Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПАТОКИ ИЗ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано при производстве жидких кормов для различных групп животных в сельскохозяйственных предприятиях.

Известен способ получения сахаристых продуктов из зернового сырья [Патент RU 2285725 С2, МПК С13К 1/06, 2006.01]. Способ определяет технологический процесс получения патоки из цельного зерна под воздействием фермента. Способ эффективен, позволяет получать сахаристые продукты хорошего качества, например патоку, из различного зернового сырья. Недостатком способа является то, что при переработке, например, цельного зерна в патоку его необходимо замачивать в воде на 4…5 часов, что увеличивает время цикла получения продукта, что, соответственно, уменьшает производительность процесса получения патоки; измельчение зерна проводится в дорогостоящем роторно-пульсационном аппарате, имеющем невысокий ресурс, что приводит к удорожанию производства данного вида корма.

Известен способ приготовления жидкой зерновой патоки, осуществляемый установкой УЖК-500 [www.sibbio.ru/zhivotnovodstvo/uzsk-500], и включающий в себя подачу цельного зерна на предварительную обработку измельчением в дробилку зерна, выгрузку дробленого зернового материала в бункер-накопитель (1-й вариант), или подачу цельного зерна сразу в бункер-накопитель (2-й вариант), из него дозированную загрузку в емкость установки УЖК-500, заполненную необходимым количеством воды с растворенным в ней ферментом, предварительно нагретой до температуры 30…40°С и циркулирующей по замкнутому водяному контуру установки для образования однородной механической смеси воды с ферментом и дробленого или цельного зерна. Постоянная циркуляция водяной смеси в установке осуществляется до достижения ее температуры 58…60°С насосом-диспергатором, который, помимо придания движения проходящей через него жидкости, осуществляет измельчение находящегося в ней цельного зерна (2-й вариант загрузки установки) и разогревает жидкость до оптимальной для ферментации (превращения крахмала зерен в сахар с помощью фермента) температуры (58…60°С) за счет возникающих в насосе кавитационных процессов.

Способ, осуществляемый установкой УЖК-500, эффективен, позволяет получать продукт необходимого качества и принимается за прототип, однако имеет определенные недостатки. Например, при загрузке цельного зерна в емкость установки (2-й вариант) его ферментация начнется только после постепенного измельчения, достигаемого путем многократного прохода в составе водяной смеси через насос-диспергатор, - указанное приводит к увеличению времени цикла приготовления патоки, т.е. снижается производительность установки; используемый насос-диспергатор технически несовершенен: имеет невысокий срок эксплуатации вследствие быстрого износа его кавитационной решетки и поэтому требует частой (через 0,5 г. эксплуатации) замены на новый, что приводит к дополнительным затратам на получение патоки и, в итоге, к удорожанию производства конечного продукта - патоки из зерна злаковых культур; использование для получения патоки измельченного (дробленого) зерна (1-й вариант загрузки) приводит к следующему: при загрузке такого материала в емкость установки с циркулирующей в ней водой с ферментом в воде образуются устойчивые к разрушению комки из слипшегося дробленого зернового материала, которые часто попадают в водяной контур установки, вследствие чего происходит забивание трубопроводов контура, приводящее к остановке всего технологического процесса получения патоки. Кроме того, в комки слипшегося измельченного зернового материала не проникает вода с ферментом, следовательно, не весь зерновой материал перерабатывается в патоку, что в конечном итоге приводит к ухудшению потребительских качеств получаемого продукта - потоки; при этом конструкция установки УЖК-500, осуществляющей способ получения патоки из зерна злаковых культур, такова, что вся механическая смесь воды и измельченного зерна (1-й вариант загрузки) проходит через насос-диспергатор, - вышеуказанная технологическая операция в данном случае не обязательна, так как не требуется измельчения зерна, а ее проведение приводит к преждевременному износу насоса и необоснованным затратам энергии на данное прохождение.

Задачей изобретения является разработка способа приготовления патоки из зерна злаковых культур, обеспечивающего за счет применения новых технологических операций и усовершенствования конструктивного исполнения установки для ее осуществления улучшение качества получаемого продукта, повышение надежности протекания и производительности технологического процесса получения патоки и уменьшение его энергоемкости, снижение затрат на производство данного вида корма.

Поставленную задачу решает предлагаемое изобретение - способ приготовления патоки из зерна злаковых культур.

