Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПАТОКИ ИЗ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР

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

Известно устройство - установка для производства кормовых углеводных добавок сельскохозяйственным животным [патент на полезную модель RU №46681 U1 МПК 7 В02С 13/20], состоящее из установленной на раме на поворотных опорах емкости с водяной рубашкой, внутри которой установлено перемешивающе-измельчающее устройство - роторно-пульсационный аппарат. Конструкция данной установки позволяет получать патоку необходимого качества и принята за аналог. Недостатки установки следующие: в качестве перемешивающе-измельчающего устройства используется роторно-пульсационный аппарат, поэтому исходный нагрев жидкости (смеси воды, зерна (цельного или дробленого) и фермента), технологически необходимый для получения из нее патоки, малоэффективен вследствие того, что при работе данного аппарата возникающие в ней пузырьки разогретого пара через 5-10 минут исчезают после его выключения - происходит обратный процесс восстановления жидкости с забором тепла; срок эксплуатации роторно-пульсационного аппарата короткий, а стоимость высокая, что приводит к удорожанию получаемого продукта - патоки. Кроме того, в данной установке для полного перемешивания исходной жидкой смеси емкость установки необходимо в ручную накренять и фиксировать в определенных положениях.

Из уровня техники известна установка для приготовления жидкой зерновой патоки УЖК-500 [www.sibbio.ru/zhivotnovodstvo/uzsk-500], которая по своей технической и технологической сущности является наиболее близкой к предлагаемому изобретению и поэтому принимается за прототип. Установка включает емкость с датчиком температуры и контрольным краном, заполняемую предварительно разогретой до 35…40° водой, ферментом, зерном (цельным или дробленым), насос-диспергатор, трубопроводы, соединяющие узлы установки в единый водяной контур, оснащаемые необходимым количеством кранов и задвижек для осуществления технологического процесса получения патоки. Установка УЖК-500 за счет постоянной циркуляции смеси по замкнутому водяному контуру обеспечивает смешивание предварительно разогретой воды с ферментом и с зерном (дробленым или цельным); измельчение цельного зерна насосом-диспергатором; разогрев водяной смеси до 60° за счет возникающих в насосе кавитационных процессов; выгрузку готового продукта.

Установка УЖК-500 эффективна, позволяет получать продукт необходимого качества, однако имеет определенные недостатки. Например, установка оснащена насосом-диспергатором, - при загрузке цельного зерна в емкость установки происходит его измельчение путем многократного прохода в составе водяной смеси через насос-диспергатор, что необходимо для протекания технологического процесса получения патоки, но и при загрузке дробленого зерна оно также проходит через насос-диспергатор, - вышеуказанная технологическая операция в данном случае необязательна, так как не требуется измельчения зерна, а ее проведение приводит к ненужной эксплуатации и преждевременному износу диспергатора насоса (снижается и без того его невысокий ресурс (0,5 лет эксплуатации), - возникает необходимость в более частой замене всего насоса-диспергатора на новый) и необоснованным затратам энергии на данное прохождение, что, в конечном итоге, повышает стоимость получаемого продукта - патоки из зерна злаковых культур. Кроме того, конструкция емкости установки не обеспечивает эффективное смешивание компонентов смеси, что приводит к увеличению времени ее ферментации и, как следствие, снижает производительность технологического процесса получения сахаросодержащей патоки и ее качество.

Задачей изобретения является разработка установки для получения патоки из зерна злаковых культур, обеспечивающей за счет своего конструктивного исполнения и применения новых узлов и деталей усовершенствование технологических операций приготовления патоки из зерна злаковых культур, повышение надежности протекания и производительности процесса получения патоки, уменьшение его энергоемкости, снижение затрат на производство жидкого сахаросодержащего корма, улучшение качества получаемого продукта.

Поставленную задачу решает предлагаемое изобретение - установка для получения патоки из зерна злаковых культур.

