Спосіб отримання порошкоподібного продукту та установка для його здійснення

Реферат: Винахід належить до способу отримання порошкоподібного продукту з біологічної сировини, згідно з яким заздалегідь підготовлену подрібнену біологічну сировину перемішують до утворення однорідної суміші, подають в камеру сушіння, де додатково подрібнюють до отримання частинок заданого розміру шляхом механічного дроблення на активаторі, що обертається, і сушать в потоці газоподібного теплоносія з температурою 80-165 °C, який рухається в висхідному напрямку зі швидкістю ( Vкс ), що складає 1,0-1,5 швидкості вільного падіння частинок, які потім через вивідний патрубок камери сушіння виносяться з неї в циклон для збирання порошкоподібного продукту. Потік газоподібного теплоносія вводять в камеру сушіння з тильної сторони активатора у напрямку відбійної поверхні, а швидкість потоку газоподібного теплоносія ( Vвп ) у вивідному патрубку камери сушіння, який надходить до циклону із камери сушіння, встановлюють у межах 18-25 м/с, у залежності від параметрів вихідної біологічної сировини. Також винахід належить до установки для здійснення способу, що заявляється, яка містить вузол попередньої підготовки біологічної сировини, забезпечений змішувачем 1, теплогенератор 2 з вихідним патрубком 3 та камеру сушіння 4. В нижній частині камери сушіння 4 розміщений подрібнювач, виконаний у вигляді механічного активатора 5, встановленого з можливістю обертання, а у верхній - встановлений вивідний патрубок 6, сполучений з циклоном 10 для збору порошкоподібного продукту. Нижня частина камери сушіння 4 забезпечена відбійною поверхнею 8 для частинок біологічної сировини, розташованою напроти активатора 5 і нахиленою під кутом 30-60° відносно його осі. Вихідний патрубок 3 теплогенератора 2 примикає до нижньої частини камери сушіння 4 з тильного боку активатора 5, при цьому сопло вихідного патрубка 3 направлене у бік згаданої відбійної поверхні 8. Вивідний патрубок 6 камери сушіння 4 забезпечений клапаном 7 для регулювання прохідного перетину вивідного патрубка 6. UA 108268 C2 (12) UA 108268 C2 UA 108268 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Група винаходів, що заявляється, належить до технологій отримання порошків з біологічної сировини, і може бути використана в харчовій, фармацевтичній промисловості і сільському господарстві. Основною проблемою при виробництві порошків з біологічної сировини є отримання кінцевого продукту заданої дисперсності, не схильного до грудкування під час зберігання, при максимальному збереженні в ньому всіх властивостей вихідного продукту, а саме, біологічно активних речовин, вітамінів, ферментів, а також смакових, ароматичних та інших складових. Відомий спосіб отримання порошків з біологічної сировини за патентом СРСР № 1792303, МПК А23L 1/212, опубл. 30.01.93р., відповідно до якого заздалегідь підготовлену біологічну сировину подрібнюють і сушать в потоці теплоносія в киплячому шарі при температурі 75-98 °C і швидкості теплоносія 15-20 м/с. При цьому, після механічного подрібнення, але перед сушкою в потоці теплоносія, біологічну сировину піддають спучуванню в камері сушіння одночасно з попереднім підсушуванням при температурі 75-150 °C. В якості теплоносія використовують азот. Недоліком відомого способу є його висока вартість, пов'язана з необхідністю використання як теплоносія газоподібного азоту, який необхідно додатково виробляти або придбавати, а також в отриманні кінцевого продукту недостатньо високої якості. Останнє пояснюється високою температурою попереднього підсушування біологічної сировини, що викликає коагуляцію білків в оброблюваній сировині, а також руйнування молекул сировини в результаті його спучення, що призводить до погіршення органолептичних властивостей отримуваного продукту. Відомим є спосіб отримання порошкоподібного продукту з біологічної сировини за патентом Російської Федерації № 2013058, М. кл. А 23 В 7/02, опубл. 