Технологическая линия биологической переработки отходов пищевых и сельскохозяйственных производств Российский патент 2025 года по МПК C05F9/00 C05F17/90 

Изобретение относится к средствам биологической переработки отходов пищевых и сельскохозяйственных производств и может использоваться для получения органических удобрений, высокопитательных кормов, биологического активированного почвенного материала.

Известна технологическая линия для переработки органических материалов и/или отходов, содержащих органические материалы [Патент РФ 2108997, опубл. 20.04.1998], включающая механический измельчитель, увлажнитель-смеситель, выход которого сообщен с входом биосмесителя, а выход последнего технологически связан с формовочным агрегатом, отличающаяся тем, что она снабжена газогенератором, парогенератором, пароструйным эжекционным измельчителем, установкой стерилизацией воды, установкой подготовкой засеваемого биоматериала со средствами его ультрафиолетовой активиации, при этом увлажнитель-смеситель выполнен в виде дизинтегратора-активатора, с которым сообщен выход установки стерлизации воды, установка подготовки засеваемого материала биоматериала сообщена с биосмесителем, причем выход механического измельчителя технологически сообщен с пассивным соплом пароструйного эжекционного измельчителя, а активное его сопло - с выходом парогенератора, энергетическая установка которого сообщена с газогенератором.

Представленная технологическая линия достаточно хорошо проводит обработку органических отходов, однако последовательность оборудование и операций не позволяет получить высокогомогенизированный и однородных конечный продукт, а также при переработке высокообсеменных органических продуктов и тем более отходов не позволяет полностью проводить обеспложивания, стерилизацию и обезвоживания перерабатываемого сырья.

Техническая задача изобретения - расширения технологических и функциональных возможностей линии, расширения ассортимента перерабатываемых органических отходов пищевых и сельскохозяйственных производств, а также получения стерильных и высоко гомогенизированных продуктов.

Указанная техническая задача решается тем, что технологическая линия биологической переработки отходов пищевых и сельскохозяйственных производств снабжена патрубками, накопительными емкостями, дозаторами, измельчителями, тремя кавитационными установками снабженные пьезокерамическими преобразователями электрической энергии в ультразвуковые волны, трубопровод, ферментатором снабженной якорной мешалкой, фильтрационной установкой, обратным трубопроводом, трубопроводом, второй кавитационой установкой, распылительным устройством установленным в верхней части распылительной сушилки, распылительной сушилкой, экструдером и ленточной сушилкой.

Поиск, проведенной по патентной и технической литературе показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. она соответствует условию патентоспособности «новизна».

В настоящее время постоянно увеличивается спрос на подобные линии, которые изготавливаются из известных составляющих, то заявленное линия соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

В результате решения поставленной технической задачи появляется новый технический эффект, заключающийся в повышении эффективности работы линии, расширения перечня перерабатываемых отходов и органических материалов, получения широкого спектра готового продукта с заранее заданными свойствами, то заявленная линия соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

На фигуре представлена технологическая линия биологической переработки отходов пищевых и сельскохозяйственного производств включающая патрубки 1.1 и 1.2 для подвода отходов пищевых и сельскохозяйственных производств, накопительные емкости 2.1, 2.2 для временного хранения отходов, дозаторы 3.1, 3.2 регулирующие скорость потока отходов идущих на переработку, измельчители 4.1 и 4.2, кавитационные установки 5.1, 5.2, 5,3 снабженные пьезокерамическими преобразователями 6 электрической энергии в ультразвуковые волны, трубопровод 7, ферментатор 8 снабженной якорной мешалкой 9, фильтрационную установку 10, обратный трубопровод 11 для перемещения грубого остатка с фильтрующей установки для повторной биологической переработки в ферментаторе 8, трубопровод 12 предназначенного для отвода полученного продукта после биологической переработки и прошедшего этапа фильтрации, накопительную ёмкость 13, кавитационую установку 5.4 предназначенную для обеспложивания продукта, распылительное устройство 14 входящее в состав распылительной сушилки 15, экструдер 16 предназначенного для получения экструдированного концентрата и ленточную сушилку 17 для обезвоживания экструдированного продукта.

