RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 322835 (22) Data zgłoszenia: 24.10.1997 (11) 186355 (13) B1 (5 1) IntCl7 A23P 1/14 A23L 1/18 (54) Urządzenie do ekspandowania jadalnych nasion, zwłaszcza nasion amarantus (43) Zgłoszenie ogłoszono: 14.04.1998 BUP 08/98 (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Białostocka, Białystok, PL (72) Twórcy wynalazku: Henryk Konopko, Białystok, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.12.2003 WUP 12/03 (74) Pełnomocnik: Żukowska Bożenna, Politechnika Białostocka PL 186355 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.
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
186 355 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 300-400 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
4 186 355 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.
186 355
186 355 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.