EA002848B1 - Способ получения кормовых добавок из органических отходов и технологическая линия для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к производству кормовых добавок для животных и птицы путем переработки органических отходов, например куриного помета. Способ включает следующие технологические операции: измельчение исходного сырья до пылеобразного состояния и создание потока частиц, сушку встречным потоком теплоносителя в течение 2-3 с при температуре 900-1300°C с последующим снижением до 100-150°С, сепарацию и удаление крупных тяжелых частиц отходов, сепарацию и удаление мелкодисперсных частиц отходов диаметром менее 0,1 мм, сепарацию и удаление крупнодисперсных частиц диаметром более 3 мм, стерилизацию и досушку готового продукта в течение времени, достаточного для уничтожения болезнетворных бактерий и доведения влажности до 8-12%, получение жидкого раствора (отвара) продукта. Технологическая линия для осуществления способа включает завальную яму для исходного сырья, печь для одновременного измельчения, сушки и удаления крупных тяжелых отходов, систему охлаждения, сепарации и удаления мелкодисперсных отходов, устройство для сепарации и удаления крупнодисперсных отходов, устройство для стерилизации и досушки готового продукта, устройство для приготовления водного раствора из сухого продукта.

Description

Изобретение относится к производству кормовых добавок для сельскохозяйственных животных и птицы путем переработки органических отходов, например куриного помета, и является зависимым от [1].

Известен способ получения кормовых добавок из органических отходов [1], включающий следующие технологические операции: измельчение исходного сырья до пылеобразного состояния, создание потока частиц сырья, сушка их встречным потоком теплоносителя в течение 2-3 с при температуре 900-1300°С, с последующим снижением температуры до 100-150°С, сепарацию и удаление крупных и тяжелых частиц отходов, сепарация и удаление мелкодисперсных частиц отходов с диаметром менее 0,1 мм, сепарацию и удаление крупнодисперсных частиц отходов с диаметром более 3 мм, стерилизацию и досушку готового продукта в течение времени, необходимого для уничтожения болезнетворных бактерий до допустимого санитарными требованиями уровня и до влажности 8-12%.

Цель способа - снижение содержания болезнетворных бактерий до допустимого уровня при сохранении биологической активности органических веществ (отходов) и увеличение сроков хранения готовой продукции. Цель достигается посредством мгновенной сушки (обезвоживания) органических отходов с последующей их досушкой (стерилизацией) до воздушно сухого состояния с влажностью 8-12%.

Порошкообразный готовый продукт с влажностью 8-12% становится негигроскопичным (не поглощает влагу из воздуха) и не поддается вторичному заражению (осеменению) бактериями из воздуха. Сроки хранения такого готового продукта увеличиваются в несколько раз по сравнению с общепринятыми кормами (с влажностью 20-25%).

Однако это достоинство - низкая влажность - превращается в недостаток при прямом скармливании сухого продукта из-за плохой усвояемости желудками животных.

Новый, улучшенный способ приготовления кормовых добавок предполагает, помимо вышеизложенных технологических операций, введение еще одной дополнительной технологической операции, позволяющей перевести сухие трудноусвояемые кормовые добавки в легкоусвояемую жидкую форму (отвар). Отвар получают из смеси (вода/сухие кормовые добавки) в весовом отношении 10:1 путем доведения этой смеси до температуры кипения в течение 20-30 мин, при непрерывном перемешивании, с последующим отстаиванием (осаждением нерастворимых частиц на дно емкости) в течение 20-30 мин и удалением нерастворимого осадка.

Для осуществления известного способа [1] используется технологическая линия, включающая следующие комплексы.

1. Емкость для исходного сырья (завальная яма).

2. Печь для одновременного измельчения, сушки сырья и удаления тяжелых отходов. Она включает сушильную камеру;

ротор-измельчитель с лопатками криволинейной формы, обращенными своей выпуклой частью в сторону его вращения;

питатель сырьем, выполненный в виде шнекового транспортера, расположенного в верхней части печи, переходящий затем в лопастной разбрасыватель сырья;

теплогенератор, расположенный в верхней части сушильной камеры;

выходной патрубок, выполненный в виде трубы с двойным изгибом, причем вначале изгиб составляет 90°.

3. Систему охлаждения, сепарации и удаления мелкодисперсных отходов, имеющую несколько циклонов, закольцованных между собой пневмотранспортерами и пневмопроводами, причем первый из промежуточных циклонов соединен пневмотранспортером с выходным патрубком печи, а также отсасывающие вентиляторы и дымовую трубу; отсечной воздушный клапан для отбора продукции, расположенный под предпоследним циклоном; отсечной воздушный клапан для отбора мелкодисперсных отходов, расположенный под последним циклоном, и емкость для их накопления.

