Обжарочный аппарат

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Груданов Владимир Яковлевич Поздняков Владимир Михайлович Эбиенфа Имомотими Пол Дивейн(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Обжарочный аппарат, содержащий корпус и помещенный в нем обжарочный барабан,закрепленный на валу, который выполнен в виде шнека, при этом обжарочный барабан выполнен в виде рабочей камеры с направляющими на внутренней поверхности в виде винтовых линий с противоположным шнеку направлением витков, нагревательные элементы, установленные под обжарочным барабаном, отличающийся тем, что снабжен парогенератором, соединенным с валом, выполненным полым и перфорированным, при этом рабочая камера выполнена перфорированной, а отверстия перфорации расположены с равномерным шагом по всей ее поверхности. Фиг. 1 Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в аппаратах для обжаривания свежепророщенного ячменя с целью получения карамельного солода при производстве темных сортов пива. 17670 1 2013.10.30 Известен обжарочный аппарат, содержащий вал, закрепленный на валу обжарочный барабан с направляющими на внутренней поверхности, нагревательные элементы, установленные под барабаном 1. Однако известный обжарочный аппарат имеет низкую тепловую эффективность по той причине, что тепловая обработка свежепророщенного ячменя осуществляется в воздушной среде, а воздух, как известно, обладает крайне низким коэффициентом теплоотдачи. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату является обжарочный аппарат, содержащий вращающийся вал, выполненный в виде шнека, закрепленный на валу обжарочный барабан с направляющими на внутренней поверхности в виде винтовых линий с противоположным шнеку направлением витков и образующий цилиндрическую рабочую камеру, нагревательные элементы, установленные под барабаном 2. Однако и в данной конструкции обжарочного аппарата свежепророщенный ячмень обрабатывается в воздушной среде, и из-за низкого коэффициента теплоотдачи от воздуха к продукту устройство имеет недостаточную тепловую эффективность. Задача изобретения - повышение тепловой эффективности обжарочного аппарата. Поставленная задача достигается тем, что обжарочный аппарат, содержащий корпус и помещенный в нем обжарочный барабан, закрепленный на валу, который выполнен в виде шнека, при этом обжарочный барабан выполнен в виде рабочей камеры с направляющими на внутренней поверхности в виде винтовых линий с противоположным шнеку направлением витков, нагревательные элементы, установленные под обжарочным барабаном, согласно изобретению снабжен парогенератором, соединенным с валом, выполненным полым и перфорированным, при этом рабочая камера выполнена перфорированной, а отверстия перфорации расположены с равномерным шагом по всей ее поверхности. Изготовление вала полым и перфорированным, причем отверстия перфорации расположены с равномерным шагом по всей длине рабочей камеры барабана, позволяет равномерно подавать в рабочую зону барабана промежуточный теплоноситель, обладающий повышенным коэффициентом теплоотдачи, например влажный насыщенный пар, который смешивается с воздухом, и тепловая обработка свежепророщенного ячменя осуществляется уже в паровоздушной среде, теплоотдача в которой существенно выше по сравнению с чисто воздушной. Более высокий коэффициент теплоотдачи обеспечивает более интенсивный теплообмен между греющей и нагреваемой средами и, как следствие, повышенную тепловую эффективность устройства в целом. В этой связи обжарочный аппарат снабжен автономным парогенератором, вырабатывающим влажный насыщенный пар и соединенным с внутренней полостью вала. Выполнение обжарочного барабана перфорированным по всей площади цилиндрической поверхности рабочей камеры позволяет наряду с лучистой интенсифицировать конвективную составляющую теплообмена за счет циркуляции воздушных потоков, протекающих через отверстия перфорации во внутреннюю полость рабочей камеры, что, в целом, также повышает тепловую эффективность обжарочного аппарата. Таким образом, только строгое соблюдение всех отличительных признаков позволяет получить решение технической задачи - повышение тепловой эффективности устройства. Сущность изобретения поясняется фигурами. На фиг. 1 представлена принципиальноконструктивная схема обжарочного аппарата, вид сбоку на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1. Обжарочный аппарат содержит корпус 1, помещенный в корпус 1 перфорированный обжарочный барабан 2 с винтовыми направляющими 3 на его внутренней поверхности. Внутри обжарочного барабана 2 проходит вал 4, выполненный в виде шнека с витками 5,направленными противоположно винтовым направляющим 3, при этом площадь нормального сечения канавки шнека равна площади нормального сечения канавки направляющих. На валу 4 установлена звездочка 6. Вал 4 и закрепленный на валу обжарочный 2 17670 1 2013.10.30 барабан 2 установлены на опорах 7. Обжарочный барабан 2 обогревается ТЭНами 8, под которыми установлен отражающий экран 9. Для сокращения потерь теплоты в окружающую среду предусмотрена изоляция корпуса 10. Сплошной виток 11 предназначен для предотвращения высыпания продукта 12 из рабочей зоны обжарочного барабана 2 при загрузке продукта выше канавки