CN111107741A - 昆虫幼虫饲养 - Google Patents

Abstract

本申请公开了昆虫幼虫饲养(1)。该系统包括废物管理模块(2)，其被配置来接收有机废物(5)并将该有机废物转化为昆虫幼虫(7)的饲料(6)；以及至少一个饲养模块，其被配置来处理用于容纳或安置幼虫的多个托盘(15)并将所述饲料提供给托盘。饲料被直接从废物管理模块供应到至少一个饲养模块中的每一个饲养模块。

Description

昆虫幼虫饲养

技术领域

本发明涉及昆虫幼虫饲养。特别地，本发明涉及一种用于饲养昆虫幼虫的系统，该系统可以使用一个或多个用于制备昆虫幼虫的饲料的模块和一个或多个用于使用该饲料饲养昆虫幼虫的模块进行组装。

背景技术

联合国粮食及农业组织(FAO)估计，到2050年，世界将需要增加70％的粮食来养活世界上不断增长的人口。与此同时，全球每年产生的食物废物超过13亿吨，这些废物还产生超过3GtCO₂当量的温室气体。

在过去的十年中，人们已经尝试利用不同类型的技术来回收废物。尽管塑料、金属和纸张的废物增值(waste valorisation)已被广泛接受和采用，但有机废物(如食物废物)的增值仍面临挑战。与处理其他形式的废物相比，这种有机废物的挥发性和时间敏感性性质(换句话说，废物迅速降解的事实)以及食品废物产生难闻的气味的事实往往会带来其他问题和健康危害。

除了堆肥之外，一种有机废物增值的方法是厌氧消化。厌氧消化利用微生物分解有机物。在此化学反应期间，甲烷被释放、捕获并转化为用于发电的生物气。

尽管厌氧消化可以代替垃圾填埋场，但由于工厂成本高昂，厌氧消化需要大量资金，且该过程本身对周围环境和原料组成的变化很敏感。而且，尽管厌氧消化通过将宝贵的营养物转化为电能来利用它们，但是它并不能解决食物短缺的问题。

处理有机废物的一种自然发生的方式是使用昆虫幼虫进行生物转化。与将有机废物分解成更简单的分子(最终产生甲烷)的厌氧消化不同，昆虫幼虫可被用于将有机废物转化为更复杂的碳氢化合物，例如蛋白质和生物油，这些碳氢化合物积聚在幼虫的体内。此外，昆虫往往具有相对较强的适应性，并能适应环境和原料的变化。

研究已经针对通过昆虫生物转化进行工业化和规模化废物增值。但是，迄今为止采取的方法往往很昂贵、管理复杂且难以规模化。此外，废物物流的成本可以抑制废物增值。

US 2013/0319334 A1描述了一种用于饲养幼虫的系统。该系统包括多个培养托盘，其被布置在至少一个托盘堆垛中，每个堆垛包括多层托盘，每个托盘包括适于接收幼虫和幼虫食物的敞口盆，以及适于自动输送幼虫饲料到单独选择的培养托盘中的饲料输送系统，以及适于自动输送水到培养托盘的水输送系统。

WO 2015/013826 A1公开了生产杀虫黑战士苍蝇(Hermetiaillucens)排泄物(frass)，并将该排泄物用于土壤中和/或树叶上的营养和害虫防治活性。

US 2016/0066552 A1描述了使用单独的板条箱繁殖昆虫，其中每个板条箱的至少一部分填充有包含饲料和未成熟阶段的昆虫的基质。

WO 2016/166471 A1描述了一种用于饲养昆虫的农场，其包括这样的区域，在该区域中使用货盘支架将待饲养的昆虫储存在集装箱中。

还请参考Imre-Antalfy：摘要“Bugs in a Box”(盒子里的臭虫)，2016 https://www.hsr.ch/uploads/tx_icscrm/2016_DAB-EU_FINAL_low_ES_15.pdft。

还可以参考https://www.entocube.com/solutions/，其中描述了板球养殖系统。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供给了一种用于饲养昆虫幼虫的系统。该系统包括废物管理模块，该废物管理模块被配置来接收有机废物(例如食物废物)并将有机废物转换为昆虫幼虫的饲料，或用于昆虫幼虫的饲料的至少一个容器(container，本文中可与“集装箱”互换)中，以及至少一个饲养模块，所述饲养模块被配置来处理多个用于容纳或安置昆虫幼虫的托盘，并向这些托盘提供饲料。饲料可以是浆料形式，其被直接从废物管理模块或至少一个容器供应到至少一个饲养模块中的每一个饲养模块。

因此，通过采用模块化方法，该系统可以在一个或多个有机废物源处或附近现场组装，并且可以根据由所述废物源产生的有机废物量(可能会随季节而变化)进行缩放。这可以帮助缩短运输有机废物的距离(所述有机废物可由高达80质量％水含量构成)，从而大大降低了物流成本和相关的CO₂排放。可替代地，该系统可以被放置在诸如家禽农场或其他类型的动物农场的位置处，其中活的昆虫幼虫可以被消费(例如被鸡或其他家畜消费)。这可以帮助为牲畜提供高质量的饲料。由于不需要运输幼虫，这也可以帮助降低物流成本和相关的CO₂排放。

废物管理模块和/或至少一个饲养模块中的每一个饲养模块包括各自的可运输集装箱。可运输集装箱可以采取航运集装箱的形式，例如标称的10英尺(3.0m)、20英尺(6.1m)或40英尺(12.2m)的航运集装箱。因此，可以在一个位置处部分或全部地制造模块并在现场交付，这有助于降低制造成本。