4. Устройство для сепарации и удаления крупнодисперсных отходов. Расположено под предпоследним из циклонов и включает виброрешето, приемную воронку, емкость для отходов.

5. Устройство для стерилизации и досушки готовой продукции. Связано с приемной воронкой виброрешета и включает торообразную камеру досушки со спиральным гибким круговым транспортером внутри; приводное устройство, связанное с началом и концом кругового транспортера; входные и выходные патрубки; емкость для отбора готовой продукции.

К недостаткам известной конструкции [1] относятся следующие:

отсутствует устройство для перевода сухих кормовых добавок в жидкую фазу;

регулировка процесса охлаждения готовой продукции осуществляется за счет уменьшения или увеличения количества промежуточных циклонов, что приводит к громоздкости линии и увеличению производственных площадей и, в конечном счете, к удорожанию продукции;

при досушке готового продукта используется круговая торообразная камера досушки, внутри которой движется спиральный гибкий элемент. Крутящий момент задается в начальной и конечной его точках, а на остальной длине усилие передается за счет его упругих свойств. Гибкий спиральный элемент движется внутри тора, прижимаясь к его внутренним стенкам по всей своей длине, и транспортирует при этом готовый продукт. Возникают значительные внешние силы сопротивления от трения о стенки тора и на транспортировку продукта, которые могут оказаться большими по величине, чем внутренние силы упругого элемента, передающие крутящий момент. Если это произойдет, то вращение спирали прекращается. Внутренние усилия в гибком элементе будут накапливаться до тех пор, пока не лопнет (разорвется) спираль. Работоспособность конструкции зависит от оптимального сочетания: жесткости спирального элемента, диаметра тора, диаметра кольца тора, коэффициентов трения соприкасающихся деталей. Но оптимальное сочетание вышеназванных элементов конструкции может и не получиться. Поэтому надежность работы предлагаемого кругового транспортера устройства досушки довольно низкая;

отсутствие теплоизоляции на энергопотребляющих элементах конструкции приводит к повышенным энергозатратам.

Для осуществления нового способа предлагается технологическая линия, которая включает следующие элементы:

1) завальную яму;

2) печь для одновременного измельчения и сушки сырья и удаления тяжелых отходов;

3) систему охлаждения готовой продукции, сепарации и удаления мелкодисперсных отходов;

4) устройство для сепарации и удаления крупнодисперсных отходов из готовой продукции;

5) устройство для стерилизации и досушки готовой продукции;

6) устройство для приготовления водного раствора (отвара) из готовой продукции.

Отличительной частью устройства для нового способа является п.6 и некоторые усовершенствования в пп.3 и 5 в комплексах технологической линии при сохранении их прежнего функционального назначения.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении усвояемости (коэффициент полезного действия) кормовых добавок, упрощении конструкции технологической линии при увеличении надежности ее работы и снижении энергозатрат.

На фиг. 1 показано устройство для приготовления кормовых добавок в виде водного раствора (отвара) из сухого продукта;

на фиг. 2 - система охлаждения готовой продукции (вариант усовершенствованный);

на фиг. 3 - устройство для стерилизации и досушки готовой продукции (новый вариант).

Устройство для приготовления кормовых добавок из органических отходов в виде водного раствора (см. фиг. 1) содержит емкость 1 с заливной горловиной 2, нагревательным элементом 3, пневмомешалкой 4, предохранитель ным клапаном 5, вентилем 6 для слива отходов 7, вентилем 8 для слива готового продукта 9.

Устройство работает следующим образом.

В емкость 1 через горловину 2 заливается вода, а затем туда добавляются сухие кормовые добавки в соотношении 10:1, подается сжатый воздух в пневмомешалку 4, включается нагревательный элемент 3. Начинается нагрев смеси при непрерывном ее перемешивании сжатым воздухом. Параметры нагревательного элемента предварительно подбираются (опытным путем) такие, чтобы водная смесь достигала температуры кипения в течение 20-30 мин. После закипания смеси нагревательный элемент и пневмомешалка отключаются. Полученный продукт отстаивается в течение 20-30 мин. На дне емкости накапливается осадок из нерастворимых веществ 7, а сверху готовый продукт - водный раствор 9 из растворимых в воде веществ. Вначале через вентиль 8 сливается раствор 9 для дальнейшего употребления в виде добавок в рацион животных, затем через вентиль 6 сливается нерастворимый осадок 7. Он может использоваться в качестве удобрения для растений. Предохранительный клапан 5 срабатывает и сбрасывает давление в емкости 1 в случае аварийной ситуации.

