14 — Схема загрузки продукта в аппарат винтовым конвейером

Затем включается регулируемый привод 3, который приводит с помощью рычага 15 корпус 1 в колебательное движение.

Изменением частоты колебательного движения корпуса 1 предусматривают заданную интенсивность пересыпания частиц по внутренней поверхности корпуса и равномерное заполнение рабочего объема аппарата и, следовательно, перемешивания обрабатываемого материала. Причем характер кинематики корпуса 1, его геометрические размеры подбираются таким образом, чтобы обеспечить равномерное перемешивание продукта в процессе обработки.

При этом через гибкие гофрированные шланги 10, патрубки 9 и кожухи 8 внутрь корпуса 1 подается насыщенный пар, который, проходя через отверстия перфорированных днищ 7, пронизывает слой пересыпающегося продукта, находящегося внутри корпуса 1.

Одновременно через перфорированную трубу 19, находящуюся внутри трубовала 18, внутрь корпуса 1 подается вода. 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, пульсирующий и т.д.

Таким образом, изменением частоты колебательного движения корпуса 1 добиваются достижения наиболее рационального гидродинамического режима слоя и оптимальной продолжительности процесса влаготепловой обработки продукта.

Пересыпающийся слой продукта (например, крупы) на внутренней поверхности перфорированного днища 7 пронизывается снизу вверх восходящим потоком теплоносителя (насыщенного пара).

Колебательное движение корпуса 1 способствует одновременному перемешиванию и выравниванию слоя крупы, а также равномерной периодической обработке частиц продукта потоком теплоносителя.

Пар подается в кожух 8 из линии подачи пара с помощью гибкого гофрированного шланга 10, который обеспечивает компенсацию изменения длины при колебаниях корпуса 1.

После завершения процесса гидротермической обработки корпус 1 возвращается в исходное положение, выключается привод 3, прекращается подача пара и воды в корпус 1.

Затем одновременно включаются пневмоцилиндры 14, разводя нижние части секторов 4 и 5 в разные стороны (на рисунке 15 показано это положение корпуса 1). Продукт ссыпается с внутренней поверхности секторов 4 и 5 и далее направляется на дальнейшую технологическую стадию производства.

Рисунок 15 - Положение секторов аппарата при выгрузке продукта
Рисунок 15 — Положение секторов аппарата при выгрузке продукта

Полифункциональность аппарата заключается в том, что его можно использовать для смешивания, мойки, тепловлажностной обработки (варки, гидротермической обработки, обжарки, бланширования и т. п.), сушки и т. д.

Например, при использовании аппарата в качестве смесителя винтовой конвейер 2 последовательно загружает внутрь корпуса 1 все смешиваемые ингредиенты, а при колебаниях корпуса осуществляется их равномерное перемешивание. Для дозирования жидких компонентов может использоваться перфорированная труба 19.

Например, при использовании его в качестве моечного аппарата винтовой конвейер 2 загружает внутрь корпуса 1 исходный продукт. Затем через перфорированную трубу 19 в корпус 1 подается моечная вода. Для интенсификации процесса мойки корпус приводится в колебательное движение, а грязная вода по мере необходимости удаляется через перфорированное днище 7, кожух 8 и патрубок 9.

Например, при использовании его в качестве аппарата для тепловлажностной обработки винтовой конвейер 2 загружает внутрь корпуса 1 исходный продукт. Через перфорированное днище 7, кожух 8 и патрубок 9 подается теплоноситель (пар). Для подачи воды используется перфорированная труба 19. При колебаниях корпуса осуществляется равномерная обработка продукта.

Например, при использовании аппарата в качестве сушилки винтовой конвейер 2 загружает внутрь корпуса 1 влажный продукт. Через перфорированное днище 7, кожух 8 и патрубок 9 подается теплоноситель (горячий воздух или перегретый пар). При колебаниях корпуса осуществляется равномерная сушка продукта.

Выгрузка продукта во всех указанных операциях осуществляется одинаково: при разведении секторов 4 и 5 в разные стороны.

Однако наиболее целесообразно последовательное использование полифункционального аппарата для выполнения любого сочетания вышеуказанных технологических операций в той или иной последовательности, так как при этом исключается необходимость в дополнительных перегрузочных и транспортных операциях.

Предлагаемый полифункциональный аппарат 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;
  • более эффективной очистки перфорированного днища и выгрузки продукта за счет использования гравитационных сил при разведении секторов;
  • обеспечения равномерного увлажнения за счет применения перфорированной трубы, установленной по всей длине корпуса;
  • увеличения производительности аппарата за счет последовательного выполнения любого сочетания технологических операций (мойки, смешивания, тепловлажностной обработки, сушки и т. п.), так как при этом исключается необходимость в дополнительных перегрузочных и транспортных операциях.