RU84194U1

RU84194U1 - INSTALLATION FOR THERMAL PROCESSING OF BULK FOOD PRODUCTS

Info

Publication number: RU84194U1
Application number: RU2009104992/22U
Authority: RU
Inventors: Ольгерд Аркадэкович Глемба-Овидский; Валерий Давидович Каганов; Александр Павлович Нелупенко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Каскад Академия"
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2009-07-10

Abstract

1. Установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов, содержащая замкнутый воздушный контур с рабочей камерой, циклоном, вентилятором воздушного дутья и блоком нагрева воздуха, отличающаяся тем, что блок нагрева воздуха содержит последовательно соединенные газовую горелку, первый смеситель продуктов сгорания с воздухом, вспомогательный и основной теплообменники, второй смеситель продуктов сгорания с воздухом, выходной трубопровод, вентилятор эвакуации продуктов сгорания и регулятор их расхода, причем замкнутый воздушный контур содержит последовательно соединенные по ходу нагретого воздуха рабочую камеру, циклон, вспомогательный теплообменник, вентилятор воздушного дутья и основной теплообменник. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй смесители выполнены с возможностью регулирования степени смешения продуктов сгорания с воздухом, регулятор расхода продуктов сгорания снабжен шибером, а вспомогательный теплообменник выполнен в виде коаксиально расположенных внутренней и внешней полостей, разделенных стенкой из жаропрочного металла так, что внутренняя полость включена в тракт продуктов сгорания блока нагрева воздуха, а внешняя включена в замкнутый воздушный контур.1. Installation for heat treatment of bulk food products, containing a closed air circuit with a working chamber, a cyclone, an air blast fan and an air heating unit, characterized in that the air heating unit contains a gas burner connected in series, a first mixer of combustion products with air, an auxiliary and main heat exchangers, a second mixer of combustion products with air, an outlet pipe, a fan for evacuating combustion products and a regulator of their consumption, moreover, a closed air the circuit contains a working chamber connected in series along the heated air, a cyclone, an auxiliary heat exchanger, an air blast fan, and a main heat exchanger. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that the first and second mixers are configured to control the degree of mixing of the combustion products with air, the flow rate controller of the combustion products is equipped with a gate, and the auxiliary heat exchanger is made in the form of coaxially located internal and external cavities separated by a wall of heat-resistant metal so that the internal cavity is included in the path of combustion products of the air heating unit, and the external is included in the closed air circuit.

Description

Полезная модель относится к пищевой промышленности, в частности, к аппаратам для термической обработки сыпучих пищевых продуктов в потоке горячего воздуха и может быть использована при создании промышленных установок для сушки и обжаривания семян подсолнечника, кофейных зерен, цикория, какао-бобов, орехов, например, арахиса и фундука, пищевых полуфабрикатов, например, сухарей и т.п.The utility model relates to the food industry, in particular, to apparatus for the thermal processing of bulk food products in a stream of hot air and can be used to create industrial plants for drying and roasting sunflower seeds, coffee beans, chicory, cocoa beans, nuts, for example, peanuts and hazelnuts, processed foods, such as crackers, etc.

Известна установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов в потоке горячего теплоносителя, включающая открытый контур нагрева и соединенные последовательно трубопроводами горелочное устройство, сушильно-обжарочную камеру, циклон и вентилятор (см. просп. «Оборудование для производства кофе и какао» фирмы EMF NEUHAUS NEOTEC Maschinen und Anlagenban GmbH. Установка RFB - G Speciality Roaster D - 2000 Norderstedt. Gutenberging 46).A known installation for the heat treatment of bulk food in the flow of hot coolant, including an open heating circuit and connected in series with pipelines, a burner, a drying-roasting chamber, a cyclone and a fan (see prospectus "Equipment for the production of coffee and cocoa" company EMF NEUHAUS NEOTEC Maschinen und Anlagenban GmbH. Installation of RFB - G Specialty Roaster D - 2000 Norderstedt. Gutenberging 46).

Недостатками известной установки являются низкий к.п.д. из-за высоких тепловых потерь с уходящими газами при работе по открытому циклу, а также недостаточное качество обработки сыпучих пищевых продуктов из-за использования в качестве теплоносителя продуктов сгорания жидкого или газообразного углеводородного топлива, газообразные компоненты которого легко абсорбируются, например, в зернах кофе и какао.The disadvantages of the known installation are low efficiency due to the high heat loss with flue gases when working on an open cycle, as well as the insufficient quality of processing bulk products due to the use of liquid or gaseous hydrocarbon fuels as a heat carrier, the gaseous components of which are easily absorbed, for example, in coffee beans and cocoa.

