Установка для получения пищевого порошка из биологического сырья

Объект полезной модели: установка для получения пищевого порошка из биологического сырья. Область применения: пищевая промышленность. Сущность полезной модели: установка содержит смеситель 1, теплогенератор 2, камеру сушки 4, которая выполнена в виде цилиндрического корпуса, в нижней части которого установлен измельчитель, выполненный в виде активатора 5. Циклон 6 снабжен входным патрубком 7 и выходным патрубком 8, при этом верхняя часть камеры сушки 4 соединена с входным патрубком 7 циклона 6. Выходной патрубок 3 теплогенератора 2 расположен вдоль оси камеры сушки 4, при этом его сопло 9 обращено к активатору 5. Установка содержит влагоотделитель 10, присоединенный к выходному патрубку 8 циклона 6 и снабженный агрегатом конденсирования 11 с емкостью 12 для сбора конденсата, выход которого оснащен узлом распыления 13 конденсата, размещенным в выходном патрубке 8 циклона 6. В частном варианте исполнения заявляемая установка снабжена одним дополнительным циклоном 17, размещенным в технологической схеме установки между камерой сушки 4 и циклоном 6, при этом входной патрубок 18 дополнительного циклона 17 присоединен к верхней части камеры сушки 4, а выходной патрубок 19 - к входному патрубку 7 циклона 6. Технический результат: получение тонкодисперсного пищевого порошка с высокой степенью чистоты, обладающего высокой биологической ценностью при сохранении витаминного состава и органолептических свойств исходного биологического сырья, а также получение биологически активного жидкого концентрата, извлеченного из биологического сырья.

Полезная модель относится к пищевой промышленности, а именно к установкам для получения порошка из биологического сырья, и может быть использована в пищевой, кондитерской и других отраслях промышленности.

Основной проблемой при производстве порошков из биологического сырья является получение конечного продукта требуемой дисперсности, не подверженного комкованию в процессе хранения, при максимальном сохранении в нем всех свойств исходного продукта, а именно биологически активных веществ, витаминов, вкусовых, ароматических и др. составляющих.

Известна установка для получения пищевого порошка из биологического сырья, содержащая узел предварительной подготовки сырья и камеру сушки (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2013058, М. кл. А23В 7/02, опубл. 30.05.1994 г.), Установка содержит узел предварительной подготовки исходного биологического сырья, где его измельчают до пюреобразного состояния и смешивают с сухими овощными компонентами до содержания сухих веществ в смеси 20-30%. Затем полученную смесь распыляют в потоке газообразной двуокиси углерода с температурой 150-180°С и давлением 150-250 кПа. Сушку смеси осуществляют в камере сушки в режиме распыления под вакуумом с остаточным давлением не более 50 кПа.

Недостатками известной установки является низкое качество полученного порошка в связи с высокой температурой сушки, что ведет к коагулированию белков и разрушению молекул биологического сырья и, соответственно, к ухудшению биологических свойств полученного продукта, а также неравномерная степень измельчения подготовленного биологического сырья, в связи с его различной исходной вязкостью и влажностью. Кроме того, полученный продукт не подлежит длительному хранению, поскольку полученный пищевой порошок, в связи с высокой

скоростью распыления, электризуется, что приводит к его комкованию в процессе хранения.

Известна установка для получения пищевого порошка из биологического сырья, содержащая смеситель, камеру сушки, примыкающую к смесителю, и измельчитель (см. патент Российской Федерации №2060670, М. кл. А23В 7/026, опубл. 27.05.1996 г.). Камера сушки оснащена ульразвуковым распылителем и СВЧ-излучателями, а измельчитель выполнен в виде установленного в камере сушки ульразвукового распылителя стержневого типа. Сушку осуществляют токами СВЧ при одновременном измельчении в процессе распыления ультразвуковыми колебаниями с частотой 18-80 кГц.

Недостатком известной установки является получение конечного продукта с различной дисперсностью, ввиду неравномерного измельчения перерабатываемого биологического сырья, в связи с его неоднородными исходными реологическими характеристиками. Вместе с тем, полученный порошок в связи с высокой скоростью перемещения частиц при распылении электризуется, что приводит к его комкованию в процессе хранения. Указанные недостатки ведут к ухудшению витаминного состава и органолептических свойств полученного продукта, снижению его биологической ценности при длительном хранении.

Также недостатком известной установки является невозможность выделения биологически активного жидкого концентрата из биологического сырья.

