СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАПСУЛИРОВАННОГО ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК A01C1/06 A61J3/07 

Изобретения относятся к сельскому хозяйству и предназначены для получения капсулированных посадочных материалов, например капсулированных семян злаковых культур при их предпосевной подготовке, а также могут найти применение в пищевой промышленности и медицине.

Известен способ получения макрокапсул в аппаратах типа прессов и соответственно аппарат для получения макрокапсул (см. книгу Грануляторы, изд. ЦИНТИхимнефтемаш, 66.099.2.05, Москва, 1970).

Недостатком известного способа и аппарата является то, что при их использовании невозможно получить многослойные макрокапсулы.

Наиболее близким к заявленному способу по совокупности существенных признаков является способ получения капсулированного посадочного материала, предусматривающий последовательное нанесение на семена связующего вещества и наполнителей, содержащих питательные вещества, необходимые для роста растений (см. патент РФ №2246194, кл. А01С 1/00).

К недостаткам известного способа можно отнести то, что при его использовании образуются многослойные макрокапсулы, плотность и прочность которых недостаточны для обеспечения их механизированной посадки и предпосевной обработки.

Известно устройство для получения капсулированных посадочных материалов, содержащее рабочую камеру, патрубки для загрузки исходных материалов и выгрузки готового продукта, вибровозбудитель, состоящий из вертикального вала с верхним и нижним дебалансами, соединенного через лепестковую муфту с электродвигателем, раму, упругие элементы и герметизаторы (см. Современное технологическое оборудование предприятия «Консит-А» сборник статей, М., 2005, с.23-24).

В известном устройстве процесс образования капсулируемых материалов носит неконтролируемый характер и при капсулировании образуется большой процент пустых капсул.

Заявленные изобретения направлены на достижение технического результата, заключающегося в обеспечении послойного капсулирования посадочного материала с селективным нанесением заданных необходимых компонентов.

Для достижения указанного технического результата создан заявленный способ получения капсулированного посадочного материала, включающий последовательное нанесение на семена связующего вещества и наполнителей, в котором согласно изобретению нанесение на семена связующего вещества и наполнителей на смоченные связующим веществом семена производят в торообразной рабочей камере путем вибрационного воздействия на нее с частотой 14-20 Гц и амплитудой 1-4 мм, при этом по мере увеличения размера капсул интенсивность подачи связующего вещества и наполнителей увеличивают, а состав наполнителей последовательно изменяют.

В результате вибрационного воздействия с частотой 14-20 Гц и амплитудой 1-4 мм предварительно смоченные связующим веществом семена, упавшие на дно рабочей камеры в сухие наполнители, совершают круговые движения по спиралевидной траектории в камере и в результате соударения увлажненной поверхности семян с сухим наполнителем образуются капсулы с первым слоем наполнителя, которые также совершают круговые движения по спиралевидной траектории в камере, при этом периодически они смачиваются связующим веществом и на них наносятся новые слои наполнителей. Происходит послойное увеличение капсул до необходимого размера, в зависимости от выбранных наполнителей и связующих обеспечивается получение заданных техно-физических свойств получаемого капсулированного посадочного материала.

Для достижения указанного технического результата в заявленном устройстве, содержащем рабочую камеру, патрубки для загрузки исходных материалов и выгрузки капсулированного посадочного материала, вибровозбудитель, выполненный в виде вала с верхним и нижним дебалансами, соединенного с приводом, раму, упругие элементы и герметизаторы, согласно изобретению рабочая камера выполнена торообразной формы, вдоль рабочей камеры под углом 10-35° к ее дну установлен перфорированный лист с диаметром отверстий на 10-20% меньше размера исходных семян, над перфорированным листом расположена форсунка для смачивания семян связующим веществом, при этом верхний и нижний дебалансы смещены один относительно другого на угол 65-85°.

Благодаря торообразной форме рабочей камеры и смещению верхнего и нижнего дебалансов вибровозбудителя относительно друг друга на угол 65-85° под действием вибрации семена, смоченные связующим веществом, и наполнители совершают в рабочей камере сложное круговое движение по спиралевидной траектории, при этом происходит обволакивание наполнителем смоченных связующим веществом семян. При движении семян в рабочей камере происходит их многократное смачивание связующим веществом, в том числе уже образовавшихся капсул, покрытых слоем наполнителя, в результате образуются многослойные капсулы необходимого размера. Подавая в рабочую камеру различные наполнители, можно получать капсулы с заданными техно-физическими свойствами, при этом возможно образование многослойных макрокапсул диаметром от 10 до 60 мм.