Наиболее близким техническим решением к предложенному, является установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов, содержащая замкнутый воздушный контур, включающий рабочую камеру, циклон, вентилятор воздушного дутья и блок нагрева воздуха (см. патент РФ №2080796, МПК А23F 3/00, опубл. 2001 г. - прототип).The closest technical solution to the proposed one is an installation for the thermal processing of bulk food products containing a closed air circuit including a working chamber, a cyclone, an air blast fan and an air heating unit (see RF patent No. 2080796, IPC A23F 3/00, publ. 2001 - prototype).

Особенностью известной установки для термической обработки сыпучих пищевых продуктов является использование в замкнутом воздушном контуре блока электрического нагрева воздуха с регулятором мощности для поддержания заданной температуры воздуха, линии перепуска и шиберов для регулирования расхода воздуха в контуре, средств для охлаждения продукта после термической обработки и регулятора расхода воздуха, выпускаемого в атмосферу.A feature of the well-known installation for the thermal processing of bulk food products is the use in a closed air circuit of an electric air heating unit with a power regulator to maintain a given air temperature, a bypass line and gates to control the air flow in the circuit, means for cooling the product after heat treatment and an air flow regulator released into the atmosphere.

Основным недостатком такой установки является сравнительно высокая стоимость эксплуатации вследствие использования для нагрева теплоносителя дорогостоящей электрической энергии. При разовой загрузке рабочей камеры продуктом типа кофе, арахиса или сои в количестве до 10 кг при времени обработки до 10 мин и температуре воздуха на входе в обжарочную камеру до 250°С характерный уровень потребляемой установкой электроэнергии составляет 25 кВт. час и более.The main disadvantage of such an installation is the relatively high cost of operation due to the use of expensive electrical energy for heating the coolant. With a one-time loading of the working chamber with a product such as coffee, peanuts or soybeans in an amount of up to 10 kg at a processing time of up to 10 min and an air temperature at the inlet of the frying chamber up to 250 ° C, the typical level of energy consumed by the installation is 25 kW. an hour or more.

Решаемой задачей является создание экономичной малогабаритной установки для сушки и обжаривания пищевых продуктов в потоке незагрязненного продуктами сгорания горячего воздуха с одновременным достижением высокого качества обработки широкой номенклатуры сыпучих продуктов пищевой промышленности, соблюдением нормативов по выбросу вредных веществ и экологической чистоты процесса.The task to be solved is the creation of an economical small-sized installation for drying and frying food products in a stream of hot air uncontaminated by combustion products while achieving high quality processing of a wide range of bulk products of the food industry, observing standards for the emission of harmful substances and environmental cleanliness of the process.

Указанная задача решается тем, что в установке для термической обработки сыпучих пищевых продуктов, содержащей замкнутый воздушный контур с рабочей камерой, циклоном, вентилятором воздушного дутья и блоком нагрева воздуха, согласно полезной модели, блок нагрева воздуха содержит последовательно соединенные газовую горелку, первый смеситель продуктов сгорания с воздухом, вспомогательный и основной теплообменники, второй смеситель продуктов сгорания с воздухом, выходной трубопровод, вентилятор эвакуации продуктов сгорания и регулятор их расхода, причем замкнутый воздушный контур содержит, последовательно соединенные по ходу нагретого воздуха рабочую камеру, циклон, вспомогательный теплообменник, вентилятор воздушного дутья и основной теплообменник.This problem is solved by the fact that in the installation for the thermal processing of bulk food products containing a closed air circuit with a working chamber, a cyclone, an air blast fan and an air heating unit, according to a utility model, the air heating unit contains a gas burner connected in series, a first mixer of combustion products with air, auxiliary and main heat exchangers, a second mixer of products of combustion with air, an exhaust pipe, an evacuation fan of combustion products and a regulator their flow rate, and the closed air circuit contains a working chamber, a cyclone, an auxiliary heat exchanger, an air blast fan and a main heat exchanger, connected in series along the heated air.

Кроме того, первый и второй смесители могут быть выполнены с возможностью регулирования степени смешения продуктов сгорания с воздухом, регулятор расхода продуктов сгорания может быть снабжен шибером, а вспомогательный теплообменник может быть выполнен в виде коаксиально расположенных внутренней и внешней полостей, разделенных стенкой из жаропрочного металла так, что внутренняя полость включена в тракт продуктов сгорания блока нагрева воздуха, а внешняя включена в замкнутый воздушный контур.In addition, the first and second mixers can be configured to control the degree of mixing of the combustion products with air, the flow rate controller of the combustion products can be equipped with a gate, and the auxiliary heat exchanger can be made in the form of coaxially located internal and external cavities separated by a wall of heat-resistant metal so that the internal cavity is included in the path of the combustion products of the air heating unit, and the external is included in the closed air circuit.

