(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (11) (13) B1 (5 1) IntCl7 A23P 1/14 A23L 1/18 (54) Urządzenie do ekspandowania jadalnych nasion, zwłaszcza nasion amarantus (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 08/98 (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Białostocka, Białystok, PL (72) Twórcy wynalazku: Henryk Konopko, Białystok, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/03 (74) Pełnomocnik: Żukowska Bożenna, Politechnika Białostocka PL B1 (57) 1. Urządzenie do ekspandowania jadalnych nasion, zwłaszcza nasion amarantusa zawierające połączone przewodami pneumatycznymi wentylator z nagrzewnicą, a następnie nagrzewnicę z otworem wlotowym ekspandownika, którego wylot połączony jest z cyklonem, oraz zasobnik surowca wyposażony w kryzę regulującą przepływ surowca, a także mierniki: temperatury i natężenia przepływu powietrza oraz zawory regulujące dopływ powietrza, znamienne tym, że między nagrzewnicą (7), a wlotem ekspandownika (12), połączony z nimi przewodami pneumatycznymi, zainstalowany jest ejektor (11), do którego w miejscu przewężenia podłączony jest zasobnik (15) surowca, zaś ekspandownik (12) ma kształt helikoidalny.

2 Urządzenie do ekspandowania jadalnych nasion, zwłaszcza nasion amarantusa Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do ekspandowania jadalnych nasion, zwłaszcza nasion amarantusa zawierające połączone przewodami pneumatycznymi wentylator z nagrzewnicą, a następnie nagrzewnicę z otworem wlotowym ekspandownika, którego wylot połączony jest z cyklonem, oraz zasobnik surowca wyposażony w kryzę regulującą przepływ surowca, a także mierniki: temperatury i natężenia przepływu powietrza oraz zawory regulujące dopływ powietrza, znamienne tym, że między nagrzewnicą (7), a wlotem ekspandownika (12), połączony z nimi przewodami pneumatycznymi, zainstalowany jest ejektor (11), do którego w miejscu przewężenia podłączony jest zasobnik (15) surowca, zaś ekspandownik (12) ma kształt helikoidalny. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zasobnik (15) surowca zbudowany jest z ustawionych współosiowo dwóch zbiorników (8 i 10), z których dolny zbiornik (10) w leju zsypowym ma zamontowaną kryzę regulującą natężenie przepływu surowca do ejektora (U ), zaś górny zbiornik (8) na leju zsypowym, którego koniec umieszczony jest w czaszy zbiornika (10) dolnego, zainstalowany ma zawór (9) odcinająco - regulacyjny. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że przed nagrzewnicą (7) zainstalowany jest wymiennik ciepła (6), którego układ przewodzący medium o niskiej temperaturze połączony jest przewodem pneumatycznym poprzez miernik (5) i zawór (6) z wentylatorem (7), zaś z drugiej strony poprzez przewód pneumatyczny z miernikiem temperatury (18) z nagrzewnicą (7), natomiast układ wymiennika przewodzący medium o wysokiej temperaturze połączony jest z jednej strony pneumatycznym przewodem (16) z górnym króćcem cyklonu (13), zaś z drugiej - z przewodem (17) odprowadzającym medium z urządzenia. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że jako wymiennik ciepła (6) zainstalowany jest termosyfonowy wymiennik ciepła * * * Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do ekspandowania jadalnych nasion, zwłaszcza nasion amarantusa. Znanym sposobem przygotowywania jadalnych nasion do spożycia jest ich ekspandowanie wywołane przez szybkie ogrzewanie nasion w strumieniu gorącego powietrza z zastosowaniem transportu pneumatycznego. Urządzenie do realizacji tej metody przedstawiają W.Evason i C.E.Davies w opracowaniu pt. A hot air popping process for amaranth seeds (wyd. Trans JChemE, Vol. 69, Part C, March 1991). Urządzenie zaopatrywane jest w powietrze pobierane z atmosfery przez wentylator. Wentylator połączony jest przewodem pneumatycznym z nagrzewnicą powietrza. Na przewodzie łączącym nagrzewnicę z ekspandownikiem zamontowane są zawory regulujące przepływ powietrza oraz mierniki temperatury. Ekspandownik wykonany jest w kształcie rury 0 średnicy wewnętrznej 34 mm i wysokości 1,8 m. Ponad miejscem doprowadzenia gorącego powietrza, między przewężkami, podłączony jest do ekspandownika, za pośrednictwem przewodu podającego, zasobnik surowca z dozownikiem grawitacyjnym lub ślimakowym. Zasobnik zaopatrzony jest w kryzę regulującą szybkość podawania nasion do strefy roboczej urządzenia. Ekspandownik w górnej swej części połączony jest z cyklonem, w którym nasiona oddzielane są od gorącego powietrza i przekazywane dalej do urządzenia schładzającego 1 segregatora, natomiast zużyte powietrze odprowadzane jest do atmosfery. Prowadzone w tak zbudowanym urządzeniu ekspandowanie nasion jest procesem wysoce energochłonnym, o małej efektywności uzyskiwania dobrych jakościowo spreparowanych nasion. Ekspandowanie w wysokiej pionowej rurze o niewielkiej średnicy wewnętrznej

