Результат интеллектуальной деятельности: ЛИНИЯ МИКРОНИЗАЦИИ ЗЕРНА

Изобретение относится к оборудованию для тепловой обработки зерна и может быть использовано в комбикормовой промышленности, а также в комбикормовых цехах, занимающихся содержанием и выращиванием сельскохозяйственных животных и птицы.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является линии микронизации зерна фирмы «Micronizing Company (U.K.) Limited)» [Сайт Micronizing Company UK Limited [Электронный ресурс], Великобритания, 2011 - Режим доступа: http//www.Micronizing.com/?page_id=110, свободный. - Загл. с экрана], содержащая транспортер; барабанный сепаратор; емкость для мелкой примеси; шелушильную машину; микронизатор; емкость для отсева; бункер готовой продукции; циклон (контроль выноса зерна); циклон (контроль состояния перфорированного цилиндра); циклон (очистка воздуха); вентилятор.

Недостатками известной линии микронизации зерна фирмы «Micronizing Company (U.K.) Limited)» являются:

- перечень технологических приемов обеззараживания и их режимы не увязаны с перечнем и качеством составляющих компонентов комбикормов, определяющих их сбалансированность по основным питательным, минеральным и биологически активным веществам;

- недостаточное обеззараживание и инактивация антипитательных веществ отражается на качестве выпускаемой продукции, создает дополнительные затруднения при соблюдении заданных рецептов комбикормов, вызывает необходимость введения дополнительного количества витаминов и биологически активных веществ для достижения требуемого качества готовой продукции;

- большие удельные энергозатраты за счет нагрева элементов ленточного конвейера;

- цоколи ламп находятся в рабочей зоне при повышенной температуре, что существенно снижает их ресурс.

Технической задачей изобретения является уничтожение патогенной микрофлоры, снижение энергетических затрат, расширение ассортимента производимых полнорационных комбикормов, в состав которых входит микронизированное зерно, увеличение технологических возможностей линии микронизации зерна, используемого для получения комбикормов заданной пищевой ценности, адаптированных для различных видов сельскохозяйственных животных и птицы, повышение питательной ценности и усвояемости белков и углеводов за счет термического обеззараживания зерна и комбикорма.

Поставленная задача достигается тем, что в линии микронизации зерна, содержащей магнитный сепаратор, плющильную машину, охладитель, новым является то, что очищенное от металломагнитной примеси на магнитном сепараторе зерновое сырье подается в бункер микронизатора, из которого при помощи дозатора направляется на вибротранспортер, по мере перемещения по транспортеру, над которым установлен блок газовых ИК-горелок, зерно непрерывно перемещается и переворачивается, что обеспечивает равномерный обогрев всей его поверхности, после интенсивного нагрева зерно поступает в плющильную машину, где плющится в зазоре между вращающимися валками, полученные хлопья подаются на охладитель, где охлаждаются, отработанный воздух из охладителя очищается в циклоне и удаляется в атмосферу, для вытяжки продуктов сгорания над блоком газовых горелок устанавливается зонт с вытяжным вентилятором.

На фиг.1 приведено изображение линии микронизации зерна.

В состав линии микронизации зерна (фиг.1) входят: магнитный сепаратор 1; микронизатор в составе бункера-дозатора 2, вибротранспортера 3, блока газовых беспламенных ИК-горелок 4, комплекта газораспределительной аппаратуры 5, вытяжной зонт 9; а также приемный бункер 6, плющильная машина 7, охладитель 8.

Технологический процесс производства микронизированного зерна включает следующие основные операции: увлажнение зерна водой, отволаживание увлажненного зерна с целью перераспределения влаги по объему зерновки, микронизацию зерна, плющение микронизированного зерна, охлаждение хлопьев.

Предварительно зерно подвергается увлажнению водой с температурой 40-60°C в течение 1-2 мин.

Увлажненное до необходимой влажности зерно поступает в бункер для отволаживания для равномерного распределения влаги по объему зерновки. Равномерность распределения влаги по объему зерновки определяется длительностью отволаживания. Время нахождения зерна в бункере для отволаживания должно быть следующее: шелушенный ячмень 2…3 часа; пшеница - 2…3 часа; кукуруза - 4…6 часов. Отлежка зерна осуществляется в течение 4-6 часов.

