Способ сушки масличных семян с вводом стабилизатора и установка для его осуществления
Владельцы патента RU 2410884:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" (RU)
Изобретение относится к пищевой и комбикормовой промышленности. Способ предусматривает 2-х стадийную обработку исходного продукта, при этом первая и вторая стадии включают его сушку воздухом, последующую стабилизацию ферментативной активности путем смешивания исходного продукта с наполнителем, содержащим 0,2% стабилизатора, затем полученную смесь охлаждают воздухом. Первую и вторую стадии осуществляют при определенных скоростях воздуха, температуре, влагосодержании и количествах наполнителя. Установка состоит из последовательно соединенных для первой стадии камер предварительной сушки исходного продукта, смесителя, камеры предварительного охлаждения полученной смеси, причем эти камеры содержат наклонные перфорированные решетки. Для второй стадии обработки продукта установка содержит камеры окончательной сушки, смесителя и камеры окончательного охлаждения, а также абсорбционную холодильную установку. Камера окончательного охлаждения включает кипятильник, конденсатор, испаритель, абсорбер, насос и терморегулирующие вентили, вентилятор для подачи отработанного воздуха из камер сушки и охлаждения в абсорбционную холодильную установку с образованием замкнутого контура. Установка снабжена влагоотделителем и регуляторами скорости. Изобретение позволяет интенсифицировать и снизить энергетические затраты на процесс обработки исходного продукта, повысить эффективность процесса стабилизации продукта и расширить область применения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к пищевой и комбикормовой промышленности и может быть использовано при обработке масличных семян с целью подготовки их для пищевых и кормовых целей, а также их хранения.
Известен способ стабилизации ферментной активности пшеничных зародышей [Патент РФ №2259746, МПК7 А23В 9/24, 9/16. Способ стабилизации ферментной активности пшеничных зародышей. / А.А.Шевцов, Т.В.Зяблова, О.А.Бондаренко, B.C.Капранчиков, Е.А.Черникова №2004106496/13; Заявлено 04.03.2004; Опубликовано 10.09.2005. Бюллетень №25], предусматривающий обработку стабилизатором (фумаровой кислотой) путем смешивания предварительно подогретых до температуры 48…52°С пшеничных зародышей с последующим охлаждением до температуры 5…10°С, причем нагревание и охлаждение зародышей осуществляется в потоке воздуха с образованием замкнутого цикла.
Однако известный способ имеет следующие недостатки:
- не предусматривает сушку исходного продукта в кипящем слое, способствующую более интенсивному удалению влаги из продукта;
- не позволяет достичь высокой эффективности проведения процесса стабилизации продукта, вследствие того, что отсутствуют повторяющиеся стадии его обработки;
- не обеспечивает равномерного смешивания стабилизатора и исходного продукта, так как не предусмотрено их постадийное смешивание с использованием предсмеси;
- является энергоемким, вследствие использования парокомпрессионной холодильной машины, работающей в режиме теплового насоса;
- узкая область его использования, так как в качестве исходного продукта могут быть только пшеничные зародыши.
Технической задачей изобретения является интенсификация и снижение энергетических затрат процесса обработки исходного продукта, повышение эффективности процесса стабилизации продукта и расширение области применения предлагаемого способа.
Для решения технической задачи изобретения предложен способ сушки масличных семян с вводом стабилизатора, характеризующийся тем, что он предусматривает 2-х стадийную обработку исходного продукта, при этом первая и вторая стадии включают его сушку воздухом, последующую стабилизацию ферментативной активности путем смешивания исходного продукта с наполнителем, содержащим 0,2% стабилизатора, затем полученную смесь охлаждают воздухом, причем на первой стадии исходный продукт предварительно сушат в кипящем слое при скорости воздуха 1,8…2 м/с, температуре 55…60°С, влагосодержании 0,005…0,006 кг/кг, смешивают подсушенный продукт в течение 4-10 мин с наполнителем, содержащим 0,2% стабилизатора, который подают в количестве 3,0% от исходного продукта, а затем полученную смесь предварительно охлаждают в плотном движущемся слое продукта при скорости воздуха 0,8…1,0 м/с, температуре 11…13°С, влагосодержании 0,005…0,006 кг/кг, вторую стадию обработки продукта повторяют при тех же режимных параметрах за исключением того, что наполнитель, содержащий 0,2% стабилизатора, на смешивание подают в количестве 2,0% от исходного продукта, а скорость воздуха на этапах окончательной сушки и окончательного охлаждения составляет соответственно 1,1…1,3 и 0,5…0,7 м/с.
