CN103920697B - 一种食品废弃物资源化利用处理设备及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种食品废弃物资源化利用处理设备及处理方法，它涉及废弃物资源化处理再利用领域。搅拌电机与主传动轴相连，搅拌轴设置在处理器内胆中心，搅拌轴上通过立柱固定有螺旋搅拌外叶、螺旋搅拌内叶片，处理器内胆外部设置有内胆加热油缓冲层和加热油储油层，内胆加热装置储油层与处理器内胆之间设置有固液分离管道，管道与内胆底部重叠位置开有多个排液孔，处理器内胆上部连接有排气管道，排气管道出风口位置设置有湿度感应计，排气管道与排气电机相连，进料口封闭门内部前后两侧还设置有氧气分布器，氧气分布器与供氧轴流风机相连。本发明的食品废弃物处理设备体积小，能耗低，处理周期短，处理对象范围广。

Description

一种食品废弃物资源化利用处理设备及处理方法

技术领域

本发明涉及的是废弃物资源化处理再利用领域，具体涉及一种食品废弃物资源化利用处理设备及处理方法。

背景技术

食品废弃物包括食品加工企业剩下的边余料，如鱼类加工厂的剩下的鱼头，鱼鳞及内脏等，水果加工厂的果皮果核等，以及饭店和日常饮食的餐厨垃圾等等，这些食品废弃物如不及时处理，不但占据大量的堆积空间，而且容易滋生细菌，蚊蝇，并且产生臭气污染环境。

现有的餐厨垃圾处理设备多集中于餐厨类垃圾的处理上，处理对象很有限，而且缺少前期的消毒灭菌，对于已经霉变发臭的食品废弃物在生物处理前期，相当一段时间内会散发出酸臭的气味，影响周边环境；同时现有的餐厨垃圾处理设备缺少机器闲置时的自清洁功能，在机器暂时不使用时，机器中残留的未处理彻底的残渣会继续发酵产生臭味。另外现有的餐厨垃圾处理设备在技术上重点体现在设备的结构设计上，对于生物处理中的微生物的参数优化方面，几乎没有涉及，从而导致现有的餐厨垃圾处理设备普遍存在体积大，能耗大，处理周期长的问题，严重制约着该项技术的普及与发展。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种食品废弃物资源化利用处理设备及处理方法，在处理方法上从微生物生长繁殖的生化指标着手设计处理设备的功能区域及结构，依据这一理念设计出的食品废弃物处理设备体积小，能耗低，处理周期短，处理对象范围广。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种食品废弃物资源化利用处理设备，包括排气管道、内胆加热油缓冲层、出料口、排气电机、固液分离管道、电加热装置、加热油储油层、搅拌电机、螺旋搅拌外叶、螺旋搅拌内叶片、供氧轴流风机、氧气分布器、轴承、油水分离箱和处理器内胆，搅拌电机与主传动轴相连，主传动轴上设置有主传动齿轮，主传动齿轮通过与从动齿轮相连，从动齿轮设置在搅拌轴上，搅拌轴两端设置有轴承，搅拌轴设置在处理器内胆中心，搅拌轴上通过立柱固定有螺旋搅拌外叶、螺旋搅拌内叶片，处理器内胆外部设置有内胆加热油缓冲层和加热油储油层，内胆加热装置储油层与处理器内胆之间设置有固液分离管道，管道与内胆底部重叠位置开有多个排液孔，固液分离管道通过固液分离管道阀门与油水分离箱相连，油水分离箱内设置有格栅，油水分离箱外侧连接有污泥排放阀门，内胆加热油缓冲层内部设置有电加热装置、加热油储油层，处理器内胆前侧中心设置有出料口，出料口上设置有出料口封闭门，处理器内胆顶部设置有进料口封闭门，处理器内胆上部连接有排气管道，排气管道出风口位置设置有湿度感应计，排气管道与排气电机相连，进料口封闭门内部前后两侧还设置有氧气分布器，氧气分布器与供氧轴流风机相连，一侧的供氧轴流风机下方设置有工作指示灯。