На входе в линию микронизации зерна устанавливается магнитный сепаратор 1. На магнитный сепаратор 1 подается гидротермически обработанное зерно влажностью до 21% с пониженной сыпучестью.

Металлические магнитные примеси из-за высокой теплоемкости и температуропроводности за 30-60 с ИК-обработки набирают температуру выше температуры обрабатываемого зерна и представляют повышенную пожароопасность. Поэтому магнитный сепаратор должен обеспечивать 100% эффективность извлечения магнитных примесей размером от 1 мм и более и 80% извлечения слабомагнитных примесей размером 0,5-1,0 мм.

Магнитная система сепаратора 1 имеет повышенную магнитную силу и обеспечивает быструю и удобную очистку рабочего органа от магнитных примесей. В процессе движения зерна магнитные примеси извлекаются и фиксируются на полюсах. Для очистки от извлеченных магнитных примесей верхняя и нижняя магнитные системы поочередно выводятся из рабочей зоны и освобождаются от примесей.

Бункер-дозатор 2 состоит из бункера, питающего валика, шибера, вариатора, электромотора, регулятора. Основными элементами устройства для дозирования являются питающий валик и вариатор.

Валики имели гладкую поверхность с параллельными рифлями и рифлями, нарезанными под углом к продольной оси валика.

Наиболее приемлемым, обеспечивающим стабильный дозированный режим подачи зернового сырья является питающий валик с шагом расположения рифлей 10 мм, шириной рифлей 8 мм, глубиной рифлей 2 мм. Сдвиг рифлей относительно продольной оси валика составлял 10 мм.

Скорость вращения питающего валика устанавливается с помощью регулятора вариатора, а величина зазора щели - с помощью регулятора с указателем положения шибера.

Бункер-дозатор 2 работает следующим образом. Заданный размер щели между шибером и питающим валиком устанавливается при помощи регулятора, а заданную скорость вращения питающего валика устанавливают при помощи шкалы вариатора. Затем зерно подается в бункер, откуда оно дозированно подается на выход питающим валиком.

Скорость вращения питающего валика изменялась при помощи цепного вариатора от 0 до 30 об/мин. Ввиду того, что объемная масса ячменя колеблется в пределах 0,56…0,75 т/м³, кукурузы - 0,70…0,83 т/м³, пшеницы - 0,65…0,76 т/м³, то скорость вращения валика и размер щели шибера необходимо постоянно регулировать: щель шибера была равна при микронизации: ячменя 10 мм; кукурузы 13 мм; пшеницы 8 мм.

Микронизатор включает в себя бункер-дозатор 2, вибротранспортер 3, блок газовых беспламенных ИК-горелок 4, комплект газораспределительной аппаратуры 5, вытяжной зонт 9, установленные на раме, рабочую площадку и шкаф управления. Бункер-дозатор 2 состоит из приемного бункера и дозирующего узла с механизмом регулировки производительности. Дозирующий узел обеспечивает равномерную подачу зерна слоем одинаковой толщины по всей ширине лотка вибротранспортера 3 в заданном диапазоне регулировки производительности. Бункер-дозатор 2 закреплен на раме и установлен на приемном конце вибротранспортера 3.

Вибротранспортер 3 включает станину, вибролоток и механизм регулировки угла наклона лотка. Вибротранспортер 3 снабжен виброоопорами и установлен на раме микронизатора.

Блок газовых беспламенных ИК-горелок 4 включает газовые горелки, систему зажигания, устройство удаления отработанных газов из рабочей зоны. Он установлен на своей раме над вибротранспортером 3 на пружинных амортизаторах, смонтированных на кронштейнах. Для регулировки рабочего зазора предусмотрена возможность изменения расстояния между излучающей поверхностью газовых горелок и дном лотка вибротранспортера 3.

Система зажигания обеспечивает надежное первичное зажигание и устойчивое горение пламени на всех горелках коллектора.