Известна установка для получения пищевого порошка из биологического сырья, принятая в качестве прототипа, содержащая узел предварительной подготовки биологического сырья, снабженный смесителем, теплогенератор с выходным патрубком, камеру сушки, которая выполнена в виде цилиндрического корпуса, в нижней части которого установлен измельчитель, выполненный в виде активатора, и циклон для сбора пищевого порошка, снабженный входным и выходным патрубками, при этом верхняя часть камеры сушки соединена с входным патрубком упомянутого циклона, в соответствии с патентом Украины №46435, М. кл. А23В 7/026, опубл. 17.01.2005 г. Теплогенератор размещен в патрубке, который тангенциально примыкает к цилиндрическому корпусу камеры сушки.

Недостатком известной установки является относительно невысокое качество полученного продукта, обусловленное низкими органолептическими свойствами

пищевого порошка из-за неравномерного нагрева биологического сырья, находящегося в камере сушки, в связи с его налипанием в нижней части камеры сушки, в зоне размещения активатора и патрубков теплогенератора. Это связано, прежде всего, с тангенциальным размещением патрубков ввода газообразного теплоносителя, имеющего температуру 80-165°С, в камеру сушки, что приводит к частичному перегреву биологического сырья в отдельных зонах камеры сушки и коагулированию белков в биологическом сырье, находящемся в указанных зонах, что вызывает подгорание биологического сырья и появление постороннего запаха, ухудшающего органолептические характеристики получаемого пищевого порошка.

Также недостатком известной установки является невозможность выделения биологически активного жидкого концентрата из биологического сырья.

Задачей полезной модели является создание установки, предназначенной для получения пищевого порошка из биологического сырья, а также для получения биологически активного жидкого концентрата, извлеченного из биологического сырья, при сохранении витаминного состава и органолептических особенностей исходного биологического сырья.

Поставленная задача решается тем, что в известной установке для получения пищевого порошка из биологического сырья, содержащей узел предварительной подготовки биологического сырья, снабженный смесителем, теплогенератор с выходным патрубком, камеру сушки, которая выполнена в виде цилиндрического корпуса, в нижней части которого установлен измельчитель, выполненный в виде активатора, и циклон для сбора пищевого порошка, снабженный входным и выходным патрубками, при этом верхняя часть камеры сушки соединена с входным патрубком циклона, согласно заявленной полезной модели, выходной патрубок теплогенератора расположен вдоль оси камеры сушки, при этом его сопло обращено к активатору, а установка содержит влагоотделитель, присоединенный к выходному патрубку циклона для сбора пищевого порошка и снабженный агрегатом конденсирования с емкостью для сбора конденсата, выход которого оснащен узлом распыления конденсата, размещенным в выходном патрубке упомянутого циклона.

Размещение выходного патрубка теплогенератора вдоль оси камеры сушки позволяет направить поток газообразного теплоносителя в сторону активатора, обеспечить активное перемешивание частиц биологического сырья и предотвратить их налипание и подгорание в зоне размещения активатора, что позволяет сохранить органолептические свойства исходного биологического сырья. При этом оснащение заявленной установки циклоном для сбора пищевого порошка обеспечивает сбор полученного высушенного порошка, а наличие влагоотделителя и агрегата конденсирования позволяет отделить и собрать выделившуюся биологически активную влагу из биологического сырья.

В частном варианте исполнения заявляемая установка снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным циклоном, размещенным в технологической схеме установки между камерой сушки и циклоном для сбора пищевого порошка, при этом входной патрубок дополнительного циклона присоединен к верхней части камеры сушки, а выходной патрубок - к входному патрубку циклона для сбора пищевого порошка. Это обеспечивает повышение степени очистки биологически активного жидкого конденсата, извлеченного из биологического сырья.

Таким образом, техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение выхода тонкодисперсного пищевого порошка с высокой степенью чистоты, обладающего высокой биологической ценностью при сохранении витаминного состава и органолептических свойств исходного биологического сырья, а также получение биологически активного жидкого концентрата, извлеченного из биологического сырья.

На фиг.1 изображен общий вид установки для получения пищевого порошка из биологического сырья; на фиг.2 - частный вариант выполнения заявляемой установки.

