NO831229L - Energibesparende kontinuerlig behandling og middel for denne - Google Patents

Description

jroreliggende oppfinnelse vedrører tørkebehandling av biprodukter fra dyr, fisk og fjærkre, og spesielt et kontinu-

l

2rlig behandlingssystem hvor råmaterialene behandles kontinuerlig i motsetning til behandling på en satsvis eller trinn for trinn basis.

Foreliggende oppfinnelse er basert på den type for kontinuerlig behandlingssystem som er beskrevet i U.S. patent nr. 3,506,407 og 3,673,227 som beskriver et forenklet kontinuerlig behandlingssystem hvor råmaterialene etter først å ha blitt renset underkastes en enkel koke- og blandingsopera-Ljon. Skjønt systemet ifølge disse patenter har utstrak: Lruk og har vist seg meget vellykket, har deres totale virksomhet avtatt på grunn av stadig økende omkostninger med den nødvendige energi for å drive dem. Følgelig vil alt -som kan gjøres for å redusere energiforbruket føre til vesentlige besparelser i driften av systemet.

■-E tillegg til bruk av kokere for å frigjøre fett fra materialene som behandles, har forskjellige typer fordampere vært brukt for slike formål, enten alene eller i serie, mens materialene føres fra en fordamper til en annen ettersom behandlingsoperasjonene skrider frem. Skjønt fordampere Lr energetisk virksomme, krever de ikke desto mindre meget finere oppmaling av råmeterialene enn en koker, og følgeligLr deres totale energiutnyttelsesgrad nedsatt, spesielt hvor råmaterialenes natur er slik at en vesentlig mengde av Lnergi må brukes for først å behandle råmaterialene før innføring i fordamperene.

Fi oreliggende oppfinnelse medfører anvendelse av både eni koker og en fordamper sammen med en innledende adskillelse i av råmaterialene på en måte som krever betydelig mindre energi en det som ville kreves med enten kokere eller fordampere alene.

Ifølge oppfinnelsen samles de innledningsvis rensede mate-ri ialer i form av skiver og stykker i en oppslemmingstanki2ller et lignende beholdningskar og råmaterialene oppvarmes' til en temperatur i området fra 5 4 - 96°C for å danne en oppslemming. Den derved dannede ..oppslemming innføres så i en skrupresse. Pressen har to funksjoner: først å la fritt-strømmende væsker renne ut av oppslemmingen gjennom preisse-åpningene, og dertil å adskille myke fuktighetsholdige materialer fra resterende faste stoffer ved hjelp av en

pressevirkning. Således oppdeles umiddelbart etter innledende rensing og oppvarming oppslemmingen av råmaterialer L to fraksjoner, idet den første fraksjon omfatter frit:-strømmende væsker og myke fuktighetsholdige materialer, og den andre fraksjon omfatter "overstørrelses" eller rest-materialer som ikke går gjennom åpningen i pressen.

Den første fraksjon, d.v.s. de frittstrømmende væsker og myke fuktighetsholdige materialer føres direkte til en for-"lamper så som en singeleffekt-fordamper hvor fuktighets-innholdet i den første fraksjonen reduseres. Den andre fraksjonen fra skrupressen, d.v.s. "overstørrelsen" trans-piorteres direkte til en koker, fortrinnsvis av den type soir forut er beskrevet i U.S. patent nr. 3,506,407 og 3,673,227, Zt vesentlig trekk ved oppfinnelsen ligger i at den første fraksjonen etter å ha blitt delvis dehydratisert i fordamperen, også transporteres til kokeren hvor den tilsettes og blandes med den andre fraksjon og de blandede fraksjoner loldes der en resterende tid som er tilstrekkelig til å oryte ned proteincellene og befri disse for fett, hvilket medfølges av frigjøring av fuktighet fra de blandede fraksjoner. Den frigjorte fuktighet samles og innføres i fordamperen hvor den tjener som varmekilde til å bevirke den 'i fraksjon. i I første dehydratisering av den første fraksjon. Således oppnås en primær energibesparelse ved å anvende den fuktighet I i

