RU98090U1

RU98090U1 - DEVICE FOR INACTIVATION OF BEAN CULTURE SEEDS

Info

Publication number: RU98090U1
Application number: RU2010116119/13U
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Подобедов
Original assignee: Александр Васильевич Подобедов
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2010-10-10

Abstract

1. Устройство для инактивации семян бобовых культур, отличающееся тем, что оно 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 последовательно соединены друг с другом, системы подачи теплоносителя на вход первой трубы и системы отвода теплоносителя на выходе последней трубы, при этом расстояние между соседними трубами соизмеримо с размером обрабатываемого семени, а трубы расположены параллельными рядами со смещением от ряда к ряду. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит не меньше двух секций нагревателя. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна из труб выполнена изогнутой. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен теплоизолированным. ! 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концы труб соединены за пределами корпуса. ! 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концы труб соединены внутри корпуса. ! 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что все трубы ориентированы параллельно друг другу. ! 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в последующем ряду трубы расположены под углом относительно направления расположения труб предыдущего ряда. ! 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренние объемы труб в ряду и/или в секции соединены между собой более одного раза. ! 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходе из корпуса установлено средство регулирования скорости перемещени 1. Device for the inactivation of seeds of legumes, characterized in that it contains at least one section of the heater with a housing located at the inlet of the heater unit download product and located at the outlet of the heater unit for unloading the product, and the heater is made in the form a plurality of pipes located in its casing and secured to the casing, the internal volumes of which are connected in series with each other, the coolant supply system to the inlet of the first pipe and the coolant discharge system at the outlet of the latter pipe, while the distance between adjacent pipes is commensurate with the size of the seed being processed, and the pipes are arranged in parallel rows with an offset from row to row. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that it contains at least two sections of the heater. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that at least one of the pipes is made curved. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that the housing is thermally insulated. ! 5. The device according to claim 1, characterized in that the ends of the pipes are connected outside the housing. ! 6. The device according to claim 1, characterized in that the ends of the pipes are connected inside the housing. ! 7. The device according to claim 1, characterized in that all the pipes are oriented parallel to each other. ! 8. The device according to claim 1, characterized in that in the next row the pipes are located at an angle relative to the direction of the pipes of the previous row. ! 9. The device according to claim 1, characterized in that the internal volumes of the pipes in the row and / or in the section are interconnected more than once. ! 10. The device according to claim 1, characterized in that at the outlet of the housing there is a means for controlling the speed of movement

Description

Техническое решение 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 кормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных и птиц.The technical solution relates to the field of processing agricultural raw materials, in particular, to the field of processing seeds of leguminous crops, 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 and feed additives for farm animals and birds .

Известно (RU, патент 23009000) 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, выполненное с возможностью удаления паров из реактора.It is known (RU, patent 23009000) 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 (RU, патент 2303369) устройство обработки соевых бобов, содержащее 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°С, достигнутой на выходе из области обработки. На выходе СВЧ-камеры установлены дозатор барабанного типа и выгрузной бункер.It is known (RU, patent 2303369) a device for processing soybeans, containing a sequentially installed loading hopper, a heat exchange device 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, soybeans are exposed Microwave energy, and during exposure for 25 seconds, soybeans are in a decreasing microwave field, while the soybean temperature was maintained due to the thermal insulation of the chamber at the level of 125-130 C, reached at the exit from a treatment area. At the output of the microwave camera, a drum-type dispenser and an unloading hopper are installed.

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

Наиболее близким аналогом разработанного устройства можно признать (RU, патент 2238662) известный инактиватор 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.The closest analogue of the developed device can be recognized (RU, patent 2238662) known inactivator 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.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного устройства, состоит в обеспечении возможности термической инактивации семян бобовых культур для приготовления компонента кормов для сельскохозяйственных животных и птиц и пищевых ингредиентов.The technical problem solved by the developed device is to enable thermal inactivation of legume seeds to prepare a feed component for farm animals and birds and food ingredients.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного устройства, состоит в повышении эффективности устройства за счет уменьшения расхода потребляемой тепловой энергии.The technical result obtained by the implementation of the developed device is to increase the efficiency of the device by reducing the consumption of heat energy.