Такое выполнение установки позволяет решить поставленную задачу создания сравнительно дешевой в изготовлении и эксплуатации малогабаритной установки для сушки и обжаривания пищевых продуктов в потоке незагрязненного продуктами сгорания горячего воздуха с одновременным достижением нормативов обработки продуктов пищевой промышленности с соблюдением норм выброса вредных веществ и экологической чистоты. Использование предложенной установки для термической обработки сыпучих пищевых продуктов позволяет снизить стоимость ее эксплуатации за счет нагрева чистого воздуха продуктами сгорания углеводородного топлива в указанном блоке нагрева и, тем самым, решить производственные задачи специализированных предприятий и малых фермерских хозяйств, расположенных в различных климатических зонах.Such an installation allows us to solve the task of creating a relatively small-sized installation for the manufacture and operation of a small-sized installation for drying and frying food products in a stream of hot air uncontaminated by the combustion products, while at the same time meeting the standards for processing food products in compliance with emission standards and environmental cleanliness. Using the proposed installation for the thermal processing of bulk food products can reduce the cost of its operation by heating clean air with the combustion products of hydrocarbon fuels in the specified heating unit and, thereby, solve the production problems of specialized enterprises and small farms located in different climatic zones.

Сушка и обжаривание сыпучих пищевых продуктов в такой установке обеспечивает высокое качество готового продукта за счет обработки сырья в потоке чистого горячего воздуха при существенном снижении затрат по причине меньшей стоимости используемого энергоносителя. Заложенные, в предложенной установке, технические решения позволяют производить термическую обработку сыпучих пищевых продуктов широкой номенклатуры с различной степенью исходной влажности, дисперсности и насыпной плотности.Drying and roasting bulk food in such an installation ensures high quality of the finished product due to the processing of raw materials in a stream of clean hot air with a significant reduction in costs due to the lower cost of the energy carrier used. The technical solutions incorporated in the proposed installation allow the heat treatment of bulk food products of a wide range with varying degrees of initial moisture content, dispersion and bulk density.

На фиг.1 представлена блок-схема установки.Figure 1 presents the block diagram of the installation.

Установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов содержит замкнутый воздушный контур 1 для прокачки чистого воздуха через сушильно-обжарочную рабочую камеру 2 и блок 3 для нагрева воздуха в контуре 1, который включает циклон 4 для очистки воздуха от летучих частиц пищевых продуктов и вентилятор 5 воздушного дутья.The installation for the thermal processing of bulk food contains a closed air circuit 1 for pumping clean air through a drying and frying working chamber 2 and a unit 3 for heating the air in circuit 1, which includes a cyclone 4 for cleaning air from volatile particles of food products and an air blast fan 5 .

Блок 3 для нагрева воздуха содержит последовательно соединенные вентиляторную газовую горелку 6, первый смеситель 7 продуктов сгорания с воздухом, вспомогательный 8 и основной 9 теплообменники, второй смеситель 10 продуктов сгорания с воздухом, выходной трубопровод 11, вентилятор 12 эвакуации продуктов сгорания и регулятор 13 их расхода. При этом замкнутый воздушный контур 1 содержит, последовательно соединенные по ходу нагретого воздуха, рабочую камеру 2, циклон 3, вспомогательный теплообменник 8, вентилятор 5 воздушного дутья и основной теплообменник 9.Block 3 for heating air contains a series-connected fan gas burner 6, a first mixer 7 of combustion products with air, an auxiliary 8 and main 9 heat exchangers, a second mixer 10 of combustion products with air, an outlet pipe 11, a fan 12 for evacuation of combustion products and a regulator 13 of their consumption . In this case, the closed air circuit 1 comprises, in series connected along the heated air, a working chamber 2, a cyclone 3, an auxiliary heat exchanger 8, an air blast fan 5 and a main heat exchanger 9.