som dannes under kokeooerasjonen til a drive fordamperen,

i i i idet fordamperen drives under vakuum og derved senker koike-;piunktet for væsken i den første fraksjonen. Virkningsgrad får man også under drift av kokeren ved at koketiden er en funksjon av den væskemengde som må fjernes fra materialene som kokes. Da materialene som er innført i kokeren vil ha et redusert fuktighetsinnhold delvis på grunn av den inh-

ledende pressing av oppslemmingen som fjerner noe av væsken<l>jfra den andre fraksjonen og delvis den partielle dehydrati-seringen av den første fraksjonen i fordamperen, vil redu-serte fuktighetsinnhold i materialene som kokes kreve m:.ndre ;coketid og følgelig mindre energi i form av krevet varme for å fullføre kokesyklusen.

;Sn sekundær men likevel viktig energibesparelse stammer fra bruken av en skrupresse for å bevirke separasjon av råmaterialene i motsetning til bruken av ytteligere hakkanordninger eller andre typer møller for å redusere materialene til en tilstand hvori de kan tilføres fordampere. F.eks. krever en presse av passende størrelse for å danne de nødvendige fraksjoner ved gjennomløpshastighet på ca. 10.800 kg pr. time en 50 - 75 hestekrefters motor, mens sammenlignbare hakkanordninger eller møller krever en 300 -500 hestekrefters motor.

:3tter oppvarming av blandingen i kokeren til den ønskede s\ luttpunktstemperatur, tømme' s blandingen i en uttømnings'<->

I

anordning hvor det flytende fett kan skilles fra det faste stoffet ved hjelp av gravitasjonsutløp. Da det uttømte fett yil inneholde rester av faste stoffer, anordnes en sediment-jI tank i hvilken de tyngre faste stoffer fjernes, det delv<i>is ki larede fett pumpes til en dekanteringstype-sentrifuge h: vor! resten av faste stoffer fjernes. De resterende faste stoffer si om er tømt ut fra avrenningsanordningen transporteres siam-men med de faste stoffer som er gjenvunnet fra sedimentasjonstanken og fra sentrifugen til en sluttpresse hvor de

'faste stoffer presses sammen til en kake. Alt resterende

i fett gjenvinnes under den avsluttende pressoperasjon og; føres tilbake til sedimentasjonstanken for ytterligere klaring.

ii Bi eskrivelse av tegningene.

I

tigur 1 viser skjematisk et tørrbehandlingssystem ifølge i foreliggende oppfinnelse.ij

I

I

Figur 2 viser skjematisk en del av systemet og illustrerer ln modifikasjon på den måte hvor det først opphakkede materiale varmes under dannelse av ..en oppslemming.

irigur 3 viser skjematisk en annen utførelsesform på den måte hvori det først opphakkede materiale oppvarmes.

Beskrivelse av den foretrukne utførelsesform.

Et viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse ligger i bruken av hovedsakelig konvensjonelt behandlingsutstyr, og av denne grunn er systemet ifølge foreliggende oppfinnelse delvis tilpasset for retroinnpasning i eksisterende sys-temer som anvender kontinuerlige kokere og/eller fordampere for å oppnå betydelige besparelser i energiforbruket, både Lv damp og elektrisitet. Prinsippene ved foreliggende oppfinnelse kan også anvendes på systemer som benytter satis-icokere idet et viktig hensyn er på effektiv måte å øke ut-byttet til systemet pr. tidsenhet og dermed redusere den "mengde nødvendig energi for å behandle et gitt volum av materialer.