Установка для получения патоки из зерна злаковых культур, состоящая из емкости с датчиком температуры и контрольным краном, насоса, диспергатора, трубопроводов с необходимым количеством кранов и задвижек, соединяющих узлы установки в единый водяной контур, отличающаяся тем, что циркуляцию жидкой смеси по водяному контуру установки осуществляет встроенный в него центробежный насос, на всасывающем патрубке насоса смонтированы параллельно друг другу с возможностью переключения направления потока жидкой кормовой смеси установленными кранами-переключателями трубопровод с пассивным диспергатором для измельчения цельного зерна, и трубопровод с пассивным кавитатором для разогрева проходящей через него жидкой смеси, а на выходном трубопроводе водяного контура в емкости установлен патрубок-завихритель.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В конструкцию установки для получения патоки внесены изменения: насос-диспергатор заменен и разделен на имеющий больший ресурс и менее дорогостоящий и энергоемкий, аналогичный по производительности центробежный насос, и пассивный диспергатор; на всасывающем патрубке насоса смонтированы два параллельных трубопровода, на входе и выходе которых установлены краны-переключатели для направления потока жидкой смеси в нужный трубопровод. Один из трубопроводов оснащен пассивным диспергатором для измельчения зерна и разогрева жидкости, проходящих через него; второй - пассивным кавитатором также для разогрева проходящей через него жидкой смеси. На выходном трубопроводе водяного контура в емкости установлен патрубок-завихритель для создания в ней строго распределенного закрученного потока жидкости, обеспечивающего быстрое и качественное перемешивание компонентов смеси.

Технологический процесс приготовления патоки начинается с дозированной загрузки зерна, цельного или дробленого, в емкость установки для получения патоки.

При загрузке цельного зерна технологический процесс получения патоки в установке остается практически прежним и представляет следующее. Фермент, а затем зерно, попадая в циркулирующую по водяному контуру воду, интенсивно перемешиваются, в том числе и за счет установленного на выходном трубопроводе в емкости установки патрубка-завихрителя; установкой кранов-переключателей на всасывающем патрубке насоса полученная смесь воды, фермента и цельного зерна направляется в трубопровод с пассивным диспергатором, где зерно, многократно проходя в составе смеси через его решетку, разрушается, а жидкость, преодолевая гидродинамическое сопротивление диспергатора, постепенно разогревается до необходимых 60°С; затем насос выключают, полученная смесь охлаждается в течение 1-го часа - технологический процесс получения патоки завершен и аналогичен прототипу.

Новизна и полезность технологического процесса получения патоки, полученные в результате технического усовершенствования установки для ее осуществления, заключается в следующем. При загрузке в емкость дробленого зерна не требуется его измельчение в диспергаторе, поэтому смесь дробленого зерна, воды и фермента, в отличие от прототипа, переключением кранов-переключателей направляется в трубопровод, оснащенный пассивным кавитатором, постепенно в нем разогревается до температуры 60° и идет далее по водяному контуру аналогично вышеизложенному технологическому процессу с цельным зерном; при этом разогрев жидкости более быстрый, чем при прохождении ее через диспергатор, а энергоемкость меньше. Таким образом, при загрузке дробленого зерна технологический процесс получения патоки происходит без участия диспергатора, в отличие от прототипа, у которого диспергатор всегда задействован и изнашивается при загрузке в установку любого зерна, вследствие чего при использовании дробленого зерна на большее время сохраняется ресурс диспергатора, срок его эксплуатации увеличивается, поэтому замена на дорогостоящий новый происходит реже, что, как следствие, приводит к снижению затрат на получение патоки. Кроме того, надежность пассивного кавитатора выше, чем диспергатора, поэтому прохождение смеси воды, фермента и дробленого зерна через трубопровод, оснащенный кавитатором, повышает технологическую надежность протекания всего процесса получения патоки из зерна злаковых культур.

Производительность процесса получения патоки и качество получаемого продукта при загрузке в емкость любого зерна повышает устанавливаемый на выходном трубопроводе водяного контура патрубок-завихритель для создания в емкости установки строго распределенного закрученного потока жидкости, обеспечивающего быстрое и качественное перемешивание компонентов смеси.

Исходя из вышеизложенного, новая установка для получения патоки из зерна злаковых культур решает поставленные перед изобретением задачи: обеспечивает за счет своего конструктивного исполнения и применения новых узлов и деталей усовершенствование технологических операций приготовления патоки из зерна злаковых культур, повышает надежность протекания и производительность процесса получения патоки, уменьшает его энергоемкость, снижает затраты на производство данного вида жидкого сахаросодержащего корма, улучшает качество получаемого продукта.

