АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРОБНОЙ ТВЕРДОФАЗНОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ ЖМЫХА С ПОМОЩЬЮ МИКРООРГАНИЗМОВ
AUTOMATIC DEVICE FOR AEROBIC SOLID-PHASE FERMENTATION OF CAKE WITH THE HELP OF MICROORGANISMS

Область техники
Изобретение относится к области оборудования для ферментации, в частности к автоматическим установкам для аэробной твердофазной ферментации жмыха с помощью микроорганизмов.
Уровень техники
Соевый жмых, арахисовый шрот, кукурузный жмых и любой другой жмых являются основным источником белка в китайской индустрии аквакультуры, при этом в 2017 году объем производства жмыха в Китае достиг 82 миллионов тонн, но наличие антипитательных факторов кормов и микотоксинов в жмыхе ограничивает его эффективное использование при производстве кормов для животных. После биологической ферментации жмых становится рассыпчатым и мягким, имеет замечательный аромат, а антипитательные факторы уменьшаются и содержание токсинов снижается, что позволяет получить достаточно приемлемый биологический корм.
В настоящее время биологическая ферментация жмыха и отходов в основном включает: во-первых, жидкофазную ферментацию, которая осуществляется при высокой степени автоматизации и при регулируемых производственных условиях; однако этот способ не подходит для крупномасштабной ферментации жмыха из-за значительных инвестиций средств, высокой стоимости, большого энергопотребления и образования значительного количества сточных вод. Во-вторых, твердофазная ферментация имеет преимущества высокой интенсивности роста микроорганизмов, высокой активности ферментов, наличия ценных ферментов, простой последующей обработки, отсутствия сброса сточных вод, снижения загрязнения, низкого энергопотребления и тому подобного. Однако существующее оборудование для твердофазной ферментации имеет множество недостатков, таких как недостаточная автоматизация, необходимость больших затрат времени и трудоемкость, а также возможность повреждения оборудования при его загрязнении различными бактериями и так далее.
Раскрытие сущности изобретения
Изобретение направлено на решение вышеупомянутых задач посредством автоматического устройства для аэробной твердофазной ферментации жмыха с помощью микроорганизмов, которое способно осуществить полную автоматическую ферментацию без применения ручного труда и обеспечить высокую эффективность; обладает малыми габаритными размерами, полностью используется в пределах его габаритных размеров, по направлению его высоты; обладает герметичностью, позволяющей избежать загрязнения микроорганизмами. Технические особенности устройства заключаются в следующем.
Автоматическое устройство для аэробной твердофазной ферментации жмыха содержит корпус, подъемный винтовой транспортер, автоматический укладчик, транспортирующий механизм и механизм разгрузки для перемещения жмыха, при этом разгрузочное отверстие подъемного винтового транспортера расположено в верхней части корпуса и соединено с подающим отверстием автоматической укладочной машины, а транспортирующий механизм расположен в корпусе; транспортирующий механизм снабжен станцией подачи в его нижней части для опрокидывания жмыха на механизм разгрузки, а механизм разгрузки расположен в нижней части корпуса.
В дополнении транспортирующий механизм содержит опорный лоток для жмыха, приводной электродвигатель, ведущую звездочку, ведомую звездочку, передний трансмиссионный узел и задний трансмиссионный узел, причем передний трансмиссионный узел содержит три звездочки первого типа, три звездочки второго типа, множество приводных звездочек и замкнутую трансмиссионную цепь, а ведущие звездочки соединены с вращающейся шпонкой вала приводного электродвигателя; ведущая звездочка приводит ведомую звездочку в движение через цепь, три звездочки второго типа переднего трансмиссионного узла точно соответствуют трем трансмиссионными звездочками переднего трансмиссионного узла, соответствующая трансмиссионная звездочка второго типа и трансмиссионная звездочка соединены на одном вращающемся валу и вращаются синхронно, все трансмиссионные звездочки соединены с возможностью вращения с корпусом через консольный вал, а все трансмиссионные звездочки переднего трансмиссионного узла соединены последовательно с помощью цепи, задний трансмиссионный узел и передний трансмиссионный узел имеют одинаковое конструктивное выполнение и симметрично расположены спереди и сзади относительно направления оси Y корпуса; ведомая звездочка, три звездочки первого типа переднего трансмиссионного узла и три звездочки первого типа заднего трансмиссионного узла соединены на одном вращающемся валу и вращаются синхронно, первая звездочка и вторая звездочка находятся в точном соответствии друг с другом и соединены посредством цепей, первая звездочка соединена с корпусом с возможностью вращения, опорный лоток для жмыха в основном состоит из пары соединительных коромысел и корпуса лотка, при этом нижний конец соединительного коромысла жестко прикреплен к корпусу лотка; боковая поверхность верхнего конца соединительного коромысла шарнирно соединена с трансмиссионной цепью; лоток для загрузки жмыха расположен между трансмиссионной цепью переднего трансмиссионного узла и трансмиссионной цепью заднего трансмиссионного узла, расположенный на станции подачи упорный стержень, который используется для переворачивания загруженного лотка для жмыха известным образом, механизм разгрузки расположен ниже станции подачи, упорный стержень неподвижно закреплен в корпусе и расположен вдоль направления оси Y. Для несущего лотка для жмыха, перемещающегося к станции подачи, место шарнирного соединения коромысла и цепи находится в точке А, а средняя точка дна корпуса лотка находится в точке В; крайний правый конец дна корпуса лотка находится в точке С, осевая линия упорного стержня находится в точке D, а расстояние от точки А до точки D меньше, чем расстояние от точки А до точки С, и больше, чем расстояние от точки А до точки В.