Способ приготовления патоки из зерна злаковых культур, включающий в себя подачу зерна на предварительную обработку, выгрузку обработанного зернового материала в бункер-накопитель, из него дозированную загрузку в емкость установки для получения патоки, заполненную необходимым количеством воды с растворенным в ней ферментом, постоянно циркулирующей по замкнутому водяному контуру установки, отличающийся тем, что зерно для предварительной обработки подают на плющение вальцовой плющилкой зерна, циркуляцию водяной смеси в установке для получения патоки осуществляет центробежный насос, а для разогрева смеси воды с растворенным в ней ферментом и плющеным зерном до оптимальной для ферментации температуры ее направляют в пассивный кавитатор, встраиваемый в водяной контур установки.

Предлагаемое изобретение (способ) осуществляется вальцовой плющилкой для зерна, разгрузочно-загрузочным устройством (норией), установкой для получения патоки из зерна злаковых культур.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Технологический процесс приготовления патоки начинается с предварительной обработки зерна плющением вальцовой плющилкой зерна и получения плющеного зерна (зерновых хлопьев), которое затем через бункер-накопитель дозированно загружают в емкость установки для получения патоки. Преимущества новой технологической операции, результатом применения которой является использование плющеного зерна вместо дробленого или цельного для получения патоки, заключаются в следующем. Единичное плющеное зерно представляет из себя расплющенное (плоское) зерно с многочисленными микротрещинами и повреждениями своей наружной оболочки и внутренней структуры, имеющее размеры, сопоставимые с необработанным (цельным) зерном. Попадая в емкость установки с циркулирующей в ней водой с ферментом, контактируя с ней и активно перемешиваясь, плющеные зерна, в отличие от прототипа (1-й вариант загрузки), не слипаются друг с другом вследствие своих размеров и имеющейся на их поверхности зерновой оболочки, в то же время через микротрещины вода с ферментом легко проникает внутрь плющеных зерен, - сразу начинается процесс ферментации, как и у дробленого зерна - превращение крахмала в сахар. Структура плющеного зерна непрочная, и при попадании в циркулирующую в установке жидкость плющеное зерно быстро разрушается, т.е. не требуется для этого дополнительного механического воздействия и энергии. Таким образом, использование плющеного зерна вместо дробленого устраняет недостатки применения дробленого зерна: не образуются комки зернового материала - качество патоки не снижается и остается высоким, не происходит забивания водяного контура установки - технологический процесс получения патоки стабилен. Использование плющеного зерна вместо цельного (2-й вариант загрузки) приводит к следующему: не требуется измельчение зерна, экономится электроэнергия, так как процесс плющения зерна менее энергоемок, чем постепенное измельчение цельного зерна при прохождении его в смеси с водой через насос-диспергатор; процесс ферментации плющеного зерна начинается сразу после его подачи в емкость установки - производительность процесса получения патоки (ферментация) остается высокой. В связи с тем что поступающее в установку на ферментацию плющеное зерно не требует дополнительного измельчения, насос-диспергатор заменяют на имеющий больший ресурс и менее дорогостоящий и энергоемкий аналогичный по производительности центробежный насос, что в конечном итоге снижает затраты на производство патоки. Таким образом, применение для получения патоки зерна после его предварительной обработки плющением (плющеного зерна) вместо цельного уменьшает энергоемкость технологического процесса и повышает его производительность, снижает затраты на производство данного вида корма. Вмонтированный в водяной контур установки пассивный кавитатор (устройство, преобразующее энергию движения проходящей через него воды в тепловую) осуществляет более интенсивный нагрев проходящей через него смеси воды и плющеного зерна до оптимального для ферментации значения, тем самым увеличивая скорость ее протекания, - повышается производительность получения жидкого корма.

Исходя из вышеизложенного, новый способ приготовления патоки из зерна злаковых культур решает поставленные перед изобретением задачи: обеспечивает за счет применения новых технологических операций и усовершенствования конструктивного исполнения установки для ее осуществления улучшение качества получаемого продукта, повышение надежности протекания и производительности технологического процесса получения патоки и уменьшение его энергоемкости, снижение затрат на производство данного вида корма.

На фигуре приведена конструктивно-технологическая схема способа приготовления патоки из зерна злаковых культур и установки для его осуществления.