Установка для получения пищевого порошка из биологического сырья содержит узел предварительной подготовки биологического сырья, снабженный смесителем 1, теплогенератор 2 с выходным патрубком 3 и камеру сушки 4 (см. фиг.1). Камера сушки 4 выполнена в виде цилиндрического корпуса, в нижней части которого установлен измельчитель, выполненный в виде активатора 5. Установка также содержит циклон 6 для сбора пищевого порошка, который снабжен входным

патрубком 7 и выходным патрубком 8, при этом верхняя часть камеры сушки 4 соединена с входным патрубком 7 циклона 6. Выходной патрубок 3 теплогенератора 2 расположен вдоль оси камеры сушки 4, при этом его сопло 9 обращено к активатору 5. Установка дополнительно содержит влагоотделитель 10, присоединенный к выходному патрубку 8 циклона 6 и снабженный агрегатом конденсирования 11 с емкостью 12 для сбора конденсата, выход которого оснащен узлом распыления конденсата 13, размещенным в выходном патрубке 8 указанного циклона 6.

Установка содержит дозатор 14 и емкость 15 для сбора пищевого порошка, которые примыкают к камере сушки 4. Циклон 6 также оснащен бункером 16 для сбора пищевого порошка.

В частном варианте выполнения, изображенном на фиг.2, установка снабжена дополнительным циклоном 17, размещенным в технологической схеме установки между камерой сушки 4 и циклоном 6, при этом входной патрубок 18 дополнительного циклона 17 присоединен к верхней части камеры сушки 4, а выходной патрубок 19 подключен к входному патрубку 7 циклона 6. Дополнительный циклон 17 также снабжен бункером 20 для сбора пищевого порошка. Оснащение установки дополнительным циклоном 17 обеспечивает повышение степени очистки биологически активного жидкого концентрата, извлеченного из биологического сырья.

Установка работает следующим образом.

Предварительно подготовленное измельченное биологическое сырье, представляющее собой биологическую массу, в виде кусочков стружки либо мезги, подают в смеситель 1, где она перемешивается до образования однородной смеси, которая затем через дозатор 14 поступает в цилиндрический корпус камеры сушки 4. Одновременно с поступлением биологического сырья в камеру сушки 4 подается газообразный теплоноситель, который нагревают с помощью теплогенератора 2 до температуры 80-165°С и затем по выходному патрубку 3 направляют в камеру сушки 4. В камере сушки 4 смесь биологического сырья дополнительно измельчают до получения частиц заданной дисперсности за счет дробления на активаторе 5. При этом поток газообразного теплоносителя вводят в камеру сушки 4 через сопло 9

вдоль ее оси в направлении активатора 5. Это препятствует образованию зон залегания и подгоранию частиц биологического сырья в камере сушки 4. Затем газообразный теплоноситель перемещается в восходящем направлении в виде закрученного с помощью активатора 5 потока, подхватывая частицы биологического сырья, измельченные на активаторе 5. Частицы биологического сырья, перемещаясь в потоке теплоносителя отдают влагу теплоносителю, движущемуся в восходящем направлении со скоростью, составляющей 1,0-1,5 скорости свободного падения частиц. При этом обеспечивается активное удаление влаги, как с поверхности частиц, так и частичное удаление свободной капиллярной влаги, содержащейся в биологическом сырье, в результате чего образуется поток увлажненного теплоносителя, обогащенного парогазовой смесью, извлеченной из биологического сырья.

Воздействие высокой температуры газообразного теплоносителя (80-165°С) на биологическое сырье в процессе сушки не создает опасности перегрева биологического сырья, так как температура теплоносителя не соответствует температуре на поверхности влажных частиц биологического сырья, на которых происходит образование парогазовой оболочки, защищающей собственно частицы сырья от чрезмерного нагревания. При этом температура на поверхности частиц сырья не превышает 25-38°С. Скорость теплоносителя, выбранная равной 1,0-1,5 скорости свободного падения частиц, позволяет обеспечить их циркуляцию в цилиндрическом корпусе камеры сушки 4, при которой происходит дальнейшее дробление частиц сырья до достижения ими необходимой степени дисперсности, и достаточна для удаления с поверхности частиц сырья поверхностной и части капиллярной влаги. Снижение скорости теплоносителя ниже 1,0 скорости свободного падения частиц препятствует удалению частиц заданной дисперсности из рабочей зоны камеры сушки 4 и приводит к дальнейшему их измельчению, а превышение скорости теплоносителя выше 1,5 скорости свободного падения частиц приводит к выносу в циклон 6 частиц с большей, по сравнению с заданной, дисперсностью. Частицы, величина которых существенно превышает заданный диапазон дисперсности, оседают в камере сушки 4 и накапливаются в емкости 15 для сбора пищевого порошка.