该系统可以包括至少一根管，例如以管道或软管的形式，用于将来自废物管理模块的饲料供应到至少一个饲养模块中的每一个饲养模块。

该系统可以包括至少两个饲养模块，例如在四个与十个之间的饲养模块，或超过十个饲养模块，例如在十至二十个之间的饲养模块。

多于一个的饲养系统可被安装在一个位点。换句话说，可能有多于一个废物管理模块。

可以布置至少一个集装箱中的每一个集装箱来供应相应的饲养模块。

该系统可以与昆虫幼虫消费者设施(可以采取动物农场、例如家禽农场的形式)位于同一位点或其附近(<5km)。该系统可以与昆虫幼虫消费者设施位于不同的位点或位于与其较远的位点(>5公里)。该系统可以为超过一个昆虫幼虫消费者设施例如超过一个农场提供服务。可以将多个农场聚集在一起(例如，在5km的半径内)。该系统可以位于多个农场中的一个农场处。

根据本发明的第二方面，提供了一种废物管理模块，用于将有机废物转化为昆虫幼虫的饲料。该废物管理模块可以包括集装箱。该废物管理模块包括集装箱，该集装箱可安置：料斗，用于通过集装箱壁或顶部中的开口从所述集装箱外部接收有机废物；与所述料斗连通的棚，其被布置成接收有机废物并输出切碎的有机废物；脱水器，其被配置来减少所述切碎的有机废物的水含量或由切碎的有机废物获得的经加工的切碎的有机废物的水含量，并输出昆虫幼虫的饲料；和所述饲料的储存容器(例如另一个料斗)。

所述废物管理模块还可包括至少一个泵，该泵用于将饲料从储存容器输送到一个或多个用于将昆虫幼虫饲料输送到昆虫幼虫饲养模块的管，例如管道或软管。所述至少一个泵可被安置在集装箱中。可以为每个管提供一个泵。

所述废物管理模块可以进一步包括巴氏灭菌器，该巴氏灭菌器被配置来接收切碎的有机废物并输出巴氏灭菌的切碎的有机废物。

该集装箱可以采取航运集装箱的形式，例如标称的10英尺(3.0m)、20英尺(6.1m)或40英尺(12.2m)的航运集装箱。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于饲养昆虫幼虫的饲养模块。该饲养模块包括集装箱，并且该集装箱可以安置：托盘处理系统，其被布置成在装载/卸载点处接收托盘(托盘可以互锁以形成托盘堆垛，也可以被插入支架中以形成堆垛)，并移动托盘或托盘堆垛的支架；和饲料输送系统，其被配置来在一段时间内将从集装箱外部接收的饲料重复地输送到每个托盘。所述饲养模块可以包括用于控制所述集装箱内部温度的加热、通风和空调系统。

堆垛可包括一组可互锁的托盘。堆垛可以包括诸如支架之类的托盘载物架(例如以托盘推车的形式)，以及在托盘载物架中设置的(例如插入或放置)的一个或多个(优选多个)托盘。

托盘处理系统可以被布置成使托盘或托盘堆垛绕闭合路径移动，该闭合路径可以是矩形的。该堆垛可包括在托盘的底部、互锁托盘堆垛的最底部托盘或支架上的轮子或脚轮。该托盘处理系统可以包括球传输单元和/或辊。该托盘处理系统可以包括导轨。

饲养模块可被布置成，使得使用叉车将托盘或托盘堆垛可插入到在辊子或脚轮上或其他形式的运输系统上的托盘处理系统中或从中移除。

饲料模块可以包括一个或多个用于输送饲料的臂，其中，每个臂被布置成使得相应的托盘在所述臂下方经过。

该集装箱可以采取航运集装箱的形式，例如标称的20英尺(6.1m)或40英尺(12.2m)的航运集装箱。

根据本发明的第四方面，提供了一种安装用于饲养昆虫幼虫的系统的方法。该方法可以包括：提供废物管理模块，该废物管理模块被配置来接收有机废物并将该有机废物转换为昆虫幼虫的饲料；提供至少一个饲养模块，所述饲养模块被配置来处理多个幼虫托盘并将饲料提供给托盘；并布置饲料从废物管理模块供应到至少一个饲养模块中的每一个饲养模块。布置待的饲料从废物管理模块供应到所述至少一个饲养模块中的每一个饲养模块可以包括安装管或相应的管，以输送从废物管理模块运行到至少一个饲养模块中的每一个饲养模块的饲料。

提供废物管理模块可以包括将基本上预制的废物管理模块(例如应用卡车或货运汽车)输送到位点。

提供至少一个饲养模块可以包括将基本上预制的每个饲养模块(例如应用卡车或货运汽车)输送到位点。

根据本发明的第五方面，提供了一种操作用于饲养昆虫幼虫的系统的方法。该方法包括废物管理模块接收有机废物并将有机废物转化为昆虫幼虫的饲料，并通过管或相应的管将饲料输送到昆虫幼虫至至少一个饲养模块，并且每个饲养模块移动托盘或托盘堆垛并反复向托盘或托盘堆垛输送饲料。

根据本发明的第六方面，提供了一种用于昆虫幼虫饲养系统的监测系统。

该系统可以在饲养模块中包括一组一个或多个传感器和/或照相机，这些传感器和/或照相机被配置来捕获与该饲养模块的状态和/或该饲养模块内的设备的状态和/或该饲养中的幼虫的状态有关的数据，和控制系统，该控制系统被配置来接收和处理上述数据。该控制系统可以被配置来将数据发送到远程位置。该控制系统可以根据与预定标准匹配的数据的检测来配置，以将标准或其他数据发信号至本地或远程位置，或者被配置来自动将接收到的数据与一组一个或多个预定标准相关联并将该标准或其他数据发送到远程或本地位置。该系统可以包括在饲养系统中的致动器和/或开关和/或控制单元，其被配置来从控制系统接收控制信号。该系统可以包括到有线和/或无线(例如，蜂窝或无线LAN)网络的接口，用于向远程位置发送信号和/或从远程位置接收信号。

