Способ производства гранулированных комбикормов и установка для его осуществления Российский патент 2023 года по МПК A23K40/10 A23N17/00 

Изобретение относится к комбикормовой промышленности и может быть использовано в производстве крупки из комбикормов по технологии влажного гранулирования.

Известен способ производства крупки из комбикормов, выработанных по технологии влажного гранулирования, включающий гранулирование рассыпного комбикорма по влажному способу, сушку гранулированного комбикорма горячим воздухом с последующим охлаждением охлаждающим воздухом, измельчение комбикорма и его разделение на три фракции - мелкую, среднюю и крупную с подачей крупной на доизмельчение, и линия, включающая бункера для рассыпного комбикорма, пресс-гранулятор, переоборудованную охладительную колонку, разделенную на зоны сушки и охлаждения, валковый измельчитель и двухситовую просеивающую машину [Правила организации и ведения технологических процессов производства продукции комбикормовой промышленности [Текст] - Воронеж: Типография ВГУ, 1997. - 256 с.].

Недостатками известного способа производства крупки по технологии влажного гранулирования и линии для его осуществления является низкая биологическая ценность вырабатываемого продукта из-за отсутствия природных биостимуляторов, а также фосфолипидов и восков; высокая энергоемкость тепловых процессов, значительная себестоимость вырабатываемой продукции вследствие использования дорогостоящих синтетических биологически активных веществ и кормовых добавок; нестабильность фракционного состава продукта при измельчении вследствие использования атмосферного воздуха, имеющего переменные термодинамические параметры, для охлаждения высушенного комбикорма; известную технологию нельзя считать экологически безопасной, так как она сопровождается выбросом отработанных теплоносителей в атмосферу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ производства комбикормов и установка для его осуществления (Пат. РФ 2411885, A23P 1/02, A23N 17/00), включающий гранулирование рассыпного комбикорма с вводом жидкого компонента в пресс-гранулятор, последовательные сушку и охлаждение гранулированного комбикорма, измельчение полученного продукта и его последующее фракционирование с получением трех фракций: крупной, средней и мелкой, подачу крупной фракции на измельчение и вывод средней фракции в качестве готовой продукции. В качестве жидкого компонента используют фототрофную биомассу микроводоросли хлорелла, вводимую в комбикорм при смешивании в количестве 10…15% к массе комбикорма. Сушку гранулированного комбикорма осуществляют воздухом с температурой 70…80°С и расходом 2300…2700 м³/(ч·т), а охлаждение - воздухом с температурой 7…10°С и расходом 1200…1400 м³/(ч·т). Среднюю фракцию продукта фракционирования перед выводом ее в качестве готовой продукции дражируют фузом растительных масел, взятым в количестве 10…12% к массе средней фракции. Фуз растительных масел предварительно подогревают до температуры 60…70°С, обогащают антиоксидантами и жирорастворимыми ферментами и фильтруют. Затем продукт, дражированный фузом растительных масел, покрывают мелкой фракцией продукта фракционирования. Готовую крупку хранят в вентилируемом бункере. Для регенерации охлаждающего и горячего воздуха, а также для нагрева воды, используемой для подогрева фуза растительных масел, применяют абсорбционную холодильную машину. Установка для реализации способа производства комбикормов включает бункера для рассыпного комбикорма, пресс-гранулятор, охладительную колонку, разделенную на зоны сушки и охлаждения, валковый измельчитель и двухситовую просеивающую машину; содержит участок выращивания микроводоросли, участок дражирования, участок подготовки фуза растительных масел и абсорбционную холодильную машину.

Недостатком известного способа является то, что используемая бромисто-литиевая абсорбционная холодильная машина работает в области положительных температур и не может обеспечить подготовку низкопотенциального энергоносителя с температурой ниже 5 °С, что сдерживает скорость охлаждения гранулированного комбикорма после его сушки. Несмотря на снижение температуры воздуха после сушки гранулированного комбикорма до температуры точки «росы», когда содержащаяся в нем влага конденсируется в виде капельной жидкости на поверхности теплообмена, нельзя гарантировать его полное осушение в связи с недостаточно низкой температурой конденсации влаги на охлаждающей поверхности испарителя. Для отделения паров влаги от воздуха с высоким влагосодержанием потребуется дополнительная установка влагоотделителей, что приведет к увеличению энергозатрат на преодоление аэродинамического сопротивления в линии его рециркуляции. В способе не предусмотрена тонкая очистка отработанного сушильного агента, что негативно отразится на процессе конденсации влаги из отработанного после сушки воздуха; не рассматривается возможность подключения абсорбционной водоаммиачной холодильной установки в общую схему энергоснабжения способа, обеспечивающей получение низкотемпературного энергоносителя с высокой влагопоглощающей способностью, что позволило бы в установившемся режиме обеспечивать высокое качество гранулированного комбикорма при сохранении производительности поточной линии и эффективное охлаждение получаемого комбикорма перед закладкой его на хранение. В известном способе используется система непосредственного прямого охлаждения воздуха в испарителе абсорбционной холодильной машины. По сравнению с системами охлаждения промежуточным хладоносителем возникает вероятность проникновения хладагента непосредственно в охлаждаемую среду, то есть в воздух, подаваемый на сушку и на охлаждение гранулированного комбикорма, что приведет к получению некондиционного комбикорма. Сравнение многолетних результатов наблюдения за этими системами в одних и тех же условиях показало снижение энергозатрат в системах с промежуточным охлаждением на 10-15 %.

