RU2435447C1

RU2435447C1 - Installation for inactivation processing of leguminous crops seeds

Info

Publication number: RU2435447C1
Application number: RU2010116123/10A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Подобедов (RU); Александр Васильевич Подобедов
Original assignee: Александр Васильевич Подобедов
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2011-12-10

Abstract

FIELD: food industry.

SUBSTANCE: invention relates to processing of leguminous crops and may be used for production of food products as well as feed components and seed supplements for farm animals and birds. The installation includes the following units, serially mounted: a receptacle bin, a system for source seeds transportation, a feeding bin, a device for thermal treatment of seeds, a system for thermally treated seeds transportation, a system for thermally treated seeds chilling and milling.

EFFECT: invention ensures improvement of the finished product consumer characteristics due to decrease of the source product "anti-nutritional" components quantity and enhancement of the source product proteins and amino acids accessibility.

7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки сельскохозяйственного сырья, в частности к области переработки семян бобовых культур, и может быть использовано при переработке семян сои, кормовых бобов, люпина, вики при производстве пищевых продуктов, а также компонентов кормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных и птиц.The invention relates to the field of processing of agricultural raw materials, in particular to the field of processing seeds of legumes, and can be used in the processing of seeds of soybeans, fodder beans, lupins, vetch in the manufacture of food products, as well as feed components and feed additives for farm animals and birds.

Известно (патент RU 2300900) оборудование для обработки семян сои, содержащее, по меньшей мере, вертикальный конвейер, присоединенный к загрузочному устройству, дозатор, соединенный с загрузочным устройством и присоединенный, по меньшей мере, к реактору для осуществления избирательной загрузки соевых бобов в реактор, причем реактор соединен со средствами создания отрицательного давления, выполненными с возможностью удаления паров из реактора.It is known (patent RU 2300900) equipment for processing soybean seeds, comprising at least a vertical conveyor connected to a loading device, a dispenser connected to a loading device and attached to at least a reactor for selectively loading soybeans into a reactor, moreover, the reactor is connected to means for creating negative pressure, configured to remove vapors from the reactor.

Недостатком известного оборудования следует признать его низкую эффективность.A disadvantage of the known equipment should be recognized as its low efficiency.

Известно (патент RU 2238662) устройство термической инактивации соевых бобов. Известное устройство содержит, по меньшей мере, одну секцию нагревателя с корпусом, расположенный на входе в нагреватель узел загрузки продукта и расположенный на выходе из нагревателя узел для выгрузки продукта. Нагреватель выполнен в виде расположенных в его корпусе горизонтальных труб и распределителя для подвода теплоносителя к трубам, при этом трубы расположены параллельными рядами со смещением от ряда к ряду, а горизонтальный шаг труб в каждом ряду составляет не менее 1,3 и не более 2,0 диаметров трубы, причем расстояние между смежными рядами труб составляет не менее 1,3 и не более 2,0 диаметров трубы, а смещение труб от ряда к ряду составляет 0,5 горизонтального шага труб.It is known (patent RU 2238662) a device for the thermal inactivation of soybeans. The known device comprises at least one heater section with a housing, a product loading unit located at the heater inlet and a product unloading unit located at the heater outlet. The heater is made in the form of horizontal pipes located in its casing and a distributor for supplying coolant to the pipes, while the pipes are arranged in parallel rows with an offset from row to row, and the horizontal pipe pitch in each row is at least 1.3 and not more than 2.0 pipe diameters, and the distance between adjacent rows of pipes is not less than 1.3 and not more than 2.0 pipe diameters, and the displacement of pipes from row to row is 0.5 horizontal pipe pitch.

Недостатком известного устройства можно признать недостаточную эффективность.A disadvantage of the known device can be recognized as insufficient efficiency.

Известна (патент RU 2303369) установка обработки соевых бобов, содержащая последовательно установленные загрузочный бункер, теплообменное устройство, расположенное между сетчатыми корпусами, через которые продувают электрической тепловой пушкой горячий воздух, СВЧ-камера, где в процессе движения в области обработки соевые бобы подвергают воздействию СВЧ-энергии, а в процессе выдержки в течение 25 секунд соевые бобы находятся в спадающем по уровню СВЧ-поле, при этом температура сои поддерживалась за счет теплоизоляции камеры на уровне 125-130°C, достигнутой на выходе из области обработки. На выходе СВЧ-камеры установлены дозатор барабанного типа и выгрузной бункер.Known (patent RU 2303369) is a plant for processing soybeans, containing a sequentially installed feed hopper, a heat exchanger located between the mesh cases through which hot air is blown with an electric heat gun, a microwave camera, where during the movement in the processing area, the soybeans are exposed to microwave -energy, and during aging for 25 seconds, soybeans are in a decreasing microwave field, while the soybean temperature was maintained by thermal insulation of the chamber at 125-130 ° C, achieved at the exit from the processing area. At the output of the microwave camera, a drum-type dispenser and an unloading hopper are installed.

