RU2204263C1

RU2204263C1 - Method and drier for producing biological food additive

Info

Publication number: RU2204263C1
Application number: RU2001131709/13A
Authority: RU
Inventors: С.Т. Антипов; С.В. Шахов; Е.Д. Фараджева; А.В. Прибытков; Р.В. Кораблин; И.С. Моисеева
Original assignee: Воронежская государственная технологическая академия
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2001-11-23
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: reprocessing of brewing industry wastes. SUBSTANCE: method involves removing moisture from secondary raw material in active hydrodynamic mode with drying and additional drying operations to produce solid component (for example brewer's grain); continuously mixing it with liquid component; providing final drying of resultant mixture in active hydrodynamic mode by means of the same drying agent used for producing solid component. Drier has cylindrical-conical chamber with tangential material inlet branch pipe and hollow insert made in the form of alternating hyperbolic and spherical members. Sprayer is positioned in front of outer hyperbolic member of insert at the site of junction thereof with spherical member. Sprayer outer surface conforms to internal shape of said junction site. Sprayer is equipped with through channels for passage of drying agent. Method and drier allow moisture to be effectively removed from solid component, mixing of components to be intensified and process hydrodynamics to be substantially improved. EFFECT: improved quality of mixture components, increased nutritive value of solid component and increased drying effectiveness of resultant product. 3 cl, 5 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к переработке отходов пивоваренного производства. The invention relates to the processing of brewing waste.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту по решаемой задаче является способ производства кормового продукта (а. с. 1814525, Кл. А 23 К 1/06, 1993 г., Б.И. 17), предусматривающий смешивание вторичных сырьевых ресурсов с осадочными пивными дрожжами, их обработку, разделение на твердую и жидкую фазы, сгущение жидкой фазы с последующим ее смешиванием с твердой фазой и высушиванием полученного продукта до массовой доли сухих веществ 8,0-9,0%. The closest in technical essence and the achieved effect to the problem being solved is the method of production of the feed product (A. p. 1814525, Cl. A 23 K 1/06, 1993, B.I. 17), which involves mixing secondary raw materials with sedimentary brewing yeast, their processing, separation into solid and liquid phases, thickening of the liquid phase, followed by its mixing with the solid phase and drying of the resulting product to a mass fraction of solids of 8.0-9.0%.

Недостатком способа является то, что смешивание вторичных сырьевых ресурсов и их сушка осуществляются периодически с низкой эффективностью и большей длительностью проведения процесса. The disadvantage of this method is that the mixing of secondary raw materials and their drying are carried out periodically with low efficiency and a longer duration of the process.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту по решаемой задаче является сушилка с активным гидродинамическим режимом (Патент РФ 2159403, Кл. F 26 В 17/10, 2000 г., Б.И. 32), содержащей цилиндроконическую камеру с тангенциально установленным патрубком ввода материала, отражатель, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении, конфузор для ввода основного потока сушильного агента, по оси камеры в ее цилиндрической части установлена полая вставка, выполненная в виде гиперболоида, верхний срез которого жестко закреплен на цилиндрической поверхности камеры над тангенциально установленным патрубком материала, а между ее нижним срезом и боковой поверхностью камеры предусмотрены кольцевой зазор и каналы для вывода отработанного сушильного агента, в которой проводится сушка термолабильных материалов в закрученном потоке и взвешенном слое с образованием зон его сушки и досушки. The closest in technical essence and the achieved effect to the problem being solved is a dryer with an active hydrodynamic mode (RF Patent 2159403, Cl. F 26 В 17/10, 2000, B.I. 32), containing a cylindrical chamber with a tangentially installed input pipe material, a reflector installed with the possibility of moving in the axial direction, a confuser for introducing the main flow of the drying agent, a hollow insert made in the form of a hyperboloid, the upper slice of which is rigidly fixed, is installed along the chamber axis in its cylindrical part on the cylindrical surface of the chamber above the tangentially installed material pipe, and between its lower slice and the side surface of the chamber, an annular gap and channels are provided for withdrawing the spent drying agent, in which the thermolabile materials are dried in a swirling stream and a suspended layer with the formation of its drying and drying zones .