Изобретение дополнительно содержит механизм натяжения цепи, причем механизм натяжения цепи включает каретку, резьбовой стержень, гайку и фиксирующую часть; по меньшей мере одна трансмиссионная звездочка переднего трансмиссионного узла и заднего трансмиссионного узла установлены на каретке; каретка подвижно соединена с корпусом и может перемещаться в направлении оси X относительно корпуса; фиксирующая часть жестко соединена с корпусом, резьбовой стержень проходит через фиксирующую часть, а правый конец винтового стержня соединен с кареткой; гайка расположена с левой стороны фиксирующей части, при этом фиксирующая часть обеспечивает торможение, а гайка находится в резьбовом соединении с резьбовым стержнем.
Транспортирующий механизм содержит множество уровней конвейерных линий на цепях, расположенных сверху вниз, конвейерная линия на самом верхнем уровне имеет в качестве первого уровня пластинчатую конвейерную линию, автоматическая укладочная машина расположена над подающим концевым участком первого уровня пластинчатой конвейерной линии, а разгрузочный конец первого уровня пластинчатой конвейерной линии расположен над левой стороной загрузочного конца второго уровня пластинчатой конвейерной линии; разгрузочный конец второго уровня пластинчатой конвейерной линии расположен над правой стороной загрузочного конца третьего уровня пластинчатой конвейерной линии, а разгрузочный конец пластинчатой конвейерной линии третьего уровня расположен над левой стороной загрузочного конца пластинчатой конвейерной линии четвертого уровня и так далее, механизм разгрузки расположен ниже разгрузочного конца пластинчатой конвейерной линии самого нижнего уровня, а направления транспортировки пластинчатых конвейерных линий соседних линий являются противоположными.
Предпочтительно, чтобы автоматическая укладочная машина содержала подвижный резервуар - накопитель, сервопривод, направляющую штангу, распространяющуюся в направлении оси Y, шестерню, зубчатую рейку, распространяющуюся в направлении оси Y, и скользящую втулку, при этом выпускное отверстие подъемного винтового транспортера соединено с подвижным резервуаром- накопителем через гибкую гофрированную трубу, дно подвижного резервуара- накопителя снабжено выпускным отверстием, сервопривод установлен на подвижном резервуаре-накопителе, а направляющая штанга, распространяющаяся в направлении оси Y, жестко закреплена на корпусе и расположена вдоль направления оси Y. Скользящая втулка жестко соединена с корпусом; скользящая втулка закреплена на направляющей штанге, распространяющейся в направлении оси Y, и подвижно соединена с направляющей штангой, распространяющейся в направлении оси Y, с возможностью скольжения; зубчатая рейка, распространяющаяся в направлении оси Y, неподвижно соединена с корпусом; а шпонка шестерни соединена с вращающимся валом сервопривода, кроме того, шестерня соединена с зубчатой рейкой, распространяющейся в направлении оси Y.
Кроме того, предусмотрены две направляющие штанги, распространяющиеся в направлении оси Y.
Преимущества изобретения заключаются в том, что ферментация может быть осуществлена полностью в автоматическом режиме без применения ручного труда, что обеспечивает высокую эффективность; устройство имеет небольшие габариты, полностью обеспечивает использование его габаритных размеров в направлении высоты устройства, является герметичным и позволяет избежать загрязнения микроорганизмами.