В конструкцию промежуточного циклона (поз.11, фиг. 3 из [1]) добавлены следующие новые элементы (см. фиг. 2): обшивка 1, которая закреплена на стенке 2 циклона, образует свободное пространство 3 между ними, слой термоизоляции 4, входной патрубок 5 от калорифера (на схеме не показан) с вентилем 6, выходной патрубок 7.

Усовершенствованный промежуточный циклон работает следующим образом.

Через промежуточный циклон (см. поз. 11, фиг. 3 из [1]) транспортируется горячая смесь готового порошкообразного продукта с воздухом. Для ее ускоренного охлаждения калорифером через патрубок 5 (см. фиг. 2) нагнетается наружный холодный воздух. Он движется в пространстве 3 между стенками 1 и 2, охлаждая готовый продукт и нагреваясь сам. Подогретый воздух выходит через патрубок 7 и через трубопровод (на схеме не показан), через патрубок 17 (см. фиг. 3) попадает в устройство для стерилизации и досушки готовой продукции (см. фиг. 3), которое включает рабочую камеру 8 с цилиндрической стенкой 9, внутри которой находится спиральный проволочный транспортер 10, посредством спиц 11 жестко прикрепленный к валу 12, который установлен в подшипниках 13; наружную обшивку 14; воздушную полость 15 между стенкой 9 и обшивкой 14; термоизоляционный слой 16; патрубок входной 17 забора воздуха; патрубок выходной воздушный 18; патрубок входной забора продукта 19; патрубок выхода продукта 20; шарнир 21; регулировочный винт 22; датчик влажности 23; датчик температуры 24.

Устройство работает следующим образом.

Готовый продукт из последнего циклона через виброрешето 29 (см. фиг. 3 [1]), входной патрубок 19 (см. фиг. 3) поступает в рабочую камеру 8. Одновременно производится подогрев стенок 9 камеры горячим воздухом, поступающим из патрубка 7 (см. фиг. 2) циклона в патрубок 17 устройства досушки. Пройдя через полость 15, он выходит через патрубок 18. Готовый продукт непрерывно перемешивается и транспортируется внутри камеры проволочным спиральным транспортером 10. Усилие на спираль передается через вал 12, вращающийся в подшипниках 13, и спиц 11, жестко прикрепленных одной стороной к валу, другой к спирали.

Готовый продукт движется вдоль камеры 8 до выходного патрубка 20, откуда далее поступает в емкость-накопитель (не показана). От длины транспортера зависит время нахождения готового продукта в камере. Длина выбирается экспериментально так, чтобы достигалась необходимая стерилизация готового продукта от болезнетворных бактерий и необходимая влажность 8-12%. Параметры процесса отслеживаются по показаниям датчиков влажности 23 и температуры 24. Температура готового продукта (а от нее зависит влажность) регулируется за счет большего или меньшего количества воздуха, поступающего в полость 15 при открытии или закрытии заслонки 25. Воздух, выходящий из патрубка 18, используется в полезных целях (например, для обогрева помещения) или выбрасывается из помещения через дымовую трубу. Термоизоляционный слой 16 защищает устройство от бесполезных потерь тепла. С помощью регулировочного винта 22 камеру досушки можно поворачивать на определенный угол относительно шарнира 21. Это позволяет увеличивать или уменьшать толщину слоя продукта через камеру и этим регулировать параметры процесса.

В новом изобретении усовершенствованы способ (введена дополнительная технологическая операция) и устройство. От этих усовершенствований предполагается получить следующий положительный эффект.

1. Новая технологическая операция - приготовление жидкого раствора (отвара) и устройство для его осуществления позволяют увеличить усвояемость добавок.

2. Система принудительного охлаждения промежуточных циклонов позволяет свести их число до минимума - одного. Это снижает производственные затраты, необходимую площадь под оборудование и, в конечном счете, себестоимость продукции. Отработанный на охлаждении циклона воздух используется на подогрев (поддержание стабильной температуры) камеры стерилизации и досушки готовой продукции, что уменьшает энергозатраты процесса.

3. В новой конструкции камеры досушки используется прямоточный вариант транспортера с жестким спиральным элементом, где приводной момент передается от оси через спицы по всей длине спирального элемента. В старой конструкции [1] с круговым транспортером приводной момент передается только в начальной и конечной его частях, а спиральный элемент работает в условиях перегрузок. Вследствие вышеуказанных изменений увеличивается надежность работы и работоспособность конструкции транспортера.

