Принцип

Промышленная обжарочная машина — это машина для термической обработки, предназначенная для термической обработки зерновых, орехов, семян, кофейных зерен, какао, специй или других материалов с целью получения желаемого вкуса, аромата, цвета и текстуры при одновременном снижении содержания влаги. Принцип работы основан на теплопередаче посредством проводимости, конвекции или излучения, при этом контролируемый нагрев продукта приводит к химическим и физическим изменениям, таким как карамелизация, реакции Майяра и испарение влаги. Эти реакции улучшают органолептические и питательные характеристики продукта, обеспечивая равномерную обжарку и предотвращая пригорание или обугливание.

Основной принцип обжарки заключается в равномерном повышении температуры продукта до заданного уровня в течение определенного периода времени при непрерывном перемешивании или взбалтывании для обеспечения равномерного распределения тепла. В зависимости от конструкции, нагрев может осуществляться с помощью горячего воздуха (конвективная обжарка), нагреваемых поверхностей (кондуктивная обжарка) или инфракрасных/электрических элементов (радиационная обжарка). Диапазон температур обычно составляет от 100°C до 300°C, а время обжарки зависит от типа продукта, его размера и содержания влаги.

Промышленные жарочные машины широко используются в пищевой промышленности для обжарки арахиса, кешью, миндаля, нута, кофе, какао, специй и зерна; а также в химической и фармацевтической промышленности для термообработки, сушки или стабилизации материалов.

Принцип действия

Принцип работы промышленной обжарочной машины заключается в применении контролируемого нагрева к непрерывному или периодическому потоку продукта для достижения как снижения влажности, так и развития вкуса посредством химических превращений.

• В конвекционных обжарочных машинах горячий воздух, создаваемый газовой горелкой, электрическим нагревателем или паровым теплообменником, проходит через продукт или вокруг него, передавая тепло путем принудительной конвекции.
• В жаровнях кондуктивного типа продукт контактирует с нагреваемым вращающимся барабаном или пластиной, и тепло передается непосредственно через металлическую поверхность.
• В системах, использующих излучение, инфракрасные или электрические нагревательные элементы излучают лучистую энергию, которая проникает в поверхность изделия, обеспечивая быстрый и равномерный нагрев.

В течение всего процесса механическое перемешивание или вращение обеспечивает равномерное воздействие тепла на все частицы, предотвращая локальный перегрев или возгорание. Одновременно влажный воздух или пары непрерывно удаляются через вытяжную систему для поддержания стабильных температурных и влажностных условий внутри камеры.

Строительство

Конструкция промышленной обжарочной машины различается в зависимости от того, является ли она барабанной обжарочной машиной периодического действия, ленточной обжарочной машиной непрерывного действия или обжарочной машиной с псевдоожиженным слоем, но все они имеют несколько общих основных компонентов:

• Камера для обжарки или барабан:
  Основной частью жаровни является нагревательная камера, которая обычно изготавливается из низкоуглеродистой стали или нержавеющей стали (SS304/SS316) для применения в пищевой промышленности.
  • В барабанных обжарочных машинах барабан представляет собой вращающийся цилиндрический корпус, установленный горизонтально на подшипниках. Внешний корпус барабана нагревается снаружи (газовым пламенем, электрическими элементами или горячим воздухом) и вращается с контролируемой скоростью (5–30 об/мин) для обеспечения равномерной обжарки и перемешивания продукта.
  • В ленточных или лотковых жаровнях камера имеет прямоугольную форму и вмещает одну или несколько подвижных сетчатых лент или лотков, которые перемещают продукт через зоны нагрева.
• Система отопления:
  В зависимости от технологических требований, источником тепла может быть сжиженный нефтяной газ (СНГ), природный газ, дизельное топливо, электричество, пар или горячий воздух.
  • Газовые обжарочные машины имеют горелочные узлы с клапанами регулирования пламени и камерами сгорания.
  • Электрические обжарочные машины используют трубчатые нагревательные элементы или инфракрасные нагреватели, установленные внутри стенок камеры или под конвейерными лентами.
  • В некоторых системах тепло передается посредством рециркуляции горячего воздуха, когда воздух, нагретый газовой горелкой, проходит через слой продукта и частично используется повторно для повышения энергоэффективности.

Температура точно регулируется с помощью термопар и ПИД-регуляторов, обеспечивая равномерное распределение тепла по всей камере.

• Система перемешивания или перемещения продукта:
  Для обеспечения равномерной обжарки продукт постоянно находится в движении:
  • В барабанных ростерах внутренние лопатки или подъемные лопасти непрерывно перемешивают материал по мере вращения барабана.
  • В ленточных обжарочных машинах перфорированный сетчатый конвейер из нержавеющей стали перемещает продукт через несколько зон нагрева.
  • В печах с псевдоожиженным слоем высокоскоростной поток горячего воздуха взвешивает и псевдоожижает частицы, обеспечивая равномерное воздействие тепла.
• Система циркуляции воздуха и выхлопа:
  Вентилятор нагнетает горячий воздух в камеру, обеспечивая равномерное распределение тепла и удаление испарившейся влаги и летучих соединений. Вытяжная система, состоящая из воздуховодов и заслонок, отводит влажный воздух и поддерживает баланс давления внутри обжарочной машины. Многие промышленные обжарочные машины оснащены циклонными сепараторами или фильтрами для удаления пыли и летучих масел из выхлопных газов.
• Секция охлаждения:
  В большинстве непрерывных обжарочных машин имеется встроенная зона охлаждения, которая включается сразу после обжарки, чтобы быстро снизить температуру продукта и предотвратить пережаривание. Охлаждение достигается за счет циркуляции окружающего или охлажденного воздуха через перфорированный слой или ленту.
• Механизм подачи и выгрузки:
  Обжарочная машина оборудована загрузочными бункерами и вибрационными или шнековыми питателями для равномерной подачи материала. Разгрузочная секция включает в себя поворотный клапан, шнековый конвейер или желоб для контролируемого оттока продукта и регулирования температуры.
• Панель приборов и управления:
  Установка оснащена регуляторами температуры, расхода воздуха и скорости вращения барабана, а в усовершенствованных системах панель управления ПЛК-ЧМИ автоматизирует зонирование температуры, время пребывания продукта и циркуляцию воздуха. Системы безопасности включают пламегасители, устройства защиты от перегрева и аварийные отключения.
• Опорный каркас и изоляция:
  Обжарочная камера и нагревательные элементы установлены на стальном каркасе с виброизоляторами. Вся камера покрыта высокотемпературной изоляцией (керамической ватой или минеральным волокном) для минимизации теплопотерь и обеспечения энергоэффективности.