Первый и второй смесители 7, 10 выполнены с возможностью регулирования степени смешения продуктов сгорания с воздухом посредством кольцевых зазоров 14 с регулируемым сечением для эжектирования воздуха в продукты сгорания. Первый смеситель 7 размещен между выходом горелки 6 и входным патрубком вспомогательного теплообменника 8. Последний содержит коаксиально расположенные внутреннюю 15 и внешнюю 16 полости, разделенные стенкой из жаропрочного металла так, что внутренняя полость 15 включена в тракт продуктов сгорания блока 3 для нагрева воздуха, а внешняя полость 16 включена в замкнутый воздушный контур 1. При этом основной теплообменник 9 выполнен рекуперативным, межтрубное пространство, которого также включено в замкнутый воздушный контур 1.The first and second mixers 7, 10 are configured to control the degree of mixing of the combustion products with air by means of annular gaps 14 with an adjustable cross section for ejecting air into the combustion products. The first mixer 7 is located between the outlet of the burner 6 and the inlet pipe of the auxiliary heat exchanger 8. The latter contains coaxially located inner 15 and outer 16 cavities separated by a wall of heat-resistant metal so that the inner cavity 15 is included in the path of the combustion products of unit 3 for heating the air, and the outer the cavity 16 is included in the closed air circuit 1. In this case, the main heat exchanger 9 is made regenerative, the annulus, which is also included in the closed air circuit 1.

Кроме того, воздушный контур 1 содержит байпасную линию с шибером 17 для регулируемого перепуска воздуха в обход рабочей камеры 2.In addition, the air circuit 1 contains a bypass line with a gate 17 for adjustable bypass air bypassing the working chamber 2.

Установка смонтирована на общей силовой раме, рабочая камера 2 снабжена средствами для загрузки сырья и выгрузки готового продукта в приемный бункер, на установке также имеется пульт управления для поддержания заданных температурного и временного режимов термообработки сыпучих пищевых продуктов (не показаны).The installation is mounted on a common power frame, the working chamber 2 is equipped with means for loading raw materials and unloading the finished product into the receiving hopper, the installation also has a control panel to maintain the specified temperature and time modes of heat treatment of bulk food products (not shown).

Экспериментально было найдено, что площадь проходного сечения кольцевого зазора 14 у первого смесителя 7 должна находиться в пределах 0,2-0,5 от площади выходного сечения сопла горелки 6, что обеспечивает необходимое снижение температуры продуктов сгорания до 850-950°С перед входом в основной теплообменник 9. В то же время для кольцевого зазора второго смесителя 10 указанное отношение составляет 1,5-2,5 от суммарной площади проходного сечения труб основного теплообменника 9, что позволяет снизить температуру и расход продуктов сгорания, уходящих через выходной трубопровод 11. Регулятор 13 расхода продуктов сгорания на выходном трубопроводе 11 выполнен в виде шайбы, площадь проходного сечения которой находится в пределах 0,4-0,7 от площади выходного сечения вентилятора 12, что необходимо для обеспечения режима штатной работы вентиляторной горелки 6. Регулятор 13 расхода продуктов сгорания также может быть снабжен дополнительным шибером (не показан).It was experimentally found that the area of the passage section of the annular gap 14 at the first mixer 7 should be within 0.2-0.5 of the area of the output section of the nozzle of the burner 6, which provides the necessary reduction in the temperature of the combustion products to 850-950 ° C before entering the main heat exchanger 9. At the same time, for the annular gap of the second mixer 10, the indicated ratio is 1.5-2.5 of the total flow area of the pipes of the main heat exchanger 9, which allows to reduce the temperature and consumption of combustion products, leaving hours cut the outlet pipe 11. The controller 13 of the flow rate of the products of combustion at the outlet pipe 11 is made in the form of a washer, the area of the passage section of which is in the range of 0.4-0.7 from the area of the output section of the fan 12, which is necessary to ensure the normal operation of the fan burner 6 The controller 13 of the consumption of products of combustion can also be equipped with an additional gate (not shown).

Установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов работает следующим образом.Installation for heat treatment of bulk food products is as follows.

Первоначально осуществляют вывод установки на заданный температурный режим по теплоносителю. Дня этого запускают вентиляторы 5, 12 и включают вентиляторную горелку 6. После выхода установки на заданный режим по температуре в рабочий объем сушильно-обжарочной камеры 2 загружают порцию сырья. Через заданное время, определяемое параметрами горячего воздуха и сырья, осуществляют сушку или обжаривание продукта до нужной кондиции в соответствии с нормами качества.Initially, the installation is brought to a predetermined temperature regime through the coolant. On this day, fans 5, 12 are started and the fan burner 6 is turned on. After the unit reaches the preset temperature mode, a portion of the raw material is loaded into the working volume of the drying and frying chamber 2. After a specified time, determined by the parameters of hot air and raw materials, the product is dried or roasted to the desired condition in accordance with quality standards.