Råmaterialene som skal behandles samles først i en rå-materialsilo 1 med transportskruer 2 som transporterer råmaterialene til en skråstilt transportskrue 3 som leverer råmaterialene til en elektromagnet og rennesammensetning 4 for separasjon av løsmetall, idet råmaterialene faller dir-skte fra rennesammensetningen 4 i en hakkeanordning 5 som virker til å redusere råmaterialene til den ønskede midlere partikkelstørrelse. Fortrinnsvis vil hakkeanordningen redusere materialets partikkelstørrelse til skiver og stykker med ca. 1,25 - 1,87 centimeters terninger mei ingen stykker større enn ca. 7,5 centimeters terninger.

I utførelsesformen som er vist i figur 1 transporteres de dimensjonerte råmaterialene fra hakkeanordningen 5 til en<j>bppslemmingstank 6 hvor en tilstrekkelig mengde varmt r=-syklisert fett blandes med de dimensjonerte råmateriale^

[til å gl^eix_pumpbjir___oppslemming. I denne forb indelse vijl

I

det være klart at tilsetningen av det varme fett som reL sykliseres fra fettet som er gjenvunnet fra råmaterialene

som behandles virke ved først å- oppvarme råmaterialene og vil i seg selv bevirke frigjøring av en del av fettet i råmaterialet. Eventuelt kan de hakkede råmaterialer oppvarmes

■ned andre midler så som ved å anordne en dampkappe på oppslemmingstanken 6 hvilken tilføres damp gjennom et damprør 7, eller ved å bruke separate råmaterialforvarmere som skal omtales senere. Det vesentlige er å tilveiebringe en oppvarmet oppslemming, som i utførelsesformen i figur 1, pom-pes fra oppslemmingstanken 6 ved tilførselspumpen 8 dir-

i

ekte til skrupressen 9 som fortrinnsvis er av gjennom-strømnings typen med en eller flere skruer med avtagende stigning og/eller økende rotdiameter på skrueskaftet, idet skruen eller skruene er omgitt av perforert sikt eller tønne-sprosser, idet anordningen er slik at når råmaterialene sammenpresses av skruen eller skruene, vil de per-forerte sikt eller tønne-sprossene tillate fritt-strøm-imende væsker å renne ut fra pressen. Ettersom råmaterialene presses sammen vil pressen skille myke væskeholdige materialer fra resterende faste stoffer. Av denne grunn kan en retarderende forsnevring brukes ved utløpsenden av pressen.

Anvendelse av en skrupresse på dette trinn er et viktig trekk ved oppfinnelsen fordi det er betydelig besparelser i elektrisk energi fordi skrupressen krever vesentlig færre hestekrefter enn andre typer utstyr så som tidligere brukte møller for å male råmaterialene hydraulisk i deres egen væske, d.v.s. fett og fuktighet. Således anvendes skrupressen i stedet for å benytte den nødvendige kraft for å finhakke råmaterialene til den nødvendige størrelse for passasje gjennom en fordamper, til å oppnå en første fraksjon sammensatt av de frittstrømmende væsker og myke fuktighetsholdige materialer som kan tømmes direkte i en fordampningstilførselstank 10. Den andre fraksjonen eller "overstørrelsen" fra skrupressen transporteres av transportskruer 11 til innløpsenden av kokeren 12 hvis funksjon og drift skal omtales nærmere senere. I Den første fraksjonen av råmateriale i fordampertilførsels-l tanken 10 pumpes av fordampertilførselspumpen 13 inn i sør-siden av fordamperen 14 som er av konvensjonell konstruksjon,hvori den første fraksjonen av frittstrømmende væsker og myke materialer oppvarmes ved hjelp av atmosfærisk damp dannet i kokeren 12 og transporteres til skallsiden av fordamperen ved hjelp av en medføringsfelle 15 og rør 16. fortrinnsvis vil rørsiden av fordamperen drives under et 55 centimeter Hg vakuum for å senke kokepunktet til vannet i den første fraksjonen, og ifølge vanlig praksis sirkuleres den oppvarmede fraksjonen fra fordamperen 14 til separat-oren 17 og tilbake gjennom fordamperen flere ganger enten ved en naturlig sirkulasjon eller ved tvungen sirkulasjon. Vanndampen som fordampes fra den første fraksjonen i sepa-ratoren slipper ut gjennom røret 18 til kondensatoren 13, og kondensatet tømmes ut gjennom røret 20 til en kloakk. - Ikke-kondenserbare bestanddeler fra fordamperens 14 ska LI vil tømmes gjennom røret 21 og kombineres med ikke-kondenserbare bestanddeler fra kondensatoren 19 for tømming gjennom et rør 22. Tømningsrøret 22 kan være forbundet med en usstt csrvulbaibkpp eur um i (iafkotkmr oe sfvofæridsreatmn) p. efoErer n n vå a1kf4uj, eumrsnepe pumapurbe aetho2 ra3 gebn elrui1kg7 e eos g lufkkotor nedr å endføsarm-e atoren 19.