Установка для сушки масличных семян с вводом стабилизатора, состоящая из последовательно соединенных камеры предварительной сушки исходного продукта, смесителя, камеры предварительного охлаждения полученной смеси, причем камеры предварительной сушки и предварительного охлаждения содержат наклонные перфорированные решетки, а рабочим органом смесителя является шнек, и аналогично для второй стадии обработки продукта: камеры окончательной сушки, смесителя и камеры окончательного охлаждения, а также абсорбционной холодильной установки, используемой для подготовки воздуха, подаваемого в камеры предварительной и окончательной сушки и в камеры предварительного и окончательного охлаждения, которая включает кипятильник, конденсатор, испаритель, абсорбер, насос и терморегулирующие вентили, вентиляторов для подачи отработанного воздуха из камер сушки и охлаждения в абсорбционную холодильную установку с образованием замкнутого контура, установка снабжена влагоотделителем и регуляторами скорости.
На чертеже представлена установка для осуществления способа сушки масличных семян с вводом стабилизатора.
Установка содержит камеры предварительной и окончательной сушки 1, 4 с наклонными перфорированными решетками 7, 10, смесители 2, 5 с шнеками 8, 11, камеры предварительного и окончательного охлаждения 3, 6 с наклонными перфорированными решетками 9, 12, вентиляторы 13, 14, абсорбционную холодильную машину 15, состоящую из кипятильника 16, конденсатора 17, испарителя 18, абсорбера 19, насоса 20, терморегулирующих вентилей 21, 22, а также влагоотделитель 23 и регуляторы скорости воздуха 24-27.
Предлагаемый способ сушки масличных семян с вводом стабилизатора реализуется в установке следующим образом.
Исходный продукт подают в камеру предварительной сушки 1, где осуществляют его высушивание в кипящем слое при скорости воздуха 1,8…2 м/с на наклонной перфорированной решетке 7. Воздух, поступающий в камеру 1 из конденсатора 17 абсорбционной холодильной машины 15, имеет температуру 55…60°С и влагосодержание 0,005…0,006 кг/кг. Камера 1 снабжена патрубком и дозатором, которые обеспечивают непрерывную подачу в нее исходного продукта. Далее подсушенный продукт направляют в смеситель 2, куда одновременно в непрерывном режиме подают в количестве 3,0% от исходного продукта наполнитель, содержащий 0,2% стабилизатора. В качестве наполнителя используют тот же вид масличных семян, что и исходный продукт. Для каждого вида масличных семян применяют соответствующий вид стабилизатора. Смешивание в смесителе 2 осуществляют в течение 4-10 мин шнеком 8. Затем полученную смесь охлаждают в камере предварительного охлаждения 3 в плотном движущемся слое продукта на наклонной перфорированной решетке 9 при скорости воздуха 0,8…1,0 м/с. Воздух, поступающий в камеру 3 из испарителя 18 абсорбционной холодильной машины 15, имеет температуру 11…13°С и влагосодержание 0,005…0,006 кг/кг. На этом первую стадию обработки продукта заканчивают.
Затем подсушенный и охлажденный продукт в непрерывном режиме последовательно направляют в камеру окончательной сушки 4, снабженную наклонной перфорированной решеткой 10, в смеситель 5, снабженный шнеком 11, и в камеру окончательного охлаждения 6, снабженную наклонной перфорированной решеткой 12. При этом вторую стадию проводят при тех же режимных параметрах, что и первую, за исключением того, что наполнитель, содержащий 0,2% стабилизатора, на смешивание в смеситель 5 подают в количестве 2,0% от исходного продукта, а скорость воздуха на этапах окончательной сушки и окончательного охлаждения в камерах 4 и 6 составляет соответственно 1,1…1,3 и 0,5…0,7 м/с.
Проведение процесса сушки масличных семян с вводом стабилизатора в две стадии обусловлено тем, что в настоящее время стабилизацию осуществляют или термической обработкой, или воздействием антиоксидантов и консервантов. В первом случае недостатком являются высокие температуры при термической обработке, а во втором - значительный расход химических реактивов. В предлагаемом способе используется комбинированное воздействие на масличные семена при максимально возможной температуре без ущерба качеству готового продукта за счет его сушки в кипящем слоя и минимальное количество реагента. В результате этого достигается интенсификация процесса обработки исходного продукта при максимальной эффективности процесса стабилизации. Двухстадийное охлаждение масличных семян позволяет достичь нулевой активности содержащихся в них ферментов и уже готовый продукт засыпать в хранилище и исключить возможность возникновения процессов, приводящих к снижению его качества при хранении.