Устройство удаления отработанных газов включает вытяжной зонт 9 из нержавеющей стали и раздвоенный вентилятор.

Для достижения качественной обработки зерна используются дополнительные элементы - вибраторы для вибрации ленты конвейера, что заставляет зерно многократно переворачиваться и со всех сторон обрабатываться инфракрасным излучением.

Угол наклона подвижной рамы относительно горизонтальной плоскости определяли посредством шкалы, закрепленной на неподвижной раме, которая была отградуирована при помощи угломера.

Основным элементом микронизаторов, осуществляющих процесс микронизации зерна, является ИК-излучение, излучаемое ИК-излучателями.

Газовоздушная смесь проходит через керамическую пластину, через систему кратерных отверстий, каждое из которых, в свою очередь, состоит из семи отверстий сложной формы. Уникальная конструкция предотвращает появление открытого горения, делая излучатели максимально пожаробезопасными. Предусмотрена система безопасности, перекрывающая в нештатной ситуации подачу газа. Система зажигания устойчива к внешним помехам. Длительность цикла зажигания - до 45 секунд.

Блок ИК-излучения 4 включает генераторы, систему зажигания и систему вытяжки отработанных газов. Оптимальный режим горения в зоне сгорания обеспечивается специальной системой, включающей инжектор, диффузор и смесительную камеру. Система зажигания управляется двумя регуляторами, по одному на каждый ряд регуляторов. Горелки зажигаются двумя основными электрическими свечами зажигания и четырьмя контрольными. Ввод газа регулируется соленоидным клапаном, который включается через заданный интервал времени с помощью реле времени, установленного в шкафу управления.

Подача различных видов зерна на лоток вибротранспортера 3 должна регулироваться электродвигателем с вариатором скоростей и шибером на выходе бункера.

По мере перемещения по транспортеру, над которым установлен блок газовых ИК-горелок 4, зерно непрерывно перемещается и переворачивается, что обеспечивает равномерный обогрев всей его поверхности.

В процессе микронизации поток ИК-лучей с частотой (1-15) 10⁸ МГц, взаимодействуя с обрабатываемым продуктом, преобразуется в теплоту. В результате происходит быстрый разогрев продукта. При этом влага, содержащаяся в зерне, как бы закипает, зерно размягчается, вспучивается. В таком состоянии оно плющится. При этом изменяются физические и биохимические свойства зерна. Происходит клейстеризация и декструкция крахмала, что повышает питательную ценность зерна. Обеспечивается высокое санитарное состояние обработанного продукта и подавление патогенной микрофлоры.

После интенсивного нагрева в течение 40-180 секунд до температуры 95°C зерно поступает в загрузочную воронку плющильной машины 7 с приемным бункером 6 и магнитной защиты, где обеспечивается плющение горячего зерна в хлопья между вращающимися рифлеными валками из отбеленного чугуна, вращающимися с разной скоростью.

Полученные хлопья подаются на охладитель 8, который понижает температуру горячих зерен или хлопьев до температуры близкой к температуре окружающей среды за счет принудительной циркуляции воздуха сквозь слой продукта. Охладитель 8 должен включать горизонтальный двухъярусный ленточный транспортер, приводимый в движение электродвигателем с вариатором скоростей, центробежный вентилятор с циклоном и шлюзовым затвором. Режим работы охладителя 8 регулируется числом оборотов привода транспортера с открытием задвижки вентилятора, извлеченный из охладителя 8 воздух выбрасывается в атмосферу по воздуховоду через циклон. Для вытяжки продуктов сгорания над блоком газовых горелок устанавливается вытяжной зонт 9 с вентилятором.

Предлагаемая линия микронизации зерна работает следующим образом.

Увлажненное зерно микронизатора проходит контрольную очистку на магнитном сепараторе 1 для извлечения и удаления металломагнитных примесей, представляющих повышенную опасность после нагрева в рабочей зоне микронизатора. Очищенное от металломагнитной примеси на магнитном сепараторе 1 зерновое сырье с исходной влажностью 14-16% подается в бункер-дозатор 2, который обеспечивает накопление зерна и дозированную подачу его на лоток вибротранспортера 3.