На фигуре приведена конструктивно-технологическая схема установки для получения патоки из зерна злаковых культур.

Установка для получения патоки состоит из емкости 1 с датчиком температуры 2 и контрольным краном 3, водяного контура 4 из труб различной конфигурации и диаметра, в который встроен центробежный насос 5 с приводом от электродвигателя 6; всасывающий патрубок насоса 5 разделен на верхний 7 и нижний 8 трубопроводы, на концах которых установлены краны-переключатели соответственно 9 и 10; в верхний трубопровод 7 вмонтирован пассивный кавитатор 11, в нижний 8 - пассивный диспергатор 12; в водяном контуре имеется кран 13 для вывода готового продукта с помощью крана 14, для слива жидкости предусмотрен кран 15; в емкости 1 установки на выходном трубопроводе установлен патрубок-завихритель 16.

Установка для получения патоки из зерна злаковых культур работает следующим образом. В емкость 1, предварительно заполненную разогретой до 40°С водой, подают фермент и, после его перемешивания, например, цельное зерно, - при этом краны 3, 13, 15 закрыты, кран 14 открыт, краны-переключатели 9 и 10 переведены в положение I, центробежный насос 5 включен. Направляемый кранами-переключателями 9 и 10 поток смеси воды, зерна и фермента начинает циркулировать через пассивный диспергатор 12 и далее по водяному контуру через патрубок-завихритель 16 в емкость 1, из нее во всасывающий патрубок, и так по кругу - начинается процесс ферментации (процесс превращения крахмала зерна в сахар под действием растворенного в воде фермента). При этом зерно в составе водяной смеси, многократно проходя через пассивный диспергатор 12, постепенно разрушается, а жидкость нагревается до технологически необходимой температуры 58…60°. После достижения жидкостью нужной температуры насос 5 выключают, и ферментация для получения патоки продолжается без движения жидкости 1…1,5 часа, по истечении которых в установке получена готовая патока из зерна злаковых культур, которую выгружают на корм животным через кран 13, закрыв кран 14 и включив насос 5; технологический процесс получения патоки такой же, как у прототипа, но протекает несколько быстрее и качественнее за счет более полного и быстрого смешивания компонентов смеси в емкости 1 установки после прохождения ими патрубка-завихрителя 16.

При загрузке в емкость 1 дробленого зерна полученная механическая смесь дробленого зерна, предварительно разогретой воды и фермента переключением кранов-переключателей 9 и 10 в положение II направляется в трубопровод 7, оснащенный пассивным кавитатором 11, постепенно в нем разогревается до температуры 60° и идет далее по водяному контуру аналогично вышеизложенному процессу с цельным зерном; при этом разогрев жидкости при прохождении ее через кавитатор 11 более быстрый, чем при прохождении через диспергатор 12, следовательно, быстрее произойдет и процесс превращения крахмала в сахар, - повышается производительность установки. Кроме того, энергоемкость процесса получения патоки меньше при прохождении технологической жидкости (смеси) через кавитатор 11, чем диспергатор 12, так как гидравлическое сопротивление кавитатора 11 ниже. Предложенная конструкция установки позволяет при использовании дробленого зерна получать патоку без участия диспергатора 12, следовательно, сохраняется его ресурс и увеличивается срок эксплуатации, что, в конечном итоге, уменьшает затраты на получение патоки и снижает ее себестоимость. Надежность пассивного кавитатора 11 выше, чем диспергатора 12, поэтому прохождение жидкой технологической смеси через трубопровод 7 с кавитатором 11 повышает технологическую надежность всего процесса получения патоки. Установка патрубка-завихрителя 16 на выходном трубопроводе водяного контура 4 в емкости 1 обеспечивает быстрое и полное перемешивание компонентов смеси, что повышает производительность получения патоки и качество конечного продукта.

Таким образом, новая установка для получения патоки из зерна злаковых культур решает поставленные перед изобретением задачи: обеспечивает за счет своего конструктивного исполнения и применения новых узлов и деталей усовершенствование технологических операций приготовления патоки из зерна злаковых культур, повышает надежность протекания и производительность процесса получения патоки, уменьшает его энергоемкость, снижает затраты на производство данного вида жидкого сахаросодержащего корма, улучшает качество получаемого продукта.