3 wymaga stosowania dużych prędkości powietrza, co jednak nie zapewnia w pełni dobrej intensywności i równomiernego doprowadzenia ciepła do wszystkich cząstek surowca. Powoduje to konieczność wydłużania czasu przebywania nasion w strefie gorącego powietrza, a to z kolei powoduje częste przypalanie się surowca oraz znaczące straty cennych składników odżywczych w uzyskanym produkcie. Efektywność procesu ekspandowania w tym urządzeniu wynosi około 30%. Koszty mało efektywnego procesu ekspandowania podnoszone są znacznie przez zastosowanie otwartego obiegu powietrza. Duże ilości powietrza ogrzewanego elektrycznym grzejnikiem do temperatury C po przepłynięciu przez ekspandowmk wydalane są do atmosfery. Urządzenie do ekspandowania jadalnych nasion będące przedmiotem wynalazku charakteryzuje się tym, że między nagrzewnicą a wlotem ekspandownika, połączony z nimi przewodami pneumatycznymi, zainstalowany jest ejektor. Do ejektora, w miejscu przewężenia, podłączony jest zasobnik surowca. Ekspandownik ma kształt helikoidalny. Zasobnik surowca zbudowany jest z ustawionych współosiowo dwóch zbiorników. Dolny zbiornik w leju zsypowym ma zamontowaną kryzę regulującą natężenie przepływu surowca do ejektora. Górny zbiornik na leju zsypowym, którego koniec umieszczony jest w czaszy zbiornika dolnego, zainstalowany ma zawór odcinająco - regulacyjny. Przed nagrzewnicą zainstalowany jest wymiennik ciepła w ten sposób, że jego układ przewodzący medium o niskiej temperaturze połączony jest przewodem pneumatycznym poprzez miernik i zawór z wentylatorem, zaś z drugiej, poprzez przewód pneumatyczny z miernikiem temperatury z nagrzewnicą. Układ wymiennika przewodzący medium o wysokiej temperaturze połączony jest z jednej strony pneumatycznym przewodem z górnym króćcem cyklonu, zaś z drugiej strony z przewodem odprowadzającym medium z urządzenia. Jako wymiennik ciepła zastosowany jest termosyfonowy wymiennik ciepła. Zastosowanie urządzenia według wynalazku w procesie ekspandowania jadalnych nasion przynosi wymierne korzyści. Helikoidalna budowa ekspandownika zwiększa intensywność i równomierność przekazywania ciepła do wszystkich cząsteczek surowca, co ma znaczący wpływ na efektywność procesu ekspandowania. Osiągnięte jest to dzięki powstawaniu w rurze helikoidalnej dodatkowego wiru podwójnego wywołanego działaniem siły odśrodkowej (dla przepływu laminamego, gdy Re < 2 300), bądź zwiększonej burzliwości przepływu (dla Re > 2 300), a także dzięki lepszemu kantaktowi nasion ze ściankami przewodu i wyrównaniu czasu ich przebywania w ekspandowniku. Dwuzbiomikowy system zasilania urządzenia surowcem zapobiega przegrzewaniu nasion i zatykaniu zaworu bądź kryzy regulujących natężenie przepływu surowca. Zastosowany system obiegu powietrza wykorzystujący odzyskane w cyklonie gorące powietrze do wstępnego podgrzania powietrza - pobranego z atmosfery, wpływa na znaczne zmniejszenie energochłonności urządzenia. Optymalne parametry osiągnięte zostały przy zastosowaniu termosyfonowego wymiennika ciepła. Zmniejszenie energochłonności urządzenia i zwiększenie jego efektywności mają wpływ na znaczne zmniejszenie kosztów uzyskiwania bardzo dobrego jakościowo produktu. Niewielkie gabaryty oraz prosta obsługa predysponują urządzenie do wykorzystania go w małych i średnich zakładach przetwórczych oraz w punktach żywieniowych do przygotowywania szybkich i dietetycznych dań, np. takich jak przekąski, sałatki, granolę itp. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schematycznie urządzenie do ekspandowania nasion amarantusa. Wentylator 2, wyposażony w filtr 1 siatkowy powietrza, połączony jest pneumatycznym przewodem, na którym zainstalowane są zawory regulujące przepływ powietrza 3 i 4 oraz miernik 5 natężenia przepływu powietrza, z górną komorą termosyfonowego wymiennika ciepła 6. Wylot górnej komory wymiennika połączony jest przewodem z nagrzewnicą 7. Na przewodzie, pomiędzy wymiennikiem ciepła 6 i nagrzewnicą 7, umieszczony jest miernik 10 temperatury. Nagrzewnica 7 pneumatycznymi przewodami połączona jest z ejektorem 11 (zwężka Venturiego) i następnie z otworem wlotowym ekspandownika 12, który ma kształt helikoidalny. Otwór wylotowy ekspandownika 12 połączony jest z cyklonem 13. Górny króciec cyklonu 13 pneumatycznym przewodem 16 połączony jest z wlotem dolnej komory termosyfonowego wymiennika ciepła 6, a wylot tej komory zaopatrzony jest w pneumatyczny

