СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛООБРАБОТАННОГО УДОБРЯЮЩЕГО МАТЕРИАЛА ИЛИ ОБОГАЩЕННОГО УДОБРЕНИЕМ СУБСТРАТНОГО МАТЕРИАЛА, ГОТОВОГО К ПРИМЕНЕНИЮ, И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C05F3/00 

Изобретение относится к способу и установке для производства теплообработанного естественного удобряющего материала или насыщенного обогащенного субстратного материала, готового к применению. В связи с изобретением сначала упомянем субстрат на основе так называемого кокосового порошка из кокосовых волокон, но изобретение не ограничено им и в качестве материала может также применяться сфагнум или другие биологические субстраты, а также естественные удобрения, например, птичий помет. В естественных субстратных материалах обычно встречается довольно большое количество семян и яиц насекомых, что является нежелательным для большинства потребителей субстратов, а также могут содержаться нежелательные бактерии и грибки, вследствие чего было предложено подвергать субстраты тепловой обработке перед поставкой потребителям, которыми, в основном, являются питомники. Нечто подобное происходит и с естественными удобряющими материалами.

Виды тепловой обработки, применяемые до настоящего времени, являются, однако, довольно дорогостоящими и не слишком эффективными, и в основном, не обеспечены экспериментальным этапом. Более того, несмотря на то, что многих неприятностей можно избежать благодаря применению пастеризованного субстрата, субстрат останется очень уязвимым к попаданию новой и нежелательной микробиологической среды, из-за чего даже экспериментальные данные не представляют значимых и надежных результатов.

Первая цель изобретения заключается в создании способов, которым могла бы производится обработка в промышленных масштабах, более эффективно и менее дорого.

При промышленной тепловой обработке широко известно применение проточных печей с перфорированным вращающимся барабаном, к которому поступает теплота от наружной неподвижной оболочки печи, и в соответствии с изобретением используется такая же печь. Предусмотрено, что выходной поток материала проходит через теплоизолированную зону, благодаря чему эффективное время тепловой обработки данного процесса нагревания может быть увеличено. Указанная закрытая проходная зона продолжается закрытой охлаждающей зоной, и в случае субстратов, далее смесительной установкой для обогащающего вещества и микробиологической среды и еще далее выпускное установкой, предпочтительно установкой наполнения мешков, все это в закрытой системе. Тем самым достигается очень высокая степень утилизации поступающей теплоты для осуществления пастеризации материала, и достигнутая высокая чистота материала полностью сохраняется до попадания материала в закрытые контейнеры, например, мешки, именно благодаря закрытой системе. Представляется нежелательным выдавать материал в горячем состоянии, к тому же некоторые обогащающие вещества могут быть разрушены из-за слишком высокой температуры, вследствие чего и применено упомянутое охлаждение, которое может быть достаточно просто осуществлено путем продувания воздуха, который должен тщательно профильтрован. Затем должен быть использован относительно короткий конвейер к месту выдачи, так как материал охладится сам по себе во время транспортировки.

Для получения удовлетворительного и одинакового результата, кроме того, представляется важным, чтобы материал перемещался хорошо контролируемым образом через зону печи, и соответственно применена специальным образом выполненная наполнительная система, благодаря которой это достигается.

Обнаружено, что строение ткани материала сфагнума, обработанного таким образом, значительно лучше подходит для выращивания растений, строение изменяется в направлении к более рыхлому материалу, который является очень благоприятным для растений, например, за счет значительно уменьшенной способностью к осадке. Формированию рассыпчатой структуры способствует сохранение в печи практически всей влаги или пара, полученного во время тепловой обработки материала, что также полезно для более эффективной пастеризации. Желательно не высушивать материал и оставить, по меньшей мере, ту влагу, которая была связана сфагнумом.

Было обнаружено, что растения развивались и росли много лучше в новом материале, и получено значительное уменьшение значения проводимости, что является важным для специалиста в данной области.