Технической задачей изобретения является повышение энергетической эффективности способа производства комбикормов за счет рационального использования энергоносителей, обеспечивающего снижение удельных энергозатрат и повышение качества готовой продукции.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе производства гранулированных комбикормов с использованием фототрофной биомассы микроводоросли хлореллы и фуза подсолнечного масла, включающий биосинтез фототрофной биомассы микроводоросли при пленочном истечении культуральной жидкости в биореакторе на питательной среде Тамийя в режиме хемостата при температуре 20-25 °С с непрерывной подачей смеси воздуха с углекислым газом с концентрацией углекислого газа в воздухе 1,5-3,0 % и освещенности 11,3-28,3 клк при расходе 3,0 м³/ч; компенсацию лучистой энергии светодиодной лампы, установленной коаксиально в рабочей части биореактора, посредством воздушного охлаждения внутренней полости фотобиореактора отработанным охлажденным воздухом; смешивание комбикорма с полученной суспензией фототрофной биомассы микроводоросли, используемой в качестве жидкого компонента в количестве 10-15% к массе комбикорма; получение гранул комбикорма по технологии влажного гранулирования; сушку гранулированного комбикорма нагретым воздухом с температурой 70-80°С и расходом 2300-2570 м³/ч·т до влажности 12-14 %; охлаждение высушенного гранулированного комбикорма воздухом с температурой 0-5°С и расходом 1200-1400 м³/ч·т до температуры, не превышающей температуру окружающей среды более, чем на 10 °С; измельчение полученного гранулированного комбикорма и его последующее фракционирование с получением крупной, средней и мелкой фракций; дражирование средней фракции предварительно подогретым до температуры 60-70 °С фузом растительных масел, в количестве 10-12% к массе средней фракции, обогащенного антиоксидантами и жирорастворимыми ферментами; покрытие дражированного комбикорма мелкой фракцией с последующим охлаждением до температуры не превышающей температуру окружающей среды более, чем на 10 °С; согласно изобретению осуществляют генерацию перегретого пара и используют его как источник энергии для закипания рабочего тела при температуре 130-140 °С , в качестве которого используют крепкий водоаммиачный раствор с массовой концентрацией аммиака в бидистиллированной воде не менее 35 %, конденсируют отделившиеся пары аммиака при температуре 50 °С, сконденсированный аммиак дросселируют и доводят температуру его кипения до минус 10 °С и осуществляют рекуперативный теплообмена с промежуточным хладагентом, в качестве которого используют тосол с температурой минус 5-7 °С; затем абсорбируют пары кипящего аммиака слабым водоаммиачным раствором с массовой концентрацией аммиака в бидистиллированной воде не менее 5 % при температуре 35 °С, нагревают водоаммиачный раствор до температуры кипения с получением крепкого водоаммиачного раствора и термодинамический цикл повторяют; полученный перегретый пар с температурой 115-120 °С используют для рекуперативного нагревания воздуха до температуры 100-110 °С; нагретый воздух направляют на сушку гранулированного комбикорма; осуществляют тонкую очистку отработанного воздуха после сушки и используют его для нагревания смеси рассыпного комбикорма с суспензией фототрофной биомассы до температуры 75-80 °С, с которой осуществляют гранулирование смеси, затем очищенный отработанный воздух охлаждают и конденсируют из него влагу до влагосодержания 0,005-0,009 кг/кг посредством рекуперативного теплообмена с тосолом, после чего нагревают при рекуперативном теплообмене с перегретым паром с последующей подачей на сушку гранулированного комбикорма в режиме замкнутого цикла; нагревают фуз растительных масел при рекуперативном теплообмене с отработанным паром; отработанный воздух после охлаждения гранулированного комбикорма с температурой 10-12 °С очищают от пылевидной фракции и подают на компенсацию лучистой энергии от светодиодной лампы в рабочей части биореактора и возвращают на охлаждение гранулированного комбикорма в режиме замкнутого цикла; воздух для охлаждения готового комбикорма получают посредством рекуперативного теплообмена с тосолом после очистки от пылевидной фракции в режиме замкнутого цикла; образовавшийся конденсат после нагревания фуза и после конденсации влаги из отработанного после сушки воздуха объединяют и отводят на генерацию перегретого пара; причем тонкую очистку отработанного воздуха после сушки и после охлаждения гранулированного комбикорма осуществляют до содержания пылевидной фракции не более 30 мг/м³, а установка для осуществления предлагаемого способа производства гранулированных комбикормов с использованием фототрофной биомассы и фуза растительных масел, включающая бункеры для рассыпного комбикорма; биореактор с прозрачными трубками, светодиодной лампой, патрубками для подачи культуральной жидкости и отвода суспензии фототрофной биомассы, патрубками подачи смеси воздуха с углекислым газом, барботажной трубкой; смеситель углекислого газа с воздухом; смеситель с для ввода суспензии фототрофной биомассы в рассыпной комбикорм; пресс-гранулятор; вертикальную колонку, разделенную на зоны сушки и охлаждения; валковый измельчитель; двухситовую просеивающую машину для фракционирования рассыпного комбикорма на крупную, среднюю и мелкую фракции; оперативные бункеры для средней и мелкой фракции; дражировочные машины, циклоны очистки воздуха от взвешенных частиц; воздушный охладитель, абсорбционную холодильную машину, работающую в режиме теплового насоса; вентиляторы, согласно изобретению, содержит дражировочную машину непрерывного действия; рекуперативные теплообменники; паровой калорифер, парогенератор для подготовки перегретого пара; абсорбционную водоаммиачную холодильную машину, включающую кипятильник с ректификатором, змеевиком и дефлегматором; конденсатор, испаритель, терморегулирующие вентили; абсорбер; контур рециркуляции оборотной воды, перекачивающие насосы; при этом перегретый пар из парогенератора подают в змеевик кипятильника, пи этом высокопотенциальный после кипятильника направляют в паровой калорифер для нагревания воздуха, подаваемого в зону сушки вертикальной колонки, а отработанный после сушки воздух подают в рекуперативный теплообменник для нагревания смеси рассыпного комбикорма с суспензией фототрофной биомассы; контур рециркуляции тосола, включающий сборник тосола, рециркуляционный насос, распределитель потока тосола в рекуперативные теплообменники для подготовки охлажденного воздуха и на конденсацию влаги из отработанного воздуха после сушки; смесители потоков отработанного тосола с последующим отводом в сборник тосола; контур рециркуляции охлажденного воздуха, в котором последовательно соединены рекуперативный теплообменник, зона охлаждения вертикальной колонки, вентилятор, циклон и фильтр тонкой очистки, внутренняя полость охлаждения биореактора; контур рециркуляции охлажденного воздуха, включающий воздушный охладитель, вентилятор, циклон, фильтр тонкой очистки, рекуперативный теплообменник для подготовки охлажденного воздуха.

