способ приготовления кормов и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ приготовления кормов переработкой сельскохозяйственных продуктов, включающий их смешивание с водой, гидродинамическое, кавитационное и тепловое воздействие, отличающийся тем, что смесь пропускают через систему подвижных каналов с переменными по ходу ее движения сечениями, с обеспечением высвобождения энергии охлопывающихся кавитационных пузырьков, которую направляют на многократно движущуюся по замкнутому контуру обрабатываемую смесь для доведения ее до гомогенного состояния с температурой 50-70°С.

2. Установка для приготовления кормов, включающая камеру с входным и выходным патрубками, в которой установлены статор и ротор, соединенный с приводом, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бункер для предварительного смешивания, который соединен через входной и выходной трубопроводы соответственно с входным и выходным патрубками камеры, образуя таким образом замкнутый контур для движения кормов, причем ротор снабжен большими тангенциально равномерно расположенными лопастями, делящими его на сектора, в которых по периферии ротора расположены малые криволинейные радиальные лопасти, причем как большие, так и малые лопасти имеют разную высоту, увеличивающуюся от центра ротора к его периферии, и образуют каналы переменного сечения, а статор снабжен каналами в виде сопел, которые расположены радиально и равномерно по его окружности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для приготовления кормов высокого качества и хорошей усвояемости для откорма скота, особенно молодняка.

Известен способ переработки сельскохозяйственных продуктов, включающий измельчение исходного сырья, смешивание его с водой, подогрев и перемешивание (см. Егорченков М.И. и др. Кормоцехи животноводческих ферм. Москва, "Колос", 1983, с 26-28, 88-90).

Недостатком способа является необходимость последовательного выполнения указанных операций и использование дополнительной энергии извне для подогрева смеси. Кроме того, получаемый корм не пригоден по своей структуре для откорма молодняка.

Известен способ (см. Патент РФ №2088336, В 02 С 19/06 от 27.08.1997 г.) гидроакустического воздействия, в котором сырье подвергается одновременному перемешиванию, измельчению для создания интенсивного турбулентного потока.

Недостатком способа является отсутствие смешивания исходного сырья с водой, а также недостаточная эффективность обработки. Он не пригоден для приготовления кормов.

Известны способ и установка (см. АС СССР №115399, В 02 С 19/18 от 03.11.1958 г.), в которой гидравлическими ударами, создаваемыми в жидкости, обеспечивается перемешивание и измельчение исходного сырья.

Недостатком способа является отсутствие нагрева и сложность конструкции с использованием двух двигателей для вращения роторов.

Известна установка для измельчения волокнистого материала (см. Патент РФ №2196859, В 02 С 19/06 от 20.01.2003 г.), в которой используется энергия струи для гидродинамического воздействия на материал.

Недостатком является необходимость дополнительной энергии для подачи материала в камеру обработки и малая эффективность обработки.

Наиболее близким способом приготовления кормов является способ выработки белково-витаминной добавки (Патент РФ №2050788, МПК А 23 К 1/00 от 27.12.1995 г.), по которому из компонентов сырья готовят субстрат, измельчают его и дополнительно подвергают гидродинамическому, кавитационному и тепловому воздействию.

Его недостатком являются ограниченные функциональные возможности и сложность технологического процесса. Способ предназначен для выработки белково-витаминной добавки и не может использоваться для приготовления кормов.

Наиболее близким техническим решением для установки является роторная гидравлическая мельница (Патент РФ №2081701, 6 В 02 С 7/00, 19/18, В 29 В 17/02 от 13.09.1994 г.), включающая корпус с входным и выходным патрубками, статор и ротор с чередующими впадинами и выступами, рабочее колесо и привод, при этом статор и ротор выполнены в виде съемных дисков, причем первый закреплен на внутренней стенке корпуса, а второй на рабочем колесе.

Недостатком прототипа устройства является неэффективная работа мельницы из-за наличия впадин и выступов на дисках, между которыми в цикле вращения образуются зазоры различной величины, и лишь в небольшие промежутки времени они формируют полнопрофильные лопасти. При вращении ротора с диском в зазоры могут попадать частицы исходного материала и приводить к заклиниванию или разрушению поверхностей выступов и впадин.

