биоконверсионная установка

Формула изобретения

1. Биоконверсионная установка, содержащая укрепленный на опорах и снабженный приводом вращательного движения вокруг оси барабан с внутренними лопастями, загрузочным люком с крышкой, воздушным фильтром и подведенную к барабану через опору трубу для подачи воздуха, отличающаяся тем, что барабан с опорами и приводом укреплены на стойках с возможностью изменения наклона оси барабана, при этом барабан снабжен нагревателем, а люк расположен на одной из торцевых сторон барабана, на наружной стороне крышки люка установлены емкости для подачи жидких сред и воздушный фильтр, а на внутренней стороне крышки люка установлен отражатель потока воздуха, к другой торцевой стороне подведена труба для подачи воздуха, внутренний конец которой расположен с зазором относительно отражателя, а на внешнем конце трубы установлен второй воздушный фильтр.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на воздушных фильтрах установлены устройства периодического изменения направления потока воздуха.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что барабан выполнен с герметичной рубашкой для внутренней циркуляции теплоносителя, а нагреватель расположен под барабаном.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в производстве ферментных препаратов, белковых кормовых добавок, в переработке сельскохозяйственных отходов.

Известен аппарат для культивирования микроорганизмов [1] состоящий из вертикальной емкости, разделенной перфорированными перегородками, вала с лопатками, устройством для загрузки твердой среды и вывода готового продукта. Аппарат снабжен штуцерами для подачи и отвода воздуха.

Недостатками известного устройства следует признать: сложность обеспечения асептических условий культивирования микроорганизмов, неравномерное перемешивание твердой фазы, большое гидравлическое сопротивление субстрата, невозможность тепловой обработки субстрата и готового продукта в том же аппарате.

В качестве ближайшего аналога можно признать аппарат для выращивания микроорганизмов [2] состоящий из барабана с внутренними лопастями, загрузочным люком и приспособлением для выгрузки, приводом вращательного движения вокруг горизонтальной оси, двумя опорами в виде полых цапф, через которые проходят трубы для подачи воздуха, жидких сред, загрузочный люк может быть снабжен фильтрующей тканью.

Недостаток аппарата заключается в сложности обеспечения асептических условий культивирования микроорганизмов вследствии необходимости применения подвижных уплотнений труб в цапфах, сложности полной выгрузки продукта, быстром загрязнении фильтрующей ткани на люке и переувлажнении субстрата и продукта при их тепловой обработке острым паром.

Техническая задача изобретения состоит в создании биоконверсионной установки, обеспечивающей пепеработку на месте твердых отходов сельскохозяйственных производств с получением обогащенных белком кормов, удобрений, в том числе компостов, без загрязнения окружающей среды.

Техническим результатом изобретения является возможность проведения нескольких процессов в одном аппарате: стерилизация твердой питательной среды, биоконверсия, тепловая обработка и сушка продукта, что обеспечивает проведение микробиологического процесса биоконверсии в асептических условиях, предохранение окружающей среды от загрязнений микроорганизмами и пылевидными частицами при сушке.

Изобретение представляет собой барабан с внутренними лопастями, загрузочный люк с крышкой, привод вращательного движения, опоры и проходящие через опоры трубу для подачи воздуха, причем люк выполнен на одном из торцевых сторон барабана, а на крышке люка снаружи укреплен воздушный фильтр и емкости для подачи жидких сред, а внутри отражатель потока воздуха. На другой торцевой стороне барабана укреплена труба подачи воздуха. На конце этой трубы, расположенном вне барабана, укреплен воздушный фильтр, а конец трубы внутри барабана расположен с зазором напротив отражателя потока воздуха. При этом барабан с опорами и приводом укреплен на стойках с возможностью наклона его оси, а также снабжен нагревателем. На воздушных фильтрах могут быть укреплены устройства для периодического изменения направления подачи воздуха, например, вентиляторы или окончания воздуховодов. Привод может быть расположен на верхней опоре, на нижней опоре, а также отдельно от барабана. Вращение барабана посредством привода обеспечивается кинематической связью привода и барабана. Кинематическая связь может быть выполнена в виде зубчатой, ременной или фракционной передачи. Лопасти могут быть закреплены как на барабане, так и на трубе внутри барабана.

На фиг. 1 показан разрез установки; на фиг. 2 вид на установку по стрелке "A".