该系统可以在废物管理模块中包括一组一个或多个传感器和/或照相机，这些传感器和/或照相机被配置来捕获与废物管理模块的状态和/或废物管理模块内的设备的状态和/或在废物管理模块中有机废物的状态和/或与从有机废物产生的饲料有关的数据，和控制系统，该控制系统被配置来接收和处理上述数据。该控制系统可以被配置来将数据发送到远程位置。该控制系统可以根据与预定标准匹配的数据的检测来配置，以将标准或其他数据发信号至本地或远程位置，或者被配置来自动将接收到的数据与一组一个或多个预定标准相关联并将该标准或其他数据发送到远程或本地位置。该系统可以包括在废物管理系统中的致动器和/或开关和/或控制单元，这些致动器和/或开关和/或控制单元被配置来从控制系统接收控制信号。该系统可以包括到有线和/或无线(例如，蜂窝或无线LAN)网络的接口，用于向远程位置发送信号和/或从远程位置接收信号。

传感器可以包括一个或多个温度传感器、一个或多个湿度传感器、一个或多个气体传感器、一个或多个运动传感器、一个或多个加速度传感器、一个或多个陀螺仪传感器、一个或多个重量传感器和/或一个或多个可视识别传感器，例如照相机或录像记录设备相机。

根据本发明的第七方面，提供了一种昆虫幼虫饲养和消费系统，其包括第一方面的用于饲养昆虫幼虫的系统和昆虫幼虫消费者设施。

昆虫幼虫饲养系统可以与昆虫幼虫消费者设施位于同一位点或附近(<5km)。昆虫幼虫饲养系统可以与昆虫幼虫消费者设施位于不同位点或或位于与其较远的位点(>5公里)。该昆虫幼虫饲养系统可为超过一个昆虫幼虫消费者设施(例如超过一个农场)提供服务。可以将多个农场聚集在一起(例如，在5km的半径内)。该昆虫幼虫饲养系统可以位于多个农场中的一个农场处。

附图的简要说明

现在将参考附图，通过示例的方式描述本发明的某些实施方式，其中：

图1是幼虫饲养场或工厂的示意性透视图；

图2是废物管理模块的示意性框图；

图3是饲养模块的局部剖切透视图；

图4是饲养模块的平面图；

图5是从上方看的互锁托盘堆垛的示意性透视图；

图6是饲料分配器和互锁托盘堆垛的示意性平面图；

图7是从下方看的互锁托盘堆垛的示意性透视图；

图8示意性地示出了堆垛移动；

图9是球传输单元的透视图，该球传输单元包括柱塞(ram)和铰接的致动器板；

图10A和10B是示出了铰接的致动器板的动作和收缩的透视图；

图11是托盘和饲料分配器的透视图；

图12示出了第一布置，在该布置中幼虫饲养场和动物农场位于地理上隔开的位点；并且

图13示出了第二布置，在该布置中幼虫饲养场和动物农场紧邻或位于一个位点。

某些实施方案的详细描述

昆虫幼虫饲养系统概述

参照图1，示出了昆虫幼虫饲养系统1(在本文中简称为“饲养系统”，“农场”或“工厂”)。该饲养系统1包括一组模块2、3，每个模块2、3被安置在各自的壳体4中。每个壳体4优选地采取可运输集装箱的形式，特别是标准尺寸的通用航运集装箱，例如标称10英尺(3.0m)、20英尺(6.1m)或40英尺(12.2m)的航运集装箱(也称为“货运集装箱”或“联运集装箱”)。航运集装箱的实际长度可能与其标称长度相差最多10％。

模块2、3包括第一类型的模块2和至少一种第二类型的模块3，该第一类型的模块2用于处理有机废物(本身可以视为废物或可以不视为废物)，例如食物垃圾、消费前食物垃圾或副产品(例如土豆、洋葱和其他农业废物残留物或其部分)，可被用作饲料的其他形式的有机生物质(例如酿造谷物或低价原料)和/或可选的其他形式的合适废物(如肥料)以制备饲料昆虫幼虫7的饲料6(或“幼虫食品”)，并且在第二类型的模块3中，在环境受控的条件下对幼虫7进行保存、喂食和收获，以生产可被用作动物饲料的成年幼虫7。幼虫7优选采取黑战士蝇幼虫(black soldier fly larvae)的形式，但可以使用其他类型的昆虫幼虫，例如粉虫、蟋蟀、蜡虫或家蝇的幼虫。第一类型的模块2和第二类型的模块3在本文中分别被称为“废物管理模块”和“饲养模块”。

例如在由合适的车辆9(诸如叉车或自卸车)输送的箱或其他合适的容器8中，有机废物5可被输送至废物管理模块2，并且被输送至位于孔11下方或之后的料斗10中，所述孔11被开在废物管理模块2的壁或顶部12中或被布置在废物管理模块2的顶部。通过例如一个或多个管13(该管可以包括软管或管道)将饲料6从废物管理模块2泵送到饲养模块3。每个饲养模块3配备有加热、通风和空调(HVAC)单元14。如稍后将更详细地解释的，幼虫7被安置在布置于堆垛16中的托盘15中，并且可以例如使用叉车或其他合适的车辆17通过门18以堆垛的方式输送和移除幼虫7。托盘15可被配置成形成自支撑堆垛18。例如，托盘可以是可互锁的。托盘15可以堆叠在支架中，例如以托盘推车(未示出)的形式。