Etter sirkulasjon gjennom fordampersysternet flere ganger pumpes den delvis dehydratiserte forste fraksjon fra sep-<j>aratoren 17 gjennom tømningspumpen 2 4 og røret 25, den delvis dehydratiserte fraksjon føres gjennom røret 26 til inngangsenden av kokeren 12 hvor den kommer inn i kokeren sammen med "overstørrelses" fraksjonen fra skrupressen 9.

il kokeren 12 blandes "overstørrelsen" fra skrupressen 9 og jden delvis dehydratiserte fraksjon fra fordamperen 14 ocj oppvarmes under omtrentlig atmosfærisk trykk. Fortrinnsvis|Vil kokeren omfatte en langstrakt kjele omgitt av en dampkappe, idet kjelen har et dampskaft og damprør roterbart montert inne i seg sammen med røremidler for å sammenblande i i I [de blandede fraksjoner godt når de oppvarmes i kokerenj

Alternativt kan skivetype eller satstypekokere brukes. Nåri blandingen er oppvarmet til den ønskede slutt-temperatu::, som er fortrinnsvis ca. 139°C, tømmes den ut fra kokeren ved en passende tømningskontrollanordning så som en (ikke vist) bøtteheis med variabel hastighet til en transportskrue 27 som leverer blandingen til en tømningstranspor:-skrue 28 hvor det frittstrømmende fett skilles fra resten av faste stoffer ved hjelp av sin egen vekt gjennom en passende sikt. Det avrente fett som inneholder noen rester jav faste stoffer, faller i en sediment-tank 29 forsynt med en transportskrue 30 anordnet for å fjerne faste stoffe:: jsom samles ved tyngdekraf tseparas jon. Det delvis klarede fett i sediment-tanken 29 pumpes til en kontinuerlig dekan-jteringssentrifuge 31 som virker slik at den fjerner fester av faste stoffer fra fettet, idet fettet tømmes gjennom røret 32 til en fettsvingetank 33. Fra denne tanken ka:i • tettet enten resirkuleres til oppslemmingtanken 6 gjennom røret 34 eller tømmes gjennom røret 35 til en fettlagri:txgs-tank (ikke vist), eller deler av fettet kan tilføres sam-tidig i begge retninger.

Rester av faste stoffer fra sentrifugen 31 transporteres

i 28 hvor de slås sammen med restene av faste stoffer som Iav en transportskrue 36 til utløpssiden av tømningsskruen

tømmes ut fra tømningsskruen, idet de samlede faste stoffer transporteres av en transportskrue 37 til sluttpressing i en avslutningspresse av kjent konstruksjon (ikke vist) som kan ha en hydraulisk sleidetypestruper med automatiske kompensasjonskarakteristika for å ta seg av variasjoner i sammensetningen av restmaterialet. Normalt vil sluttpresse-joperasjonen utføres under høyt trykk for å fjerne resterende jfett som føres tilbake til sedimentasjonstanken 29. De jf aste stoffer fra sluttpresseoperasjonen sammenpresses til en kake og tømmes ut fra systemet.