30.05.94р., згідно з яким заздалегідь підготовлену біологічну сировину подрібнюють до пюреподібного стану, змішують з сухими овочевими компонентами до вмісту сухих речовин в суміші 20-30 %, сушать і розпилюють в потоці газоподібного двоокису вуглецю з температурою 180-150 °C і тиском 250-150 кПа. Розпилення під вакуумом здійснюють з залишковим тиском не більше за 50 кПа. Недоліками відомого способу є: низька якість отриманого порошкоподібного продукту у зв'язку з високою температурою сушіння, що приводить до коагулювання білків та руйнування молекул біологічної сировини і, відповідно, до погіршення органолептичних властивостей отриманого продукту; нерівномірний ступінь подрібнення заздалегідь підготовленої сировини, у зв'язку з її різною початковою в'язкістю, вологістю та іншими реологічними показниками, що приводить до отримання порошкоподібного продукту з різним ступенем дисперсності; обмежений термін зберігання, оскільки отриманий порошкоподібний продукт у зв'язку з високою швидкістю розпилення електризується, що приводить до його грудкування під час зберігання. Поряд з цим, в ході реалізації відомого способу, необхідним є забезпечення герметизації камери сушіння, що веде до додаткових витрат і ускладнює експлуатацію установки, на якій реалізується зазначений спосіб. Відомим є спосіб отримання порошкоподібного продукту з біологічної сировини, згідно з яким заздалегідь підготовлену біологічну сировину перетирають до утворення однорідної суміші, сушать і подрібнюють (див. патент Російської Федерації № 2060670, М. кл. А 23 В 7/026, опубл. 27.05.96р.). Сушіння здійснюють струмами НВЧ при одночасному подрібненні в процесі розпилення ультразвуковими коливаннями з частотою 18-80 кГц. Недоліком відомого способу є нерівномірний ступінь подрібнення підготовленої біологічної сировини, в зв'язку з її різною початковою в'язкістю, вологістю та іншими реологічними показниками, що приводить до отримання порошкоподібного продукту з різним ступенем дисперсності. При цьому отриманий порошкоподібний продукт, у зв'язку з високою швидкістю переміщення частинок при розпиленні, електризується, що приводить до його грудкування під час зберігання. Разом з тим, відомий спосіб вимагає використання обладнання, яке дорого коштує, складного і не досить надійного в експлуатації, що обмежує сферу застосування відомого способу. Відомим є також спосіб отримання порошкоподібного продукту з біологічної сировини, прийнятий за прототип, згідно з яким заздалегідь підготовлену подрібнену біологічну сировину перемішують до утворення однорідної суміші, подають в камеру сушіння, де додатково подрібнюють до отримання частинок заданого розміру шляхом механічного дроблення на активаторі, що обертається, і сушать в потоці газоподібного теплоносія з температурою 80165 °C, який рухається в висхідному напрямку зі швидкістю, що складає 1,0-1,5 швидкості вільного падіння частинок, які потім через вивідний патрубок камери сушіння виносяться з неї в 1 UA 108268 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 циклон для збирання порошкоподібного продукту (див. патент України № 46435, М. кл. А 23 В 7/026, опубл. 17.01.2005р.). Потік газоподібного теплоносія вводять у камеру сушіння тангенціально активатору, що обертається. Це приводить до утворення у нижній частині камери сушіння вихрового потоку газоподібного теплоносія, що перешкоджає рівномірному нагріванню біологічної сировини, яка знаходиться у камері сушіння. Це пояснюється тим, що наявність вихрового потоку газоподібного теплоносія у камері сушіння приводить к порушенню безперервності потоку теплоносія, збагаченого частинками обробленої сировини на виході з неї, а саме, у вивідному патрубку камери сушіння, що перешкоджає формуванню у вивідному патрубку ламінарного потоку газоподібного теплоносія. В результаті чого не досягається сталої швидкості потоку газоподібного теплоносія в об'ємі камери сушіння, що приводить до перепадів градієнта температурного поля в камері сушіння та нерівномірному нагріву біологічної сировини. Недоліком