Недостатком конструкции сушилки является невозможность непрерывного смешивания компонентов смеси и осуществление ее последующей сушки. The disadvantage of the design of the dryer is the inability to continuously mix the components of the mixture and the implementation of its subsequent drying.

Технической задачей изобретения является повышение качества компонентов смеси, питательной ценности твердого компонента (например, пивной дробины) и эффективности сушки полученного продукта. An object of the invention is to improve the quality of the components of the mixture, the nutritional value of the solid component (for example, beer grains) and the drying efficiency of the resulting product.

Техническая задача достигается тем, что в способе получения пищевой биодобавки из вторичных сырьевых ресурсов пивоваренного производства, включающем получение твердого компонента, сгущение жидкого компонента и смешивание его с твердым с последующей сушкой полученной смеси до массовой доли сухих веществ 8,0-9,0%, новым является то, что получение твердого компонента осуществляют путем удаления из исходного сырья влаги в активном гидродинамическом режиме с зонами сушки и досушки до влажности 12-15% с последующим непрерывным смешиванием его с жидким компонентом путем распыливания последнего на выходе из зоны досушки твердого компонента и окончательной сушкой полученной смеси в активном гидродинамическом режиме тем же сушильным агентом, что и при получении твердого компонента, а в сушилке для его осуществления, содержащей цилиндроконическую камеру с тангенциально установленным патрубком ввода материала, полую вставку, каналы для вывода сушильного агента, отражатель, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении, конфузор для ввода основного потока сушильного агента, новым является то, что полая вставка выполнена в виде чередующихся элементов гиперболической и шарообразной формы, а перед последним гиперболическим элементом вставки в районе его сопряжения с шарообразной частью вставки размещен распылитель, установленный с возможностью вращения, внешняя поверхность которого повторяет внутреннюю форму сопряжения, при этом распылитель имеет сквозные каналы для прохождения сушильного агента. The technical problem is achieved by the fact that in the method of producing food supplements from secondary raw materials of the brewing industry, which includes obtaining a solid component, thickening the liquid component and mixing it with the solid, followed by drying the resulting mixture to a mass fraction of solids of 8.0-9.0%, new is that the solid component is produced by removing moisture from the feedstock in an active hydrodynamic mode with drying and drying zones to a moisture content of 12-15%, followed by continuous mixing with the liquid component by spraying the latter at the outlet from the drying zone of the solid component and finally drying the resulting mixture in active hydrodynamic mode with the same drying agent as in the preparation of the solid component, and in the dryer for its implementation, containing a cylinder-conical chamber with a tangentially mounted material inlet pipe, hollow insert, channels for the output of the drying agent, a reflector mounted with the possibility of movement in the axial direction, a confuser for entering the main flow of the dryer of the agent, the new one is that the hollow insert is made in the form of alternating elements of hyperbolic and spherical shape, and in front of the last hyperbolic element of the insert in the area of its conjugation with the spherical part of the insert there is a sprayer mounted for rotation, the outer surface of which repeats the internal form of conjugation, wherein the atomizer has through channels for passing the drying agent.

Технический результат заключается в повышение качества компонентов смеси, питательной ценности основного компонента (например, пивной дробины) и эффективности сушки получаемого продукта. The technical result consists in improving the quality of the components of the mixture, the nutritional value of the main component (for example, beer grains) and the drying efficiency of the resulting product.

На фиг. 1 схематически изображена сушилка для осуществления способа получения пищевой биодобавки; на фиг.2 - распылитель, вид сбоку; на фиг.3 - распылитель, вид сверху; на фиг.4 - схема удаления влаги из частицы смеси при одновременной подаче компонентов на сушку; на фиг.5 - схема удаления влаги из частицы твердого компонента (например, пивной дробины) с последующим нанесением на нее слоя жидкого компонента (например, осадочных пивных дрожжей) при предлагаемом способе. In FIG. 1 schematically depicts a dryer for implementing the method of obtaining food supplements; figure 2 is a spray, side view; figure 3 - spray, top view; figure 4 - diagram of the removal of moisture from the particles of the mixture while feeding components for drying; figure 5 - diagram of the removal of moisture from a particle of a solid component (for example, beer grains), followed by applying a layer of a liquid component (for example, sedimentary brewer's yeast) on it with the proposed method.