Таким образом, совокупность отличительных признаков заявленного устройства обеспечивает интенсификацию процесса образования многослойного капсулированного посадочного материала с одновременным повышением удельной производительности устройства и качества капсулированного посадочного материала.

Заявленные изобретения иллюстрируются чертежами, где на Фиг.1 изображено заявленное устройство, а на Фиг.2 - разрез по А-А.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В торообразную горизонтально расположенную рабочую камеру, которая снабжена перфорированным листом, установленным в ней под углом 10-35° к дну рабочей камеры с отверстиями на 10-20% меньше чем размер исходных семян, последовательно через загрузочный патрубок с перфорированным днищем и расположенным над перфорированным листом подают наполнители, которые просыпаются через отверстия (перфорации) перфорированного листа и сухими падают на дно рабочей камеры, затем через этот же загрузочный патрубок загружают семена различных сельскохозяйственных культур, например кукурузы, бобовых, гороха, сахарной свеклы и других зерновых и плодоовощных культур. Семена падают на поверхность перфорированного листа, не проваливаясь на дно, так как отверстия в нем на 10-20% меньше чем размер исходных семян. Торообразную рабочую камеру в процессе подачи в нее семян и наполнителей подвергают вибрационному воздействию с частотой 14-20 Гц и амплитудой 1-4 мм. Под действием вибрации семена продвигаются вперед вверх по перфорированному листу, а в это время их смачивают связующим веществом из форсунки, расположенной над перфорированным листом, смоченные связующим веществом семена падают на дно рабочей камеры в сухие наполнители, и под действием вибрации совершают круговые движения по спиралеобразной траектории в торообразной рабочей камере. В результате соударения увлажненной поверхности семян с сухим наполнителем образуются капсулы с первым слоем наполнителя, образовавшиеся капсулы также совершают круговые движения по спиралеобразной траектории в торообразной рабочей камере, периодически их смачивают связующим веществом и на них наносят новые слои наполнители, при этом состав наполнителей можно периодически изменять. По мере увеличения размера капсул увеличивают интенсивность подачи связующего вещества и наполнителей. Периодичность процесса повторяют до достижения капсулами заданного размера, например от 2 до 60 мм.

Предлагаемое устройство для получения капсулированного посадочного материала содержит торообразную рабочую камеру 1 с патрубком загрузки 2 исходных семян и наполнителей и патрубком выгрузки 3 капсулированных посадочных материалов, перфорированный лист 4 с диаметром отверстий на 10-20% меньше размера исходных семян, установленный в рабочей камере 1 под углом 10-35° к ее дну, благодаря чему перфорированный лист 4 размещен вдоль рабочей камеры 1 по винтовой линии (по спирали). Кроме того, устройство содержит дебалансный вибровозбудитель 5, выполненный в виде вертикального вала 6 с верхним дебалансом 7 и нижним дебалансом 8, при этом вертикальный вал 6 через лепестковую муфту 9 соединен с электродвигателем 10, а верхний дебаланс 7 и нижний дебаланс 8 смещены один относительно другого в горизонтальной плоскости на угол 65-85°. Устройство также содержит раму 11, упругие элементы 12, герметизаторы 13 и форсунку 14 для подачи связующего вещества, расположенную над перфорированным листом 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Электродвигатель 10 через лепестковую муфту 9 передает вращение на вертикальный вал 6 вибровозбудителя 5, жестко установленного на раме 11. Вибровозбудитель 5 генерирует возбуждение в результате вращения верхнего дебаланса 7 и нижнего дебаланса 8. Вибровозбуждение от вибровозбудителя 5 передается на горизонтально расположенную торообразную рабочую камеру 1, при этом амплитуда колебаний рабочей камеры 1 составляет от 1 до 4 мм, а частота возбуждения - 14-20 Гц.

Через загрузочный патрубок 2, который целесообразно выполнять с перфорированным днищем, величина отверстий в котором на 10-20% больше размера семян, в рабочую камеру 1 последовательно загружают наполнители и семена, предназначенные для капсулирования, при этом наполнители просеиваются через перфорированное днище загрузочного патрубка 2, падают на дно торообразной рабочей камеры 1, перемещаются по нему, совершая периодические круговые движения по спиралеобразной траектории под воздействием вибрации, а семена падают на перфорированный лист 4, смачиваются связующим веществом из форсунки 14. Смоченные связующим веществом семена передвигаются вперед вниз по перфорированному листу 4 и падают с него на дно рабочей камеры 1, где под действием вибрации происходит соударение увлажненной поверхности семян с сухими наполнителями, что приводит к их налипанию на поверхность семян. Периодическое налипание слоев наполнителей происходит до тех пор, пока капсулы не достигнут заданного размера, предпочтительно от 10 до 60 мм. При этом наполнитель в рабочей камере 1 остается сухим, и не происходит его налипания на стенки рабочей камеры 1.