На фиг. представлена схема установки, реализующей предлагаемый способ.

Схема содержит бункеры для хранения рассыпного комбикорма 1 с роторными питателями; смеситель 2 с форсунками для ввода фототрофной биомассы; пресс-гранулятор 3; вертикальную колонку 4 с зонами сушки и охлаждения; валковый измельчитель 5; двухситовую просеивающую машину 6; оперативные бункеры 7 и 9 с роторными дозаторами; резервуар со змеевиком для подготовки растопленного фуза растительных масел 8; дражировочную машину непрерывного действия 10 с секционным барабаном; вентилируемый бункер 11; биореактор 12 с охлаждающей рубашкой 13, прозрачными трубками 14, вращающимся валом и установленным на нем роторным нагнетателем 15, коаксиально установленной светодиодной лампой 16, лопастями 17 перемешивающего устройства, барботажной трубкой 18 и импеллерной мешалкой 19 в нижней части корпуса биореактора, внутренняя поверхность которого выполнена светоотражающей; абсорбционную водоаммиачную холодильную установку, включающую кипятильник 20 со змеевиком, ректификатор 21, дефлегматор 22, конденсатор 23, испаритель 24, абсорбер 25 со змеевиком, теплообменник 26, терморегулирующие вентили 27, 28, перекачивающие насосы 29 и 30, парогенератор 31; сборник тосола 32, рекуперативные теплообменники 33, 34, 35; 36; паровой калорифер 37; циклоны 38, 39, 40; фильтры тонкой очистки 41, 42, 43; смесители 44, 45; распределители потоков 46, 47, 48; водоотделитель 49; сборник конденсата 50; вентиляторы 51, 52, 53, 54; насосы 55, 56, 57; материальные и тепловые потоки: 0.1 - рассыпной комбикорм; 0.2 – рассыпной комбикорм, смешанный с суспензией фототрофной биомассой; 0.3 - гранулированный комбикорм; 0.4 – высушенный и охлажденный гранулированный комбикорм; 0.5 – измельченный комбикорм; 0.6 - крупная фракция измельченного комбикорма; 0.7 - средняя фракция измельченного комбикорма; 0.8 – мелкая фракция измельченного комбикорма; 0.9 – эмульсия антиоксидантов и жирорастворимых ферментов; 1.0 - фуз растительных масел; 1.1 – смесь фуза растительного масла с эмульсией антиоксидантов и жирорастворимых ферментов; 1.2 – комбикорма с продуктами дражирования; 1.3 – готовый комбикорм; 1.4 - взвешенные частицы пылевидной фракции комбикорма; 2.0 - исходная суспензия микроводоросли; 3.0 - питательная смесь; 4.0 – суспензия фототрофной биомассы; 5.0 - смесь воздуха с углекислым газом; 6.0 – контуры рециркуляции воздуха; 7.0 - контуры рециркуляции тосола; 8.0 – перегретый пар; 8.1 – высокопотенциальный пар; 8.2 – низкопатенциальный пар; 8.3 - отработанный пар; 8.4 - конденсат; 9.0 – пары аммиака, 9.1 - жидкий (сконденсированный) аммиак; 9.2 – испаренный аммиак; 9.3 – крепкий водоаммиачный раствор; 9.4 – слабый водоаммиачный раствор; 9.5 – контур рециркуляции оборотной воды.