Сырой материал сфагнума всегда доступен, но он поступает из различных областей произрастания, вследствие чего его качество и микробиологические свойства могут отличаться. Потребители не могут полагаться на то, что качество остается неизменным для каждой партии, и это также причина, по которой сфагнумовый материал не используется так широко как бы того заслуживал, ввиду его относительно низкой стоимости и благоприятных характеристик. Однако, качество обработанного в соответствии с изобретением сфагнума повышается до практически одинакового уровня для различных видов материала, обработку можно осуществлять постоянно, и потребитель может надеяться на поступление практически одинакового высококачественного продукта во всех сезонах.

Очень важная особенность изобретения состоит в том, что качество продукта в дальнейшем повышается благодаря управляемому введению определенных грибковых и бактериальных добавок, которые будут защищать субстрат от попадания извне вредного биологического материала при подготовке к использованию и до начала развития растений. Уже обнаружены некоторые полезные добавки, которых достаточно, чтобы сделать продукт применимым для широкого разнообразия потребителей, но необходимо отметить, что для совершенствования продукта должна быть выполнена большая исследовательская работа, например, получены различные его типы для разных растений.

При рассмотрении с таких позиций следующая важная особенность изобретения состоит в обеспечении базовых условий для того, чтобы эта важная исследовательская работа могла выполняться повсеместно, поскольку проведенные в лабораторных условиях исследования не будут представительными для реальной практики.

На фиг. 1 изображена установка обработки по изобретению (изометрия); на фиг. 2 поперечный разрез проточной печи указанной установки; на фиг. 3 - устройство обработки в целом (поперечный разрез).

Установка, изображенная на фиг. 1, содержит в качестве основных частей установку силосной ямы 2 для приема естественного субстратного материала, связанный с ней конвейер 4 для подачи материала в приемник 6, последующую пастеризационную печь 8, выходной поток материала которой перемещается к смесительной станции 12 для насыщения и конвейер 14, который транспортирует материал к наполнительной станции 16, из которой материал может быть извлечен, например, упакован в мешки.

Установка силосной ямы 2 содержит две силосных ямы 20, каждая из которых (с левой стороны) выполнена с открытым приемным краем для субстрата, и способом, не показанным здесь, оборудована донной плитой, которая может действовать как движущаяся вперед конвейерная лента для подачи материала к противоположным, закрытым краям соответствующей силосной ямы, откуда перпендикулярный конвейер 4 переместит материал в печь 8 с выпускных краев устройств силосной ямы 20 помещены поперечные чистящие роторы 22, сбрасывающие поступающий материал на конвейер 4. Поступательное перемещение материала в двух изображенных секциях силосных ям производится попеременно таким образом, что одна силосная яма опустошается в то время, когда другая не работает, т. е. именно предназначенная для приема материала яма путем внесения материала через соответствующий открытый входной край, изображенный с левой стороны, и соответственно, подача может иметь место в одной секции силосной ямы, в то время когда содержимое другой секции удалено.

В приемнике 6, как показано на фиг. 2, размещено устройство 24 детектора уровня, определяющее уровень материала в приемнике и вызывающее остановку конвейера 4, как только будет определено переполнение приемника 6 над заранее определенным стандартным уровнем. Из нижнего конца приемника 6 производится непрерывная подача материала в печь, нижний конец приемника 6 снабжен вращающимся винтовым конвейером 26, открыто соединенным с питающим концом трубчатой проточной печи 8, Детектор уровня и винтовой конвейер вызывают образование пробки на входе печи и этим предотвращают обратный поток газа в системе.

