CN103977446B - 一种烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺。所述高温烫杀灭菌工艺包括如下步骤：采用干热风直接加热装灭菌的容器，使所述容器温度达150℃以上；采用多段螺旋搅拌器间歇搅拌容器内的废弃物，使容器内废弃物得到搅拌、挤压、搓揉、破碎，均匀烫杀废弃物中的病源微生物，达到一定的时段后，废弃物中的所有有害生物得到完全杀灭。所述烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺包括灭菌容器、空气热能交换器和多段螺旋搅拌器。本发明的灭菌工艺成本低、杀灭率高、效率高。

Description

一种烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺

技术领域

本发明涉及灭菌消毒领域，具体为一种烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺。

背景技术

现实生活中，存在大量的废弃物，如烟叶、菜叶等；这些废弃物产生大量有毒有害致病菌、且菌种复杂，如不经过处理将对环境和人体健康产生严重威胁；另外，对于这种废弃物的再利用，如制成有机肥料，也需要对废弃物进行灭菌处理。

目前，常见的灭菌方法大都是采用高温蒸煮灭菌、超高压灭菌、低温灭菌、巴氏灭菌、超高温瞬间灭菌、微波灭菌、紫外线灭菌、臭氧灭菌、化学灭菌等方式，上述灭菌方法对食品、器械等价值较高的物料是比较适合的，然而对于量大、价值低的废弃物，上述灭菌方式成本高，加之废弃物含菌杂，病菌量大，采用上述灭菌方式难以彻底杀灭。

现有对价值低的有机废弃物灭菌的通用做法是喷药灭菌，这种灭菌方式成本高，且病菌杀灭率也不高。

发明内容

为了研发了一种成本低、效率高的杀菌方式，本发明旨在提供一种植物烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺，该灭菌工艺成本低、杀灭率高、效率高。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺，其特点是，包括如下步骤：

1）采用干热风直接加热装有待灭菌废弃物的灭菌容器，使灭菌容器的温度达150℃以上；

2）采用多段螺旋搅拌器间歇搅拌容器内的废弃物，使容器内废弃物得到挤压、搓揉、破碎；所述搅拌按搅拌周期连续进行，搅拌周期为：搅拌1min-5min，停止搅拌1min-3min；按所述搅拌周期搅拌及同时持续加热容器的时间为2h-4h，烫杀废弃物中的病源微生物；

所述烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺采用的设备包括灭菌容器、空气热能交换器和多段螺旋搅拌器；所述灭菌容器为金属制成的非密闭容器；所述空气热能交换器采用煤、电、气供热或其它热能通过热交换加热空气，再将被加热的空气用传输装置送至灭菌容器，对灭菌容器进行加热；所述多段螺旋搅拌器的结构为：包括搅拌轴，装在搅拌轴上的螺旋式叶片；所述螺旋式叶片由多段相互独立的叶片段组成，相邻两段叶片段的相邻端之间留有间隙。

按所述搅拌周期搅拌及同时持续加热容器的时间具体根据物料情况而定，对于蔬菜等废弃物，加热时间一般2小时就能实现完全烫杀工艺。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

本发明采用干热风加热灭菌容器，灭菌容器内的废弃物不断进行搅拌、挤压、搓揉、破碎，使废弃物均匀地与高温灭菌容器直接接触，实现高温烫杀、物料内压、瞬时失压细胞爆裂等作用，达到高效杀灭有害生物的目标。

加热装置和灭菌容器都是常压状态，因此，整个杀灭环境为常压状态，无须专业技术人员即可操作，使用安全，这对于在农村中普及本发明的工艺来讲非常重要。

每个叶片段沿着搅拌轴长度方向在垂直于搅拌轴轴线的截面上的投影为扇形，为了保证物料被充分摩擦搓揉搅拌，相邻两个叶片段的扇形投影具有重叠，从而保证搅拌空间上的重叠。优选地，相邻两个叶片段的扇形投影重叠的中心角c为2°~15°，这种重叠可以保证物料被搅拌时的搅拌效果更加好，搅拌更彻底。