Предлагаемый способ производства комбикормов и установка для его осуществления реализуются в соответствии со схемой (фиг.).

Рассыпной комбикорм из бункеров 1 с роторным питателем по потоку 0.1 подают в смеситель 2 и смешивают с суспензией фототрофной биомассы микроводорослей, которую вводят в смеситель с помощью форсунок по линии 4,0. Насыщенный фототрофной биомассой рассыпной комбикорм после смесителя 2 по потоку 0.2 направляют в рекуперативный теплообменник 33 с отработанным после сушки воздухом, доводят температуру полученной смеси до 70-75 °С и получают влажные гранулы по технологии влажного гранулирования с влажностью 30-35%.

Влажные гранулы из пресс-гранулятора по потоку 0.3 подают сначала в зону сушки вертикальной колонки 4 и высушивают до влажности 12-14 % нагретым воздухом с температурой 100-110 °С; а затем охлаждают в зоне охлаждения воздухом с температурой 0…5 °С до температуры не превышающей температуру окружающей среды более, чем на 10 °С.

Высушенный гранулированный комбикорм по потоку 0.4 подают в валковый измельчитель 5 и после измельчения по потоку 0.5 в двухситовую просеивающую машину 6, в которой осуществляют фракционирование с получением крупной, средней и мелкой фракций. Крупную фракцию возвращают по потоку 0.6 в валковый измельчитель 5 на доизмельчение, среднюю и мелкую фракции соответственно по потокам 0.7 и 0.8 направляют в оперативные бункеры 7 и 9.

Среднюю фракцию по потоку 0,7, мелкую фракцию по потоку 0,8 и нагретую до температуры 60…70 °С смесь фуза растительного масла с эмульсией антиоксидантов и жирорастворимых ферментов из резервуара 8 по потоку 1.1 подают в секционный барабан дражировочной машины 10.

В каждой из секций вращающегося барабана дражировочной машины при движении гранул осуществляется технологическая операция. Сначала среднюю фракцию с помощью форсунок покрывают фузом подсолнечного масла, обогащенного антиоксидантами и жирорастворимыми ферментами, а затем на дражированные гранулы наносят мелкую фракцию комбикорма.

Фуз подсолнечного масла подогревают до температуры 70-75 °С в обогреваемом резервуаре 8 со змеевиком и получают растопленный фуз за счет рекуперативного теплообмена с низкопотенциальным паром, поступающим из парового калорифера 37 по потоку 8.2 в змеевик резервуара 8. При этом в резервуар 8 непрерывно подают по потоку 0.9 эмульсию антиоксидантов и жирорастворимых ферментов и по потоку 1.0 фуз подсолнечного масла.

Полученные в дражировочной машине гранулы по потоку 1.2 отводят в вентилируемый бункер 11 и охлаждают охлажденным воздухом до температуры, не превышающей температуру окружающей среды более, чем на 10 °С. Готовый комбикорм отводят по потоку 1.3.

Подготовку суспензии фототрофной биомассы микроводоросли осуществляют в биореакторе 12 с внутренним светоотражающим покрытием, охлаждающей рубашкой 13, с прозрачными трубками 14, валом с роторным нагнетателем 15, коаксиально установленной светодиодной лампой 16, лопастями 17 перемешивающего устройства, барботажной трубкой 18 и импеллерной мешалкой 19 (Пат. РФ 2650804).

Исходную суспензию микроводоросли подают в биореактор 12 по потоку 2.0, которая в виде жидкостной пленки стекает по внутренней поверхности прозрачных цилиндрических трубок 14.

Биореактор работает по принципу непрерывной проточной ферментации с подачей по потоку 3.0 питательной среды Тамийя в режиме хемостата. При этом поддерживают постоянную концентрацию компонентов среды, причем постоянный подвод клеток не обязателен, поскольку в начальном периоде проводят периодическое культивирование, а затем включают подачу жидкости с клетками или без них.