В основу настоящего технического решения положена задача создания способа приготовления кормов и установки для его осуществления. Предлагаемое изобретение решает задачу упрощения процесса приготовления кормов, снижения энергетических затрат, повышения качества кормов за счет обеспечения однородности обрабатываемой смеси, уменьшения содержания клетчатки, уничтожения токсичных грибков.

Поставленная задача решается способом приготовления кормов переработкой сельскохозяйственных продуктов, включающим их смешивание с водой, гидродинамическое, кавитационное и тепловое воздействие, в котором в отличие от прототипа смесь пропускают через систему подвижных каналов с переменными по ходу ее движения сечениями с обеспечением высвобождения энергии охлопывающихся кавитационных пузырьков, которую направляют на многократно движущуюся по замкнутому контуру обрабатываемую смесь для доведения ее до гомогенного состояния с температурой 50-70°С.

Поставленная задача решается установкой для приготовления кормов, содержащей камеру (корпус) измельчения, подогрева и перемешивания с находящимися в ней ротором и статором, в которой в отличие от прототипа ротор снабжен большими тангенциально равнорасположенными лопастями, делящими его на сектора, в которых по периферии ротора расположены малые криволинейные радиальные лопасти, причем как большие, так и малые лопасти имеют разную высоту, увеличивающуюся от центра ротора к его периферии, и образуют каналы переменного сечения, а статор снабжен каналами в виде сопел, которые расположены радиально и равномерно по его окружности.

Использование способа для приготовления кормов и установки для его осуществления позволяет повысить качество кормов, снизить энергетические затраты, сократить время приготовления кормов. В предложенной совокупности существенных признаков достигается новое качество кормов, обеспеченное структурными преобразованиями в исходном сырье, измельчением частиц смеси и доведением ее до гомогенного состояния, уничтожением клетчатки и превращением ее в легко усвояемые углеводы, в частности в сахара.

Это позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

Способ приготовления кормов осуществляют следующим образом.

Исходное сельскохозяйственное сырье, содержащее микроэлементы, белковые, витаминные и минеральные компоненты, в определенной пропорции разбавляют водой. Полученную смесь подают в специальную камеру, в которой за счет геометрического профиля каналов, динамики их изменения, а также частот вращения ротора создаются гидродинамические условия для образования кавитационных пузырьков. Смесь проталкивают через каналы, имеющие переменное сечение, в которых за счет изменения скорости потока происходит изменение давления смеси, что приводит к образованию пузырьков газа, пара. Этот процесс приобретает лавинообразный характер роста пузырьков пара и газа, которые становятся ядрами кавитации. При продвижении потока по каналам камеры в зону с пониженным давлением кавитационные пузырьки начинают охлопываться. Схлопывание не бывает симметричным и сопровождается ударами коммулятивной микроструйки, которая производит основной разрушительный эффект. При этом выделяющаяся энергия расходуется на дробление частиц смеси и ее нагрев. Многократная циркуляция смеси через камеру по замкнутому контуру приводит к постепенному уменьшению размеров частиц смеси, структурным изменениям, уменьшению содержания клетчатки, уничтожению токсичных грибков и постепенному ее нагреву. В результате такого воздействия в смеси полностью сохраняются витамины и микроэлементы. При достижении температур 50-70°С процесс приготовления обрабатываемого объема завершается и после охлаждения масса подается на корм скоту. Полученный корм обладает высоким качеством, мягкостью, хорошей усвояемостью за счет структурных преобразований исходного сырья и пригоден для кормления молодняка.

Для приготовления кормов в качестве исходного сырья, кроме зерновых, используют: силос, солому, зеленую массу, корнеплоды и доброкачественные пищевые отходы, которые подвергают предварительному измельчению до размеров частиц 10-18 мм.

Предлагаемый способ обеспечивает интенсификацию технологических процессов приготовления кормов и имеет ряд преимуществ:

- меньшие удельные затраты энергии;

- непрерывность процесса приготовления;

- простоту конструкции установки;

- отсутствие сложного электронного оборудования и т.п.

Установка поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид установки для приготовления кормов, на фиг.2 - камера смешивания, измельчения и нагрева, на фиг.3 представлен разрез ротора, статора и корпуса камеры.