I et eksempel på en utførelsesform ifølge oppfinnelsen som anvender en konti2nuerlig koker med et varmeoverførings-område på 83,7 m og drives med et damptrykk på 10 atmos-jfærer hvor de oppvarmede råmaterialer tilføres pressenjved en temperatur på 74°C og benytter en vertikal fordamper medl etthundre og femtitre rør som hvert har en 4,45 cm innvendig diameter og en lengde på 6 m har systemet en gjennomløps-capasitet av råmaterialet på ca. 10.962 kg pr. time ved bruk av råmaterialer med et vanninnhold på ca. 60 % og et fettinnhold på ca. 21 %. Når kokeren drives med en slut ;-punkttemperatur på 139°C vil ca. 3.12 3 kg vann fordampes pr. time, idet vanndamp fra kokeren oppsamles og anvendes for å oppvarme råmaterialet som innføres i fordamperen til2n temperatur på ca. 58°C under et 65 cm Hg vakuum når fordamperen fordamper ca. 3.35 7 kg vann pr. time. Systemets jrdelse er ca. 2.060 kg pr. time ferdig fett og 2.421 kg pr. time presset kake med et vanninnhold på ca. 4 %. Den ter-miske virkningsgrad (kg damp pr. kg vann fordampet) for systemet når det drives slik er 1,84. -En betydelig energibesparelse oppnås ved å anvende en s <.ru-presse for først å separere de frittstrømmende væsker og det myke fuktighetsholdige materialet fra resten av faste -stoffer ved at en skrupresse med en tilstrekkelig størrelse til å greie systemets gjennomløp kan opereres ved å anvende en motor som bare krever en del av de hestekrefter som normalt kreves for å drive det anvendte utstyr for å oppmale råmaterialet til en passende størrelse for dehydratisering i en fordamper. Enda større energibesparelser oppnås ved å anvende den vanndamp som dannes i kokeren til å oppvarme fordamperen. I denne forbindelse bør minst 5 % av vanlige råmateriale sendes til fordamperen for systemet for å virke ved maksimal virkningsgrad og fullstendig å utnytte all vandampen fra kokeren. Det er bare ved altfor tørre råmaterialer at den første fraksjon vil inneholde mindre enn 50 % av fuktigheten i råmaterialene. Ved det normale utvalg og blanding av råmaterialer vil første fraksjon inneholde 60 - 80 % av fuktigheten i råmaterialene og optimal virkningsgrad vil oppnås. Ved for tørre råmaterialer vil systemet som ovenfor nevnt virke tilfredstillende, men! optimal virkningsgrad vil ikke oppnås.

[Modifikasjoner kan foretas innenfor oppfinnelsen uten alt

man forlater oppfinnelses tanken. En slik modifikasjon e|r ' jvist i figur 2 hvor en dreibar silo 38 er plassert mellom lakkanordningen 5 og oppslemmingstanken 6, idet den drel-oare silo har en transportskrue 39 med varierbar hastighet for levering av råmaterialer til oppslemmingstanken, og den dreibare silo er utstyrt med lasteceller 40 for å kontrol-lere matehastigheten til transportøren 3 som avgir råmateriale til hakkeanordningen. Anordningen av den dreibare

-i

jsilo letter den kontinuerlige drift av systemet ved å kon-trollere råmaterialinntaket og sikre den nødvendige opp-holdstid i oppslemmingstanken for å bevirke den ønskede oppvarming av råmaterialene før de leveres til pressen.