Недостатком известной установки следует признать ее сложность и невысокую эффективность.A disadvantage of the known installation should recognize its complexity and low efficiency.

Техническая задача, решаемая посредством разработанной установки, состоит в обеспечении возможности термической инактивации семян бобовых культур для приготовления пищевых продуктов, а также компонента кормов для сельскохозяйственных животных и птиц.The technical problem solved by the developed installation is to provide the possibility of thermal inactivation of legumes for cooking, as well as the feed component for farm animals and birds.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного устройства, состоит в повышении эффективности процесса за счет уменьшения расхода потребляемой энергии, а также повышение потребительских характеристик готового продукта за счет уменьшения количества «антипитательных» компонентов исходного продукта и повышения усвояемости белков и аминокислот исходного продукта.The technical result obtained by the implementation of the developed device consists in increasing the efficiency of the process by reducing the energy consumption, as well as increasing the consumer characteristics of the finished product by reducing the number of "anti-nutritional" components of the starting product and increasing the digestibility of proteins and amino acids of the starting product.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную установку для инактивационной переработки семян бобовых культур. Разработанная установка содержит последовательно установленные, по меньшей мере, один приемный бункер, систему транспортировки исходных семян, по меньшей мере, один бункер-питатель, по меньшей мере, одно устройство термообработки семян, систему транспортировки термообработанных семян, охладитель семян, первый измельчитель термообработанных семян, увлажнитель, второй измельчитель термообработанных семян и систему выгрузки измельченных термообработанных семян, при этом устройство термообработки семян содержит, по меньшей мере, одну секцию нагревателя с корпусом, расположенный на входе в нагреватель узел загрузки продукта и расположенный на выходе из нагревателя узел для выгрузки продукта, причем нагреватель выполнен в виде расположенных в его корпусе и закрепленных на корпусе множества труб, внутренние объемы которых соединены друг с другом, системы подачи теплоносителя на входы верхних труб и системы отвода теплоносителя на выходе нижних труб, при этом расстояние между соседними трубами соизмеримо с размером обрабатываемого семени, а трубы расположены рядами со смещением от ряда к ряду. Хотя теплоносителем может быть любая среда, текучая при температуре примерно 100°C, в том числе органические жидкости и растворы солей, все же преимущественно в качестве теплоносителя используют пар. В этом случае система подачи теплоносителя представляет собой парогенератор. Система транспортировки исходных семян от приемного бункера до бункера-питателя может быть выполнена любым известным образом, но в предпочтительном варианте реализации она представляет собой последовательно установленные винтовой конвейер и норию. Винтовой конвейер позволяет транспортировать семена бобовых культур в любом направлении, в том числе и подъем их вверх, а нория обеспечивает точное перемещение семян с конвейера в бункер-питатель. Поскольку при запуске устройства термообработки, а также в случае перебоев с поставкой теплоносителя возможно получение недостаточно термоинактивированных семян, система транспортировки термообработанных семян предпочтительно выполнена с возможностью подачи термообработанных семян на вход устройства термообработки на повторную термообработку. Система транспортировки термообработанных семян может быть выполнена любым известным способом в зависимости от размещения технологических узлов на промышленной площади. В некоторых вариантах реализации она содержит последовательно установленную норию и конвейер с форсунками для увлажнения термообработанных семян. Нория обеспечивает попадание термообработанных семян на конвейер, а использование форсунок с увлажнением термообработанных семян позволяет получить охлажденный готовый продукт с заданной влажностью. Между системой транспортировки термообработанных семян и охладителем может быть установлена магнитная колонка. Ее использование позволяет удалить случайно попавшие в термообработанные семена бобовых культур металлические предметы. В некоторых случаях для ускорения движения обрабатываемых семян по установке термообработки указанная установка может быть установлена на основании, выполненном с возможностью вибрации за счет внешнего источника воздействия.To achieve the specified technical result, it is proposed to use the developed installation for inactivation processing of legume seeds. The developed installation comprises sequentially installed at least one receiving hopper, a source seed transport system, at least one feeder hopper, at least one seed heat treatment device, heat-treated seed transport system, seed cooler, first heat-treated seed chopper, a humidifier, a second shredder of heat-treated seeds and a system for unloading shredded heat-treated seeds, wherein the heat-treating seed device comprises at least one second a projection of the heater with a housing, a product loading unit located at the heater inlet and a product unloading unit located at the heater outlet, the heater being made in the form of a plurality of pipes located in its housing and secured to the housing, the internal volumes of which are connected to each other the coolant to the inlets of the upper pipes and the heat transfer systems at the outlet of the lower pipes, while the distance between adjacent pipes is commensurate with the size of the seed being processed, and the pipes are arranged in rows with displacements from row to row. Although the coolant can be any medium that flows at a temperature of about 100 ° C, including organic liquids and salt solutions, nevertheless, steam is mainly used as the coolant. In this case, the coolant supply system is a steam generator. The system for transporting the original seeds from the receiving hopper to the hopper-feeder can be performed in any known manner, but in the preferred embodiment, it is a series-mounted screw conveyor and elevator. The screw conveyor allows you to transport the seeds of legumes in any direction, including lifting them up, and the elevator ensures the exact movement of seeds from the conveyor to the hopper feeder. Since when starting the heat treatment device, as well as in case of interruptions in the supply of heat carrier, it is possible to obtain insufficiently heat-inactivated seeds, the transportation system of heat-treated seeds is preferably configured to supply heat-treated seeds to the input of the heat treatment device for repeated heat treatment. The system for transporting heat-treated seeds can be performed in any known manner, depending on the placement of technological units on an industrial area. In some embodiments, it comprises a sequentially mounted elevator and a conveyor with nozzles for moistening the heat-treated seeds. Noria ensures that heat-treated seeds reach the conveyor, and the use of nozzles with moistening of heat-treated seeds allows you to get a chilled finished product with a given humidity. A magnetic column can be installed between the heat-treated seed transport system and the cooler. Its use allows you to remove metal objects accidentally caught in heat-treated seeds of legumes. In some cases, to accelerate the movement of the treated seeds in the heat treatment unit, the specified unit can be installed on the basis made with the possibility of vibration due to an external source of exposure.