Краткое описание иллюстраций
Фиг. 1 отображает особенность внутреннего конструктивного выполнения по примеру 1;
Фиг. 2 отображает особенность внутреннего конструктивного выполнения по примеру 2;
Фиг. 3 - вид сверху опорного лотка для жмыха по примеру 2;
Фиг. 4 - автоматическая укладочная машина;
Фиг. 5 - вид сбоку автоматически укладочной машины, отображенной на фиг. 4.
Осуществление изобретения
Изобретение далее описано со ссылкой на прилагаемые чертежи:
В контексте настоящего изобретения, если иное прямо не определено и не уточнено, то термины "смонтированный", "соединенный" и "жесткий" следует понимать в широком смысле, например, жесткое соединение, разъемное соединение или неразъемное соединение. Соединение может быть выполнено непосредственно или через другой конструктивный элемент, и это может быть внутреннее соединение двух элементов или связь элементов через их взаимодействие друг с другом. Конкретное смысловое значение вышеприведенных терминов является ясным для специалиста в данной области техники.
Согласно описанию, следует понимать, что расположение под определенным углом или относительное положения обозначаются терминами: слева, справа, спереди, сзади, сверху, снизу, в направлении оси X, в направлениях осей Y и Z, все это показано на чертежах и предназначено только для удобства описания настоящего изобретения, а также для его упрощения. Описание не предназначено для указания или понимания того, что устройство или его элементы должны иметь определенное расположение или конструктивное выполнение, должны быть сконструированы и функционировать строго определенным образом. Таким образом, описание не должно толковаться как уменьшающее объем испрашиваемой правовой охраны.
Пример 1
Как изображено на фиг. 1, автоматическое устройство для аэробной твердофазной ферментации жмыха содержит корпус 1, подъемный винтовой транспортер 2, автоматический укладчик 3, транспортирующий механизм и механизм разгрузки 4 для перемещения жмыха, причем разгрузочное отверстие подъемного винтового транспортера 2 расположено в верхней части корпуса 1 и соединено с подающим отверстием автоматической укладочной машины 3, а транспортирующий механизм расположен в корпусе 1.
А станция подачи 5А, которая используется для опрокидывания жмыха на механизм разгрузки 4, расположена в нижней части транспортирующего механизма.
Механизм разгрузки 4 расположен в нижней части корпуса 1. Корпус 1 выполнен изолированным. При этом транспортирующий механизм содержит множество уровней конвейерных линий на цепях 7, расположенных сверху вниз, конвейерная линия 7 на самом верхнем уровне имеет в качестве первого уровня пластинчатую конвейерную линию, а автоматическая укладочная машина 3 расположена над подающим концевым участком первого уровня пластинчатой конвейерной линии, разгрузочный конец первого уровня пластинчатой конвейерной линии 7 расположен над левой стороной загрузочного конца второго уровня пластинчатой конвейерной линии 7. Разгрузочный конец второго уровня пластинчатой конвейерной линии 7 расположен над правой стороной загрузочного конца третьего уровня пластинчатой конвейерной линии 7. Разгрузочный конец пластинчатой конвейерной линии 7 третьего уровня расположен над левой стороной загрузочного конца пластинчатой конвейерной линии 7 четвертого уровня и в такой же последовательности выполнены пластинчатые конвейерные линии других уровней. Кроме того, механизм разгрузки 4 расположен ниже разгрузочного конца пластинчатой конвейерной линии самого нижнего уровня пластинчатой конвейерной линии 7, а направления транспортировки пластинчатых конвейерных линий соседних линий 7 являются противоположными. Очевидно, что пластинчатая конвейерная линия 7 с использованием цепей должна быть горизонтальной конвейерной цепной пластинчатой линией. Механизм разгрузки 4 может также взаимодействовать с пластиной этого типа конвейерной линии.
Предпочтительно, ролики 70 расположены над пластинчатой конвейерной линией 7, при этом ролики 70 соединены с корпусом 1 с возможностью их вращения и приводятся во вращение двигателем, каждый ролик 70 расположен вдоль направления оси Y и жестко соединен с мешалками, снабженными лопастями 71. Таким образом, жмых, размещенный на конвейерной цепной пластинчатой линией 7, может быть перемешан, что благоприятно сказывается на его ферментации.