Сушилка для получения пищевой биодобавки (фиг.1) состоит из цилиндроконической камеры, к цилиндрической части 1 которой подключен тангенциальный патрубок 2 ввода твердого компонента (например, пивной дробины) в виде газовзвеси, камеры выгрузки сухого продукта 3, конической части 4 камеры, к вершине которой соосно подключен конфузор 5 для ввода основного потока сушильного агента. The dryer for producing food supplements (Fig. 1) consists of a cylinder-conical chamber, to the cylindrical part 1 of which is connected a tangential branch pipe 2 for introducing a solid component (for example, beer pellet) in the form of a gas suspension, a chamber for unloading a dry product 3, a conical part 4 of the chamber, to the top which is coaxially connected to the confuser 5 to enter the main flow of the drying agent.

По оси установки в цилиндрической части 1 размещена полая вставка 6 в виде чередующихся элементов гиперболической и шарообразной формы. На внешней поверхности полой вставки 6 расположены каналы 7 регулируемого сечения для вывода части отработанного сушильного агента. Along the axis of the installation in the cylindrical part 1 there is a hollow insert 6 in the form of alternating elements of hyperbolic and spherical shape. On the outer surface of the hollow insert 6, channels 7 of adjustable cross section are arranged to withdraw part of the spent drying agent.

Распылитель 8, размещенный перед последним гиперболическим элементом в районе его сопряжения с шарообразной частью вставки, установленный с возможностью вращения (фиг.2 и 3), содержит вертикальный корпус 9, по оси которого с кольцевым зазором размещена питательная труба 10, по периметру которой выполнены отверстия 13 для подачи жидкого компонента (например, осадочных пивных дрожжей), лопаточный завихритель 11, в корпусе 9 в его верхней части выполнены сквозные каналы 12 для прохождения сушильного агента и жидкого компонента (например, осадочных пивных дрожжей), выполнены каналы в вертикальной и горизонтальной плоскости под углом, который обеспечивает наиболее полное и качественное распыливание жидкого компонента (например, осадочных пивных дрожжей), причем внешняя поверхность распылителя 8 повторяет внутреннюю форму сопряжения полой вставки 6. Над верхним срезом полой вставки расположен отражатель 14, который перемещается в осевом направлении с помощью привода 15. В крышке 16 цилиндроконической камеры предусмотрен патрубок 17 для вывода отработанного сушильного агента. The atomizer 8, placed in front of the last hyperbolic element in the area of its conjugation with the spherical part of the insert, mounted for rotation (Figs. 2 and 3), contains a vertical casing 9, along the axis of which a feeding tube 10 is placed with an annular gap, along the perimeter of which holes are made 13 for supplying a liquid component (for example, sedimentary brewer's yeast), a scapula swirler 11, through the channel 9 in its upper part, through channels 12 are made for passage of a drying agent and a liquid component (for example, sedimentary brewer's yeast), channels are made in the vertical and horizontal plane at an angle that provides the most complete and high-quality spraying of the liquid component (for example, sedimentary brewer's yeast), and the outer surface of the atomizer 8 repeats the internal conjugation of the hollow insert 6. Above the upper cut of the hollow insert a reflector 14, which moves axially by the drive 15. In the cover 16 of the cylinder-conical chamber, a nozzle 17 is provided for discharging the spent drying agent.

Способ получения пищевой биодобавки осуществляется следующим образом. A method of obtaining a dietary supplement is as follows.