所述的一种食品废弃物资源化利用处理设备的处理方法，其处理步骤为：A、高温杀菌的预处理程序，高温灭菌的温度为100-180度，对物料的进行高温杀菌，将物料中的杂菌杀灭，为后期有益微生物提供一个纯净无竞争的环境，创造很好的生长繁殖条件，促进有益微生物的快速生长繁殖，加快食品废弃物的生物降解过程。

B、物料酸碱度检测并自动选择后续最佳处理模式：可根据物料预处理过程中固液分离出来的液体进行PH检测，根据实测结果所对应的范围，自动选择所对应的最佳的处理模式，在特定的PH条件下，通过改变后续的加热，搅拌，供氧，排风等参数使特定微生物达到最佳活性。

C：温度的设定：分为恒温发酵和中高温排气两个阶段，其中恒温发酵阶段，生长繁殖温度25-40度，优选35度，温度保持时间在3-6小时；中高温排气阶段，代谢产物排放温度：55-70度，优选60度，温度保持时间在1-2小时。恒温发酵和中高温排气两个加热程序循环进行，直至物料含水量达到设定参数，开始出料。

D：搅拌的设定：采用正转-停止-反转-停止间歇进行的程序模式，正转15-30分钟，优选20分钟，静止2040分钟，优选30分钟，反转15-30分钟，优选20分钟。该设计有利于微生物的受热均匀，散热充分，产生大量的酶制剂。

E：出料包装。

作为优选，所述的出料口位置的搅拌桨叶上设置有与出料口平行的垂直提升叶片，该叶片的存在，可加快出料速度。

作为优选，所述的螺旋搅拌外叶、螺旋搅拌内叶片上设置有锯齿状刀刃，并且螺旋搅拌内叶片上的锯齿深度大于螺旋搅拌外叶上的锯齿深度，有利于大块物料从大切成小块，再由小块切碎。

作为优选，所述的固液分离管道位于设备内胆外加热装置的储油层内，可避免固液分离过程中动物脂肪依附在管道内壁，堵塞管道，利于管道清洗。

作为优选，所述的油水分离箱内设置有PH值探测器，可根据物料实际PH值选择后续最佳处理模式。

作为优选，所述的处理器内胆为2/3圆弧形式结构，有效避免现有机器采用的U型内胆，内壁上部搅拌叶片触碰不到的地方出现挂料的情况。

本发明的有益效果：1、在处理方法上从微生物生长繁殖的生化指标着手设计处理设备的功能区域及结构，依据这一理念设计出的食品废弃物处理设备体积小，能耗低，处理周期短，处理对象范围广；

2、本发明设备及处理工艺对动物尸体如死猪，死鸡等有很好的处理效果。能有效的解决河道路边死猪死鸡随意丢放污染环境的问题，杜绝污染水源的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的侧面剖视图；