Как отображено на фиг. 4 и 5, автоматическая укладочная машина 3 включает подвижный резервуар-накопитель 30, сервопривод 31, направляющую штангу 32, распространяющуюся в направлении оси Y, шестерню 34, зубчатую рейку 35, распространяющуюся в направлении оси Y, и скользящую втулку 33, при этом выпускное отверстие подъемного винтового транспортера 2 соединено с подвижным резервуаром-накопителем 30 через гибкую гофрированную трубу 20, дно подвижного резервуара-накопителя 30 снабжено выпускным отверстием. Сервопривод 31 установлен на подвижном резервуаре-накопителе 30, направляющая штанга 32, распространяющаяся в направлении оси Y, жестко закреплена на корпусе 1 и расположена вдоль направления оси Y, скользящая втулка 33 жестко соединена с корпусом 1. Кроме того, скользящая втулка 33 закреплена на направляющей штанге 32, распространяющейся в направлении оси Y, и подвижно соединена с направляющей штангой 32, распространяющейся в направлении оси Y, с возможностью скольжения, зубчатая рейка 35, распространяющаяся в направлении оси Y, неподвижно соединена с корпусом 1, а шпонка шестерни 34 соединена с вращающимся валом сервопривода 31, также шестерня 34 соединена с зубчатой рейкой 35, распространяющейся в направлении оси Y. Направление перемещения подвижного резервуара-накопителя 30 совпадает с направлением оси Y, а длина хода равна длине пластины конвейерной цепной пластинчатой линии 7.
Пример 2
Как изображено на фиг. 2 и 3, автоматического устройства для аэробной твердофазной ферментации жмыха с помощью микроорганизмов содержит корпус 1, подъемный винтовой транспортер 2, автоматический укладчик 3, транспортирующий механизм и механизм разгрузки 4 для перемещения жмыха, причем разгрузочное отверстие подъемного винтового транспортера 2 расположено в верхней части корпуса 1 и соединено с подающим отверстием автоматической укладочной машины 3, а транспортирующий механизм расположен в корпусе 1. Транспортирующий механизм снабжен станцией подачи 5А в его нижней части для опрокидывания жмыха на механизм разгрузки 4, а механизм разгрузки 4 расположен в нижней части корпуса 1. Корпус 1 выполнен изолированным. Механизм разгрузки 4 обеспечивает возможность приема пластины конвейерной линии.
Предпочтительно, транспортирующий механизм содержит опорный лоток для жмыха 8, приводной электродвигатель 50, ведущую звездочку 51, ведомую звездочку 52, передний трансмиссионный узел и задний трансмиссионный узел, причем передний трансмиссионный узел содержит три звездочки 60 первого типа и три звездочки 61 второго типа, множество приводных звездочек 62 и замкнутую трансмиссионную цепь 63, а ведущая звездочка 51 соединена с вращающейся шпонкой вала приводного электродвигателя 50; при этом ведущая звездочка 51 приводит ведомую звездочку в движение через цепь. Три звездочки 61 второго типа переднего трансмиссионного узла точно соответствуют трем трансмиссионными звездочками 62 переднего трансмиссионного узла, а соответствующая трансмиссионная звездочка 61 второго типа и трансмиссионная звездочка 62 соединены на одном вращающемся валу и вращаются синхронно, все трансмиссионные звездочки 62 переднего трансмиссионного узла соединены с возможностью вращения с корпусом 1 через консольный вал, а все трансмиссионные звездочки 62 переднего трансмиссионного узла соединены последовательно посредством цепи 63. Задний трансмиссионный узел и передний трансмиссионный узел имеют одинаковое конструктивное выполнение и симметрично расположены спереди и сзади относительно направления оси Y корпуса; ведомая звездочка 52, три звездочки 60 первого типа переднего трансмиссионного узла и три звездочки первого типа заднего трансмиссионного узла соединены на одном вращающемся валу и выполнены с возможностью синхронного вращения, при этом первая звездочка 60 и вторая звездочка 61 находятся в точном соответствии друг с
другом и соединены друг с другом посредством цепи.
Таким образом, трансмиссионная цепь 63 может приводиться в движение в многоточечном режиме, так что трансмиссионная цепь 63 равномерно нагружена. Это позволяет избежать чрезмерного локального нагружения, ровного перемещения и уменьшает повреждение трансмиссионной цепи 63, первой звездочки 60, соединенной с возможностью вращения корпусом 1, опорный лоток для жмыха 8 в основном состоит из пары соединительных коромысел 80 и корпуса лотка 81, при этом нижний конец соединительного коромысла жестко прикреплен к корпусу лотка 81, а боковая поверхность верхнего конца соединительного коромысла шарнирно соединена с трансмиссионной цепью 63. Лоток для загрузки жмыха 8 расположен между трансмиссионной цепью переднего трансмиссионного узла и трансмиссионной цепью заднего трансмиссионного узла, станция подачи 5А содержит упорный стержень 55, который обеспечивает переворот лотка для жмыха 8 известным способом, механизм разгрузки (4) расположен ниже станции подачи 5А, при этом упорный стержень 55 неподвижно закреплен в корпусе 1 и расположен вдоль направления оси Y, для несущего лотка для жмыха 8, перемещающегося к станции подачи 5А, место шарнирного соединения коромысла 80 и цепи 63 находится в точке А, а средняя точка дна корпуса лотка 81 находится в точке В; крайний правый конец дна корпуса лотка 81 находится в точке С. Осевая линия упорного стержня 55 находится в точке D, а расстояние от точки А до точки D меньше, чем расстояние от точки А до точки С, и больше, чем расстояние между точками А и В.