Твердый компонент (например, пивная дробина), предварительно отжатый на шнековом прессе до влажности 40-45%, подают в цилиндрическую часть 1 цилиндроконической камеры в виде газовзвеси через патрубок 2, где она подсушивается в закрученном потоке. Частично подсушенный твердый компонент (например, пивная дробина) опускается в нижнюю коническую часть 4 цилиндроконической камеры, где захватывается основным потоком сушильного агента, подаваемого через патрубок 5. Процесс сушки продолжается в активном гидродинамическом режиме (зона I). В ядре потока осуществляется фонтанирование слоя твердого компонента (например, пивной дробины), а по периферии опускаются закрученные тангенциальным потоком частицы твердого компонента (например, пивной дробины), при этом ядро фонтана вращается вокруг вертикальной оси. Направление вращения ядра фонтана совпадает с направлением движения тангенциального потока. Высыхая, частицы твердого компонента (например, пивной дробины) поднимаются вверх и захватываются потоком сушильного агента, скорость которого увеличивается вследствие уменьшения сечения, обусловленного конфигурацией полой вставки 6. По мере движения сушильного агента через полую вставку 6 его скорость падает до скорости витания частиц твердого компонента (например, пивной дробины) из-за увеличения проходного сечения, обусловленного шарообразной конфигурацией вставки 6, и образуется взвешенный слой (зона II), в котором идет досушка частиц твердого компонента (например, пивной дробины) до влажности 10-15%. Далее частицы твердого компонента поднимаются вверх и захватываются потоком сушильного агента, скорость которого увеличивается вследствие уменьшения сечения, обусловленного конфигурацией полой вставки 6. В месте наибольшего увеличения скорости сушильного агента в районе сопряжения последнего гиперболического элемента с шарообразной частью при помощи распылителя 8 через питательную трубу 10 подают предварительно отцентрифугированный жидкий компонент (например, осадочные пивные дрожжи), происходит смешивание сухого твердого компонента (например, пивная дробина) с распыленным жидким (например, осадочные пивные дрожжи) (зона III) и последующая сушка полученной смеси (зона IV) при пониженной влажности среды, что обеспечивает, например, прекращение жизнедеятельности дрожжевых клеток и сохранение витаминов и дрожжевых белковых веществ, которые при пониженной влажности более термостойки. К примеру, при одновременной подаче на сушку пивной дробины и осадочных пивных дрожжей на поверхности частиц пивной дробины образуется слой дрожжей, которые, высыхая, образуют "корку", препятствующую удалению влаги из частицы пивной дробины (фиг.4). Этот недостаток устраняется в предлагаемом способе, поскольку вначале высушивается пивная дробина, а затем при достижении заданной влажности добавляются осадочные пивные дрожжи (фиг.5), что позволяет получить качественный продукт, с заданной влажностью. Кроме этого, при осуществлении данного способа улучшается тепло- и массообмен за счет того, что сначала высушивается твердый компонент (например, пивная дробина), а затем полученная им энергия передается в зоне сушки IV нанесенному на него жидкому компоненту (например, осадочным пивным дрожжам), удалению влаги в последней зоне препятствует только тонкий подсушенный слой жидкого компонента (например, осадочных пивных дрожжей) (фиг. 5), в отличие от способа сушки при одновременной подаче на сушку твердого (например, пивной дробины) и жидкого (например, осадочных пивных дрожжей) компонентов (фиг. 4), когда сопротивление влагоудалению возникает сначала из-за образования сухого слоя жидкого компонента (например, осадочных пивных дрожжей) на поверхности влажного твердого компонента (например, пивной дробины), а затем сухой части твердого компонента (например, пивной дробины), т. е. в этом случае влаге (наружу) и тепловой энергии (внутрь) приходится преодолевать двойной слой, состоящий из высохшего каркасов жидкого (например, осадочные пивные дрожжи) и твердого (например, пивная дробина) компонентов, обладающих низкой тепло- и паропроводностью. The solid component (for example, beer pellet), previously squeezed on a screw press to a moisture content of 40-45%, is fed into the cylindrical part 1 of the cylinder-conical chamber in the form of a gas suspension through the pipe 2, where it is dried in a swirling stream. A partially dried solid component (for example, beer pellet) is lowered into the lower conical part 4 of the cylinder-conical chamber, where it is captured by the main stream of the drying agent supplied through the nozzle 5. The drying process continues in the active hydrodynamic mode (zone I). In the core of the stream, a layer of a solid component (for example, beer grains) is gushing out, and particles of a solid component (for example, beer grains) swirled by a tangential flow are dropped along the periphery, while the core of the fountain rotates around a vertical axis. The direction of rotation of the fountain core coincides with the direction of movement of the tangential flow. When dried, the particles of the solid component (for example, beer pellets) rise up and are captured by the flow of the drying agent, the speed of which increases due to a decrease in the cross section due to the configuration of the hollow insert 6. As the drying agent moves through the hollow insert 6, its speed drops to the speed of the particles of the solid component (for example, beer pellets) due to the increase in the bore due to the spherical configuration of the insert 6, a suspended layer is formed (zone II), in which the part is dried q solid component (for example, beer grains) to a moisture content of 10-15%. Next, the particles of the solid component rise up and are captured by the flow of the drying agent, the speed of which increases due to a decrease in the cross section due to the configuration of the hollow insert 6. In the place of the greatest increase in the speed of the drying agent in the interface between the last hyperbolic element and the spherical part, the atomizer 8 is fed through the feed pipe 10 pre-centrifuged liquid component (e.g. sedimentary brewer's yeast), mixing of the dry solid composition nta (for example, beer pellet) with sprayed liquid (for example, sedimentary brewer's yeast) (zone III) and subsequent drying of the mixture (zone IV) at low humidity, which ensures, for example, cessation of vital activity of yeast cells and preservation of vitamins and yeast protein substances that are more heat-resistant at low humidity. For example, while brewer's grains and sedimentary brewer's yeast are simultaneously fed to the drying surface, a layer of yeast forms on the surface of the brewer's particles, which, when dried, form a “crust” that prevents moisture from being removed from the brewer's particle (FIG. 4). This disadvantage is eliminated in the proposed method, since the beer pellet is first dried, and then, when the desired moisture is reached, sedimentary brewer's yeast is added (Fig. 5), which allows one to obtain a high-quality product with a given humidity. In addition, when implementing this method, heat and mass transfer are improved due to the fact that the solid component is first dried (for example, beer pellet), and then the energy received by it is transferred to the drying zone IV of the applied liquid component (for example, precipitated brewer's yeast) , moisture removal in the last zone is prevented only by a thin, dried layer of the liquid component (for example, sedimentary brewer's yeast) (Fig. 5), in contrast to the drying method while feeding solid (for example, beer grains) and liquid (for example, sedimentary brewer's yeast) components (Fig. 4), when the resistance to moisture removal occurs first due to the formation of a dry layer of a liquid component (eg, sedimentary brewer's yeast) on the surface of the wet solid component (eg, beer grains), and then the dry part of the solid component (for example, beer pellets), i.e., in this case, moisture (outside) and thermal energy (inside) have to overcome a double layer consisting of dried skeletons of liquid (for example, sedimentary brewer's yeast) and solid (for example, beer pellet) to mponentov having a low thermal conductivity of steam and.

