Спосіб теплової обробки зерна

Изобретение относится к способам тепловой обработки зерна и может найти применение в системе заготовки пищевой промышленности. Известен способ тепловой обработки зерна путем его подогрева, сушки и охлаждения газообразным агентом. В этом способе воздух в смеси с поточными газами проходит через неподвижный слой зерна, нагревает его и подсушивает, после чего через нагретое зерно прoдувaт атмосфеpный воздух, который отбирает тепло от зерна и направляется на смешение с поточными газами [1]. Данный способ не обладает достаточной экономичностью и может вызвать ухудшение качества зерна и загрязнение окружающей среды. Наиболее близким к предлагаемому является способ тепловой обработки зерна путем его нагрева, сушки и охлаждения газообразным агентом, проходящим последовательно стадии охлаждения при расширении в турбодетандере, нагрева при сжатии в компрессоре и подогрева в теплообменнике [2]. Недостатком известного способа является невысокая экономичность и сложность выполнения, т.к. охлаждение подсушенного зерна будет производиться агентом после расширения в турбодетандере, что может привести к попаданию влаги или частичек льда (при низких температурах), образующихся при расширении агента, в подсушенное зерно. Кроме того, охлаждение зерна производится при давлении ниже атмосферного, т.е. в вакууме, что усложняет реализацию способа при единоразовой загрузке для сушки нескольких сот тонн зерна, поскольку обеспечение герметичности больших объемов сушилок будет представлять определенную сложность. Задачей изобретения является создание такого способа тепловой обработки зерна, в котором благодаря эффективной осушке агента в сжатом состоянии исключается возможность попадания влаги в зерно и за счет обеспечения изменения температуры агента обеспечивается регулировка процесса сушки. Вышеуказанное позволяет сократить срок сушки зерна, что повышает экономичность способа. Для решения поставленной задачи в способе тепловой обработке зерна, включающем его нагрев и сушку газообразным агентом, проходящим стадии нагрева при сжатии в компрессоре, охлаждения при расширении и подогрева в теплообменнике, согласно изобретению, расширение проводят в вихревом холодильно-нагревательном аппарате, в котором агент разделяется на холодный и горячий потоки, горячий направляют на нагрев и сушку зерна, а холодный подогревают в двух теплообменниках, первом и втором, агентом, нагретым при сжатии в компрессоре, и подают на нагрев и сушку зерна, нагретый при сжатии в компрессоре агент охлаждают во втором и первом теплообменниках, осушают во влагоотделителе и подают в ви хревой холодильно-нагревательный аппарат, при этом агент перед компрессором подогревают, пропуская его через горячую зону вихревого аппарата, первый теплообменник в зону нагрева и сушки зерна. Кроме того, часть горячего агента после компрессора и горячего агента после вихревого аппарата подают на всас компрессора, а горячий и холодный потоки агента перераспределяют по объему ви хревого аппарата. В предлагаемом способе тепловой обработки зерна исключена возможность попадания влаги в зерно, т.к. в способе предусмотрена эффективная осушка агента в сжатом состоянии, которая достигается вследствие применения вихревого холодильно-нагревательного аппарата, позволяющего дополнительно охладить агент, тем самым понижая давление насыщенных водяных паров в агенте, приводящее к выделению влаги во влагоотделителё. Охлаждение поверхности вихревого холодильно-нагревательного аппарата всасываемым потоком повысит эффективность работы вихревого аппарата и, соответственно, эффективность осушки агента, что повышает экономичность способа. При этом процесс осушки проходит при атмосферном давлении, что упрощает применение способа. Кроме этого предусмотрена возможность регулировки процесса сушки за счет изменения температуры сушильного агента, путем подачи части горячего агента после компрессора и части горячего агента после вихревого холодильно-нагревательного аппарата на всасывание компрессора. Перераспределение горячего и холодного потоков агента по объему вихревого холодильно-нагревательного аппарата позволяет применить импульсный метод сушки, заключающийся в кратковременном повышении и понижении температуры агента и зерна, что сокращает сроки сушки зерна, повышая тем самым экономичность способа. Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена диаграмма преобразования сушильного агента в Т-координатах, на фиг.2 изображена схематически установка для осуществления способа тепловой обработки зерна. Установка для осуществления способа содержит вихревой холодильно-нагревательный аппарат 1, камеру нагрева и сушки зерна 2, компрессор 3, второй теплообменник 4, первый теплообменник 5, влагоотде-литель6.арматуру7,8.9. Способ осуществляется следующим образом. Воздух с параметрами окружающей среды (P1 - атмосферное давление, точка а, фиг.1), выполняющий роль газообразного агента сушки, подогреваясь в зоне вихревого холодильнонагревательного аппарата 1 (о его поверхность), в теплообменнике 5 и зоне нагрева и сушки зерна - камере сушки 2 (процесс а-в, фиг.1), всасывается в компрессор 3, где он сжимается до давления Р2 и нагревается до заданной температуры (процесс в-с), после чего подается в теплообменник 4 для подогрева зерна и агента, которым подается тепло зерну, охлаждаясь при этом (процесс c-d). Затем его дополнительно охлаждают в теплообменнике 5, который выполнен по типу "труба в тр убе", всасываемым компрессором 3 атмосферным воздухом снаружи и холодным потоком от вихревого аппарата 1 изнутри до температуры ниже окружающей среды на 5-10 К, тем самым понижая давление насыщенных паров влаги в агенте при поступлении его во влагоотделитель 6 (процесс d-e) и исключая возможность его попадания в зерно при сушке. Далее осушенный агент поступает в ви хревой холодильно-нагревательный аппарат 1, где, расширяясь, делится на холодный (процесс e-f) и горячий (процесс e-fІ) потоки. из которых горячий агент поступает сразу в камеру нагрева и сушки зерна 2, а холодный предварительно подогревается в теплообменнике 5. отбирая тепло у агента, поступающего во влагоотделитель 6 (процесс f-k), a затем подогревается в теплообменнике А, отбирая тепло у агента после компрессора 3 (процесс k-n), после чего проходит через слой зерна, нагревает его и сушит, охлаждаясь при этом (процесс n-d). Горячий агент после вихревого холодильно-нагревательного аппарата 1 также проходит через слой зерна и сушит его, охлаждаясь при этом (процесс fI-g). Давление в камере сушки 2 P3 при этом несколько выше атмосферного, т.к. это превышение необходимо для продувания агентом слоя зерна. Температуру агента можно изменять путем подачи части горячего агента после компрессора 3 и части горячего агента после вихревого холодильно-нагревательного аппарата 1 на всасывание компрессора 3, открывая, соответственно, вентили 8 и 9, что уменьшает количество агента, продуваемого через, слой зерна, но повышает его температуру и, соответственно, температуру зерна. Изменить температуру агента можно также путем перераспределения горячего и холодного потоков по объему вихревого холодильно-нагревательного аппарата 1 открывая-закрывая вентиль 7, т.к. при этом температура как холодного, так и горячего потоков будет изменяться. Это позволяет кратковременно повышать и понижать температур у агента и, соответственно, температуру зерна, что сокращает сроки сушки и тем самым повышает экономичность способа. Предложенный способ тепловой обработки зерна по сравнению с прототипом позволяет: 1. Исключить возможность попадания влаги в зерно во время сушки за счет удаления влаги из газообразного агента в сжатом состоянии, что повышает экономичность способа. 2. Применить импульсный метод сушки зерна за счет возможности кратковременно повышать и понижать температуру агента и зерна, что сокращает сроки сушки и повышает экономичность способа. 3. Производить сушку зерна при атмосферном давлений, исключив необходимость сушки при вакууме, что упрощает способ сушки. Таким образом, в настоящем способе тепловой обработки зерна применена вихревая труба, которая за счет вихревого эффекта используется в способе как источник холода для осушки газообразного агента. Обработка зерна осушенным агентом значительно повышает скорость выхода влаги из зерна, что сокращает сроки сушки зерна и повышает экономичность способа. Установка в системе вентилей, которыми, перераспределяя газообразный агент в системе, можно быстро изменять температур у агента, дает возможность применить импульсный метод сушки зерна, значительно сокращающий сроки сушки, повышая тем самым экономичность способа. Кроме того, простота данного способа, в котором при получении сухого агента исключены процессы сжигания топлива, конструктивно упрощает установку, исключает загрязнение осушаемого зерна в процессе сушки продуктами сгорания топлива, что дает возможность широкого внедрения способа в народном хозяйстве.