Печь 8 снабжена перфорированным барабаном 28 печи, который не показанным здесь способом установлен с возможностью вращения, и оборудована вспомогательными протяженными выступающими внутрь лопастными частями 30, которые благодаря вращению барабана 28 печи перемешивают материал, который затем поступательно перемещается благодаря тому, что печь наклонена к ее выходному отверстию. В нижней части печи 8 помещен ряд газовых или нефтяных горелок 32, которые выделяют тепло в промежуток внешней стороной барабана 28 печи и окружающей теплоизолирующей оболочкой 34 печи, так что тепло проникает отсюда в перфорированный барабан печи, при этом в середине печи предусмотрена верхняя выхлопная труба 36 для выхода выхлопного газа и водяного пара. Значительное количество водяного пара образуется не только при горении, но особенно при выделении воды из удобрения или субстратного материала, который первоначально, как правило, содержит приблизительно 20% воды, или 14 кг воды на м³. Для установки реального, предпочтительного размера, это означает выход пара, соответствующий 450 кг воды в час.

Однако для некоторых материалов, таких как сфагнум, является нежелательным высушивать материал, поскольку упомянутая рыхлая структура может быть разрушена, и в этом случае выхлопная труба должна быть более или менее закрыта. Это приведет к тому, что пары не смогут свободно выйти через концы печи: во время работы установится равновесие между выделяющимися из материала и поглощаемыми обратно парами.

Из выпускного конца печи 8 материал входит в станцию 10, именно благодаря опусканию в первой секции 38, которая содержит наклонную конвейерную ленту 40 и кроме того, закрыта и теплоизолирована. В этой секции материал перемещается относительно медленно и толстым слоем на ленте 40, т.е. материал будет в значительной мере сохранять температуру, до которой был нагрет в печи 8, вследствие чего тепловая обработка материала будет продлена без какого-либо дополнительного расхода энергии. Температура, однако, будет снижаться к неэффективному уровню, а материал в верхнем конце конвейера 40 будет транспортироваться через узкую щель в перекрытии станции 38 и падать в следующее устройство, обозначенное 42, представляющее собой охлаждающее устройство, в котором принятый упавший материал попадает на ребристый валок 44 и отсюда поступает на конвейер 46, движущийся относительно быстро, благодаря чему материал ложится на него тонким слоем, пронизываемым охлаждающим воздухом, поступающим с нижнего вентилятора 48. Тем самым становится возможным добиться быстрого охлаждения материала, который перемещается конвейером 46 в смесительную станцию 12, в которой установлен перекрестно-питаемый лопастной ротор 50, последний получает обогатитель, или смесь таких добавок, с противоположной стороны. Ротор 50 осуществляет интенсивное перемешивание субстрата и добавок и направляет материал далее по наклоненному вверх конвейеру 14.

Должно быть обеспечено, чтобы материал выходил из печи 8 с температурой не менее 90^oC, и предпочтительно, чтобы у выпускного конца печи располагался датчик температуры, который при определении минимальной температуры задействовал бы приводное средство для вращения барабана 28 таким образом, чтобы его скорость уменьшалась для повышения температуры.

Выпускная станция, или станция наполнения мешков 16 не требует более подробного описания, необходимо только отметить, что она должна представлять собой герметичное устройство, принимающее готовое удобрение или субстратную смесь из герметичной конвейерной системы 14 таким образом, чтобы выпускаемая смесь была подана в мешки 54 без воздействия на нее семян или других внешних загрязнителей после тепловой обработки.

Является предпочтительным, чтобы поток материала через печь управлялся таким образом, что при достижении им выпускного конца печи материал приобретал температуру около 100^oC, предпочтительно между 90 и 100^oC, поскольку полностью эффективная тепловая обработка требует по меньшей мере 80^oC, в то время, как наоборот, нагревание свыше 100^oC вызовет чрезмерный перерасход энергии и возможно, порчу материала. Применение упомянутого входного затвора с датчиком уровня 24 обуславливает хорошую управляемость потоком в печь, и кроме того, время протекания может изменяться различными способами, например, более подробно, регулировкой положения печи от более к менее наклонному.

Изобретение выше описано особенно относительно субстратных материалов, но понятно также, что оно является настолько же актуальным в отношении как удобряющих продуктов, так и других материалов, когда они не должны быть обогащены дополнительными обогатителями.