Для получения указанного технического результата предложено использовать устройство термической инактивации семян бобовых культур разработанной конструкции. Разработанное устройство термической инактивации (инактиватор) 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 вход первой трубы и системы отвода теплоносителя на выходе последней трубы, при этом расстояние между соседними трубами соизмеримо с размером обрабатываемого семени, а трубы расположены параллельными рядами со смещением от ряда к ряду. В качестве теплоносителя может быть использована любая текучая неагрессивная среда, способная перемещаться по внутреннему объему труб при температуре, необходимой для термической инактивации семян бобовых культур. В частности, в качестве теплоносителя может быть использован пар, а также жидкости или жидкие смеси, в том числе, и растворы с высокой температурой кипения. Обычно используют трубы из стали, поскольку они достаточно устойчивы к действию практически любых видов теплоносителя, обладают хорошей теплопроводностью и могут быть достаточно легко смонтированы в корпусе любым известным путем. Преимущественно устройство содержит несколько уровней размещения труб в секции нагревателя. По меньшей мере, часть труб в секции могут быть изогнуты, что обеспечит большую площадь контакта поверхности трубы с внутренним объемом корпуса. Вышеуказанное техническое решение обеспечивает нагрев поступающих в секцию семян бобовых культур до необходимой температуры в течение короткого промежутка времени. Предпочтительно для повышения теплоотдачи и создания эффекта смешивания обрабатываемых семян бобовых культур, чтобы трубы в секции были расположены параллельно со смещением от ряда к ряду. Но для усиления теплового воздействия на обрабатываемые семена бобовых культур трубы могут быть расположены параллельно в ряду, но в соседних рядах трубы могут быть расположены под углом относительно направления труб предыдущего ряда. Кроме того, внутренние объемы труб в ряду и/или в секции могут быть соединены между собой в корпусе более одного раза с образованием сетчатой структуры. Это обеспечит большую теплоотдачу внутри корпуса. В одном из вариантов реализации разработанного устройства использован корпус прямоугольного сечения в поперечнике, при этом трубы, изготовленные из стали, проходя через внутренний объем корпуса, частично выходят за его пределы и закреплены сварными или резьбовыми соединениями на корпусе. При этом вне пределов корпуса трубы соединены в единую систему путем сообщения внутренних объемов труб изогнутыми полыми перемычками. Однако корпус может иметь в сечении и отличную от прямоугольной форму. Кроме того, соединение труб полыми перемычками может быть произведено и внутри корпуса. С одной стороны, это несколько усложняет монтаж, но, с другой стороны, несколько уменьшает тепловые потери. Поскольку желательно, чтобы основная часть тепловой энергии поступила на обрабатываемые семена бобовых культур на первой стадии обработки, источник теплоносителя предпочтительно подключен к внутреннему объему трубы верхнего ряда труб. Таким образом, теплоноситель поступает первоначально в верхние ряды труб, проходит по объединенной системе труб, нагревая внутреннее пространство корпуса и обрабатываемые семена бобовых культур и выходит их одной из труб нижнего ряда. В некоторых вариантах реализации разработанной конструкции теплоноситель затем поступает в теплообменник, нагревается там и повторно поступает на вход системы труб. Для обеспечения термической инактивации семян любых бобовых культур желательно, чтобы устройство содержало более одной секции нагревателя. Из предшествующего опыта работы следует, что при указанном количестве секций происходит термическая инактивация семян любых бобовых культур. Для уменьшения тепловых потерь желательно использовать термоизолированный корпус устройства. Термоизоляция корпуса может быть произведена любым известным путем. На выходе из корпуса может быть установлено средство регулирования скорости перемещения семян по устройству. Предпочтительно, оно может быть выполнено в виде ирисовой диафрагмы.To obtain the specified technical result, it is proposed to use a device for thermal inactivation of legume seeds of a developed design. The developed thermal inactivation device (inactivator) contains at least one heater section with a housing, a product loading unit located at the heater inlet and a product unloading assembly located at the outlet of the heater, the heater being made in the form located in its housing and fixed to the housing of a plurality of pipes, the internal volumes of which are connected to each other, the coolant supply system to the inlet of the first pipe and the coolant removal system at the outlet of the last pipe, the distance forward adjacent pipes is commensurate with the size of the treated seed and the tubes are arranged in parallel rows offset from row to row. Any non-aggressive fluid medium that can move along the internal volume of pipes at a temperature necessary for the thermal inactivation of leguminous seeds can be used as a heat carrier. In particular, steam, as well as liquids or liquid mixtures, including solutions with a high boiling point, can be used as a heat carrier. Steel pipes are usually used, since they are sufficiently resistant to virtually any type of coolant, have good thermal conductivity, and can be easily mounted in the casing by any known method. Advantageously, the device comprises several levels of pipe placement in the heater section. At least part of the pipes in the section can be bent, which will provide a large contact area of the pipe surface with the internal volume of the housing. The above technical solution ensures the heating of legumes entering the seed section to the required temperature in a short period of time. It is preferable to increase the heat transfer and create the effect of mixing the processed seeds of legumes, so that the pipes in the section are parallel to the offset from row to row. But to enhance the thermal effect on the processed seeds of legumes, the pipes can be arranged in parallel in a row, but in adjacent rows, the pipes can be located at an angle relative to the direction of the pipes of the previous row. In addition, the internal volumes of the pipes in the row and / or in the section can be interconnected in the housing more than once with the formation of a mesh structure. This will provide greater heat transfer inside the case. In one of the embodiments of the developed device, a rectangular cross-sectional case is used across, while pipes made of steel, passing through the internal volume of the body, partially extend beyond it and are fixed with welded or threaded joints on the body. Outside the casing, the pipes are connected into a single system by communicating the internal volumes of the pipes with curved hollow bridges. However, the housing may be in cross section and different from a rectangular shape. In addition, the connection of pipes with hollow jumpers can be made inside the housing. On the one hand, this complicates the installation somewhat, but, on the other hand, somewhat reduces heat loss. Since it is desirable that the main part of the thermal energy is supplied to the processed seeds of legumes at the first processing stage, the heat carrier source is preferably connected to the internal volume of the pipe of the upper row of pipes. Thus, the coolant initially enters the upper rows of pipes, passes through the combined pipe system, heating the internal space of the case and the processed seeds of legumes and leaves one of the pipes in the lower row. In some embodiments of the developed design, the coolant then enters the heat exchanger, heats there, and re-enters the pipe system inlet. To ensure thermal inactivation of the seeds of any legumes, it is desirable that the device contains more than one section of the heater. From previous experience it follows that with the indicated number of sections, the thermal inactivation of the seeds of any legumes occurs. To reduce heat loss, it is desirable to use a thermally insulated device casing. Thermal insulation of the case can be made by any known method. At the exit from the housing, a means for controlling the speed of movement of seeds through the device can be installed. Preferably, it can be made in the form of an iris diaphragm.