Нагрев воздуха в замкнутом воздушном контуре 1 осуществляется следующим образом. В продукты сгорания на выходе горелки 6 с помощью первого смесителя 7 подмешивается атмосферный воздух. При температуре около 900°С продукты сгорания проходят в полости 15 вспомогательного теплообменника 8 и подогревают воздух в полости 16 этого теплообменника. Затем продукты сгорания, под действием вентилятора 12, проходят трубное пространство основного теплообменника 9, второй смеситель 10 и выбрасываются через регулятор расхода 13 в атмосферу.The heating of air in a closed air circuit 1 is as follows. The combustion products at the outlet of the burner 6 using the first mixer 7 are mixed with atmospheric air. At a temperature of about 900 ° C, the combustion products pass in the cavity 15 of the auxiliary heat exchanger 8 and heat the air in the cavity 16 of this heat exchanger. Then, the combustion products, under the action of the fan 12, pass through the pipe space of the main heat exchanger 9, the second mixer 10 and are discharged through the flow regulator 13 into the atmosphere.

Предварительно нагретый в теплообменнике 8 воздух при помощи вентилятора 5 воздушного дутья прокачивается через межтрубное пространство основного теплообменника 9, достигая рабочей температуры, необходимой для сушки или обжарки продукта в рабочей камере 2. При заданных производительности вентилятора 5 и массе загрузки сырья на решетке в рабочем объеме сушильно-обжарочной камеры 2 происходит интенсивный нагрев, перемешивание и фонтанирование сыпучего продукта. Мелкие летучие частицы продукта отделяются от воздушного потока в циклоне 4 и сетчатом фильтре на его выходе.Air preheated in the heat exchanger 8 with the help of an air blast fan 5 is pumped through the annular space of the main heat exchanger 9, reaching the working temperature necessary for drying or frying the product in the working chamber 2. For given fan performance 5 and the load of raw materials on the grate, the dryer is - roasting chamber 2 is intense heating, mixing and gushing of bulk product. Small volatile particles of the product are separated from the air stream in the cyclone 4 and the strainer at its outlet.

Использование в установке регулятора 13 расхода продуктов сгорания, выпускаемых в атмосферу, обеспечивает разрежение, необходимое для поддержания требуемой температуры продуктов сгорания на входе в основной теплообменник 9.Using in the installation of the controller 13 the flow rate of the combustion products released into the atmosphere provides the vacuum necessary to maintain the required temperature of the combustion products at the inlet to the main heat exchanger 9.

Такое выполнение установки для сушки и обжаривания продуктов в потоке чистого горячего воздуха позволяет решить поставленную задачу создания недорогой малогабаритной установки для высококачественной сушки и обжаривания пищевых продуктов с соблюдением норм выброса вредных веществ и экологической чистоты. Использование предложенной установки для термической обработки сыпучих пищевых продуктов позволяет снизить стоимость ее эксплуатации за счет нагрева чистого воздуха продуктами сгорания углеводородного топлива в указанном блоке нагрева.Such an installation for drying and frying products in a stream of clean hot air allows us to solve the problem of creating an inexpensive small-sized installation for high-quality drying and frying of food products in compliance with emission standards and environmental cleanliness. Using the proposed installation for the heat treatment of bulk food products can reduce the cost of its operation by heating clean air with the combustion products of hydrocarbon fuels in the specified heating unit.

Предложенная установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов разработана в ООО «Каскад Академия» и прошла необходимые испытания на экспериментальной базе в Объединенном институте высоких температур РАН. Испытания подтвердили основные тактико-технические данные и эффективность предложенного решения.The proposed installation for the thermal processing of bulk food products was developed at Cascade Academy LLC and passed the necessary tests on an experimental basis at the Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences. Tests confirmed the basic tactical and technical data and the effectiveness of the proposed solution.

Claims

1. Installation for heat treatment of bulk food products, containing a closed air circuit with a working chamber, a cyclone, an air blast fan and an air heating unit, characterized in that the air heating unit contains a gas burner connected in series, a first mixer of combustion products with air, an auxiliary and main heat exchangers, a second mixer of combustion products with air, an outlet pipe, a fan for evacuating combustion products and a regulator of their consumption, moreover, a closed air the circuit contains a working chamber connected in series along the heated air, a cyclone, an auxiliary heat exchanger, an air blast fan, and a main heat exchanger.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the first and second mixers are configured to control the degree of mixing of the combustion products with air, the flow rate controller of the combustion products is equipped with a gate, and the auxiliary heat exchanger is made in the form of coaxially located internal and external cavities separated by a wall of heat-resistant metal so that the internal cavity is included in the path of combustion products of the air heating unit, and the external is included in the closed air circuit.