відомого способу є відносно невисока якість отриманого порошкоподібного продукту, зумовлена його низькими органолептичними властивостями, у зв'язку з нерівномірністю нагріву біологічної сировини, яка міститься в камері сушіння, що приводить до локального перегріву біологічної сировини в камері сушіння та підгорянню отриманого порошкоподібного продукту, що викликає появу стороннього запаху, не характерного для оброблюваної сировини. Задачею заявленого способу, який входить до групи винаходів, є отримання порошкоподібного продукту з біологічної сировини, що має однорідну дисперсність і високу біологічну цінність при збереженні вітамінного та ферментного складу, та також органолептичних властивостей вихідної біологічної сировини. Поставлена задача в частині способу вирішується тим, що у відомому способі отримання порошкоподібного продукту з біологічної сировини, згідно з яким заздалегідь підготовлену подрібнену біологічну сировину перемішують до утворення однорідної суміші, подають в камеру сушіння, де додатково подрібнюють до отримання частинок заданого розміру шляхом механічного дроблення на активаторі, що обертається, і сушать в потоці газоподібного теплоносія з температурою 80-165 °C, який рухається в висхідному напрямку зі швидкістю ( Vкс ), що складає 1,0-1,5 швидкості вільного падіння частинок, які потім через вивідний патрубок камери сушіння виносяться з неї в циклон для збирання порошкоподібного продукту, згідно до винаходу, потік газоподібного теплоносія вводять в камеру сушіння з тильної сторони активатора у напрямку відбійної поверхні, а швидкість потоку газоподібного теплоносія ( Vв п ) у вивідному патрубку камери сушіння, який надходить до циклону із камери сушіння, встановлюють у межах 18-25 м/с, у залежності від параметрів вихідної біологічної сировини. Введення потоку газоподібного теплоносія у камеру сушіння з тильної сторони активатора у напрямку відбійної поверхні дозволяє запобігти утворенню у нижній частині камери сушіння вихрового потоку газоподібного теплоносія та забезпечити рівномірне нагрівання біологічної сировини, яка надходить у камеру сушіння. При цьому швидкість потоку газоподібного теплоносія ( Vв п ) у вивідному патрубку камери сушіння встановлюють у межах 18-25 м/с. Вказані значення швидкості потоку ( Vв п ) у вивідному патрубку забезпечують вибір оптимального режиму сушіння подрібнених частинок в залежності від параметрів біологічної сировини, а саме - питомої ваги вихідної сировини, розміру та вологості отриманих частинок, а також температури газоподібного теплоносія. Оптимізація швидкості потоку ( Vв п ), що виносить подрібнені частинки вихідної біологічної сировини через вивідний патрубок в циклон для збирання порошкоподібного продукту, дозволяє досягти сталої швидкості потоку газоподібного теплоносія ( Vкс ) в камері сушіння і постійного градієнта температурного поля у її об'ємі, що забезпечує рівномірне нагрівання та сушіння вихідної сировини в камері сушіння. Введення потоку газоподібного теплоносія у камеру сушіння з тильної сторони активатора у напрямку відбійної поверхні дозволяє запобігти утворенню у нижній частині камери сушіння вихрового потоку теплоносія та забезпечити рівномірне нагрівання біологічної сировини, що надходить у камеру сушіння. У окремому варіанті реалізації заявленого способу швидкість потоку ( Vв п ) газоподібного теплоносія у вивідному патрубку камери сушіння розраховують за наступною формулою: Vв п  Qгт / Sв п  3600, (1) де 2 UA 108268 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Vв п - швидкість потоку газоподібного теплоносія у вивідному патрубку камери сушіння, м/с; Qгт - величина витрати газоподібного теплоносія, що надходить до камери сушіння від 3 теплогенератора, м /ч; Sв п - площа прохідного перетину вивідного патрубка, м2. У іншому варіанті реалізації заявленого способу величину площі прохідного перетину вивідного патрубка камери сушіння у процесі регулювання встановлюють виходячи із наступної залежності: 0,15SKC