В процессе работы устройства по мере увеличения размера капсул через патрубок загрузки 2 неоднократно подается измененный состав наполнителя с тем, чтобы налипшие слои имели различные питательные ингредиенты, необходимые для каждой стадии начального развития растений. Наряду с этим повышают интенсивность подачи связующего вещества из форсунки 14. Готовые капсулы и остатки наполнителя выгружают через патрубок 2 и цикл повторяют.

Совокупность существенных признаков заявленного устройства обеспечивает интенсификацию процесса образования многослойных макрокапсул посевного материала диаметром от 10 до 60 мм, повышение удельной производительности и качество макрокапсул, а также масштабное капсулирование, например в устройстве с объемом рабочей камеры 400 л, до 5000 макрокапсул в час.

Предложенным способом с применением заявленного устройства по договору с Правительством г.Москвы было изготовлено 2 млн. капсулированных семян кукурузы размером 40,0 мм. При этом в качестве связующего вещества был использован полиэтиленгликоль, а в качестве наполнителя была использована смесь следующего состава, мас.%: вермикулит 15%, перлит 5%, биокомпост 50%, опилки 30%.

Процесс капсулирования семян кукурузы осуществлялся при следующих параметрах воздействия:

- диаметр отверстий перфорированного листа - 6 мм;

- угол установки перфорированного листа - 25° к дну рабочей камеры;

- верхний дебаланс смещен относительно нижнего в горизонтальной плоскости на угол 70°;

- амплитуда колебаний рабочей камеры составляла 3 мм;

- частота колебаний 16 Гц.

Полученные капсулированные семена обладали хорошей всхожестью, прочностью и транспортабельностью.

По сравнению с известными заявленный способ и устройство для его осуществления обеспечивают получение капсулированного посадочного материала необходимой плотности, прочности и другими техно-физическими свойствами, обеспечивающими их длительное хранение, предпосевную обработку, механизированную посадку и получение высоких урожаев.

На семена последовательно наносят связующее вещество и наполнители. Нанесение производят в торообразной рабочей камере путем вибрационного воздействия на нее с частотой 14-20 Гц и амплитудой 1-4 мм. По мере увеличения размера капсул интенсивность подачи связующего вещества и наполнителей увеличивают, а состав наполнителей последовательно изменяют. Устройство, содержащее рабочую камеру, включает также патрубки для загрузки исходных материалов и выгрузки капсулированного посадочного материала, а также вибровозбудитель, выполненный в виде вала с верхним и нижним дебалансами, раму, упругие элементы и герметизаторы. На днище рабочей камеры под углом 10-35° к нему установлен перфорированный лист с диаметром отверстий на 10-20% меньше размера исходных семян. Над перфорированным листом расположена форсунка для смачивания семян связующим веществом, при этом верхний и нижний дебалансы смещены один относительно другого на угол 65-85°, а патрубок для загрузки семян и наполнителей выполнен с перфорированным днищем, диаметр отверстий в котором на 10-20% больше размера исходных семян. Способ и устройство обеспечивают послойное капсулирование посадочного материала с селективным нанесением компонентов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения капсулированного посадочного материала, включающий последовательное нанесение на семена связующего вещества и наполнителей, отличающийся тем, что нанесение на семена связующего вещества и наполнителей на смоченные связующим веществом семена производят в торообразной рабочей камере путем вибрационного воздействия на нее с частотой 14-20 Гц и амплитудой 1-4 мм, при этом по мере увеличения размера капсул интенсивность подачи связующего вещества и наполнителей увеличивают, а состав наполнителей последовательно изменяют.

2. Устройство для получения капсулированного посадочного материала, содержащее рабочую камеру, патрубки для загрузки исходных материалов и выгрузки капсулированного посадочного материала, вибровозбудитель, выполненный в виде вала с верхним и нижним дебалансами, соединенного с приводом, раму, упругие элементы и герметизаторы, отличающееся тем, что рабочая камера выполнена торообразной формы, вдоль рабочей камеры под углом 10-35° к ее дну установлен перфорированный лист с диаметром отверстий на 10-20% меньше размера исходных семян, над перфорированным листом расположена форсунка для смачивания семян связующим веществом, при этом верхний и нижний дебалансы смещены один относительно другого на угол 65-85°.