Образование частиц сырья требуемой дисперсности сопровождается соответствующим выделением дополнительной капиллярной влаги и снижением конечной влажности получаемого пищевого порошка до 6-8%. Выбранная температура, равная 80-165°С, способствует быстрому переходу капиллярной влаги в парогазовую смесь. Повышение температуры теплоносителя нерационально, поскольку ведет к повышению энергозатрат, а снижение температуры - к снижению эффективности отбора влаги. Активный отбор влаги из частиц сырья происходит в камере сушки 4 в течение 10-50 с. Выделенная парогазовая смесь увлажняет газообразный теплоноситель в цилиндрическом корпусе камеры сушки 4 и, вместе с полученными частицами пищевого порошка, увлажненный теплоноситель выносится из камеры сушки 4 через входной патрубок 7 в циклон 6 для сбора пищевого порошка.

Затем в циклоне 6 осуществляют отделение частиц биологического сырья (пищевого порошка) от газообразного теплоносителя, после чего отделившийся пищевой порошок поступает в бункер 16 для сбора пищевого порошка, а поток газообразного теплоносителя через выходной патрубок 8 выносится во влагоотделитель 10. Частицы биологического сырья, отделенные от потока теплоносителя в циклоне 6, имеют заданную дисперсность и представляют собой пищевой порошок требуемой влажности с максимальным сохранением в конечном продукте витаминного состава и органолептических свойств исходного биологического сырья.

Во влагоотделителе 10 происходит отбор влаги из потока увлажненного теплоносителя, ее конденсация в агрегате конденсирования 11 и накопление в емкости 12 для сбора конденсата. Для повышения концентрации биологически активной влаги, извлеченной из биологического сырья, конденсат из емкости 12 повторно направляют на орошение увлажненного теплоносителя, выходящего из циклона для сбора пищевого порошка, для чего его вводят в выходной патрубок 8 циклона 6 посредством узла распыления конденсата 13. Это позволяет повысить качество полученного жидкого конденсата, извлеченного из биологического сырья, с максимальным сохранением в нем органолептических свойств исходного биологического сырья.

После прохождения влагоотделителя 10 отработанный газообразный теплоноситель сбрасывается в атмосферу.

В частном варианте реализации полезной модели, соответствующем выполнению установки в соответствии с фиг.2, поток увлажненного теплоносителя, вместе с полученными частицами биологического сырья, выносится из камеры сушки 4 через входной патрубок 18 в дополнительный циклон 17. В дополнительном циклоне 17 происходит первоначальное выделение частиц биологического сырья из потока теплоносителя и сбор пищевого порошка в бункере 20. Затем по выходному патрубку 19 производится отвод потока газообразного теплоносителя вместе с оставшимися в нем частицами биологического сырья в циклон 6, где осуществляется окончательное отделение пищевого порошка от потока теплоносителя.

Оснащение установки дополнительным циклоном 17 обеспечивает повышение степени очистки биологически активного жидкого концентрата, извлеченного из биологического сырья.

Пример 1. В качестве предварительно подготовленного биологического сырья брали 20 кг измельченных яблок, которые загружали в смеситель 1. В результате их обработки в смесителе 1 получали перетертую однородную смесь с влажностью 88%, которую подавали в камеру сушки 4, где она подвергалась предварительному дроблению на активаторе 5. При этом в камеру сушки 4 водили поток газообразного теплоносителя температурой 125°С, который подавали в осевом направлении в зону размещения активатора 5. Полученные частицы биологического сырья размером 40 мкм обрабатывали в потоке теплоносителя, перемещающемся в восходящем направлении. Затем поток увлажненного теплоносителя, обогащенного парогазовой смесью, извлеченной из биологического сырья, вместе с частицами пищевого порошка поступал из камеры сушки 4 через входной патрубок 7 в циклон 6 (см. фиг.1), где происходило улавливание пищевого порошка. При этом общее время сушки 20 кг исходного сырья составило 1,5 ч, а выход полученного порошка влажностью 6% составил 3,480 кг. Полученный пищевой порошок имел светло-коричневый цвет и легкий аромат яблок.

Далее поток увлажненного теплоносителя поступал во влагоотделитель 10, где производился отбор влаги из потока увлажненного теплоносителя, ее конденсация в

агрегате конденсирования и накопление в емкости 12 для сбора конденсата. В результате собранное количество конденсата составило 4,96 л.