Установка состоит из барабана 1, снабженного рубашкой 2. В рубашке 2 имеются пробки 3 для вакуумирования и частичного заполнения полости рубашки парообразующим теплоносителем (водой) и предохранительный клапан 4. Барабан 1 снабжен внутренними лопастями 5 для интенсификации перемешивания, трубой для ввода и вывода воздуха 6, укреплен на опорах 7, 8 и снабжен приводом вращательного движения 9. Труба 6 частично расположена внутри барабана 1 и частично вне барабана, вдоль его оси внутри опоры 7. На конце трубы 6 укреплены воздушный фильтр 10, вентилятор 11 и контактное устройство 12 для подключения вентилятора 11. На одной из торцовых сторон барабана 1 имеется люк 13 с крышкой 14. На крышке с наружной стороны укреплены воздушный фильтр 15, вентилятор 16, также подключенный с помощью контактного устройства 12, емкости 17, а с внутренней отражатель потока воздуха 18. Отражатель 18 расположен между отверстием в крышке 14, сообщающимся с воздушным фильтром 15, и концом трубы 6 и предназначен для обеспечения циркуляции воздуха в воздушной подушке барабана, а также предотвращения проскока воздуха непосредственно из конца трубы 6 в отверстие в крышке 14. Барабан 1 с приводом 9 укреплен на стойках, снабженных поворотным устройством 20 для изменения наклона его оси. Под барабаном 1 при наклоне, соответствующем верхнему положению люка 13, расположен нагреватель 21, который в частности, может быть выполнен в виде горелки с открытым пламенем.

Установка работает следующим образом.

С помощью поворотного устройства 20 барабан 1 поворачивается таким образом, чтобы люк 13 расположился вверху при наклоне оси барабана к горизонтали 30-60^o в зависимости от степени заполнения барабана и свойств сыпучей среды. Затем снимается или откидывается крышка 14 люка 13 вместе с укрепленными на ней фильтром 15, вентилятором 16 и емкостями 17, барабан загружается твердыми отходами ниже уровня горловины люка 13, емкости 17 заполняются стерильными средами для периодической подачи в барабан 1. Далее люк 13 закрывается крышкой 14, включается привод вращательного движения 9 и нагреватель 21. Интенсивность нагрева поддерживается такой, чтобы не происходило выброса пара через предохранительный клапан 4 (со звуковой сигнализацией), а весь пар 2, образующийся при кипении в нижней части рубашки 2 барабана 1, конденсировался ба на поверхности барабана внутри рубашки. После прогрева твердых отходов внутри барабана до 90-100^oC в течение заданного времени (1-2 ч) барабан с содержимым охлаждается. Охлаждение производится посредством продувки воздуха с помощью вентиляторов 11, 16 через вращающийся барабан (испарительное охлаждение), посредством орошения барабана холодной водой (на фиг.1 не показано) или обоими способами.

После охлаждения отходов к одному из штуцеров крышки 13 присоединяется емкость 17 с засевной культурой микроорганизмов (при остановленном вращении барабана 1). Затем включается привод вращательного движения 9 и вентиляторы 11, 16 на весь период процесса биоконверсии. Периодическая подача стерильных сред в барабан 1 из емкостей 17 производится при временном отключении привода 9.

С целью обеспечения регенерации фильтров 10, 15 направление вращения вентиляторов 11, 16 и соответственно подачи и отбора воздуха через фильтры периодически изменяются.

Процесс биоконверсии отходов заканчивается тепловой обработкой при температуре 90-100^oC и последующим охлаждением аналогично соответствующей обработке исходного материала.

В случае необходимости получения сухого продукта окончательная тепловая обработка производится при включенных вентиляторах 11,16.

Биоконверсионная установка также может использоваться только для перемешивания и сушки различных продуктов.

Выгрузка продукта из установки производится через люк 13, крышка которого 14 предварительно снимается или откидывается посредством поворота барабана 1 с помощью поворотного устройства 20 таким образом, чтобы люк 13 оказался в нижней части установки над приемной емкостью (не показано).

Таким образом, предлагаемая биоконверсионная установка может обеспечивать производство обогащаемых белком кормов, удобрений, в том числе компостов, из отходов сельскохозяйственного производства непосредственно на фермах вне заводских условий, вследствии совмещения различных процессов в одном барабане установки.

Установка характеризуется низкими энергозатратами вследствие малой скорости вращения барабана, характерной для барабанных смесителей, и небольшого гидравлического сопротивления потоку воздуха при аэрации, определяемого преимущественно сопротивлением фильтров.