Как уже отмечалось, особенно предпочтительно, или даже необходимо, вносить определенные добавки грибков и бактерий, что может быть должным образом произведено в смесительной станции 12. Едва ли не самым важным является обогатить пастеризованный материал такими добавками, которые защитят его от вредных культур и для общего применения представляется преимущественным использовать грибковые добавки.

Также пригодны некоторые бактериальные добавки, а именно: bacillus streptomyces, которая уже известна в качестве естественного антибиотика. Однако, более подробными в этом отношении станут материалы научных и практических исследований.

Сущность изобретения: естественный субстрат или удобряющие материалы, такие как сфагнум, кокосовый порошок или птичий помет, могут содержать семена и другие загрязнения, которые могут быть нейтрализованы тепловой обработкой. Изобретение предусматривает особенно эффективную обработку благодаря тому, что материал, после прохождения проточной печи 8 поступает далее в теплоизолированный канал 38. Благодаря этому время тепловой обработки может быть существенно увеличено без дополнительного расхода энергии, а поток материала далее проходит через транспортную систему практически герметичную от окружающей среды, и содержащую зону 42. В последней материал охлаждается продуванием фильтрованным воздухом, смесительную станцию 12, в которой в поток материала вносят необходимые вещества и микробиологическую среду, и выпускную зону или станцию 16, в которой материал помещают в герметичные транспортные контейнеры, например, пакеты. Тем самым достигается, что материал полностью пастеризованный в печи экономичным способом, не загрязняется или не заражается перед выпуском, и что добавки в текущий продукт могут быть внесены после управляемого охлаждения материала, так что они полностью используются. Качество и однородность сфагнумного субстрата значительно возрастают благодаря такой обработке. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ производства теплообработанного удобряющего материала или обогащенного удобрением субстратного материала, готового к применению, в котором естественное удобрение или субстратный материал, такой как сфагнум, в виде текучей среды пропускают через нагревательную проточную печь и после этого в него вносят удобряющие вещества и другие добавки, отличающийся тем, что материал из выходного отверстия печи медленно пропускают через теплоизолированный канал, а после этого с более высокой скоростью и с меньшей плотностью потока через охлаждающую станцию, в которой поток материала охлаждают путем продувания воздухом, и после этого пропускают через смесительную станцию, где осуществляют внесение удобряющих веществ и добавок, к выпускной станции, при этом перемещение материала производят в транспортирующей системе, изолированной от окружающей среды. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в печи нагревание осуществляют до полного или почти полного высушивания материала и его пастеризации. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в печи нагревание материала осуществляют без выхода паров из печи. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачей материала в нагревательную проточную печь управляют посредством использования входного затвора при регулировании уровня материала во входном сечении печи, а при управлении нагреванием материала в печи используют термодатчик, установленный у выхоного конца печи. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что по окончании этапа охлаждения в поток материала вносят различные грибковые и бактериальные добавки, главным образом добавки, действующие как естественные антибиотики. 6. Установка для производства теплообработанного удобряющего материала или обогащенного удобрениями субстратного материала, готового к применению, содержащая нагревательную проточную печь с входным окном и средством для перемешивания материала, соединенную посредством транспортирующей системы с выпускной станцией, отличающаяся тем, что транспортирующая система состоит из соединенного с выходным концом печи герметичного и теплоизолированного транспортирующего канала и соединенной с ним при помощи затворного окна охлаждающей станции, имеющей средство для охлаждения принимаемого материала путем поперечного продувания через него фильтрованного воздуха в герметичных условиях и соединенной с выпускной станцией герметично от окружающей среды для транспортируемого материала. 7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что нагревательная проточная печь снабжена средством управления потоком материала, имеющим управляющий притоком материала входной затвор с регулятором уровня, обеспечивающим во входном затворе сохранение материала на уровне, превышающем верх входного окна печи, и термодатчик, размещенный у выходного конца печи, причем средство управления потоком материала отрегулировано на достижение материалом в выходном конце печи температуры 90 100^oС.