可以包括第三类型的模块81(图12)用于后处理，例如，使用带式干燥机干燥收获的幼虫，但这种类型的模块可被集成到第二类型的模块中，或者被省略。第三模块81(图12)还可以包括筛子或其他机构，用于将幼虫与托盘中的残留有机物分离，所述残留有机物包括未消化的食物垃圾和昆虫“粪便(manure)”(统称为“排泄物”)。

工厂或农场1是模块化的，其中废物管理模块2和至少一个饲养模块3被安装在给定的位点19。多个工厂或农场1可被安装在同一位点，即可以有至少两个废物管理模块2。因此，可以根据需要缩放每个类型的模块2、3的数量，并且可以在一段时间内增加或减少每个类型的模块2、3的数量。例如，可以根据季节需要添加模块，例如种植谷物、水果或蔬菜的农场，所述谷物、水果或蔬菜可以采用根、甜菜、鳞茎(例如洋葱)、块茎(例如马铃薯)的形式。对于一个或多个饲养模块3、优选两个或多个饲养模块3、更优选四个至十个饲养模块3，可以提供一个废物管理模块2。此外，工厂或农场1可以形成跨地理区域的分布式(或“分散的”)农场或工厂的网络，例如一个国家或一组国家或一个地区(一个国家或一组国家的区域，例如欧盟)，特别是在使用可移动集装箱4的情况下。这可以帮助缩短有机废物5(例如食物垃圾)被运送到农场或工厂1的距离，从而有助于减少用于运输废物的能源和CO₂排放量以及其他运输成本(与在同一地区服务的集中式农场或工厂相比)。

在一些实施方式中，可以省略废物管理模块2，取而代之的是将饲料6提供在(例如容量为1000升的)中间散装容器集装箱中，并通过泵(未示出)将其泵入饲养模块3中，或者可以将容器升高，通过重力进行饲喂。

接口

仍然参考图1，在农场或工厂1已经由安装者(未示出)安装和设置之后，有机废物5可由操作员(未示出)装载到废物管理模块2的一端20的顶部，在该实例中该废物管理模块2位于一排模块2、3的中间。有机废物5在废物管理模块2中进行处理后，将其泵入每个饲养模块3中。在准备饲养模块3用于收获时，可以将包含成熟幼虫的托盘15的一个或多个堆垛16(“成熟托盘”)交换为相应数量的幼虫7或蝇卵的堆垛16(“新鲜托盘”)。可以从服务于该工厂或农场1或者工厂或农场1的网络的中央设施(未示出)远程地监视过程和设备。单独的设施(未示出)诸如中央设施(未示出)可以培养虫卵和/或幼虫7以便供应给农场或工厂1。但是，虫卵和/或幼虫7可以在本地培养，即在农场或工厂1的位点19。可以提供额外的模块(未示出)用于将幼虫繁殖成其最终成熟的昆虫(在这种情况下为“成虫”)阶段。

安装与设置

农场或工厂1的模块2、3可以通过带有集成式装载起重机(未显示)的卡车进行现场交付和设置。模块2、3优选地布置成彼此相邻的行或线。模块2、3可以堆叠。这可以帮助减少农场或工厂1的占地面积。每个集装箱4用千斤顶支架(jack stand)或类似的校平设备进行校平，或者放置在水平的混凝土板上(未示出)。模块2、3被连接到三相电源(未示出)，在废物管理模块2和现场污水排放道(未示出)之间连接排水软管(未示出)。

饲料传输到饲养模块

一旦有机废物5被处理、传输并储存在废物管理模块2的另一端21，则将其泵送到饲养模块3。

还参考图2，每个饲养模块3由被安置在废物管理模块2内的其自身拥有的泵22提供服务。可替代地，可以提供更少的泵或甚至一个泵，并且管可以包括阀门。但是，使用单个泵可以帮助提供更好的控制。可以通过从饲养模块3发送到废物管理模块2的控制信号(未示出)自动启动单独的进料泵22。浆液形式的饲料6通过在模块2、3的顶部之间延伸的(例如5厘米)管13由泵22被运输到饲养集装箱3。

幼虫交换

当饲养模块3中的幼虫7达到收获的最小成熟度时，模块3可以自动将该发现发信号给中心(未示出)，可以派遣操作员(未示出)开着替换托盘15的卡车(未示出)到工厂或农场1。到达时，操作员打开集装箱门18和内部支架门51(图3)。然后，可以通过叉车17和模块的控制系统以“一出一进”的方式将一个或多个成熟的堆垛16换成新鲜的堆垛16。

监控

例如，可以由中央设施(未示出)远程或本地(即，在现场19)监控正在服务的每个模块3的状态。通过使用从一组传感器和/或照相机(未显示)收集的数据，操作员和/或许可方可以确定模块2、3中的设备以及模块3中包含的幼虫是否表现出预期的行为。例如，如果幼虫7饥饿、患病或达到成熟(即幼虫7准备好收获)，则可能存在导致瓶颈(bottleneck)的流量变化。

如果模块2、3被标记为存在潜在问题，则操作员可以进行检查。这可以在模块2、3中提供预测性维护和/或改进的疾病控制。

废物管理模块2

仍然参考图1和2，废物管理模块2可以被安置在适当修改的航运集装箱4中。使用废物倾倒装载机构(未示出)或叉车9从废物箱8供应有机废物5。切碎废料5，将其泵送通过可选的巴氏灭菌器24和脱水器25，然后储存在料斗26中，准备泵送到饲养模块3中。可以在装载机构23的上游和下游设置料斗(未显示)以缓冲设备之间的流量差异。