Технологическая линия биологической переработки отходов пищевых и сельскохозяйственных производств работает следующим образом. Исходный материал в виде органических отходов пищевых и сельскохозяйственных производств подается при помощи патрубков 1.1 и 1.2 в накопительные емкости 2.1 и 2.2. В зависимости от вида отходов, влажности, вязкости, однородности отходы помогу помещаться в разные емкости для временного хранения, а также с целью классификации по выше указанным параметрам. При помощи дозатор 3.1 и 3.2 обеспечивается регулирование скорости подачи потока отходов идущих на переработку. Далее отходы измельчаются на измельчителях 4.1 и 4.2 до эквивалентного размера частиц от 1 мм до 2 мм, например на роторных измельчителях. После измельчения полученных продукт попадает в кавитационные установки, которые обеспечивают кавитационную обработку отходов. В линии предусмотрено три кавитационные установки 5.1, 5.2, 5.3, соединённые последовательно между собой, которые позволяют полностью обеззаразить все виды поступающих отходов в пределах от 98,0 до 99,9%, получить высокогомогенизированную субстанцию, частично гидролизованный продукт. В кавитаторах установлены пьезокерамическими преобразователями 6 электрической энергии в ультразвуковые волны, которые обеспечивают создания акустического эффекта, кавитационного поля. Частота ультразвуковых волн при этом должно быть в пределах от 28 до 32 кГц. Обработку проводят при температурах от 30°С до 45°С. Данный интервал температур связан с максимальным эффектом воздействия на обрабатываемую среду. При повышении температуры свыше 45°С снижается эффективность кавитационного воздействия на субстрат. Далее по трубопроводу 7 обработанная субстанция перемещается в ферментатор 8, для биологического разложения, до заполнения его в пределах от 50 до 70%. В качестве засевного материала, например можно использовать рубцовую жидкость крупного рогатого скота, предварительно отфильтрованную от грубых примесей, комплекс пищеварительных ферментов и т.п. в зависимости от качества и состава отходов и от конечных целей обработки. Для эффективной и однородной биологической обработки субстрата ферментатор снабжен якорной мешалкой 9. После биологической обработки полученный продукт самотеком направляется в фильтрационную установку 11 механической очистки для отделения грубых остатков, которые в свою очередь при помощи обратного трубопровода 11 возвращаются снова в ферментатор 8 для доразложения. При помощи трубопровода 12 предназначенного для отвода полученного продукта после биологической переработки и прошедшего этапа фильтрации, кавитационую установку 5.4 предназначенную для обеспложивания продукта. Для стабилизации скорости потока и накопления полученного продуктаиспользуется накопительная ёмкость 13. Кавитационная обработка предназначена для инактивации действия ферментов, повторного обеспложивания и получения высокогомогенизированного, мелкодисперсного продукта. Полученная суспензия направляется в распылительное устройство 14 входящее в состав распылительной сушилки 15. Распылительная сушка была выбрана с целью получения сухого порошка из жидкости или суспензии путем быстрой сушки горячим газом. Это предпочтительный метод сушки многих термочувствительных материалов. Распылительные сушилки могут высушивать продукт очень быстро по сравнению с другими методами сушки. Они также превращают раствор (или суспензию) в высушенный порошок за один этап, что упрощает процесс и повышает рентабельность.

Полученный сухой порошок направляется на экструдер 16 для экструдирования с целью получения гранулированного продукта, а также при необходимости внесения дополнительных материалов. Экструдирование обеспечивают равномерное распределение макро- и микроэлементов питательных веществ, например в рационе животных, что позволяет контролировать и регулировать дозировки потребления. Удобное складирование. Гранулы более удобны в хранении, транспортировке и дозировании, чем сырые или крупнодисперсные продукты. Они легче смешиваются с добавками, что позволяет точнее контролировать их физико-химический состав и свойства. После экструдирование продукт направляется на ленточную сушилку 17 для окончательного обезвоживания. Это технологическая операция проводится с целью стабилизации продукта и увеличения срока хранения. Режимы сушки подбираются в зависимости от конечных целей.

Пример конкретного исполнения. В качестве примера можно привести отходы кухонь, ресторанов, столовых и других предприятий общественного питания. К данным отходам можно отнести неприготовленные продукты питания - овощные остатки, кожура от фруктов, остатки приготовленной пищи, поданных блюд, кости; непригодные для употребления продукты - с истекшим сроком годности или испорченные и т.п. Данные отходы содержат достаточно большое количество углеводов, белков и жиров.

Отходы пищевых производств подается при помощи патрубков 1.1 и 1.2 в накопительные емкости 2.1 и 2.2. При помощи дозатор 3.1 и 3.2 обеспечивается регулирование скорости подачи потока отходов идущих на переработку. Далее отходы измельчаются на измельчителях 4.1 и 4.2 до эквивалентного размера частиц от 1 мм до 2 мм, в роторных измельчителях. После измельчения полученных продукт попадает в кавитационные установки 5.1, 5.2, 5.3. В каждой установки отходы находятся от 15 до 20 минут. Частота ультразвуковых волн при этом должна быть в пределах от 28 до 32 кГц. Обработку проводят при температурах от 30°С до 45°С.