图2为本发明的正面剖视图；

图3为本发明的工艺流程图；

图4为本发明的加热源探测温度与酶活性的关系图；

图5为本发明的中高温排气时间与恒温培养时间的比例对酶活性的影响的各参数关系图；

图6为本发明的搅拌时间与静止培养时间的比例及温度的变化对酶活性的关系图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-6，本具体实施方式采用以下技术方案：一种食品废弃物资源化利用处理设备，包括进料口封闭门1、湿度感应计2、排气管道3、内胆加热油缓冲层4、出料口5、出料口封闭门6、排气电机7、固液分离管道8、电加热装置9、加热油储油层10、格栅11、传动链条12、主传动轴13、主传动齿轮14、搅拌电机15、螺旋搅拌外叶16、螺旋搅拌内叶片17、立柱18、搅拌轴19、从动齿轮20、供氧轴流风机22、氧气分布器23、轴承24、固液分离管道阀门25、油水分离箱26、污泥排放阀门27、PH值探测器28、处理器内胆30、工作指示灯31，温度感应计33，搅拌电机15与主传动轴13相连，主传动轴13上设置有主传动齿轮14，主传动齿轮14通过传动链条12与从动齿轮20相连，从动齿轮20设置在搅拌轴19上，搅拌轴19两端设置有轴承24，搅拌轴19设置在处理器内胆30中心，搅拌轴19上通过立柱18固定有螺旋搅拌外叶16、螺旋搅拌内叶片17，处理器内胆30外部设置有内胆加热油缓冲层4和加热油储油层10，加热油储油层10与处理器内胆30间设置有固液分离管道8，固液分离管道8与处理器内胆30底部重叠位置开有多个排液孔34，固液分离管道8通过固液分离管道阀门25与油水分离箱26相连，油水分离箱26内设置有格栅11和PH值探测器28，油水分离箱26外侧连接有污泥排放阀门27，内胆加热油缓冲层4内部设置有温度感应计33，电加热装置9、加热油储油层10，处理器内胆30前侧中心设置有出料口5，出料口5上设置有出料口封闭门6，处理器内胆30顶部设置有进料口封闭门1，处理器内胆30上部连接有排气管道3，排气管道3出风口位置设置有湿度感应计2，排气管道3与排气电机7相连，进料口封闭门1内部前后两侧还设置有氧气分布器23，氧气分布器23与供氧轴流风机22相连，一侧的供氧轴流风机22下方设置有工作指示灯31。

本具体实施方式的处理器内胆的底部有固液分离排放管道，该管道的排放口较低，利于液体的排出，并且该管道设置于内胆外层加热装置内，加热装置对的固液分离管道持续加热可有效防止管道中的油脂在低温时附着在管道内壁，有利于管道的清理。内胆底部的固液分离排放管道的设计，对于食品废弃物的前期预处理有很大的功效。比如餐厨垃圾的处理，在前期高温杀菌的预处理中，可将餐厨垃圾中的油水通过管道排到油水分离器中单独处理，可大大降低内胆中物料的处理周期；对于食品加工的废弃物或动物尸体，在前期的高温杀菌预处理过程中，动物体内的脂肪油在高温作用下变成液态通过固液分离管道排出，输送到专门容器中收集。

生物处理中微生物的多为好氧微生物，只有在氧气充足的情况下，才能发挥最佳的生物降解功能，本发明采用两台以上小型轴流风机，直接连接进风管道，以防止管道弯头过多造成的风压降低，同时管道采用气体分布器，让处理物料中的微生物更均匀更有效的接受到氧气。

本发明的设备有高温杀菌的预处理程序，可有效防止霉变的食品废弃物在处理前期发出酸臭难闻的气味，尤其对于已经发臭腐烂的动物尸体，效果更明显；同时由于消毒后没有杂菌的竞争，也为后期有益微生物的添加创造了很好的生长繁殖条件，促进有益微生物的快速生长繁殖，加快食品废弃物的生物降解过程。

本发明的设备带有自动清洁功能，暂时不使用时，可启动清洁功能，对机器内部所有接触到物料的部位进行全方位的清理，避免现有设备中机器一旦长期暂停使用，机器内残留的物料就会因自然发酵产生恶臭的气味而不得不移到室外，最终脱离不了被闲置的结局。

本具体实施方式在有氧发酵过程中，只有在足够的氧气，适宜的温度条件下，特定微生物才能最大化的生长繁殖，同时代谢中能产生足够多的酶制剂，加快有机物快速分解。本发明从在处理方法上从微生物生长繁殖的生化指标着手设计处理设备的功能区域及结构，依据这一理念设计出的食品废弃物处理设备体积小，能耗低，处理周期短，处理对象范围广。解决现有的处理工艺上，着重于在机器设备结构上的改变，而忽略对微生物生长繁殖所必需的加热、散热、供氧、温度间歇性控制等对微生物生长繁殖至关重要的参数优化。