航运集装箱

如前所述，可以修改标准尺寸的航运集装箱4，例如40英尺(12.2m)的航运集装箱4，以用作废物管理模块2。

在航运集装箱4的顶部12上切有一个开口11用于进料斗10。在顶部12上还切有几个较小的开口29用于进料软管13。为了易于清洁，集装箱4内部衬有不锈钢板30。在后壁31中切有开口(未示出)用于三相电源插座(未示出)。在后壁31上切有另一个开口(未示出)，用于排出水。

装载机构

如果现场没有可用的叉车附件，则可以为每个废物管理模块2提供一个以垃圾箱形式装在外部的装载机构(未显示)。该装载机构(未示出)被布置成将输入有机废物5的箱8或其他形式的废物容器倾倒到位于废物管理模块2的顶部中的第一加料斗10中。

切碎机

来自第一料斗10的有机废物5在重力作用下落入切碎机32。该切碎机32将有机废物5切碎成较小的颗粒尺寸，以进行泵送、脱水和进料。合适的切碎机32可以采取可从Franklin Miller(RTM)(美国新泽西州利文斯顿)获得的TM8500型的形式。切碎后，有机废物5在重力作用下通过滑槽33落入第二料斗27中。

湿泵

使用容积泵(positive displacement pump)34将切碎的有机废物5从第二料斗27泵送通过巴氏灭菌器24(如果使用)并进入脱水器25。容积泵34可以采用蠕动泵、旋转泵、或正弦泵或螺杆泵的形式。正弦泵是优选的，因为如果不小心将石头引入系统中，它将更加可靠。合适的正弦泵的一个例子是可从Watson-Marlow(英国康沃尔郡的法尔茅斯)获得的Certa 250泵。有机废物5通过2英寸(5厘米)16巴(1600kPa)软管35、36输送。

巴氏灭菌器

切碎的有机废物5可被泵送通过巴氏灭菌器24以去除对幼虫有害的某些细菌。巴氏灭菌器24可以采取刮擦式表面热交换器、微波或蒸汽螺杆的形式。合适的巴氏灭菌器的一个例子是可从Advanced Microwave Technologies(英国爱丁堡罗斯林)获得的连续微波巴氏灭菌器。但是，如先前的解释，巴氏灭菌器24不是必需使用的。

脱水器

为了降低饲料6的水含量使其处于幼虫消费可接受的范围内，使用脱水器25对切碎的有机废物5进行脱水。合适的脱水器的一个例子是可从Voran Maschinen GmbH(Pichlbei Wels，奥地利)获得的Voran EBP650皮带压榨机。

一旦有机废物5被脱水，就通过滑槽37将其丢弃到第三料斗26中，准备用作饲料6。过量的水通过排水软管38从集装箱4中排出到适于排污水的排放道中(未示出)。

料斗

可以通过建模估算为避免系统瓶颈所需的料斗的最小尺寸。在该示例中，第一料斗10(即从箱8接收有机废物的料斗)的容量为12000升，第二料斗26(即容纳准备好被泵送到饲养模块3的饲料6的漏斗)最大容量为1000升，而第三料斗27的容量为50升。

可以包括额外的料斗或集装箱，用于在一段时间(例如一天或更长时间)内交付饲料之前储存饲料。

饲料7可以采取浆液或湿固体的形式。

进料泵

每个饲养模块2通过单独的泵22和软管13输送饲料6。泵22被安置在废物管理模块2中，并由第三料斗26重力进料。脱水后，饲料6可能呈粘性因此很难泵送。因此，使用例如正弦泵形式的泵，该泵可以处理104mPa.s的粘度(类似于马铃薯泥)。合适类型的泵是可从Watson-Marlow(英国法尔茅斯康沃尔郡)获得的Certa 100泵。这种类型的泵在由三相电源供电时运行效果最佳。有机废料6通过2英寸(5厘米)16巴(1600kPa)软管13在第三料斗26、泵和饲养模块之间运送。

传感器与控制

致动器和开关39以及传感器40可被用于实现过程自动化和远程监控。传感器40的列表在下表1中列出。传感器40由控制和数据管理模块41读取，该控制和数据管理模块41可以通过移动蜂窝网络(未示出)上的IP连接到中央设施(未示出)处的后端服务器(未示出)。

废物管理模块2中的控制和数据管理模块41可以采用PLC系统的形式，或者可以在嵌入式平台上运行。

维护

所有设备的防护等级均为IP66，集装箱壁衬有不锈钢板30，可使用高压清洗机进行清洁。可以定期用水和清洁剂清洁过程设备的内部，以去除有机废物的堆积，其频率由测试确定(例如每季度一次)。

表1

饲养模块

参照图3和图4，饲养模块3可被安置在标准尺寸的航运集装箱4中，例如40英尺(12.2m)的航运集装箱4。使用HVAC单元14对航运集装箱4进行气候控制。

在每个饲养模块3中，幼虫被安置在二十五个堆垛16中，每个堆垛16容纳十个垂直堆叠的托盘15或由十个垂直堆叠的托盘15组成。可以使用更少或更多的堆垛16和/或可以在每个堆垛16中使用更少或更多的托盘15。该堆垛16围绕集装箱4的内部周边连续或周期性地移动。进料和目视检查在集装箱4的一个拐角50中进行。检查可以在与进料不同的位置(例如，不同的拐角)进行。通过打开集装箱4的前部21处的闸门51来进行装载和卸载。

航运集装箱

如前所述，可以修改标准尺寸的航运集装箱4，例如40英尺(12.2m)的航运集装箱4，以用作饲养模块3。内壁、天花板和地板可以覆盖隔热层52和不锈钢板53。HVAC单元14被安装到集装箱4的后壁。在后壁上切有开口(未示出)用于三相电源插座(未示出)。在顶部切有另一开口(未示出)用于进料软管13。