Установка в предпочтительном варианте содержит более одного устройства термообработки семян, что обеспечивает ее бесперебойную работу.The installation preferably contains more than one device for heat treatment of seeds, which ensures its uninterrupted operation.

На чертеже представлена блок-схема разработанной установки в базовом варианте реализации, при этом использованы следующие обозначения: приемный бункер 1, система 2 транспортировки исходных семян, бункер-питатель 3, устройство 4 термообработки семян, система 5 транспортировки термообработанных семян, охладитель 6 семян, первый измельчитель 7 термообработанных семян, увлажнитель 8, второй измельчитель 9 термообработанных семян и система 10 выгрузки измельченных термообработанных семян.The drawing shows a block diagram of the developed installation in the basic embodiment, the following notation is used: receiving hopper 1, feed seed transport system 2, feeder hopper 3, seed heat treatment device 4, heat-treated seed transport system 5, seed cooler 6, first a grinder 7 of heat-treated seeds, a humidifier 8, a second grinder 9 of heat-treated seeds and a system 10 for unloading of crushed heat-treated seeds.

Разработанная установка работает следующим образом.The developed installation works as follows.

Поступившие на промышленную площадку семена бобовых культур загружают в, по меньшей мере, один приемный бункер 1. В случае использования смеси семян различных бобовых культур в приемном бункере происходит их смешивание. Затем осуществляют перемещение семян по системе 2 в бункер-питатель 3. При перемещении исходных семян также может происходить смешение бобовых семян различных культур. В зависимости от размещения технологического оборудования на промышленной площадке система транспортировки исходных семян может иметь различные состав и конфигурацию. Из бункера-питателя 3 предпочтительно самотеком исходные семена поступают в устройство 4 термообработки семян. При этом предварительно во внутренний объем труб устройства 4 подают поток теплоносителя. В устройстве 4 обрабатываемые семена самотеком перемещаются в направлении сверху вниз, проходя через секции нагрева. Для постоянства скорости перемещения возможно использование генератора вибрации, воздействующего на устройство 4. Удаление термообработанных бобов осуществляют из нижней части указанного устройства. Выделившаяся при термообработке семян влага в виде пара удаляется через загрузочное отверстие устройства 4. Теплоноситель, проходя по системе труб сверху вниз через все секции, разогревает внутренний объем корпуса. В процессе перемещения семян бобовых культур внутри корпуса происходит их термообработка с инактивацией. Поскольку скорость перемещения семян бобовых культур внутри корпуса предпочтительно практически постоянна, то все обрабатываемые (инактивируемые) семена получают практически одинаковое количество тепловой энергии. Это обеспечит при одинаковой скорости перемещения смеси бобов в вертикальной плоскости одинаковые условия прогрева смеси. При необходимости скорость перемещения обрабатываемых (инактивируемых) семян по корпусу может быть уменьшена или увеличена с использованием средства регулирования скорости перемещения семян по устройству (предпочтительно, в виде заслонки) или придания корпусу устройства 4 вибрации. При перемещении смесь бобов поступает в первую зону нагрева, где к каждому семени подводят определенное количество тепловой энергии. При дальнейшем перемещении в семени происходит процесс перераспределения тепла и влаги. При указанном процессе перераспределения подведенное во время первого цикла нагрева тепловой энергии тепло равномерно перераспределяется по всему объему семени. Промежуток времени, во время которого в семени осуществляется процесс перераспределения тепла и влаги, то есть промежуток времени между окончанием первого цикла нагрева и началом второго цикла нагрева продукта, предпочтительно не превышает удвоенной продолжительности нагрева продукта. Указанное временное соотношение между продолжительностью цикла нагрева и цикла перераспределения тепла и влаги определено эмпирически. Как показали проведенные исследования, при выходе за границу указанного диапазона происходит существенное увеличение энергоемкости всего процесса без увеличения указанного технического результата. При дальнейшем перемещении продукта он поступает во вторую зону нагрева, где к каждому предварительно нагретому во время первого цикла семени подводят определенное количество тепловой энергии. За счет подведенного во время второго цикла нагрева тепла происходит нагрев остаточной влаги в семени. При дальнейшем перемещении продукт выходит из зоны нагрева и в семени происходит процесс дальнейшего перераспределения тепла и влаги. Далее циклы повторяются описанным выше образом, то есть осуществляют ступенчатый нагрев влаги каждого семени до необходимой температуры и перераспределения тепла и влаги после каждого цикла нагрева. Нагрев семян приводит к разрушению и значительному снижению активности содержащейся в них липоксигеназы и подобных ферментов, вызывающих плохой запах, вкус и вкусоароматические ощущения в готовых продуктах, т.