винтовых направляющих 3. Вал 4 выполнен полым и перфорированным, при этом отверстия перфорации 13 расположены с равномерным шагом по всей длине рабочей камеры барабана. Для регулировки подачи свежепророщенного ячменя предусмотрена заслонка 14. Вращение обжарочному барабану 2 и проходящему внутри него валу 4 со звездочкой 6 передается от реверсионного мотор-редуктора (не показан) через цепную передачу 15. Внутренняя полость вала 4 паропроводом 16 через запорный кран 17 соединена с парогенератором 18, внутри которого размещены электронагревательные элементы 19 (ТЭНы). Подача воды в парогенератор 18 осуществляется краном 20. Для удаления воды из парогенератора 18 предусмотрен сливной кран 21. Безопасную работу парогенератора 18 обеспечивают манометр 22 и предохранительный клапан 23. Обжарочный барабан 2 снабжен загрузочным устройством 24. Цилиндрическая поверхность обжарочного барабана 2 выполнена перфорированной. Нагревательные элементы 8 и 19 подключены к силовой электрической сети 3 - 50 Гц, 380 В. Парогенератор 18 с помощью водяных нагревательных элементов 19 (ТЭНов) вырабатывает влажный насыщенный пар низкого давления (до 150 кПа). Цилиндрическая перфорированная поверхность обжарочного барабана 2 обогревается воздушными нагревательными элементами 8 (ТЭНами). Корпус аппарата 1 снабжен вытяжным зонтом 25. Для выгрузки обжаренного солода предусмотрен выходной патрубок 26. Обжарочный аппарат работает следующим образом. Загрузка продукта осуществляется через устройство 24 с заслонкой 14 до 2/3 рабочего объема обжарочного барабана 2. Затем продукт поступает в зону винтовых направляющих 3 обжарочного барабана 2 и при вращении поступает в зону обжаривания, где встречно направленными витками 5, выполненными на валу 4, происходит его активное перемешивание и перемещение вдоль оси вращения обжарочного барабана 2. С целью интенсификации процесса тепловой обработки продукта в рабочую камеру обжарочного барабана 2 подается влажный насыщенный пар, который вырабатывается в парогенераторе 18, и по паропроводу 16 при открытом кране 17 подается во внутреннюю полость вала 4, и через отверстия 13 выходит в рабочую зону с образованием паровоздушной среды. Паровоздушная среда по сравнению с воздушной обладает более высоким коэффициентом теплоотдачи, а водяной пар уже в перегретом состоянии (180-200 С) интенсивно поглощает и переизлучает лучистую энергию, что, в целом, и обусловливает повышение тепловой эффективности процесса обжарки продукта. Этому способствует и перфорированная поверхность обжарочного барабана 2 через отверстия перфорации воздух, нагретый ТЭНами 8, интенсивно циркулирует в зоне рабочей камеры. Отражающий экран 9 частично перераспределяет лучистую энергию от нагревательных элементов 8 в сторону вращающегося обжарочного барабана 2, что также способствует интенсификации теплообмена внутри рабочей камеры. Образующиеся в процессе тепловой обработки пары и газы отводятся в окружающую среду через вытяжной зонт 25, а готовый продукт при реверсивном вращении барабана удаляется через выходной патрубок 26. С помощью крана 17 регулируется количество пара, подаваемого в рабочую камеру обжарочного барабана 2, а особое расположение отверстий в полом валу 4 обеспечивает равномерную подачу пара по всей длине цилиндрической рабочей камеры. Согласно теории теплопередачи, в условиях естественной конвекции коэффициент теплоотдачи в в чисто воздушной среде не превышает 12-15 Вт/м 2 С, в то время как в среде перегретого водяного пара коэффициент теплоотдачи п может составлять 40-50 Вт/м 2 С. При этом необходимо отметить,что водяной пар в отличие от воздуха обладает способностью поглощать и переизлучать лучистую энергию. 3 17670 1 2013.10.30 По этой причине наличие в воздушной среде водяного перегретого пара существенно интенсифицирует процесс тепловой обработки свежепророщенного ячменя (в том числе и за счет лучистой составляющей процесса теплопередачи). Парогенератор 18 вырабатывает чистый влажный насыщенный пар низкого давления(110-140 кПа). Безопасность работы парогенератора 18 обеспечивается предохранительным клапаном 23, который осуществляет сброс пара при давлении 150 кПа. Необходимо отметить, что использовать в обжарочном аппарате пар из централизованной системы пароснабжения недопустимо обработка пищевых продуктов должна осуществляться чистым водяным паром, а не техническим, содержащим активные противонакипные химические добавки. В этой связи обжарочный аппарат должен дополнительно снабжаться только автономным парогенератором, вырабатывающим качественный (чистый) водяной пар. Обработка свежепророщенного ячменя в паровоздушной среде не только интенсифицирует тепловой процесс, но и одновременно повышает качество готового (обжаренного) продукта за счет получения надлежащего колера и необходимой корочки, что так важно при производстве темных сортов пива. Таким образом, только строгое соблюдение всех отличительных признаков обеспечивает более интенсивный теплообмен между греющей и нагреваемой средами и позволяет добиться поставленной цели - повышения тепловой эффективности работы обжарочного аппарата. Источники информации 1.9008 С 1, 2007. 2.8941 С 1, 2007. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4