Подачу смеси углекислого газа с воздухом в фотобиореактор вместе с непрореагировавшей газовоздушной смесью осуществляют вентилятором 51 по потоку 5.0 через патрубки барботажного устройства 18, которое обеспечивает дополнительное насыщение жидкости углекислым газом и равномерное распределение потока газовоздушной смеси в прозрачных трубках 14.

Планетарное вращение лопастей 17 относительно вала 15 создает дополнительную турбулизацию среды, обеспечивает выравнивание профиля концентраций клеток фототрофной биомассы, предотвращает появление застойных зон, преждевременное осаждение клеток культуры на дно аппарата и повышает продуктивность выращивания культуры автотрофных микроорганизмов.

Суспензия автотрофного микроорганизма подвергается равномерному воздействию световой энергии посредством коаксиально установленной светодиодной лампы 16 и отражению света от внутренней светоотражающей поверхности биореактора 12.

В процессе освещения светодиодной лампой выделяется теплота, которую компенсируют подачей отработанного охлаждающего воздуха по потоку 6.0 через циклон 38 и фильтр тонкой очистки 41 в охлаждающую рубашку 13 биореактора.

На выходе из прозрачных цилиндрических трубок 14 насыщенная углекислым газом суспензия автотрофной биомассы дополнительно насыщается газовоздушной смесью с помощью барботажных трубок 18, при этом повышается суммарный коэффициент массообмена и тем самым интенсифицируется процесс культивирования.

Импеллерная мешалка 19, закрепленная к валу в нижней части корпуса биореактора 12, обеспечивает полноценную циркуляцию суспензии автотрофной биомассы в нижней части биореактора как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости, затрачивая минимум механической энергии.

Готовую суспензию фототрофной биомассы выводят из биореактора по потоку 4.0 в смеситель 2.

Для получения низкопотенциальной энергии используют абсорбционную водоаммиачную холодильную установку, включающую кипятильник 20 с ректификатором 21, змеевик и дефлегматор 22; конденсатор 23; испаритель 24, абсорбер 25; теплообменник 26; терморегулирующие вентили 27, 28, рециркуляционные насосы 29, 30.

Полученный в парогенераторе 31 перегретый пар используют как источник энергии для функционирования абсорбционной водоаммиачной холодильной установки.

Из парогенератора 31 перегретый пар по потоку 8.0 направляют в змеевик кипятильника 20, в котором происходит испарение водоаммиачного раствора при температуре 130-140 °С. Смесь образовавшихся паров воды и аммиака проходит через насадки ректификатора 21, которая орошается крепким водоаммиачным раствором с массовой концентрацией аммиака в бидистиллированной воде не менее 35 %, подаваемым в кипятильник 20 по потоку 9.3 перекачивающим насосом 30 из абсорбера 25 через рекуперативный теплообменник 26. Часть воды увлекается стекающим раствором по насадкам ректификатора 21. При этом концентрация аммиачного пара возрастает. Концентрированные аммиачные пары отводят в дефлегматор 22, остатки воды конденсируются и стекают по насадкам ректификатора 21 в кипятильник 20.

Осушенный аммиачный пар из дефлегматора 22 по контуру 9.0 направляют в конденсатор 23 и конденсируют при температуре 50 °С, после чего поток жидкого аммиака дросселируют в терморегулирующем вентиле 27 до давления 0,29 МПа и температуры минус 10 °С, с которой он кипит в испарителе 24.

Испаренный аммиак из испарителя 24 по потоку 9.2 поступает в абсорбер 25, орошаемый слабым водоаммиачный раствором с массовой концентрацией аммиака в бидистиллированной воде не более 5 % при температуре 35 °С, отводимым из кипятильника 20 по потоку 9.4 через теплообменник 26 и терморегулирующий вентиль 28. Поглощение паров аммиака слабым водоаммиачным раствором в абсорбере 25 сопровождается выделением тепла, которое передается протекающим через змеевик абсорбера 25 оборотной воде.

Образовавшийся крепкий водоаммиачный раствор в абсорбере 25 рециркуляционным насосом 30 направляют по потоку 9.3 в кипятильник 20 через теплообменник 26. В теплообменнике 26 происходит предварительный нагрев сильного водоаммиачного раствора, что приводит к охлаждению слабого водоаммиачного раствора в потоке 9.4, обеспечивая повышение его абсорбирующей способности и экономию тепловой энергии.

Рециркуляция оборотной воды через абсорбер 25, конденсатор 23 и дефлегматор 22 с помощью рециркуляционного насоса 29 позволяет повысить энергетическую эффективность процессов конденсации паров воды в дефлегматоре 22 и паров аммиака в конденсаторе 23 и обеспечить отвод теплоты абсорбции из абсорбера 25.

Высокопотенциальный пар после кипятильника 20 с температурой 115-120 °С по потоку 8.1 направляют в паровой калорифер 37 для нагревания воздуха, подаваемого вентилятором 52 по контуру 6.0 в зону сушки вертикальной колонки 4.

