Способ баротермической обработки комбикормов в псевдоожиженном слое
METHODS FOR BAROTHERMAL TREATMENT OF FEEDSTUFFS IN A FLUIDIZED BED

Изобретение относится к способам баротермической обработки рассыпных комбикормов, сои, рапс и может быть использовано в комбикормовых цехах, комбикормовых заводах и перерабатывающих предприятиях.
Известен «Способ теплового обеззараживания рассыпных комбикормов» (пат. RU 2251364, A23N 17/00, 10.05.2004 г.), включающий пропаривание, сушку, охлаждение и гомогенизацию сыпучих кормов, при этом процесс проводится в две стадии: первая - высокотемпературная (до 110°С), а вторая - низкотемпературная (охлаждение воздухом до температуры окружающей среды).
Цикличная низкотемпературная обработка комбикормов экстенсивна, установка малопроизводительна и данный способ допускает значительный выброс в атмосферу теплоты.
Известен «Способ приготовления экспандированных комбикормов» (пат. RU 2262243, А23К 1/14, 20.10.2005 г.), включающий дозированный ввод сыпучих компонентов, жидких добавок, воды / или пара, смешивание и кондиционирование порционно в псевдоожиженном слое, с последующим поступлением порции смеси в питатель-выдерживатель, при этом время смешивания и кондиционирования 4 мин, а время выдержки в питателе-выдерживателе - 6 мин.
В данном способе термообработка выполняется порционно, при низких температурах с использованием малопроизводительного оборудования и также с потерями теплоты в атмосферу.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению относится «Способ баротермической обработки концентрированных кормов» (пат. №2429711 RU, А23К 1/00, 27.09.2911 г.) - взят за прототип, содержащий дозированный ввод кормов, жидких добавок, воды, пара, кондиционирование и смешивание. Загружаемое сырье механически разрыхляют, передают на смешивание и кондиционирование, постоянно перемещают, формируют выгрузной поток и принудительно удаляют.
Однако вал с вращающимися лопастями не обеспечивает равномерный прогрев обрабатываемого корма во всех точках объема емкости реактора, так как она заполняется не выше оси вала (коэффициент заполнения реактора K=0,4-0,5), продукт скапливается в нижней части емкости и прямоугольные лопасти не осуществляют постоянного доступа - соприкосновения перегретого пара с каждой частицей обрабатываемого корма.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение одновременного и равномерного прогрева обрабатываемого корма во всех точках внутри цилиндрического корпуса реактора, сокращение времени нагрева, повышение качества обработки, кпд реактора и снижение удельные затраты энергии.
Поставленная задача достигается тем, что в способе баротермической обработки комбикормов в псевдоожиженном слое, включающем дозированный ввод комбикормов, добавок, воды, пара, кондиционирование, смешивание, постоянное перемещение, формирование выгрузного потока и принудительное удаление, новым является то, что смешивание и формирование выгрузного потока осуществляют в зоне псевдоожижения, расположенной между зонами загрузки и выгрузки, с созданием однородной смеси псевдоожиженного слоя из двухфазного потока твердых частиц комбикорма, добавок и перегретого пара, подаваемого в нижнюю часть горизонтального цилиндрического корпуса реактора баротермической обработки, которую также заполняют комбикормом и добавками, зачерпывают полученную смесь порциально ковшами, установленными на вращающихся симметрично закрепленных на валу рабочего органа прямоугольных рамках, поднимают в верхнюю часть горизонтального цилиндрического корпуса реактора баротермической обработки и веером рассыпают вниз, причем смесь перемещают непрерывно по винтовой линии во всем объеме зоны псевдоожижения, а баротермическую обработку проводят при температуре 300-374°С, давлении 15-20 МПа, экспозиции 30-60 с.
Псевдоожижение - это процесс, в котором вещество, состоящее из зернистых частиц, переводится из состояния со свойствами твердой статической массы в состояние со свойствами, подобными свойствам динамической жидкой массы (Сыроватка В.И., Тепловая обработка комбикормов. М.: ФГБНУ ВНИИМЖ, ISBN 978-5-906592-45-3, 2015 г., С. 52).
Перенос энергии от более нагретых сред к менее нагретым происходит под действием движущей силы, в качестве которой в тепловых процессах используется разность температур между теплоносителями (Врагов А.П. Теплообменные процессы и оборудование химических и нефтеперерабатывающих производств, Сумы, Сумский Государственный университет, 2005 г., Глава 2, раздел 2.1, 2.2).