Способ осуществляется вальцовой плющилкой зерна 1, разгрузочно-загрузочным устройством (норией) 2, установкой для получения патоки I, промежуточным бункером 3 и бункером для фермента 4. Установка для получения патоки I состоит из емкости 5, водяного контура 6 из труб различной конфигурации и диаметра, в который вмонтированы центробежный насос насос 7 с приводом от электродвигателя 8, краны 9, 10, 11, кран для слива жидкости 12, пассивный кавитатор 13; в емкости 5 имеется датчик температуры 14, уровень заливаемой в емкость воды контролируется краном 15.

Способ приготовления патоки из зерна злаковых культур заключается в следующем. Цельное зерно для предварительной обработки подают на плющение в вальцовую плющилку зерна 1, откуда уже предварительно обработанное плющеное зерно норией 2 подают в бункер-накопитель 3; в бункер 4 засыпают фермент. Краны 9, 10 и 15 открыты, краны 12 и 11 закрывают. В емкость 5 наливают необходимое количество нагретой до 35…40°С воды (кран 15 закрывают), затем сюда же из бункера 4 засыпают дозу фермента, включают насос 7 - вода и фермент начинают циркулировать по водяном} контуру 6, - фермент растворяется в воде. После полного растворения фермента (2 мин после включения насоса) из бункера-накопителя 3 в емкость 5 подают необходимое количество плющеного зерна: по водяному контуру 6 установки через емкость 5 и кавитатор 13 начинает циркулировать смесь воды и растворенного в ней фермента с плющеным зерном, - начинается процесс ферментации (процесс превращения крахмала зерна в легкоусвояемый сахар под действием растворенного в воде фермента). При этом водяная смесь, многократно проходя (1,5…2 часа работы насоса 7) через пассивный кавитатор 13 установки I, нагревается до технологически необходимой температуры 58…60°, затем насос 7 выключают, и ферментация в установке для получения патоки продолжается без движения жидкости еще 1…1,5 часа. По истечении данного времени в установке I из находящихся в ней воды и плющеного зерна получен готовый продукт - патока из зерна злаковых культур, которую выгружают через кран 11, закрыв кран 10 и включив насос 7, для использования на корм животных.

Преимущества нового способа перед прототипом заключаются в следующем. Применена новая технологическая операция предварительной обработки зерна - плющение вальцовой плющилкой 1, результатом применения которой является использование плющеного зерна вместо дробленого или цельного. Попадая в емкость 5 установки с циркулирующей в ней по водяному контуру 6 водой с ферментом, плющеные зерна, в отличие от прототипа (загрузка дробленого зерна), не слипаются друг с другом и не образуют комков, при этом время вода с ферментом сразу проникает внутрь плющеных зерен, - начинается процесс ферментации, как и у дробленого зерна. Следовательно, использование плющеного зерна вместо дробленого устраняет недостатки применения дробленого зерна: качество патоки остается стабильно высоким (в готовом продукте нет непереработанных комков слипшегося измельченного зерна), технологический процесс получения патоки также стабильно высок (не происходит забивания водяного контура 6 установки). Плющеное зерно, попадая в емкость 5 с циркулирующей водой, быстро разрушается, т.е. не требует дополнительного механического разрушения и энергии. Использование плющеного зерна вместо цельного приводит к следующему положительному результату: так как не требуется измельчение зерна, в водяном контуре установки применен менее дорогостоящий и имеющий длительный срок службы, менее энергоемкий аналогичный по производительности замененному центробежный насос 7; процесс ферментации плющеного зерна, в отличие от цельного, начинается сразу после его подачи в емкость 5 установки I - производительность процесса остается стабильно высокой, - таким образом, уменьшается энергоемкость технологического процесса получения патоки и повышается его производительность, снижаются затраты на производство данного вида корма. Вмонтированный в водяной контур 6 пассивный кавитатор 13 осуществляет более интенсивный нагрев проходящей через него смеси воды и плющеного зерна до оптимального для ферментации и поэтому повышает скорость ее протекания, тем самым повышает производительность процесса получения патоки.

Таким образом, использование нового способ приготовления патоки из зерна злаковых культур решает поставленные перед изобретением задачи: обеспечивает за счет применения новых технологических операций и усовершенствования конструктивного исполнения установки для ее осуществления улучшение качества получаемого продукта, повышение надежности протекания и производительности технологического процесса получения патоки и уменьшение его энергоемкости, снижение затрат на производство данного корма.