Низкопотенциальный пар после парового калорифера 37 по потоку 8.2 подают в змеевик резервуара 8 для подготовки растопленного фуза, обогащенного антиоксидантами и жирорастворимыми ферментами. Образовавшийся конденсат после резервуара 8 по потоку 8.3 отводят в сборник конденсата 50.

Для подготовки охлажденного воздуха в качестве промежуточного хладагента используют тосол. Охлаждение тосола до температуры минус 5-7 °С осуществляют посредством рекуперативного теплообмена с кипящим в испарителе 24 аммиаком. После испарителя 24 один поток тосола через распределитель 47 подают в рекуперативный теплообменник 34, в котором посредством теплообмена конденсируют влагу из отработанного после сушки воздуха и возвращают в сборник тосола 32. Второй поток тосола после распределителя 47 через распределитель 48 направляют в рекуперативные теплообменник 35 и 36 для охлаждения воздуха, подаваемого в зону охлаждения гранулированного комбикорма в вертикальной колонке 4 и на охлаждение готового комбикорма в вентилируемый бункер 11.

Сконденсированную влагу через водоотделитель 49 отводят в сборник конденсата 50. Отработанный тосол отводят в сборник тосола 32 и насосом 55 подают в испаритель 24 с образованием контура рециркуляции 7.0.

Тосол не выводится из контура рециркуляции 7.0, при этом отсутствует необходимость в периодическом анализе воздуха на присутствие в нем тосола.

Осушенный в рекуперативном теплообменнике воздух до влагосодержания 0,005-0,009 кг/кг вентилятором 52 направляют сначала в паровой калорифер 37 и нагревают до температуры 100-110 °С, а затем в зону сушки вертикальной колонки 4. Отработанный после сушки воздух по потоку 6.0 через циклон 39 и фильтр тонкой очистки 42 сначала направляют в рекуперативный теплообменник 33, в котором нагревают рассыпной комбикорм, смешанный с суспензией фототрофной биомассой перед пресс-гранулятором 3, а затем подают в рекуперативный теплообменник 34 и термодинамический цикл повторяют.

Отработанный воздух после секции охлаждения вертикальной колонки 4 вентилятором 53 через циклон 38 и фильтр тонкой очистки 41 подают в охлаждающую рубашку 13 биореактора 12 на компенсацию тепловой энергии, излучаемой светодиодной лампой 16, и возвращают в рекуперативный теплообменник 35 с образованием контура рециркуляции.

Воздух для охлаждения готового комбикорма вентилятором 54 через циклон 40 и фильтр тонкой очистки 43 охлаждают в рекуперативном теплообменнике 36 и подают в вентилируемый бункер 11 с возвратом циклон 40.

Предлагаемый способ производства гранулированных комбикормов и установка для его осуществления прошли производственную проверку на экспериментальном оборудовании в производственных условиях НПЦ ВНИИ Комбикормовой промышленности (г. Воронеж) во всем интервале варьируемых параметров (см. табл.).

В качестве примера использован рецепт гранулированного комбикорма по ГОСТ 32897-2014 для пушных зверей, кроликов и нутрий. Отпускная цена полнорационного корма для пушных зверей (кроликов и нутрий) по состоянию на май 2023 г. в среднем составляет 100 руб/кг.

Таким образом, предлагаемый способ производства гранулированных комбикормов и установка для его осуществления имеют следующие преимущества по сравнению с прототипом:

- функционирование абсорбционной водоаммиачной холодильной установки осуществляется от рекуперации теплоты перегретого пара, подаваемого в кипятильник, благодаря чему достигается экономия электроэнергии, которая расходуется только на работу органов управления и насосов в контурах рециркуляции аммиака и оборотной воды;

Параметр Значение параметра По способу
(Пат. РФ 2411885) По предлагаемому способу Режим 1 Режим 2 Режим 3 Температура культивирования автотрофной биомасссы микроводоросли хлореллы, °С 20-25 25,0 28,0 32,0 Концентрация углекислого газа в воздухе в процессе культивирования, % 1,5-3,0 1,5 1,75 3,0 Освещенность светодиодной лампы, клк 11,3…28,3 11,3 18,0 28,3 Содержание сухого вещества в готовой фототрофной биомассе, % 0,04-0,06 0,06 0,55 0,04 Расход газовоздушной смеси в биореакторе, м³/ч 3,0 3,0 3,5 4,0 Влажность гранул после пресс-гранулятора, % 17-19 30 32 35 Температура гранулирования, °С 60-70 75 77 80 Температура воздуха, подаваемого на сушку, °С 80 100 105 110 Влагосодержание воздуха, подаваемого на сушку, кг/кг 0,005-0,009 0,005 0,007 0,009 Температура воздуха, подаваемого на охлаждение, гранулированного комбикорма, °С 0-5 0 3 5 Влажность гранул после
сушки и охлаждения, % 12-14 12 13 14 Температура перегретого пара, подаваемого в кипятильник абсорбционной холодильной установки, °С бромисто-литиевая водоаммиачная 140-150 130 135 140 Температура высокопотенциального пара, подаваемого в рекуперативный теплообменник на нагревание воздуха, °С 140-150 120 125 130 Температура отработанного воздуха после сушки, °С - 80 85 90 Температура отработанного пара, подаваемого на нагревание подсолнечного фуза, °С - 90 95 105 Температура нагрева подсолнечного фуза в обогреваемом резервуаре, °С 60-70 70 72 75 Температура охлажденного воздуха, подаваемого в вентилируемый бункер °С 7,0 5,0 8,5 10 Удельные энергозатраты, кДж/кг 24480 23256 23011 22766