е. повышению потребительских характеристик готового продукта.The seeds of legumes that arrived at the industrial site are loaded into at least one receiving hopper 1. In the case of using a mixture of seeds of various legumes in the receiving hopper, they are mixed. Then carry out the movement of seeds through the system 2 in the hopper feeder 3. When moving the original seeds can also be a mixture of legumes of various crops. Depending on the placement of technological equipment on an industrial site, the source seed transportation system may have a different composition and configuration. From the hopper-feeder 3, preferably by gravity, the source seeds enter the device 4 for heat treatment of seeds. When this is previously in the internal volume of the pipes of the device 4 serves the flow of coolant. In the device 4, the processed seeds by gravity move from top to bottom, passing through the heating section. For a constant speed of movement, it is possible to use a vibration generator acting on the device 4. The removal of heat-treated beans is carried out from the bottom of the specified device. Moisture released during heat treatment of seeds in the form of steam is removed through the loading opening of device 4. The heat carrier, passing through the pipe system from top to bottom through all sections, heats the internal volume of the casing. In the process of moving the seeds of legumes inside the body, they are heat treated with inactivation. Since the speed of movement of the seeds of legumes inside the body is preferably almost constant, all processed (inactivated) seeds receive almost the same amount of thermal energy. This will ensure at the same speed of movement of the bean mixture in the vertical plane the same conditions for heating the mixture. If necessary, the speed of movement of the processed (inactivated) seeds in the housing can be reduced or increased using means for controlling the speed of movement of seeds in the device (preferably in the form of a damper) or vibration of the housing of the device 4. When moving, the bean mixture enters the first heating zone, where a certain amount of thermal energy is supplied to each seed. With further movement in the seed, the process of redistribution of heat and moisture occurs. With the indicated redistribution process, heat supplied during the first heating cycle of heat energy is uniformly redistributed throughout the entire volume of the seed. The period of time during which the process of redistribution of heat and moisture is carried out in the seed, that is, the period of time between the end of the first heating cycle and the beginning of the second heating cycle of the product, preferably does not exceed twice the duration of the heating of the product. The indicated time relationship between the duration of the heating cycle and the cycle of redistribution of heat and moisture is determined empirically. As the studies showed, when going outside the specified range, there is a significant increase in the energy intensity of the entire process without increasing the specified technical result. With further movement of the product, it enters the second heating zone, where a certain amount of thermal energy is supplied to each pre-heated seed during the first cycle. Due to the heat introduced during the second heating cycle, the residual moisture in the seed is heated. With further movement, the product leaves the heating zone and the process of further redistribution of heat and moisture occurs in the seed. Next, the cycles are repeated as described above, that is, carry out a stepwise heating of the moisture of each seed to the required temperature and the redistribution of heat and moisture after each heating cycle. Heating of seeds leads to the destruction and a significant decrease in the activity of the lipoxygenase contained in them and similar enzymes that cause a bad smell, taste and aromatic sensations in the finished products, i.e. increase consumer characteristics of the finished product.