Figur 3 illustrerer en annen utførelsesform av oppfinnelsen h<i>vor råmaterialene fra hakkanordningen 5 bringes på en jtransportskrue 41 som transporterer råmaterialene gjennom i -jen forvarmer 42 som kan oppvarmes ved damp fra damprøret pa, idet de oppvarmede råmaterialer mates fra forvarmeren direkte til pressen 9. Om ønsket kan man sørge for å ini-• jf øre resirkulert varmt fett i råmaterialene gjennom røret 34a før råmaterialene føres gjennom forvarmeren 42, idet resirkulært fett tjener til å supplere varmevirkningen av jforvarmeren. Det ligger også innenfor oppfinnelsesidéen jå anvende en dreibar silo som vist i figur 2 med forvarmeren fra figur 3 for å gi ytterligere kontroll over drif-ir.en av svs ternet.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte ved tørkebehandling av råmaterialer i form av biprodukter fra dyr, fjærkre og fisk for fremstilling av fett og for og gjødselavfall, karakterisert ved at man a) først reduserer råmaterialene til skiver og stykker b) oppvarmer skivene og stykkene under dannelse av en oppvarmet oppslemming, c) presser den oppvarmede oppslemming for å skille den i en første fraksjon omfattende frittstrømmende væsker og myke fuktighetsholdige materialer, og en andre fraksjon omfattende "overstørrelsen", d) delvis dehydratiserer den første fraksjonen i ei fordamper, e) innfører den delvis dehydratiserte første fraksjon og den andre fraksjon i en kokekjele og blander og koker fraksjonene i kokekjelen, og f) fjerner det kokte materialet fra kokekjelen og skiller fettet fra de kokte materialer.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert , ved at fordamperen drives under vakuum.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert , ved at vanndampen som dannes i kokeren samles og anvendes som varmekilde for fordamperen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert : ved at man anvender oppvarmet fett til å oppvarme skivene og stykkene av råmaterialer.

_5.

Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at det oppvarmede fett resirkuleres fra fettet i;om esv5r t. yeFkskkd reeinmle t gaanat fv grmsa mran dååme te aakntoevikerftnøie daleglmee r nakedtera.mrap v ia1lfeo, r r^..å kopapvraramke tskeiverne iosgert

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, 5 eller 6, karakterisert ved at stykkene og skivene oppvarmes til en temperatur fra 54 til 96°C.

3. Anordning for tørkebehandling ifølge krav 1 - 7 av råmaterialer i form av biprodukter fra dyr, fjærkre og fisk for fremstilling av fett og avfall for gjødsel og dyrefor, karakterisert ved at den består av a) opphakkingsanordninger for først å redusere råmaterialene til skiver og stykker, b) oppvarmingsanordninger for oppvarming av stykkeie og bitene fra opphakkingsanordningen under dannelse av en oppslemming, c) presseanordninger for å oppdele den oppvarmede oppslemming i to fraksjoner, hvor den første fraksjon omfatter frittstrømmende væsker og mykt fuk-tighetsholdig materiale, og den andre fraksjon omfatter "overstørrelsen", d) fordampningsanordninger for den første fraksjon fre. presseanordningene og for partiell dehydratisering av den første fraksjon, e) kokekjele med en innløpsende og en utløpsende, f) anordninger for levering både av den partielt dehydratiserte første fraksjonen fra fordamperen pg I den andre frak sjonen fr a presseanordningene tilj innløpsenden av kokekjelen, og ' g) separasjonsanordninger for å ta imot kokte materialer som tømmes ut fra utløpsenden til kokekjelen, hvilke separasjonsanordninger tjener til å separere fett fra kokt materiale.

3. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at oppvarmingsanordningene omfatter en oppslemmlngs-tank med anordninger for innføring av oppvarmet fett i denne.

10. Anordning ifølge krav 8, karakteriser-; ved at oppvarmingsanordningene omfatter en dampopp-varmet oppslemmingstank. -

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at oppvarmingsanordningene omfatter anordninger for Innføring av oppvarmet fett i oppslemmingstanken.

12. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at oppvarmingsanordningene omfatter en forvarmer,D g anordninger for transport av råmateriale gjennom forvarmeren.

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert I jv e d at den inneholder anordninger for innføring av <p> ppvarmet fett i råmaterialene som innmates gjennom forvarmeren.

14. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at presseanordningene omfatter en skrupresse.

15.A nordning ifølge krav 8, karakterisert ved at den inneholder anordninger for å danne et vaxuuir i fordampningsanordningene.