- использование промежуточного хладагента, в качестве которого используется тосол, позволит обеспечить простоту регулирования температуры охлаждаемой среды, в частности воздуха, подаваемого на охлаждение комбикорма и на конденсацию влаги из отработанного воздуха после сушки.

- абсорбционная холодильная машина позволяет радикально снизить эксплуатационные расходы на промышленное охлаждение гранулированного комбикорма за счет использования доступного альтернативного источника энергии, который дешевле затрат на подключение и использование дополнительных электрических мощностей;

- обеспечивает более полное использование топливно-энергетических ресурсов и повышает экологическую безопасность способа за счет организации дополнительных замкнутых рециркуляционных схем по материальным и энергетическим потокам, полностью исключающих выброс отработанных энергоносителей в окружающую среду;

- как правило, монтаж абсорбционных водоаммиачных холодильных установок осуществляют вне помещений на многоярусной металлической или железобетонной «этажерке», что исключает возможное негативное воздействие на обслуживающий персонал при аварийной утечке аммиака;

- обеспечивает снижение удельных энергозатрат на 5-7 %.

Группа изобретений относится к комбикормовой промышленности и может быть использована в производстве гранулированных комбикормов. Способ включает гранулирование рассыпного комбикорма с вводом жидкого компонента, в качестве которого используют суспензию фототрофной биомассы микроводоросли хлореллы, последовательные сушку и охлаждение гранулированного комбикорма, измельчение полученного продукта и его последующее фракционирование с получением трех фракций: крупной, средней и мелкой, подачу крупной фракции на измельчение и вывод средней фракции в качестве готовой продукции. Устройство для осуществления способа содержит биореактор для получения суспензии фототрофной биомассы; смеситель для ввода суспензии фототрофной биомассы в рассыпной комбикорм; пресс-гранулятор; вертикальную колонку, разделенную на зоны сушки и охлаждения; валковый измельчитель; двухситовую просеивающую машину для фракционирования рассыпного комбикорма на крупную, среднюю и мелкую фракции; оперативные бункеры для средней и мелкой фракций; дражировочную машину непрерывного действия; рекуперативные теплообменники; паровой калорифер, парогенератор для подготовки перегретого пара. Для подготовки низкотемпературного хладагента, в качестве которого используют тосол, предусмотрена абсорбционная водоаммиачная холодильная установка. Использование группы изобретений позволит повысить качество гранулированных комбикормов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ производства гранулированных комбикормов с использованием фототрофной биомассы микроводоросли хлореллы и фуза подсолнечного масла, характеризующийся тем, что он включает биосинтез фототрофной биомассы микроводоросли при пленочном истечении культуральной жидкости в фотобиореакторе на питательной среде Тамийя в режиме хемостата при температуре 20-25°С с непрерывной подачей смеси воздуха с углекислым газом с концентрацией углекислого газа в воздухе 1,5-3,0 % и освещенности 11,3-28,3 клк при расходе 3,0 м³/ч; компенсацию лучистой энергии светодиодной лампы, установленной коаксиально в рабочей части биореактора посредством воздушного охлаждения внутренней полости обиореактора отработанным охлажденным воздухом; смешивание комбикорма с полученной суспензией фототрофной биомассы микроводоросли, используемой в качестве жидкого компонента в количестве 10-15 % к массе комбикорма; получение гранул комбикорма по технологии влажного гранулирования; сушку гранул комбикорма нагретым воздухом с температурой 70-80°С и расходом 2300-2570 м³/ч⋅т до влажности 12-14 %; охлаждение высушенных гранул комбикорма воздухом с температурой 0-5°С и расходом 1200-1400 м³/ч⋅т до температуры, не превышающей температуру окружающей среды более чем на 10°С; измельчение полученного гранулированного комбикорма и его последующее фракционирование с получением крупной, средней и мелкой фракций; дражирование средней фракции предварительно подогретым до температуры 60-70°С фузом растительных масел в количестве 10-12 % к массе средней фракции, обогащенным антиоксидантами и жирорастворимыми ферментами; покрытие дражированного комбикорма мелкой фракцией с последующим охлаждением до температуры, не превышающей температуру окружающей среды более чем на 10°С; при этом для получения гранулированных комбикормов в процессе их производства осуществляют генерацию перегретого пара и используют его как источник энергии для закипания рабочего тела при температуре 130-140°С, в качестве которого используют крепкий водоаммиачный раствор с массовой концентрацией аммиака в бидистиллированной воде не менее 35 % и конденсируют отделившиеся пары аммиака при температуре 50°С, сконденсированный аммиак дросселируют и доводят температуру его кипения до минус 10°С, и осуществляют рекуперативный теплообмен с промежуточным хладагентом, в качестве которого используют тосол с температурой минус 5-7°С; затем абсорбируют пары кипящего аммиака слабым водоаммиачным раствором с массовой концентрацией аммиака в бидистиллированной воде не более 5 % при температуре 35°С, нагревают водоаммиачный раствор до температуры кипения с получением крепкого водоаммиачного раствора и термодинамический цикл повторяют; полученный перегретый пар с температурой 115-120°С используют для рекуперативного нагревания воздуха до температуры 100-110°С; нагретый воздух направляют на сушку гранулированного комбикорма; осуществляют тонкую очистку отработанного воздуха после сушки и используют его для нагревания смеси рассыпного комбикорма с суспензией фототрофной биомассы до температуры 75-80°С, при которой осуществляют гранулирование смеси, затем очищенный отработанный воздух охлаждают и конденсируют из него влагу до влагосодержания 0,005-0,009 кг/кг посредством рекуперативного теплообмена с тосолом, после чего нагревают при рекуперативном теплообмене с перегретым паром с последующей подачей на сушку гранулированного комбикорма в режиме замкнутого цикла; нагревают фуз растительных масел при рекуперативном теплообмене с отработанным паром; отработанный воздух после охлаждения гранулированного комбикорма с температурой 10-12°С очищают от пылевидной фракции, подают на компенсацию лучистой энергии от светодиодной лампы в рабочей части биореактора и возвращают на охлаждение гранулированных комбикормов в режиме замкнутого цикла; кроме того, воздух для охлаждения готового комбикорма получают посредством рекуперативного теплообмена с тосолом после очистки от пылевидной фракции в режиме замкнутого цикла; образовавшийся конденсат после нагревания фуза и после конденсации влаги из отработанного после сушки воздуха объединяют и отводят на генерацию перегретого пара, а тонкую очистку отработанного воздуха после сушки и после охлаждения гранулированного комбикорма осуществляют до содержания пылевидной фракции не более 30 мг/м³.