Предпочтительно, центр тяжести несущего лотка для жмыха 8 расположен в центральной части этого лотка 8, что обеспечивает осуществление самобалансировки и продольное перемещение вместе цепью 63 без заклинивания перемещения.
Для облегчения загрузки, как показано на фиг. 2 и 3, левая боковая сторона корпуса 81 лотка представляет собой наклонную пластину.
Кроме того, автоматического устройства для аэробной твердофазной ферментации жмыха с помощью микроорганизмов дополнительно содержит механизм натяжения цепи, причем механизм натяжения цепи включает каретку 65, резьбовой стержень 66, гайку 67 и фиксирующую часть 68, а каждая по меньшей мере одна трансмиссионная звездочка 62 переднего трансмиссионного узла и заднего трансмиссионного узла установлены на каретке 65, при этом каретка 65 подвижно соединена с корпусом 1 и может перемещаться в направлении оси X относительно корпуса 1; фиксирующая часть 68 жестко соединена с корпусом 1, резьбовой стержень 66 проходит через фиксирующую часть 68, а правый конец винтового стержня 66 соединен с кареткой 65; гайка 67 расположена с левой стороны фиксирующей части 68, при этом фиксирующая часть 68 обеспечивает возможность торможения, а гайка 67 находится в резьбовом соединении с резьбовым стержнем 66.
Как отображено на фиг. 4 и 5, автоматическая укладочная машина 3 включает подвижный резервуар-накопитель 30, сервопривод 31, направляющую штангу, распространяющуюся в направлении оси Y 32, шестерню 34, зубчатую рейку 35, распространяющуюся в направлении оси Y, и скользящую втулку 33; при этом выпускное отверстие подъемного винтового транспортера 2 соединено с подвижным резервуаром-накопителем 30 через гибкую гофрированную трубу 20, дно подвижного резервуара-накопителя 30 снабжено выпускным отверстием. Сервопривод 31 установлен на подвижном резервуаре-накопителе 30. Направляющая штанга 32, распространяющаяся в направлении оси Y, жестко закреплена на корпусе 1 и расположена вдоль направления оси Y, скользящая втулка 33 жестко соединена с корпусом 1, кроме того, скользящая втулка 33 закреплена на направляющей штанге 32, распространяющейся в направлении оси Y, и подвижно соединена с направляющей штангой 32, распространяющейся в направлении оси Y, с возможностью скольжения, зубчатая рейка 35, распространяющаяся в направлении оси Y, неподвижно соединена с корпусом 1, а шпонка шестерни 34 соединена с вращающимся валом сервопривода 31, а также шестерня соединена с зубчатой рейкой 35, распространяющейся в направлении оси Y. Длина хода резервуара-накопителя 30 равна длине корпуса лотка 81 в направлении оси Y.
Предпочтительно, устройство содержит две направляющие штанги 32, распространяющиеся в направлении оси Y.
Все вышеизложенное отображает и характеризует основные принципы и основные характеристики настоящего изобретения и его преимущества, для специалиста в данной областью техники будет очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается особенностями вышеприведенных примеров конкретной его реализации и оно может быть воплощено с помощью других частных случаев выполнения без изменения сущности изобретения или его существенных признаков. Соответственно, варианты осуществления должны восприниматься в виде примеров осуществления без ограничения объема правовой охраны, при этом объем правовой охраны определяется формулой изобретения, а не приведенным выше описанием. Таким образом, предполагается, что все варианты, подпадающие под испрашиваемый объем правовой охраны, и совокупность признаков изобретения с применением к ней доктрины эквивалентов, являются настоящим изобретением. Никакие цифровые ссылки в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем исключительных прав.
Кроме того, следует понимать, что, хотя в описании использованы термины для характеристики различных вариантов осуществления, каждый из вариантов не содержит характеристику технического решения в объеме прав предполагаемой правовой охраны. Описание приводится только для ясности и должно восприниматься в целом специалистами в данной области техники с учетом различных вариантов осуществления, которые также могут быть надлежащим образом скомбинированы. Возможно также получение других частных случаев выполнения изобретения, что очевидно для специалиста в данной области техники.