本具体实施方式的处理方法的高温杀菌的预处理程序，高温灭菌的温度为100-180度，对物料的进行高温杀菌，将物料中的杂菌杀灭，为后期有益微生物提供一个纯净无竞争的环境，创造很好的生长繁殖条件，促进有益微生物的快速生长繁殖，加快食品废弃物的生物降解过程。参数设定：对于餐厨垃圾类物料，高温杀菌温度为100-140度，优选120度，对于食品加工类的动物尸体，高温杀菌温度为140-180度，优选160度，预处理时间为20-40分钟，优选30分钟，其中高温灭菌时间为3-10分钟，优选6分钟，其他时间为加热时间和冷却时间。预处理过程中，搅拌一直处于运转状态。

本具体实施方式具备独有的物料酸碱度检测并自动选择后续最佳处理模式的程序设计：可根据物料预处理过程中固液分离出来的液体进行PH检测，根据实测结果所对应的范围，自动选择所对应的最佳的处理模式，在特定的PH条件下，通过改变后续的加热，搅拌，供氧，排风等参数使特定微生物达到最佳活性。

温度的设定：分为恒温发酵和中高温排气两个阶段，其中恒温发酵阶段，生长繁殖温度25-40度，优选35度，温度保持时间在3-6小时；中高温排气阶段，代谢产物排放温度：55-70度，优选60度，温度保持时间在1-2小时。恒温发酵和中高温排气两个加热程序循环进行，直至物料含水量达到设定参数，开始出料。

搅拌的设定：采用正转-停止-反转-停止间歇进行的程序模式，正转15-30分钟，优选20分钟，静止20-40分钟，优选30分钟，反转15-30分钟，优选20分钟。该设计有利于微生物的受热均匀，散热充分，产生大量的酶制剂，其中一定PH值，加热源探测温度与酶活性的关系图如图4所示，在一定PH值，特定搅拌模式下，中高温排气时间与恒温培养时间的比例对酶活性的影响的各参数关系附图如图5所示，一定PH值下，搅拌时间与静止培养时间的比例及温度的变化对酶活性的关系图如图6所示(a.完全静止培养；b.搅拌时间和静止时间比例为1∶2；c.搅拌时间和静止时间比例为2∶2；d.搅拌时间和静止时间比例为2∶1；e.完全搅拌)。

实施例1：对于餐厨垃圾类食品废弃物的处理

打开加料口封闭门1，将要处理的餐厨垃圾倒入处理器内30中，关闭封闭门1，启动预处理模式，预处理模式中的温度设定为100-140度，最佳为120度，预处理时间为20-40分钟，优选30分钟，其中高温灭菌时间为3-10分钟，优选6分钟，其他时间为加热时间和冷却时间。机器的电加热装置9和搅拌电机15同时启动，预处理过程中，搅拌一直处于运转状态。打开固液分离管道的阀门25，物料中的油和水的混合物通过管道进入机器底部的油水分离箱26中。油水分离箱中的PH探测器28对箱内的液体进行检测，并根据实测结果反馈到PLC控制程序21中，自动选择所对应的最佳后续处理模式。预处理结束后，机器会自动进入最佳后续处理模式，在静止培养期间，打开加料口封闭门1，加入适量的复合菌种及辅料，并及时关闭封闭门1，物料进入正转搅拌-静止培养-反转搅拌-静止培养的循环处理模式，当排气口的湿度感应计2检测到排放的水蒸气达到设定的含水量标准，循环处理模式结束，自动进入出料模式。打开出料封闭门6，处理器内胆30中的料在垂直提升板29的作用下，物料快速从出料口5中排出。

设备暂时不用需要做清洗时，关闭固液分离管道的阀门25及污泥排放阀门27，向处理器内胆30中注入水面高出搅拌轴3-5公分的自来水，启动清洁程序，搅拌电机15开始工作，加热装置9同时启动，加热温度在35-40度，清洗时间在20-40分钟，可根据实际使用情况在PLC控制面板21上手动设定加热温度及清理时间，清理结束后，打开固液分离管道阀门25，清理后的油水进入油水分离箱26中，经油水分离箱中的格栅11过滤后的污泥，通过打开污泥排放阀门27直接排出。