优选地，所述螺旋式叶片由4-8段相互独立的叶片段组成。

为了保证物料沿着搅拌轴轴向方向的移动速度，所述叶片段的螺旋升角为45°~90°。

为了保证叶片对物料的摩擦搓揉效果，相邻两段叶片段相邻端之间的间隙为5cm~30cm。

进一步地，所述废弃物为植物废弃物，将经过步骤2）烫杀后的废弃物从容器中取出作为有机肥料，将植物废弃物变废为宝，这在农村市场具有极大的普及价值。

藉由上述结构，本发明多段螺旋搅拌器的相邻两段叶片之间形成物料搓揉间隙，可以对物料进行摩擦搓揉，有利于物料破解破碎，减小了物料与搅拌器的正面接触面积，可以使物料有序的沿轴向和径向作双向运动，从而大大减轻了螺旋叶片的搅拌阻力；运转时有一部分物料通过搓揉间隙外泄，进一步地降低了搅拌阻力，从而减小了搅拌负荷，提高了搅拌效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）废弃物的病原微生物在本发明的高温容器可以被高温瞬间烫杀，废弃物在贴近容器的区域形成局部的高温高压，随着搅拌器的间歇搅拌，间歇搅拌释放这种局部的、动态的高温高压，瞬间失压产生瞬间爆破效果，从而使病源微生物细胞解体，达到灭菌的目的，这种灭菌效率高，成本低，较常规灭菌成本降低50%左右，尤其适用于废弃物灭菌；

2）本发明采用多段螺旋搅拌器，将大团状运行的物料挤压、搓揉、破碎成小团状运行的物料，大大减小了物料与搅拌器表面的接触面积，使搅拌器的负荷大大减轻；

3）本发明的烫杀工艺烫杀时间可根据自动设定，提高了有害菌的杀灭率，对普通有害菌的杀灭率达99.9%以上；

4）本发明烫杀过程中，整个环境处于常压状态，常压供热、灭菌，无压力容器的危险性，安全性高，这为在农村普及本发明的工艺的提供了极有利的条件；

5）经过本发明烫杀工艺灭菌后的废弃物可以作为有机肥料使用，将废弃物变废为宝。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一种实施例的工作原理图；

图2是本发明所述多段螺旋搅拌器的结构原理图；

图3是本发明相邻两个叶片段沿搅拌轴长度方向的投影示意图；

图4是图2的主视图。

在图中

1-搅拌轴；2-螺旋式叶片；3-叶片段；4-容器；5-干热风；6-废弃物。

具体实施方式

一种烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺，如图1所示，包括如下步骤：

1）将将待灭菌废弃物投入上端为敞口的容器中；采用由空气热能交换器产生的干热风5直接加热承装有废弃物6的容器4，使上端敞口的所述容器4内温度达150℃以上；

2）采用多段螺旋搅拌器间歇搅拌、挤压、破碎容器内的废弃物6，使容器内废弃物得到挤压、搓揉、破碎；所述搅拌按搅拌周期连续进行，搅拌周期为：搅拌1min-5min，停止搅拌1min-3min；按所述搅拌周期搅拌及同时持续加热容器的时间为2h-4h，烫杀废弃物6中的病源微生物；

如图2和图4所示，所述多段螺旋搅拌器的结构为：包括搅拌轴1，装在搅拌轴1上的螺旋式叶片2；所述螺旋式叶片2由四段相互独立的叶片段3组成，由此，整个叶片段由一段改为多段，如4-8段，减小了单个叶片段的搅拌负荷，同时，由于多个相互独立的叶片段的存在，相邻叶片段可以有效地将大团状运行的物料挤压、搓揉呈小团状物料，利于灭菌，而且小团状物料减少了与容器的接触面积，提高了搅拌效果，由此，整个叶片段由一段改为多段，如4-8段，减小了单个叶片段的搅拌负荷，同时，由于多个相互独立的叶片段的存在，相邻叶片段可以有效地将大团状运行的物料挤压、搓揉呈小团状物料，利于灭菌，而且小团状物料减少了与容器的接触面积，提高了搅拌效果；相邻两段叶片段2相邻端之间有物料挤压、搓揉间隙，该间隙优选为10cm，由此，部分物料在通过该间隙时被反复摩擦搓揉，一方面可以大团状运行的物料挤压、搓揉呈小团状物料，减小物料与容器的接触面积，另一方面可以容许部分物料通过该间隙，从而减小了叶片段的搅拌负荷。每个叶片段3沿着搅拌轴1长度方向在垂直于搅拌轴1轴线的截面上的投影为扇形，如图3所示，对应其中一个叶片段的投影A的中心角为a为100°，另一个叶片段的投影B的中心角为b为100°，相邻两个叶片段3的扇形投影具有重叠，投影A和投影B重叠的中心角c为10°。所述叶片段3的螺旋升角为45°。