Использование в предлагаемом способе на этапах смешивания наполнителя со стабилизатором позволяет достичь равномерного его смешивания с исходным продуктом. В противном случае ввод стабилизатора непосредственно в исходный продукт (в данном случае это 0,0001% стабилизатора к исходному продукту), очевидно, не позволит достичь требуемой равномерности смеси.
Уменьшение количества подаваемого в смеситель 5 наполнителя со стабилизатором с 3,0% на первой стадии до 2,0% на второй стадии к исходному продукту определяется влажностью масличных семян. На первой стадии, когда влажность масличных семян еще достаточно высока, соответственно, более высока и активность ферментов, содержащихся в них.
Снижение скорости воздуха на второй стадии обработки в камерах окончательной сушки 4 и окончательного охлаждения 6 соответственно с 1,8…2,0 м/с до 1,1…1,3 м/с и с 0,8…1,0 м/с до 0,5…0,7 м/с обусловлено возможностью уноса семян с отработанным воздухом в результате их усадки в процессе сушки и охлаждения.
Отработанный воздух при помощи вентилятора 14 направляют из камер предварительной и окончательной сушки 1, 4 и камер предварительного и окончательного охлаждения 3, 6 в испаритель 18 абсорбционной холодильной установки 15, работающей в режиме теплового насоса, где происходит подготовка воздуха, используемого для сушки и охлаждения продукта со стабилизатором.
Абсорбционная холодильная установка 15 работает по следующему термодинамическому циклу. В испарителе 18 происходит испарение хладагента (воды) при температуре 7…8°С за счет теплоты, отводимой от отработанного воздуха, который затем используют для охлаждения смеси продукта и стабилизатора в камерах 3, 6. Образующиеся водяные пары поглощаются в абсорбере 19 абсорбентом, например бромидом лития, в который также подают воду. Полученный концентрированный водный раствор бромида лития (рабочее вещество) перекачивают насосом 20 в кипятильник 16, где за счет рекуперативного теплообмена пар отдает свою теплоту хладагенту, в результате чего хладагент переходит в парообразное состояние, а оставшийся раствор возвращается через терморегулирующий вентиль 21 в абсорбер 19. Пары хладагента из кипятильника 16 направляют в конденсатор 17, где они конденсируются и отдают теплоту воздуху, который используют в камерах 1, 4. Затем хладагент подают через терморегулирующий вентиль 22, в котором хладагент дросселируется до заданного давления, из конденсатора 17 в испаритель 18, где происходит его кипение. Далее термодинамический цикл повторяется.
Проходя через испаритель 18, отработанный воздух охлаждается, а влага, находящаяся в нем, конденсируется. В случае, когда капли влаги, находящиеся в воздухе, не успевают сконденсироваться на рабочей поверхности испарителя 18, предусмотрен влагоотделитель 23, обеспечивающий отделение влаги от воздуха. Далее охлажденный до температуры 7…8°С и осушенный до влагосодержания 0,005…0,006 кг/кг воздух делят на два потока. Один в свою очередь тоже делят на два потока и направляют в камеры предварительного и окончательного охлаждения 3, 6. При этом скорость в каждой из этих камер устанавливают с помощью регуляторов 26 и 27. Другой поток воздуха вентилятором 13 подают в конденсатор 17 адсорбционной холодильной установки 15 для нагрева. Нагретый до температуры 55…60°С воздух направляют двумя потоками в камеры предварительной и окончательной сушки 1 и 4. Требуемую скорость в этих камерах устанавливают регуляторами 24 и 25.
Таким образом, предлагаемый способ сушки масличных семян с вводом стабилизатора и установка для его осуществления позволяют интенсифицировать и снизить энергетические затраты на процесс обработки исходного продукта, повысить эффективность процесса стабилизации продукта и расширить область применения.
Пример.
Сушка семян льна с вводом стабилизатора осуществлялась на установке в условиях ОАО «ВНИИКП». Производительность по готовому продукту составляла 6 т/ч.
Исходные семена льна с влажностью, равной 18%, направляются в камеру предварительной сушки, где происходит их высушивание воздухом до влажности 14% в кипящем слое. При этом скорость воздуха составила 1,9 м/с, температура 57°С, а влагосодержание 0,005 кг/кг. Количество испаряемой влаги из исходного продукта в камере предварительной сушки составляет 240 кг/ч.
Далее подсушенный продукт подается в смеситель, в который одновременно поступает наполнитель, содержащий 0,2% стабилизатора, в количестве 3,0% от исходного продукта. В качестве стабилизатора используется эндокс. Смешивание осуществляется в течение 4 мин, после чего полученная смесь направляется в камеру предварительного охлаждения, где происходит охлаждение воздухом в плотном движущемся слое продукта при скорости воздуха 0,9 м/с, температуре 12°С и влагосодержании 0,005 кг/кг. При этом влажность продукта снижается до 12%, а количество удаляемой влаги с отработанным воздухом составляет 120 кг/ч.