2. Установка для осуществления способа производства гранулированных комбикормов с использованием фототрофной биомассы и фуза растительных масел по п. 1, включающая бункеры для рассыпного комбикорма; биореактор с прозрачными трубками, светодиодной лампой, патрубками для подачи культуральной жидкости и отвода суспензии фототрофной биомассы, патрубками подачи смеси воздуха с углекислым газом, барботажной трубкой; смеситель углекислого газа с воздухом; смеситель с форсунками для ввода суспензии фототрофной биомассы в рассыпной комбикорм; пресс-гранулятор; вертикальную колонку, разделенную на зоны сушки и охлаждения; валковый измельчитель; двухситовую просеивающую машину для фракционирования рассыпного комбикорма на крупную, среднюю и мелкую фракции; оперативные бункеры для средней и мелкой фракций; дражировочные машины, циклоны очистки воздуха от взвешенных частиц; воздушный охладитель, абсорбционную холодильную машину, работающую в режиме теплового насоса; вентиляторы, отличающаяся тем, что содержит дражировочную машину непрерывного действия; рекуперативные теплообменники; паровой калорифер, парогенератор для подготовки перегретого пара; абсорбционную водоаммиачную холодильную машину, включающую кипятильник с ректификатором, змеевиком и дефлегматором; конденсатор, испаритель, терморегулирующие вентили; абсорбер; контур рециркуляции оборотной воды, перекачивающие насосы; при этом перегретый пар из парогенератора подается в змеевик кипятильника, высокопотенциальный пар после кипятильника направляется в паровой калорифер для нагревания воздуха, подаваемого в зону сушки вертикальной колонки, а отработанный после сушки воздух подается в рекуперативный теплообменник для нагревания смеси рассыпного комбикорма с суспензией фототрофной биомассы; кроме того, контур рециркуляции тосола включает сборник тосола, рециркуляционный насос, распределитель потока тосола в рекуперативные теплообменники для подготовки охлажденного воздуха и на конденсацию влаги из отработанного воздуха после сушки; смесители потоков отработанного тосола с последующим отводом в сборник тосола; при этом устройство также включает контур рециркуляции охлажденного воздуха, в котором последовательно соединены рекуперативный теплообменник, зона охлаждения вертикальной колонки, вентилятор, циклон, фильтр тонкой очистки и внутренняя полость охлаждения биореактора, причем контур рециркуляции охлажденного воздуха включает воздушный охладитель, вентилятор, циклон, фильтр тонкой очистки и рекуперативный теплообменник для подготовки охлажденного воздуха.