托盘

将幼虫分离到多个托盘15中以控制疾病并提高饲养效率。每个托盘15的尺寸为0.7m×1.0m×0.1m。托盘15可以由(例如通过真空铸造形成的)合适的塑料材料形成。

托盘15可以采取Dolav(RTM)Box Pallet Type 800 Solid的形式。

堆垛

还参考图5，每个堆垛16可以由托盘15形成，形成隔板55并限定三个竖直支柱或立柱56(图3中最佳示出)和形成“L”形(在平面图中)的两个侧壁57、58。侧壁57、58可以被穿孔以帮助空气循环。可替代地，可以使用诸如支架(rack)(未示出)之类的托盘载物架来形成堆垛16，例如以包括由三个竖直支柱或立柱连接的隔板的托盘推车的形式。支架可以由铝、不锈钢或其他合适的耐用材料形成。

还参考图6，堆垛16仅具有三个竖直支柱(即，一个角部没有支柱以允许当堆垛16围绕集装箱移动时饲料分配器59进入。

还参考图7，为了移动堆垛16，液压致动器60(或“板”)在沿堆垛16的底部的每一侧延伸的悬垂凸台或凸脊62的内表面61上推动。可以使用其他形式的输送系统，诸如输送机、伸缩活塞等。

堆垛载物架移动

将参考图8来描述堆垛16在模块3内的移动。

参照图3、4、8和9，堆垛16沿着集装箱4的侧面和四个在集装箱4的每个角部中的球传输单元64在辊道63上围绕集装箱的内周面移动，在每个角的每个球传输单元都设置有具有液压板60的液压柱塞65。可以使用其他形式的支撑和驱动系统，例如辊和气动臂或从动辊。可替代地，堆垛16的底部(即，最底部托盘的底部或托盘载物架的底部)可以具有轮子或脚轮。

除了一个空的空间之外，集装箱4中装有托盘15的堆垛16。每个角中的液压柱塞65轮流将堆垛16分流到空的空间中，从而使堆垛16围绕集装箱4连续移动。

还参考图10A，每个液压缸与其推动的堆垛之间的界面是沿其下缘铰接的弹簧板60(或“挡水板”)。当推动堆垛16时，板60是刚性的，并且在堆垛的底侧上的凸台62的内边缘上施加所需的力。

还参照图10B，当柱塞65缩回以与下一堆垛接合时，它能够在一个堆垛16的凸台62下方偏转(即折叠)以与下一堆垛的内表面重新接合。

液压柱塞65由组合的泵和控制单元70驱动。该单元70致动电磁阀(未示出)以依次伸出和缩回每个柱塞65。液压系统的力、压力、流量和能量需求根据产量来设置。

为了引导堆垛16并防止它们相互碰撞，将导轨71安装到集装箱4的周边并沿集装箱4的中心向下。

饲养

当需要饲料时，饲养模块的控制模块72将向废物管理的控制模块41(图2)发送请求，以启动泵22(图2)。泵22(图2)通过软管13将饲料6从第二料斗26(图2)传输到饲料分配器59。

特别参照图3和11，饲料分配器59包括竖直管道81和从竖直管道延伸到堆垛16中的每个托盘15上方的竖直间隔的水平延伸管道82(或“臂”)。每个水平管道具有纵向的、狭缝状的开口或一系列的喷嘴或喷雾器，以使得在堆垛16移动时饲料6在托盘15上均匀地分布。

由于堆垛16仅具有三个立柱56，所以饲料分配器59的臂82可以在进料结束时穿过堆垛16。

气候控制

安装在每个饲养模块3末端的HVAC单元14将新鲜空气向下泵送到管道系统(ducting)66中，排入集装箱4的内部，使幼虫保持在大约27℃。该单元14去除过量的二氧化碳和氨。当支架15围绕集装箱4移动时，它们暴露于新鲜空气。潮湿的热空气通过集装箱4相对边缘上的回流管67从集装箱4中排出。该集装箱用内部PIR(多异氰脲酸酯)包层52隔热，并在下面喷涂泡沫。

装载和卸载

在饲养模块容器4的前门18处交换托盘15或堆垛16(其可以包括支架或其他形式的托盘载物架)。在模块3内部，可以打开导轨以进入支架。现在将描述装载和卸载的过程：

操作者(未示出)打开导轨闸门(步骤S1)。当闸门51打开时，系统进入“装载/卸载模式”。通过叉车移除成熟的托盘15的堆垛16(图1)(步骤S2)。通过叉车将新鲜托盘15的堆垛装载到模块中(图1)(步骤S3)。操作者与控制和数据模块72交互以暴露下一成熟支架(步骤S4)。重复该过程(即步骤S2至S4)，例如在这种情况下，被重复24次。装载和卸载过程可能需要一到两个小时。

传感器与控制

饲养模块1包括传感器90和照相机91，以及传感器92和开关93，以实现对幼虫7的过程自动化和远程监控。传感器90由控制和数据管理模块72读取，该控制和数据管理模块72通过移动蜂窝网络(未示出)上的IP连接到后端服务器(未示出)。

后端服务器(未示出)随后可以向使用平板电脑或智能电话(未示出)的现场操作员(未示出)提供网络界面(未示出)，用于控制装载和卸载过程以及用于其他维护目的。

下面的表2列出了部署在饲养单元3中的传感器和照相机91。

在每个托盘中使用温度传感器可用于收集有关幼虫状况的增加数量的数据。可以使用更少的温度传感器。

维护

设备的等级均为IP66，集装箱壁衬有不锈钢板(未示出)，从而可使用高压清洗机进行清洁。可以定期用水和清洁剂清洁饲养设备的内部，以去除有机废物的堆积，其频率由测试确定(例如每季度一次)。