Затем продукт поступает в камеру окончательной сушки, где происходит его высушивание воздухом до влажности 10% в кипящем слое. При этом скорость воздуха составила 1,2 м/с, температура 57°С, а влагосодержание 0,005 кг/кг. Количество испаряемой влаги в камере окончательной сушки составляет 112,8 кг/ч.
Далее подсушенный продукт подается в смеситель, в который одновременно поступает наполнитель, содержащий 0,2% стабилизатора, в количестве 2,0% от исходного продукта. Смешивание осуществляется в течение 4 мин, после чего полученная смесь направляется в камеру окончательного охлаждения, где происходит охлаждение воздухом в плотном движущимся слое продукта при скорости воздуха 0,6 м/с, температуре 12°С и влагосодержании 0,005 кг/кг. При этом влажность продукта снижается до 9%, а количество удаляемой влаги с отработанным воздухом составляет 55,27 кг/ч.
Количество влаги, испарившейся из продукта на первой и второй стадиях, уносится с отработанным воздухом и направляется в испаритель адсорбционной холодильной установки, в которой происходит конденсация этой влаги на рабочей поверхности.
Преимущества предлагаемого способа следуют из полученных результатов, приведенных в таблице.
| Наименование показателей качества | Способ | Время хранения, мес | |||||
| Начало | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Общая обсемененность, КОЕ/г | Известный | 5,5·103 | 6,8·103 | 8,7·103 | 9,4·103 | 16,3·103 | 20,2·103 |
| Предлагаемый | 5,5·103 | 1,6·103 | 1,1·103 | 0,8·103 | 1,2·103 | 1,5·103 | |
| Кислотное число масла в мг КОН на 1 г масла | Известный | 1,25 | 1,56 | 2,87 | 4,56 | 6,88 | 8,02 |
| Предлагаемый | 1,25 | 1,28 | 1,94 | 2,07 | 2,74 | 3,56 |
Как видно из таблицы, уменьшение общей обсемененности в предлагаемом способе на 4,0·103 КОЕ/г и незначительное увеличение кислотного числа в предлагаемом способе на 2,31 мг КОН на 1 г масла позволило увеличить сроки хранения семян льна.
1. Способ сушки масличных семян с вводом стабилизатора, характеризующийся тем, что он предусматривает 2-стадийную обработку исходного продукта, при этом первая и вторая стадии включают его сушку воздухом, последующую стабилизацию ферментативной активности путем смешивания исходного продукта с наполнителем, содержащим 0,2% стабилизатора, затем полученную смесь охлаждают воздухом, причем на первой стадии исходный продукт предварительно сушат в кипящем слое при скорости воздуха 1,8…2 м/с, температуре 55…60°С, влагосодержании 0,005…0,006 кг/кг, смешивают подсушенный продукт в течение 4-10 мин с наполнителем, содержащим 0,2% стабилизатора, который подают в количестве 3,0% от исходного продукта, а затем полученную смесь предварительно охлаждают в плотном движущемся слое продукта при скорости воздуха 0,8…1,0 м/с, температуре 11…13°С, влагосодержании 0,005…0,006 кг/кг, вторую стадию обработки продукта повторяют при тех же режимных параметрах за исключением того, что наполнитель, содержащий 0,2% стабилизатора, на смешивание подают в количестве 2,0% от исходного продукта, а скорость воздуха на этапах окончательной сушки и окончательного охлаждения составляет соответственно 1,1…1,3 и 0,5…0,7 м/с.
2. Установка для сушки масличных семян с вводом стабилизатора, состоящая из последовательно соединенных камеры предварительной сушки исходного продукта, смесителя, камеры предварительного охлаждения полученной смеси, причем камеры предварительной сушки и предварительного охлаждения содержат наклонные перфорированные решетки, а рабочим органом смесителя является шнек, и аналогично для второй стадии обработки продукта: камеры окончательной сушки, смесителя и камеры окончательного охлаждения, а также абсорбционной холодильной установки, используемой для подготовки воздуха, подаваемого в камеры предварительной и окончательной сушки и в камеры предварительного и окончательного охлаждения, которая включает кипятильник, конденсатор, испаритель, абсорбер, насос и терморегулирующие вентили, вентиляторов для подачи отработанного воздуха из камер сушки и охлаждения в абсорбционную холодильную установку с образованием замкнутого контура, установка снабжена влагоотделителем и регуляторами скорости.