实施例2：对于瓜果蔬菜类的食品加工剩余边角料

打开加料口封闭门1，将要处理的餐厨垃圾倒入处理器内30中，关闭封闭门1，启动预处理模式，预处理模式中的温度设定为100-140度，最佳为100度，预处理时间为20-40分钟，优选20分钟，其中高温灭菌时间为3-10分钟，优选3分钟，其他时间为加热时间和冷却时间。机器的电加热装置9和搅拌电机15同时启动，预处理过程中，搅拌一直处于运转状态。打开固液分离管道的阀门25，物料中的油和水的混合物通过管道进入机器底部的油水分离箱26中。油水分离箱中的PH探测器28对箱内的液体进行检测，并根据实测结果反馈到PLC控制程序21中，自动选择所对应的最佳后续处理模式。预处理结束后，机器会自动进入最佳后续处理模式，在静止培养期间，打开加料口封闭门1，加入适量的复合菌种及辅料，并及时关闭封闭门1，物料进入正转搅拌-静止培养-反转搅拌-静止培养的循环处理模式，当排气口的湿度感应计2检测到排放的水蒸气达到设定的含水量标准，循环处理模式结束，自动进入出料模式。打开出料封闭门6，处理器内胆30中的料在垂直提升板29的作用下，物料快速从出料口5中排出。

设备暂时不用需要做清洗时，关闭固液分离管道的阀门25及污泥排放阀门27，向处理器内胆30中注入水面高出搅拌轴3-5公分的自来水，启动清洁程序，搅拌电机15开始工作，电加热装置9同时启动，加热温度在35-40度，清洗时间在20-40分钟，可根据实际使用情况在PLC控制面板21上手动设定加热温度及清理时间，清理结束后，打开固液分离管道阀门25，清理后的油水进入油水分离箱26中，经油水分离箱中的格栅11过滤后的污泥，通过打开污泥排放阀门27直接排出。

实施例3：对于食品加工剩余的动物边角料以及动物尸体类

打开加料口封闭门1，将要处理的餐厨垃圾倒入处理器内30中，关闭封闭门1，启动预处理模式，预处理模式中的温度设定为140-180度，最佳为160度，预处理时间为20-40分钟，优选40分钟，其中高温灭菌时间为5-10分钟，优选10分钟，其他时间为加热时间和冷却时间。机器的电加热装置9和搅拌电机15同时启动，预处理过程中，搅拌一直处于运转状态。打开固液分离管道的阀门25，物料中的油和水的混合物通过管道进入机器底部的油水分离箱26中。油水分离箱中的PH探测器28对箱内的液体进行检测，并根据实测结果反馈到PLC控制程序21中，自动选择所对应的最佳后续处理模式。预处理结束后，机器会自动进入最佳后续处理模式，在静止培养期间，打开加料口封闭门1，加入适量的复合菌种及辅料，并及时关闭封闭门1，物料进入正转搅拌-静止培养-反转搅拌-静止培养的循环处理模式，当排气口的湿度感应计2检测到排放的水蒸气达到设定的含水量标准，循环处理模式结束，自动进入出料模式。打开出料封闭门6，处理器内胆30中的料在垂直提升板29的作用下，物料快速从出料口5中排出。