位置

参照图12，示出了昆虫幼虫饲养农场1和动物农场81的第一布置。动物农场81可以采取家禽农场的形式。昆虫幼虫农场1和动物农场81位于各自在地理上隔开的位点18、82。例如，两个位点18、82可以分开至少5km。一个昆虫幼虫农场1可以服务多个动物农场81。这种布置可用于帮助减少废物5的运输。因此，昆虫幼虫饲养农场1可以位于产生废物5的地方，例如，在耕地处。这样的废物5可以被称为“现场产生的废物”或简称为“现场废物”。可替代地，它可以例如以卡车的形式从其他位置输送。这样的废物5可以被称为“场外产生的废物”或简称为“场外废物”。可以在昆虫幼虫饲养农场1和动物农场81之间运输活幼虫7或干燥的幼虫7'。如前所述，在饲养模块3中生产的幼虫7可以在模块3中干燥或在单独的干燥模块83中干燥。

参照图13，示出了昆虫幼虫饲养农场1和动物农场81的第二布置。在这种情况下，昆虫幼虫农场1和动物农场81位于相同的位点18或紧邻(例如，小于5km)。一个昆虫幼虫养殖农场1可以服务一个或多个动物农场81。这种布置可以用来帮助最小化幼虫7的运输。因此，昆虫幼虫饲养农场1可以位于消费幼虫7的地方。可以使用现场或场外废物。

这可以具有将活昆虫喂给鸡的优点。活昆虫是家禽的优质饲料，因为它们是自然饮食的一部分：自由放养的鸡一直都在吃活昆虫。此外，在幼虫外壳中发现的某些化合物(如果干燥和加工，通常会丢失)可能具有抗微生物特性。此外，活昆虫可以增强觅食行为，并且以活昆虫饲养有助于改善家禽的健康和福祉。

潜在优势

上文描述的昆虫幼虫饲养系统1可以具有一个或多个优点。可以轻松地将系统1装起和卸下，并在需要时从一个位置转换到另一位置。该系统的安装和调试很快。这对于农业废物很有用，废物的体量可能会随季节而变化。系统1可以适应客户需求。可以使用不同数量的集装箱来处理每年10000吨的废物或每年100000吨的废物。系统1可以在工厂预制并被运输到使用地点。这样可以降低制造成本。该系统可以很容易地安装。该系统可以出口到发展中国家和/或偏远地区。该系统1可以是自动化的或自治的，例如，通过包括采用机器学习来改善操作的过程控制。这可用于减少人工输入，从而有助于提高效率并降低运营支出。系统1可以通过减轻在废物工业的当前设施中存在的补给瓶颈来减少食物废物的可运输量(例如，减少多达80％)。它可以减少因运输减少而导致的温室气体排放。该系统不仅减少了进入的障碍，因为它允许小型操作员经营小型农场或工厂，而且还允许大型操作员经营大型农场或工厂。该系统可以被航运到世界任何地方。

修正

应当理解，可以对上述实施方式进行各种修正。此类修正可能涉及在工业规模食品处理和加工设备(例如料斗、泵、切碎机、脱水器、巴氏灭菌器等)、厌氧消化器、昆虫饲养系统及其组成部分的设计、制造和应用中已知的那些等效特征和其他特征，以及可以代替或补充本文已经描述的特征的那些等效特征和其他特征。一个实施方式的特征可以由另一实施方式的特征代替或补充。

可以使用其他托盘布置。

在“矩阵”布置中，托盘可以静态储存在矩阵中，矩阵中的每个“插槽”(slot)都有自己的进料管和摄像头/传感器等。托盘可以通过集装箱中的侧门手动装载或卸载到插槽中。

在“自动储存”布置中，机器人在托盘上方的平面内行走，可以根据需要拾取托盘(某些列留空以进行分类)，然后将它们带到进料/检查站。托盘在装卸站进行装卸。在“滚珠(marble run)”布置中，可以将托盘储存在两组不断移动(但缓慢)的辊上，其中一些辊是被驱动的。辊被布置在位于两个或更多个水平的一系列相互连接的行程中，使得托盘沿着一个行程通过、掉落或下降到较低的水平等等。托盘在集装箱周围移动，定期到达进料/检查站。托盘在进料站装载/卸载。在“Paternosta”布置中，可将托盘储存在几个垂直定向的转盘中，这些转盘使托盘在整个旋转过程中保持水平定向。每个转盘上方都装有进料管和检查设备；托盘旋转时，将对其进行单独检查和进料。通过打开集装箱的两侧并手动从转盘上/下搬运每个托盘来装载和卸载托盘。在“Jeeves”布置中，托盘静态地储存在两个阵列中。在阵列之间是一个通道，三轴机器人沿着该通道在中央轨道上行驶。机器人会收集单个托盘并将其带到集装箱前面的进料/检查站。在“butler”布置中，将托盘储存在堆垛中，然后托盘由机器人在集装箱周围移动，该机器人可以在托盘下方移动。堆垛按顺序被送到多水平进料和检查站。在“inVia(RTM)”布置中，inVia(RTM)机器人具有剪叉式举升机，可用于到达堆垛上的每个托盘。它使用吸盘将托盘拉到自身上，然后将其带到进料台。