После прохождения устройства 4 термообработанные семена поступают по системе 5 транспортировки термообработанных семян в охладитель 6 семян. В зависимости от размещения технологического оборудования на промышленной площадке система транспортировки термообработанных семян может иметь различные состав и конфигурацию. После охладителя 6 термообработанные семена поступают в первый измельчитель 7 термообработанных семян, где бобы раскалывают на 2-4 части. Измельченные частицы поступают в увлажнитель 8, где влажность измельченных семян доводят до установленной потребителем величины. Одновременно, при необходимости, происходит дополнительное охлаждение термообработанных семян бобовых культур. Увлажненные частицы поступают во второй измельчитель 9 термообработанных семян, где получают частицы размером до 1-2 мм. Измельченные частицы через систему 10 выгрузки измельченных термообработанных семян поступают на склад или в транспортный узел предприятия.After passing through the device 4, the heat-treated seeds arrive through the system 5 for transporting the heat-treated seeds to a seed cooler 6. Depending on the placement of technological equipment on an industrial site, the heat-treated seed transportation system may have a different composition and configuration. After cooler 6, the heat-treated seeds enter the first chopper 7 of the heat-treated seeds, where the beans are split into 2-4 parts. The crushed particles enter the humidifier 8, where the moisture content of the crushed seeds is adjusted to a value set by the consumer. At the same time, if necessary, additional cooling of the heat-treated seeds of legumes occurs. Moistened particles enter the second grinder 9 of the heat-treated seeds, where particles up to 1-2 mm in size are obtained. The crushed particles through the system 10 of unloading of crushed heat-treated seeds arrive at the warehouse or in the transport node of the enterprise.

Использование установки разработанного состава позволяет повысить эффективность процесса инактивации за счет уменьшения расхода потребляемой энергии, а также повысить потребительские характеристики готового продукта за счет уменьшения количества «антипитательных» компонентов исходного продукта и повышения усвояемости белков и аминокислот исходного продукта.Using the installation of the developed composition allows to increase the efficiency of the inactivation process by reducing the energy consumption, as well as to increase the consumer characteristics of the finished product by reducing the number of “anti-nutritional” components of the starting product and increasing the digestibility of the proteins and amino acids of the starting product.

Claims

1. Installation for the inactivation processing of seeds of legumes, characterized in that it contains sequentially installed at least one receiving hopper, a system for transporting source seeds, at least one hopper feeder, at least one heat treatment device for seeds, a heat-treated seed transportation system, a seed cooler, a first heat-treated seed chopper, a humidifier, a second heat-treated seed chopper, and a shredded heat-treated seed discharge system, wherein the seed heat treatment device comprises at least one heater section with a housing, a product loading unit located at the heater inlet and a product unloading unit located at the heater outlet, the heater being configured as a plurality of assemblies located in its housing and mounted on the housing pipes, the internal volumes of which are connected to each other, systems for supplying coolant to the inlets of the upper pipes and systems for removing the coolant at the outlet of the lower pipes, while the distance between adjacent pipes of soy it is measurable with the size of the seed being processed, and the pipes are arranged in rows with an offset from row to row.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the coolant supply system is a steam generator.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the source seed transport system is a series-mounted screw conveyor and elevator.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the heat-treated seed transport system is configured to supply heat-treated seeds to the input of the heat treatment device.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the heat-treated seed transportation system comprises a sequentially mounted elevator and a conveyor with nozzles for moistening the heat-treated seeds.

6. Installation according to claim 1, characterized in that a magnetic column is installed between the heat-treated seed transportation system and the cooler.

7. Installation according to claim 1, characterized in that it contains more than one device for heat treatment of seeds.