设备暂时不用需要做清洗时，关闭固液分离管道的阀门25及污泥排放阀门27，向处理器内胆30中注入水面高出搅拌轴3-5公分的自来水，启动清洁程序，搅拌电机15开始工作，加热装置9同时启动，加热温度在35-40度，清洗时间在20-40分钟，可根据实际使用情况在PLC控制面板21上手动设定加热温度及清理时间，清理结束后，打开固液分离管道阀门25，清理后的油水进入油水分离箱26中，经油水分离箱中的格栅11过滤后的污泥，通过打开污泥排放阀门27直接排出。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种食品废弃物资源化利用处理设备的处理方法，其特征在于，所述处理设备包括进料口封闭门(1)、湿度感应计(2)、排气管道(3)、内胆加热油缓冲层(4)、出料口(5)、出料口封闭门(6)、排气电机(7)、固液分离管道(8)、电加热装置(9)、加热油储油层(10)、格栅(11)、传动链条(12)、主传动轴(13)、主传动齿轮(14)、搅拌电机(15)、螺旋搅拌外叶(16)、螺旋搅拌内叶片(17)、立柱(18)、搅拌轴(19)、从动齿轮(20)、供氧轴流风机(22)、氧气分布器(23)、轴承(24)、固液分离管道阀门(25)、油水分离箱(26)、污泥排放阀门(27)、PH值探测器(28)、处理器内胆(30)、工作指示灯(31)，搅拌电机(15)与主传动轴(13)相连，主传动轴(13)上设置有主传动齿轮(14)，主传动齿轮(14)通过传动链条(12)与从动齿轮(20)相连，从动齿轮(20)设置在搅拌轴(19)上，搅拌轴(19)两端设置有轴承(24)，搅拌轴(19)设置在处理器内胆(30)中心，搅拌轴(19)上通过立柱(18)固定有螺旋搅拌外叶(16)、螺旋搅拌内叶片(17)，处理器内胆(30)外部设置有内胆加热油缓冲层(4)和加热油储油层(10)，加热油储油层(10)与处理器内胆(30)间设置有固液分离管道(8)，固液分离管道(8)与处理器内胆(30)底部重叠位置开有多个排液孔(34)，固液分离管道(8)通过固液分离管道阀门(25)与油水分离箱(26)相连，油水分离箱(26)内设置有格栅(11)和PH值探测器(28)，油水分离箱(26)外侧连接有污泥排放阀门(27)，内胆加热油缓冲层(4)内部设置有电加热装置(9)、加热油储油层(10)，处理器内胆(30)前侧中心设置有出料口(5)，出料口(5)上设置有出料口封闭门(6)，处理器内胆(30)顶部设置有进料口封闭门(1)，处理器内胆(30)上部连接有排气管道(3)，排气管道(3)出风口位置设置有湿度感应计(2)，排气管道(3)与排气电机(7)相连，进料口封闭门(1)内部前后两侧还设置有氧气分布器(23)，氧气分布器(23)与供氧轴流风机(22)相连，一侧的供氧轴流风机(22)下方设置有工作指示灯(31)，所述处理方法的处理步骤为：

(A)、高温杀菌的预处理程序，高温灭菌的温度为100-180度，对物料的进行高温杀菌，将物料中的杂菌杀灭，为后期有益微生物提供一个纯净无竞争的环境，创造很好的生长繁殖条件，促进有益微生物的快速生长繁殖，加快食品废弃物的生物降解过程；

(B)、物料酸碱度检测并自动选择后续最佳处理模式：根据物料预处理过程中固液分离出来的液体进行PH检测，根据实测结果所对应的范围，自动选择所对应的最佳的处理模式，加入复合菌种及辅料，通过改变后续的加热，搅拌，供氧，排风等参数使复合菌种达到最佳活性；

(C)、温度的设定：分为恒温发酵和中高温排气两个阶段，其中恒温发酵阶段，生长繁殖温度25-40度，温度保持时间在3-6小时；中高温排气阶段，代谢产物排放温度：55-70度，温度保持时间在1-2小时，恒温发酵和中高温排气两个加热程序循环进行，直至物料含水量达到设定参数，开始出料；

(D)、搅拌的设定：采用正转-停止-反转-停止间歇进行的程序模式，正转15-30分钟，静止20-40分钟，反转15-30分钟，该设计有利于微生物的受热均匀，散热充分，产生大量的酶制剂；

(E)、出料包装。