Питатель бункера-дозатора 2 должен обеспечивать заданную производительность при подаче зерна на вибростол и равномерное распределение зерна по ширине стола вибротранспортером 3 и по высоте слоя зерна. Инфракрасная обработка зерна производится в процессе его вибротранспортирования направленным электромагнитным излучением с частотой в диапазоне (1-150)·10⁶ МГц с плотностью установленной мощности 30-40 кВт/м².

Зерно, обработанное инфракрасными лучами, в зависимости от принятой технологии подается на охладитель 8 или на плющильную машину 7 для дополнительного разрушения крахмального комплекса зерна.

Микронизированное зерно подвергают плющению на плющильной машине 7, имеющей систему регулирования числа оборотов валков и давление прижима валков, что обеспечивает получение хлопьев различной толщины. Толщина зерновых хлопьев, предназначенных для кормовых целей, должна быть в пределах 0,5-1,5 мм. При работе плющильной машины 7 температура валков может возрастать до 100°C, поэтому предусмотрено водяное охлаждение валков.

Горячее зерно после микронизации или хлопья после плющильной машины 7 подаются на горизонтальный ленточный охладитель 8, где охлаждаются до температуры, не более чем на 10°C превышающий температуру окружающего воздуха. Регулирование температуры продукта на выходе охладителя 8 обеспечивается изменением объема подачи охлаждающего агента (воздуха из помещения) и изменением скорости движения продукта по ленте охладителя.

Валки плющильной машины 7 имеют гладкую поверхность. Отношение скоростей между двумя вращающимися навстречу друг другу валками 1:1,05; 1:1.1. Увлажненное, слегка пропаренное зерно из приемного бункера 6 при помощи регулируемой заслонки поступает на валик питателя, откуда тонким слоем попадает в рабочей зазор между валками и плющится. Для предотвращения налипания влажных зерен на валки внизу вдоль них установлены ножи (очистители). Во избежание перегрева валков (пустотелых) внутрь их подают воду, сначала в один, а затем, после небольшого охлаждения воды, в другой. Вращение валков обеспечивается косозубой передачей. Для регулирования межвальцового рабочего зазора подшипники одного валка можно перемещать между направляющими станины станка. В станке установлены амортизационные пружины, позволяющие отжиматься валкам при прохождении через рабочую зону станка посторонних твердых предметов.

Высокое качество ИК-обработки зерна определяется правильностью охлаждения микронизированного зерна. Горизонтальный ленточный охладитель 8 работает по принципу комбинации перекрестного потока воздуха с продуктом с противотоком. При таком способе охлаждения конечная температура продукта может быть на 3…4°C выше температуры окружающей среды, что допустимо. Охладитель 8 включает сетчатую ленту, выполненную в виде секций из стальной нержавеющей сетки, плоские скребки, по бокам соединенные с цепями, охватывающими натяжной и опорный барабаны. Цепи звездочками соединены с электрическим приводом.

Зерновые хлопья через питающее устройство поступают на ленту транспортера. Лоток равномерно распределяет продукт. Отражатели, закрепленные на охладительной камере, предотвращают попадание продукта на цепь и за пределы транспортера. Через окна, расположенные в боковых стенках, засасывается воздух, который проходит через ситовую ленту транспортера слой хлопьев, а затем отсасывается вентилятором, соединенным воздухопроводом с верхним кожухом охладительной камеры. Продукт, перемещаясь от питающего устройства к выпускному патрубку, охлаждается.

Обработанное ИК-излучением зерно, входящее в состав комбикорма, приводит к увеличению привесов живой массы поросят до 15% с одновременным снижением расхода корма на 13%.

Таким образом, использование изобретения позволит:

- расширить ассортимент выпускаемых полнорационных комбикормов, в состав которых входит микронизированное зерно, заданной пищевой ценности, адаптированной для различных видов животных и птицы;

- повысить пищевую ценность полнорационных комбикормов путем направленного регулирования за счет применения микронизированного зерна.