Разработанное устройство работает следующим образом.The developed device operates as follows.

Согласно разработанному способу переработки семян бобовых культур, осуществляют перемещение семян в направлении сверху вниз. Для этого семена бобовых культур подают сверху в емкость, в которой происходит термообработка, а удаление термообработанных бобов осуществляют из нижней части указанной емкости. Предварительно в систему труб подают теплоноситель, который 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 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 с использованием средства регулирования скорости перемещения семян по устройству. 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 перераспределение тепла и влаги. При указанном процессе перераспределения подведенное во время первого цикла нагрева тепловой энергии 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 получения значительного количества усвояемых аминокислот и разрушения «антипитательных» компонентов состава боба. 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 перераспределение 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 вкусо-ароматические ощущения в готовых продуктах. При выполнении указанных операций существенно снижается активность "антипитательных" ферментов, что способствует увеличению срока хранения конечного продукта, при существенном снижении энергоемкости процесса. Но основным назначением термической инактивации семян бобовых культур является уменьшения содержания «антипитательных» вещест в составе боба, а также увеличение усвояемости белковых компонентов состава боба.According to the developed method for the processing of seeds of legumes, the movement of seeds is carried out in the direction from top to bottom. For this, the seeds of legumes are fed from above into the container in which the heat treatment takes place, and the removal of the heat-treated beans is carried out from the lower part of the indicated container. Previously, a coolant is supplied to the pipe system, which, passing through the pipe system from top to bottom through all sections, heats the internal volume of the housing. 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 casing is 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 using means for controlling the speed of movement of seeds in the device. 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, the heat energy supplied during the first heating cycle is uniformly redistributed throughout the entire seed volume. 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 you go beyond the specified range, there is a significant increase in the energy intensity of the entire process without obtaining a significant amount of digestible amino acids and the destruction of the "anti-nutritional" components of the bean. 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 destruction and a significant decrease in the activity of lipoxygenase and similar enzymes contained in them, causing a bad smell, taste and aromatic sensations in the finished products. When performing these operations, the activity of "anti-nutritional" enzymes is significantly reduced, which helps to increase the shelf life of the final product, while significantly reducing the energy intensity of the process. But the main purpose of thermal inactivation of legume seeds is to reduce the content of "anti-nutritional" substances in the bean, as well as to increase the digestibility of the protein components of the bean.

Выделяющаяся из бобов смеси в виде пара влага может быть удалена из установки с использованием естественной или вытяжной вентиляции.Moisture released from the beans in the form of steam can be removed from the unit using natural or exhaust ventilation.

Экспериментально установлено, что использование устройства разработанной конструкции позволило снизить расход теплоносителя на 8% относительно устройства прототипа.It was experimentally established that the use of a device of a developed design allowed to reduce the coolant consumption by 8% relative to the prototype device.

Claims

1. Device for the inactivation of seeds of legumes, characterized in that it contains at least one section of the heater with a housing located at the inlet of the heater unit download product and located at the outlet of the heater unit for unloading the product, and the heater is made in the form a plurality of pipes located in its casing and secured to the casing, the internal volumes of which are connected in series with each other, the coolant supply system to the inlet of the first pipe and the coolant discharge system at the outlet of the latter pipe, while the distance between adjacent pipes is commensurate with the size of the seed being processed, and the pipes are arranged in parallel rows with an offset from row to row.

2. The device according to claim 1, characterized in that it contains at least two sections of the heater.

3. The device according to claim 1, characterized in that at least one of the pipes is made curved.

4. The device according to claim 1, characterized in that the housing is thermally insulated.

5. The device according to claim 1, characterized in that the ends of the pipes are connected outside the housing.

6. The device according to claim 1, characterized in that the ends of the pipes are connected inside the housing.

7. The device according to claim 1, characterized in that all the pipes are oriented parallel to each other.

8. The device according to claim 1, characterized in that in the next row the pipes are located at an angle relative to the direction of the pipes of the previous row.

9. The device according to claim 1, characterized in that the internal volumes of the pipes in the row and / or in the section are interconnected more than once.

10. The device according to claim 1, characterized in that at the outlet of the housing there is a means for controlling the speed of movement of seeds through the device.