4 przewód 17 odprowadzający powietrze z urządzenia do atmosfery lub innego urządzenia wykorzystującego technologicznie zanieczyszczone, ciepłe powietrze. Do ejektora 11, w miejscu jego przewężenia, doprowadzony jest lej zsypowy zasobnika 15 surowca. Zasobnik 15 surowca zbudowany jest z ustawionych współosiowo dwóch zbiorników 8 i 10. Dolny zbiornik 10 w leju zsypowym ma zamontowaną kryzę regulującą natężenie przepływu surowca do ejektora 11. Górny zbiornik 8 na leju zsypowym, którego koniec umieszczony jest w czaszy dolnego zbiornika 10 zainstalowany ma zawór 9 odcinająco - regulacyjny. Z urządzeniem współpracuje bębnowy przesiewacz 14 pełniący jednocześnie rolę schładzalnika ekspandowanych nasion. Zasada działania przedmiotowego urządzenia i sposób ekspandowania w nim nasion przedstawia się następująco. Wentylator 2 zasysa powietrze z otoczenia poprzez filtr 1 siatkowy i tłoczy do termosyfonowego wymiennika ciepła 6. Natężenie przepływu powietrza regulowane jest poprzez zmianę prędkości obrotowej wirnika wentylatora 2 oraz zawory regulujące przepływ powietrza 3 i 4 i kontrolowane przez miernik 5 natężenia przepływu powietrza. W termosyfonowym wymienniku ciepła 5 wykorzystane w procesie ekspandowania gorące, ale zanieczyszczone powietrze podgrzewa wstępnie świeże powietrze. Wymaganą temperaturę osiąga powietrze w nagrzewnicy 7 z rurkowymi elektrycznymi elementami grzejnymi. Następnie gorące powietrze przepływa do pneumatycznego ejektora 11, do którego zasysane są cząstki surowca z dolnego zbiornika 10 zasobnika 15 surowca. Szybkość i wielkość strumienia surowca regulowana jest poprzez kryzę zamontowaną w leju zsypowym zbiornika 10. Dolny zbiornik 10 zasilany jest w nasiona z górnego zbiornika 8 surowca, mającego możliwość regulacji natężenia przepływu surowca za pomocą zaworu 9 odcinająco - regulacyjnego. Dwufazowa mieszanina (powietrze + nasiona) powstała w ejektorze 11 przepływa do helikoidalnego ekspandownika 12, gdzie zachodzi proces ekspandowania nasion, a następnie do cyklonu 13, gdzie z kolei następuje oddzielenie produktu od gorącego powietrza Oddzielenie należycie ekspandowanych cząstek od zanieczyszczeń, łomu i niecałkowicie ekspandowanych cząstek następuje w bębnowym przesiewaczu 14. W pierwszej części bębna następuje oddzielenie zanieczyszczeń i łomu, w drugiej - częściowo ekspandowanych cząstek. Odsiew stanowią nasiona całkowicie ekspandowane. Podczas przetaczania się cząstek wewnątrz bębna przesiewacza 14 następuje również schładzanie produktu przez otaczające powietrze.

5

6 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.