Через распылитель 8, имеющий сквозные каналы 12, осуществляется прохождение сушильного агента и жидкого компонента (например, осадочные пивные дрожжи), благодаря выполнению внешней поверхности вертикального корпуса 9, повторяющего внутреннюю форму сопряжения полой вставки 6, частицы смеси не возвращаются в зону распыла (зона III) и улучшается гидродинамика процесса. A drying agent and a liquid component (for example, sedimentary brewer's yeast) are passed through a sprayer 8 having through channels 12, due to the outer surface of the vertical housing 9 repeating the internal conjugation of the hollow insert 6, the particles of the mixture do not return to the spray zone (zone III ) and the hydrodynamics of the process improves.

Отражатель 14 отклоняет частицы смеси в радиальном направлении, в результате чего легкие высушенные частицы смеси попадают в камеру выгрузки 3, в которой происходит разделение продукта и отработанного сушильного агента, а недосушенные частицы смеси возвращаются во взвешенный слой. Отработанный сушильный агент удаляется из камеры выгрузки 3 через патрубок 17. С помощью привода 15 регулируется расстояние от отражателя 14 до верхнего среза полой вставки. The reflector 14 deflects the particles of the mixture in the radial direction, as a result of which the light dried particles of the mixture fall into the discharge chamber 3, in which the product and the spent drying agent are separated, and the under-dried particles of the mixture are returned to the suspended layer. The spent drying agent is removed from the discharge chamber 3 through the pipe 17. Using the drive 15, the distance from the reflector 14 to the upper cut of the hollow insert is adjusted.