可以使用其他形式的昆虫幼虫。

中型散装容器(IBC)(例如容积为1m³的中型散装容器(IBC))可以被连接到饲养模块，以供应饲料和/或幼虫。

尽管在本申请中已经将权利要求表述为特定的特征组合，但是应该理解，本发明的公开范围还包括在本文中明显或隐含公开的任何新颖特征或特征的任何新颖组合，或其任何概括，无论是否与任意权利要求中要求保护的同样发明有关，以及无论是否减轻了与本发明解决的同样技术问题中的任意一个或全部技术问题。申请人特此通知，在本申请的起诉/审理期间或由此得出的任何进一步申请的起诉/审理期间，可以针对这些特征和/或这些特征的组合提出新的权利要求。

Claims (30)

1.一种用于饲养昆虫幼虫的系统，该系统包括：

废物管理模块，其被配置来接收有机废物并将所述有机废物转化为昆虫幼虫的饲料或至少一个用于昆虫幼虫的饲料的集装箱；和

至少一个饲养模块，其被配置来处理多个幼虫托盘并向所述托盘提供饲料；

其中所述饲料被从所述废物管理模块或所述至少一个集装箱供应到所述至少一个饲养模块中的每一个饲养模块。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述废物管理模块包括可运输集装箱。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述至少一个饲养模块中的每一个包括各自的可运输集装箱。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其中，每个可运输集装箱包括航运集装箱。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包括：

至少一根管，用于将来自所述废物管理模块的饲料供应到所述至少一个饲养模块中的每一个饲养模块。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述至少一个饲养模块包括至少两个饲养模块。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个饲养模块包括四个至十个模块。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个饲养模块包括10至20个模块。

9.一种用于将有机废物转化为昆虫幼虫的饲料的废物管理模块，所述模块包括：

集装箱，该集装箱安置：

料斗，用于通过集装箱壁或顶部中的开口从所述集装箱外部接收有机废物；

与所述料斗连通的棚，其被布置成接收有机废物并输出切碎的有机废物；

脱水器，其被配置来减少所述切碎的有机废物的水含量或由所述切碎的有机废物获得的经加工的切碎的有机废物的水含量，并输出昆虫幼虫的饲料；和

用于昆虫幼虫饲料的储存容器。

10.根据权利要求9所述的废物管理模块，还包括：

至少一个泵，用于将所述饲料从所述储存容器输送到一个或多个用于将所述昆虫幼虫饲料输送到昆虫幼虫饲养模块的管道。

11.根据权利要求9或10所述的废物管理模块，还包括：

巴氏灭菌器，其被配置来接收切碎的有机废物并输出巴氏灭菌的切碎的有机废物。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的废物管理模块，其中，所述集装箱是可运输集装箱。

13.根据权利要求12所述的废物管理模块，其中，可运输集装箱是航运集装箱。

14.一种用于饲养昆虫幼虫的饲养模块，所述模块包括：

集装箱，该集装箱安置：

托盘处理系统，其被布置成在装载/卸载点处接收托盘或托盘堆垛，并移动所述托盘或托盘堆垛；和

饲料输送系统，其被配置来在一段时间内将从所述集装箱外部接收的饲料重复地输送到每个托盘。

15.根据权利要求14所述的饲养模块，还包括：

用于控制所述集装箱内部温度的加热、通风和空调系统。

16.根据权利要求14或15所述的饲养模块，其中，所述托盘处理系统被布置成使所述托盘或所述托盘堆垛绕闭合路径移动。

17.根据权利要求16所述的饲养模块，其中，所述闭合路径是大致矩形的。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的饲养模块，其中，所述托盘处理系统包括球传输单元。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的饲养模块，其中，所述托盘处理系统包括辊。

20.根据权利要求14至19中任一项所述的饲养模块，其中，所述托盘处理系统包括具有轮子或脚轮的托盘载物架。

21.根据权利要求14至20中任一项所述的饲养模块，其中，所述托盘处理系统包括导轨。

22.根据权利要求14至21中任一项所述的饲养模块，其被布置成使得使用叉车将所述托盘或托盘堆垛可插入到所述托盘处理系统中或从所述托盘处理系统中可移除。

23.根据权利要求14至22中任一项所述的饲养模块，其中，所述饲料输送系统包括一个或多个用于输送饲料的臂，其中，每个臂被布置成使得相应的托盘在所述臂下方经过。

24.根据权利要求14至23中任一项所述的饲养模块，其中，所述集装箱是可运输集装箱。

25.根据权利要求24所述的饲养模块，其中，可运输集装箱是航运集装箱。

26.一种安装用于饲养昆虫幼虫的系统的方法，该方法包括：

提供废物管理模块，所述废物管理模块被配置来接收有机废物并将所述有机废物转化为昆虫幼虫的饲料；

提供至少一个饲养模块，所述饲养模块被配置来处理多个幼虫托盘并将所述饲料提供给所述托盘；和

布置饲料从所述废物管理模块供应到所述至少一个饲养模块中的每一个饲养模块。

27.根据权利要求26所述的方法，其中提供废物管理模块包括将基本上预制的废物管理模块输送到位点。

28.根据权利要求26或29所述的方法，其中提供所述至少一个饲养模块包括将基本上预制的每个饲养模块输送到位点。

29.一种操作用于饲养昆虫幼虫的系统的方法，该方法包括：

废物管理模块：

接收有机废物并将所述有机废物转化为昆虫幼虫的饲料，并通过管或相应的管将所述昆虫幼虫的饲料输送到至少一个饲养模块；和

每个饲养模块：

移动托盘或托盘堆垛，并反复向所述托盘或托盘堆垛输送饲料。

30.根据权利要求29所述的方法，还包括：

监控所述废物管理模块和/或所述饲养模块；和

向所述废物管理模块和/或所述饲养模块提供控制信号。

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