Источники информации

1. Предварительный патент Республики Казахстан № 6415, кл. Р 26В 17/10, А 23К 1/20, опубликовано 15.07.98. Бюл. № 6.

Claims (5)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ получения кормовых добавок из органических отходов, предусматривающий измельчение исходного сырья до пылеобразного состояния, создание потока частиц сырья, сушку встречным потоком теплоносителя в течение 2-3 с при температуре 900-1300°С с последующим ее снижением до 100-150°С, сепарацию и удаление крупных и тяжелых частиц отходов, сепарацию и удаление мелкодисперсных частиц отходов с диаметром менее 0,1 мм, сепарацию и удаление крупнодисперсных частиц отходов с диаметром более 3 мм, стерилизацию и досушку готового продукта в течение времени, достаточного для уничтожения болезнетворных бактерий до допустимого санитарными требованиями уровня и влажности 8-12%, отличающийся тем, что проводят получение жидкого раствора (отвара) продукта из смеси (вода - сухие кормовые добавки) в весовом отношении 10:1 путем доведения этой смеси до кипения в течение 20-30 мин при непрерывном перемешивании с последующим отстаиванием (осаждением нерастворимых частиц смеси на дно емкости) в течение 20-30 мин и удалением нерастворимого осадка.
2. 2. Технологическая линия для получения кормовых добавок из органических отходов, включающая емкость для исходного сырья; печь с сушильной камерой и ротором-измельчителем с лопатками криволинейной формы, обращенными своей выпуклой частью в сторону его вращения; питатель, выполненный в виде шнекового транспортера, переходящий затем в лопастной разбрасыватель сырья и расположенный в верхней части печи; теплогенератор, расположенный в верхней части сушильной камеры; выходной патрубок, выполненный в виде трубы с двойным изгибом, причем вначале изгиб составляет 90°; систему охлаждения, сепарации и удаления мелкодисперсных отходов, имеющую промежуточные и конечные циклоны, закольцованные между собой пневмотранспортерами и пневмопроводами, причем первый из промежуточных циклонов соединен пнев мотранспортером с выходным патрубком печи, а также с отсасывающим вентилятором и дымовой трубой; отсечной воздушный клапан для отбора готовой продукции, расположенный под предпоследним циклоном; отсечной воздушный клапан для отбора мелкодисперсных отходов, расположенный под последним из циклонов; емкость для их накопления; устройство для сепарации и удаления крупнодисперсных отходов, расположенное под воздушным клапаном предпоследнего циклона и включающее виброрешето, приемную воронку и емкость для отходов; устройство для стерилизации и досушки продукта, связанное с приемной воронкой виброрешета и включающее камеру досушки со спиральным проволочным транспортером внутри, устройство привода, входные и выходные патрубки, емкость для сбора готовой продукции, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство для получения водного раствора (отвара) из сухих кормовых добавок, включающее емкость с заливной горловиной, нагревательный элемент, пневмомешалку, предохранительный клапан, вентили для слива водного раствора и нерастворимого остатка.
3. 3. Технологическая линия по п.2, отличающаяся тем, что промежуточный циклон снабжен устройством для принудительного его охлаждения, включающим дополнительную

   № ' 3 Ζ —' — — ^{_ —} X 7. ______ ' — тХ···· / 4 Г- ^г “7 6 Фиг. 1

   обшивку (кожух), образующую воздушную полость между ней и корпусом циклона; калорифер; входной и выходной патрубки; слой термоизоляции.
4. 4. Технологическая линия по пп.2, 3, отличающаяся тем, что используется новая конструкция устройства для стерилизации и досушки готового продукта, включающая прямую цилиндирическую камеру досушки со спиральным проволочным транспортером внутри, через радиальные спицы жестко связанным с центральным валом на подшипниках, входной и выходной патрубки для готового продукта, причем входной патрубок связан с виброрешетом, а выходной - с емкостью-накопителем, входной и выходной патрубки воздушного обогрева, причем входной патрубок снабжен заслонкой и связан с воздушной полостью промежуточного циклона по п.3, а выходной - с дымовой трубой, устройство для регулирования толщины слоя продукта, состоящее из шарнира и регулировочного винта, датчики влажности и температуры.
5. 5. Технологическая линия по пп.2-4, отличающаяся тем, что все тепловыделяющие элементы конструкции (печь, трубопроводы и т.д.) покрыты теплоизоляционным слоем.