Предлагаемый способ и сушилка для его осуществления имеют следующие преимущества:
- позволяют эффективно удалить влагу из твердого компонента (например, пивной дробины) в активном гидродинамическом режиме с чередованием зон сушки и досушки до влажности 12-15% с последующим непрерывным смешиванием с жидким компонентом (например, осадочными пивными дрожжами) путем их распыливания;
- выполнение полой вставки в виде чередующихся элементов гиперболической и шарообразной формы с установкой в ней распылителя позволяет повысить качество компонентов смеси, питательную ценность основного компонента (например, пивной дробины) и эффективность процесса сушки;
- выполнение внешней поверхности вертикального корпуса распылителя по форме, повторяющей внутреннюю поверхность сопряжения вставки, позволяет наиболее эффективно произвести смешивание компонентов смеси;
- наличие сквозных каналов в вертикальном корпусе распылителя для прохождения сушильного агента позволяет улучшить гидродинамику процесса;
- установка распылителя в районе его сопряжения обеспечивает невозможность возврата в зону распыла частиц смеси;
- постадийное высушивание твердого и жидкого компонентов при получении пищевой биодобавки позволяет сохранить биологически активные вещества в исходных компонентах.The proposed method and dryer for its implementation have the following advantages:
- allow you to effectively remove moisture from a solid component (for example, beer grains) in an active hydrodynamic mode with alternating drying and drying zones to a moisture content of 12-15%, followed by continuous mixing with a liquid component (for example, sedimentary brewer's yeast) by spraying;
- the implementation of a hollow insert in the form of alternating elements of a hyperbolic and spherical shape with the installation of an atomizer in it allows to improve the quality of the components of the mixture, the nutritional value of the main component (for example, beer grains) and the efficiency of the drying process;
- the implementation of the outer surface of the vertical housing of the sprayer in a shape that repeats the inner surface of the mating insert, allows you to most effectively mix the components of the mixture;
- the presence of through channels in the vertical spray housing for passing the drying agent can improve the hydrodynamics of the process;
- the installation of the atomizer in the area of its interface ensures the impossibility of returning to the spray zone of the particles of the mixture;
- stepwise drying of the solid and liquid components upon receipt of a food supplement allows you to save biologically active substances in the starting components.

Приведены сравнительные характеристики химического (таблица 1) и витаминного (таблица 2) состава получаемой пищевой добавки, рассмотренные в соответствии с настоящим изобретением и полученные указанным выше способом. The comparative characteristics of the chemical (table 1) and vitamin (table 2) composition of the resulting food additives are considered, considered in accordance with the present invention and obtained by the above method.

Claims

1. The method of obtaining food supplements from secondary raw materials of the brewing industry, including obtaining a solid component, thickening the liquid component and mixing it with a solid, followed by drying the resulting mixture to a mass fraction of solids of 8.0-9.0%, characterized in that obtaining the solid component is carried out by removing moisture from the feedstock in an active hydrodynamic mode with drying and drying zones to a moisture content of 12-15%, followed by continuous mixing with a liquid component by spraying Lednov leaving the final drying zone of the solid component and final drying the resulting mixture in an active mode, the same hydrodynamic drying agent as in the preparation of the solid component.

2. A dryer for producing a food supplement containing a cylinder-conical chamber with a tangentially installed material inlet pipe, a hollow insert, channels for withdrawing a drying agent, a reflector mounted for axial movement, a confuser for introducing the main flow of the drying agent, characterized in that it is hollow the insert is made in the form of alternating elements of hyperbolic and spherical shape, and before the last hyperbolic element of the insert in the area of its conjugation with the spherical part of the insert ki placed dispenser rotatably mounted, the outer surface of which follows the conjugation form, the dispenser has through channels for passage of the drying agent.