Далее по трубопроводу 7 обработанная субстанция перемещается в ферментатор 8, для биологического разложения, до заполнения его в пределах от 50 до 70%. В качестве культуральной среды используют рубцовую жидкость крупного рогатого скота, предварительно отфильтрованную от грубых примесей через 4 слоя марли. Количество вносимой жидкости составляет 80 литров (рубцовая жидкость и буферный раствор солей в соотношении 1×4). После загрузки ферментера подключают якорную мешалку 9 для постоянного перешивания среды. Обработка продолжается от 168 ч до 216 ч. После биологической обработки полученный продукт самотеком направляется в фильтрационную установку 11 механической очистки для отделения грубых остатков, которые в свою очередь при помощи трубопровода 11 возвращаются снова в ферментатор 8 для доразложения. При помощи трубопровода 12 предназначенного для отвода полученного продукта после биологической переработки и прошедшего этапа фильтрации, кавитационую установку 5.4 предназначенную для обеспложивания продукта. Промежуточное хранение осуществляется в накопительной ёмкости 13. Кавитационная обработка проводится при температуре от 30 до 40°С в течение от 10 до 15 минут. Полученная суспензия направляется в распылительное устройство 14 входящее в состав распылительной сушилки 15.

Полученный сухой порошок направляется на экструдер 16 для экструдирования с целью получения гранулированного продукта, а также при необходимости внесения дополнительных материалов. После экструдирования продукт направляется на ленточную сушилку 17 для окончательного обезвоживания.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Технологическая линия биологической переработки отходов пищевых и сельскохозяйственных производств характеризуется тем, что включает установленные в технологической последовательности: патрубки 1.1 и 1.2 для подвода отходов пищевых и сельскохозяйственных производств, накопительные емкости 2.1 и 2.2 для хранения отходов, дозаторы 3.1 и 3.2, регулирующие скорость потока отходов, идущих на переработку, измельчители 4.1 и 4.2, кавитационные установки 5.1, 5.2, 5.3, снабженные пьезокерамическими преобразователями 6 электрической энергии в ультразвуковые волны, трубопровод 7, ферментатор 8, снабженной якорной мешалкой 9, фильтрационную установку 10, обратный трубопровод 11 для перемещения грубого остатка с фильтрующей установки для повторной биологической переработки в ферментаторе 8, трубопровод 12, предназначенный для отвода полученного продукта после биологической переработки и прошедшего этап фильтрации, накопительную ёмкость 13, кавитационную установку 5.4, предназначенную для обеспложивания продукта, распылительное устройство 14, входящее в состав распылительной сушилки 15, экструдер 16, предназначенный для получения экструдированного концентрата, и ленточную сушилку 17 для обезвоживания экструдированного продукта. Изобретение позволяет расширить технологические и функциональные возможности линии, расширить ассортимент перерабатываемых органических отходов пищевых и сельскохозяйственных производств, а также получить стерильные и высоко гомогенизированные продукты. 1 ил., 1 пр.

Технологическая линия биологической переработки отходов пищевых и сельскохозяйственных производств, характеризующаяся тем, что включает установленные в технологической последовательности: патрубки 1.1 и 1.2 для подвода отходов пищевых и сельскохозяйственных производств, накопительные емкости 2.1 и 2.2 для хранения отходов, дозаторы 3.1 и 3.2, регулирующие скорость потока отходов, идущих на переработку, измельчители 4.1 и 4.2, кавитационные установки 5.1, 5.2, 5.3, снабженные пьезокерамическими преобразователями 6 электрической энергии в ультразвуковые волны, трубопровод 7, ферментатор 8, снабженной якорной мешалкой 9, фильтрационную установку 10, обратный трубопровод 11 для перемещения грубого остатка с фильтрующей установки для повторной биологической переработки в ферментаторе 8, трубопровод 12, предназначенный для отвода полученного продукта после биологической переработки и прошедшего этап фильтрации, накопительную ёмкость 13, кавитационную установку 5.4, предназначенную для обеспложивания продукта, распылительное устройство 14, входящее в состав распылительной сушилки 15, экструдер 16, предназначенный для получения экструдированного концентрата, и ленточную сушилку 17 для обезвоживания экструдированного продукта.