Пример 2. В качестве предварительно подготовленного биологического сырья брали 20 кг мяса куриного вареного, которые загружали в смеситель 1. В результате обработки в смесителе 1 получали перетертую однородную смесь с влажностью 82%, которую подавали в камеру сушки 4. При этом в камеру сушки 4 водили поток газообразного теплоносителя температурой 90°С, который подавали в осевом направлении в зону размещения активатора 5. Полученные частицы биологического сырья размером 75 мкм обрабатывали в потоке теплоносителя, перемещающемся в восходящем направлении. Затем поток увлажненного теплоносителя вместе с частицами пищевого порошка выносился из камеры сушки 4 через входной патрубок 7 в циклон 6, где происходило улавливание пищевого порошка. Порошок имел светло-серый цвет и легкий запах вареной курятины. При этом общее время сушки 20 кг исходного сырья составило 0,3 ч, а выход полученного порошка влажностью 10% составил 4,0 кг. Порошок имел светло-серый цвет и легкий запах вареной курятины.

Пример 3. В качестве предварительно подготовленного биологического сырья брали 10 кг чеснока с исходной влажностью 78%. В результате его обработки в смесителе 1 получали перетертую однородную смесь, которую вводили в камеру сушки 4 при температуре теплоносителя 100°С, где она подвергалась предварительному дроблению на активаторе 5. Полученные частицы биологического сырья размером 30 мкм обрабатывали в потоке теплоносителя, перемещающемся в восходящем направлении. При этом процесс обработки исходного биологического сырья продолжался 0,8 ч, а выход полученного порошка влажностью 7,5% составил 1,876 кг. После обработки потока увлажненного теплоносителя во влагоотделителе 10 и конденсации биологически активной влаги в агрегате конденсирования 11 собранное количество конденсата составило 2,76 л.

Пример 4. В качестве исходного биологического сырья брали 60 кг тыквы с исходной влажностью 93%, которую загружали в смеситель 1. В результате ее

обработки в смесителе 1 получали перетертую однородную смесь, которую вводили в камеру сушки 4 при температуре теплоносителя 100°С, где она подвергалась предварительному дроблению на активаторе 5. Полученные частицы биологического сырья размером 30 мкм обрабатывали в потоке теплоносителя, перемещающегося в восходящем направлении со скоростью 6,5 м/с, что составляло 1,0 скорости свободного падения частиц в камере сушки 4. При этом процесс обработки биологического сырья продолжался 12,1 ч, а выход полученного порошка влажностью 6,1% составил 5,1 кг. Полученный пищевой порошок имел насыщенный оранжевый цвет. Запах не определялся.

Далее поток увлажненного теплоносителя поступал во влагоотделитель 10, где производился отбор влаги из потока увлажненного теплоносителя, ее конденсация в агрегате конденсирования 11 и накопление в емкости 12 для сбора конденсата. В результате собранное количество конденсата составило 14,9 л.

Дальнейшие примеры получения порошков из биологического сырья осуществлялись таким же образом, что и в приведенных примерах 1-4.

Результаты проведенных испытаний отражены в таблице, прилагаемой к настоящему описанию.

1. Установка для получения пищевого порошка из биологического сырья, содержащая узел предварительной подготовки биологического сырья, снабженный смесителем, теплогенератор с выходным патрубком, камеру сушки, которая выполнена в виде цилиндрического корпуса, в нижней части которого установлен измельчитель, выполненный в виде активатора, и циклон для сбора пищевого порошка, снабженный входным и выходным патрубками, при этом верхняя часть камеры сушки соединена с входным патрубком циклона, отличающаяся тем, что выходной патрубок теплогенератора расположен вдоль оси камеры сушки, при этом его сопло обращено к активатору, а установка содержит влагоотделитель, присоединенный к выходному патрубку циклона для сбора пищевого порошка и снабженный агрегатом конденсирования с емкостью для сбора конденсата, выход которого оснащен узлом распыления конденсата, размещенным в выходном патрубке упомянутого циклона.

2. Установка для получения пищевого порошка из биологического сырья по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным циклоном, размещенным в технологической схеме установки между камерой сушки и циклоном для сбора пищевого порошка, при этом входной патрубок дополнительного циклона присоединен к верхней части камеры сушки, а выходной патрубок - к входному патрубку циклона для сбора пищевого порошка.