由此，物料在螺旋式叶片的驱动下沿着搅拌轴的圆周旋转，同由于螺旋式叶片具有螺旋升角，可以驱动物料沿着搅拌轴的轴向移动，由于螺旋式叶片由多段相互独立的叶片段组成，可以防止螺旋式叶片径向负荷过大，同时由于相邻两个叶片段的相邻端之间的间隙存在，可以将大团状物料挤压、摩擦搓揉成小团状物料，减小了物料与搅拌器表面的接触面积，从而大大减轻了搅拌叶片的搅拌负荷，搅拌效果更好，另外，也可大幅提高了搅拌效率，显著提高设备的单位时间处理能力（量）。

同时，由于开口的容器内温度在150℃以上，植物废弃物在高温容器内被瞬间烫杀，局部产生高温高压，在螺旋搅拌作用下沿着搅拌轴的轴向移动、并产生翻滚，瞬间释放这种高温高压，产生瞬间爆破效果，使得植物废弃物的病源微生物细胞产生破裂解体，从而达到灭菌的效果；加之受热时间长达2-4h，可以充分杀灭植物废弃物中的病源微生物。

总之，本发明通过直接加热承装物料的容器，使容器温度在150℃以上，当物料与高温容器接触时，产生局部高温高压，直接烫杀物料中的病源微生物，并通过一段时间（2-4小时）的搅拌和翻料、揉搓，使之灭菌均匀和彻底。

应用实例：本发明的工艺应用在烟草残体无害化处理制肥机上，可将烟叶基地产生的脚叶、病叶、病株、烟蒜、烟荪、烟杆、废弃烤烟、烟梗、烟末等有机废弃物进行快速无害化处理和肥料化利用。4小时完全杀灭病源微生物，24小时制成优质生物有机肥。蛔虫卵死亡率≥95.5%，大肠杆菌值≤10^-1，土传病害杀灭率达99.9%。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺，其特征是，包括如下步骤：

1）采用干热风直接加热装有待灭菌废弃物的灭菌容器，使灭菌容器的温度达150℃以上；

2）采用多段螺旋搅拌器间歇搅拌容器内的废弃物，使容器内废弃物得到挤压、搓揉、破碎；所述搅拌按搅拌周期连续进行，搅拌周期为：搅拌1min-5min，停止搅拌1min-3min；按所述搅拌周期搅拌及同时持续加热容器的时间为2h-4h，烫杀废弃物中的病源微生物；

所述烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺采用的设备包括灭菌容器、空气热能交换器和多段螺旋搅拌器；所述灭菌容器为金属制成的非密闭容器；所述空气热能交换器采用煤、电、气供热或其它热能通过热交换加热空气，再将被加热的空气用传输装置送至灭菌容器，对灭菌容器进行加热；所述多段螺旋搅拌器的结构为：包括搅拌轴（1），装在搅拌轴（1）上的螺旋式叶片（2）；所述螺旋式叶片（2）由多段相互独立的叶片段（3）组成，相邻两段叶片段（2）的相邻端之间留有间隙；

每个叶片段（3）沿着搅拌轴（1）长度方向在垂直于搅拌轴（1）轴线的截面上的投影为扇形，相邻两个叶片段（3）的扇形投影具有重叠；相邻两个叶片段（3）的扇形投影重叠的中心角c为2°-15°。

2.根据权利要求1所述的烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺，其特征是，采用干热风加热灭菌容器，灭菌容器内的废弃物不断进行搅拌、挤压、搓揉、破碎，使废弃物均匀地与高温灭菌容器直接接触。

3.根据权利要求2所述的烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺，其特征是，加热装置和灭菌容器都是常压状态。

4.根据权利要求1所述的烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺，其特征是，所述废弃物为植物废弃物，将经过步骤2）烫杀后的废弃物从容器中取出作为有机肥料。

5.根据权利要求1所述的烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺，其特征是，所述螺旋式叶片（2）由4-8段相互独立的叶片段组成。

6.根据权利要求1所述的烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺，其特征是，所述叶片段（3）的螺旋升角为45°-90°。

7.根据权利要求1所述的烟草废弃物直热式高温烫杀灭菌工艺，其特征是，相邻两段叶片段（2）相邻端之间的间隙为5cm-30cm。