Установка для приготовления кормов содержит бункер 1 для предварительного смешения исходных кормов (частицы различной величины: зерна, дробленные растения, отходы пищи и т.п.) с водой, входной 2 и выходной 3 трубопроводы, запорный кран 4, основание 5, муфту 6, камеру смешивания, измельчения и нагрева 7, входной 8 и выходной 9 патрубки, ротор 10 и статор 11, большие лопасти 12, малые лопасти 13, каналы статора 14, сливной кран 15, электродвигатель 16, термодатчик 17, уровнемер 18.

Бункер 1 установлен на основании 5 и снабжен в нижней части выходным фланцем, который с помощью входного трубопровода 2 соединяет его с входным патрубком 8 камеры 7. Выходной патрубок 9 камеры 7 с помощью выходного трубопровода 3 соединяется с верхней частью бункера 1. Внутри камеры 7 устанавливают ротор 10, имеющий три большие тангенциальные лопасти 12, делящие ротор на сектора. Между лопастями 12 по периферии ротора равномерно в каждом секторе расположены по пять малых криволинейных радиальных лопастей 13. Большие и малые лопасти имеют различную высоту, которая увеличивается от центра к периферии ротора. Статор 11 закреплен неподвижно в корпусе камеры 7 и имеет равномерно и радиально расположенные каналы 14 переменного сечения, выполненные в виде сопел. Между статором 11, ротором 10 и корпусом камеры 7 обеспечивают зазоры: в осевом направлении 0,1-0,2 мм, в радиальном направлении 0,2-0,25 мм. Приводной двигатель 16 с помощью муфты 6 закреплен на основании 5. Ротор 11 посредством муфты 6 соединен с валом электродвигателя привода 16.

Способ переработки сельскохозяйственных продуктов и установка для его осуществления работают следующим образом.

Бункер 1 заполняют водой, наблюдая при этом степень заполнения по уровнемеру 18, и добавляют кормовые составляющие в необходимом количестве, затем открывают запорный кран 4 и включают установку. По входному трубопроводу 2 смесь попадает через входной патрубок 8 в камеру измельчения 7. Смесь проходит по каналам переменного сечения вращающегося ротора 13, подвергается гидродинамическому, кавитационному и тепловому воздействию. Каналы ротора в моменты совмещения их с каналами 14 статора позволяют прохождение смеси через статор в выходной патрубок 9 камеры, далее по выходному трубопроводу 3 она возвращается в бункер 1. Подобный цикл процесса приготовления кормов многократно повторяется. Каналы ротора имеют переменные сечения как в радиальном, так и в осевом направлении, а их геометрические параметры приводят к интенсивному образованию пузырьков кавитации. Динамика изменения сечений этих каналов совместно с каналами 14 статора 11 при вращении ротора приводит к разрыву потока смеси, создавая оптимальные условия для схлопывания кавитационных пузырьков и высвобождения энергии, которую направляют на дробление твердых частиц дисперсионной смеси и ее частичному нагреву. Нагреву смеси способствует также интенсивное трение при перемешивании и продвижении ее по каналам ротора и статора. Благодаря многократной циркуляции обрабатываемой смеси в системе "бункер - входной трубопровод - камера смешивания, измельчения и нагрева - выходной трубопровод - бункер" происходит ее доведение до гомогенного состояния и подогрев до заданной температуры. При достижении нужной температуры и размеров частиц смеси процесс приготовления завершается. Установку выключают, закрывают запорный кран 4, открывают сливной кран 15 и сливают готовый продукт. Обработанная смесь после охлаждения подается для кормления скоту.

Пример.

Для приготовления корма из зерновых культур оптимальный температурный режим обработки сырья составляет 60°С. Для приготовления 20 кг корма в бункер наливают 13 л воды и добавляют 7 кг зерновой смеси без предварительной подготовки.

Таким образом, предлагаемое изобретение решает задачи упрощения процесса приготовления кормов, повышения качества кормов за счет обеспечения однородности смеси, уменьшения содержаний клетчатки, увеличения усвояемости кормов и уничтожения токсичных грибков.