Особенностью процессов теплообмена в двухфазовых потоках является то, что теплообмен происходит как в результате непосредственного контакта между взаимодействующими фазами (пар - твердые частицы), так и в результате взаимодействия двухфазных потоков с поверхностью теплообменного аппарата (Сыроватка В.И. Тепловая обработка комбикормов. М: ФГБНУ ВНИИМЖ, ISBN 978-5-906592-45-3, 2015 г., С. 56).
Баротермическую обработку комбикормов целесообразно выполнять в режиме: температура 300-374°С, давление 15-20 МПа, экспозиция обработки 30-120 с. Короткое, но интенсивное воздействие тепла, влаги и высокого давления позволяет избавиться от ингибиторов трипсина в сое, эруковой кислоты в рапсе, повысить до 80-90% уровень декстринизации крахмала, очистить корма от сальмонеллы, патогенных бактерий, грибков и плесени; при этом время обработки, металлоемкость и удельные затраты энергии сокращаются в несколько раз (Сыроватка В.И. Тепловая обработка комбикормов, М.: ФГБНУ ВНИИМЖ, ISBN 978-5-906592-45-3, 2015 г., С. 68).
Сущность предлагаемого изобретения, реализованного в «Реактор баротермической обработки кормов в псевдоожиженном слое», поясняется фиг. 1 - схема реактора баротермической обработки кормов в псевдоожиженном слое, фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1, фиг. 3 - вид Б по фиг. 2.
Реактор баротермической обработки комбикормов в псевдоожиженном слое содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 (см. фиг. 1) с загрузочной 2 и выгрузной 3 горловинами, в котором установлен рабочий орган, включающий вал 4 со смонтированными на нем на одном конце напротив загрузочной горловины 2 загрузочным приспособлением 5, а напротив выгрузной горловины 3 выгрузным приспособлением 6, между которыми расположен блок псевдоожижения 7, включающий (см. фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) прямоугольные рамки 8 с установленными на их продольных сторонах, отогнутых в противоположном относительно друг к другу направлении и под углом 41-45° к поперечным сторонам, ковшами 9, закрепленными на продольных сторонах последующих прямоугольных рамок 8 относительно расположению ковшей 9 на продольных сторонах предыдущих прямоугольных рамок 8 с возможностью перемещения перерабатываемого материала к по винтовой линии во всем объеме в сторону выгрузки с созданием зоны псевдоожижения. Зазор относительно внутренней поверхности горизонтального корпуса 1 и верхней точки ковшей 9 равен 3-4 мм.
Реактор баротермической обработки комбикормов в псевдоожиженном слое работает следующим образом. Корм или смесь его компонентов непрерывным потоком подается через загрузочную горловину 2 в горизонтальный цилиндрический корпус 1 реактора и загрузочным приспособлением 5, установленным на валу 4 рабочего органа, распределяется по внутренней поверхности корпуса 1, одновременно передвигаясь в зону действия блока псевдоожижения 7. При установившемся режиме обрабатываемый материал заполняет емкость горизонтального цилиндрического корпуса 1 до уровня оси вала 4 (коэффициент заполнения реактора 0,4-0,5) и под действием тяжести собственного веса скапливается в нижней его части. При вращении вала 4 с закрепленными на нем рамками 8, на которых установлены ковши 9, имеющие зазор 3-4 мм относительно внутренней поверхности горизонтального цилиндрического корпуса 1, происходит рыхление обрабатываемого материала в нижней части, а также заполнение им ковшей 9, подъем ковшами 9 захваченного материала по винтовой по окружности и при достижении верхней точки обрабатываемый материал высыпается вниз, т.к. угол наклона днища ковшей 9 достиг значения α=41-54° угла естественного откоса обрабатываемого материала. Пройдя всю зону псевдоожижения, при обеспечении постоянного и равномерного пропаривания всей массы (каждой ее частицы), обрабатываемый материал перемещается к выгрузному приспособлению 6, расположенному напротив выгрузной горловины 3, для дальнейшей его выгрузки. По показаниям датчиков давления и температуры регулируют подачу пара и воды.
Использование предлагаемого изобретения позволит обеспечить одновременный и равномерный прогрев обрабатываемого комбикорма во всех точках внутри цилиндрического корпуса реактора, сократить время нагрева, повысить качество обработки, кпд реактора и снизить удельные затраты энергии.