Способ получения кровяной муки из крови животных и птиц и система для получения кровяной муки из крови животных и птиц
METHOD FOR PRODUCTION OF BLOOD MEAL OF ANIMAL AND POULTRY BLOOD AND SYSTEM FOR PRODUCTION OF BLOOD MEAL OF ANIMAL AND POULTRY BLOOD

Изобретение относится преимущественно к кормовой промышленности, в частности к системам (технологическим линиям) и способам переработки возникающей в процессе убоя крови для получения кровяной муки.
Изобретение может найти применение в системах сушки крови убойных животных и птиц на предприятиях агропромышленного комплекса.
Кровяная мука, как известно, используется в качестве белковообогащающей добавки в кормах для крупного рогатого скота, рыб, а также в качестве  сельскохозяйственного удобрения.
Из уровня техники  известен способ сушки крови убойных животных, при котором распыляют  кровь в струе сухого горячего воздуха, температура которого порядка 130 – 150°С (распылительная сушка). Струя горячего воздуха и частицы крови сталкиваются, при этом молекулы воды переходят в паровую фазу (испаряются) (https://www.activestudy.info/obezvozhivanie-krovi-zhivotnyx-pri-vyrabotke-krovyanyx-fabrikatov/).
Способ распылительной сушки характеризуется быстротой высушивания продукта, но имеет высокую энергоемкость, так на 1 кг испаряемой из обрабатываемого продукта влаги расходуется примерно 800 ккал тепловой энергии.
Известны менее энергоемкие способы сушки крови с использованием коагулятора и декантера.
Например, известен способ приготовления кровяной муки (US 3450537, МПК A23J1/06, А23К10/24, C05F1/00, опубл. 17.06.1969 г.), в котором  кровь предварительно нагревают до температуры ниже температуры свертывания. Затем кровь направляют в паровой нагреватель, где кровь нагревают паром до высокой температуры, взывающей коагуляцию. Свернувшуюся кровь подают в центрифугу, в которой кровь обезвоживается до содержания сухого вещества 49% по весу. Обезвоженный продукт досушивают в сушилке до содержания влаги 5-10% в расчете на массу кровяной муки.
Известен процесс производства кровяной муки (IES65612, МПК A23K10/24, A23K1/04, опубл. 01.11.1995 г.), при котором кровь предварительно нагревают до температуры 50-70°C путем прямого введения пара в резервуар с кровью. Далее кровь направляют в коагулятор, а затем обезвоживают в декантере, на выходе из которого получают продукт с содержанием твердых частиц 60%. После декантера продукт подается в дисковую сушилку, где при температуре порядка 200°C он высушивается до желаемого содержания влаги. Далее продукт охлаждается, просеивается, крупные частицы измельчаются, упаковывается.
Данное решение принято в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Недостатком известных решений является высокая температура сушки продукта (твердого вещества), выходящего из декантера. При воздействии высокой температуры разрушается структура белка, в связи с чем, увеличивается количество золы и уменьшается доля общего белка в готовой кровяной муке. Среднее содержание белка (питательная ценность) в конечном продукте, полученном с помощью данных или аналогичных  систем и способов, колеблется в пределах 80-82%.
Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в повышении питательной ценности кровяной муки за счет применения технологии и системы, обеспечивающих высушивание продукта, поступающего из декантера при минимально возможных низких температурах.
Технический результат, достигаемый при решении технической задачи, заключается в получении продукта с повышенной питательной ценностью.
Кроме того, при применении предлагаемой технологии и системы достигается минимизация      эксплуатационных     расходов     за      счет      снижения       высокого
энергопотребления в результате использования минимально возможных низких температур на стадии сушки продукта.
Решение поставленной технической задачи решается посредством следующего.
Система  для  получения  кровяной  муки   из   крови  животных  и  птиц,  содержащая фильтр для очистки крови, соединенный с коагулятором, включающим  форсунки, установленные  вдоль  продольной оси  корпуса, связанные  через распределительный цилиндр  с  парогенератором, шнек, установленный в  корпусе коагулятора, выход коагулятора  соединен  с  декантером, представляющим собой горизонтальную центрифугу  со  шнековой  выгрузкой  твердого  вещества (продукта),  выход  для  жидкого вещества декантера соединен с теплообменником  и  отстойником,  воздуходувку, обеспечивающую  нагнетание  твердого  вещества  струей  воздуха  в  барабанную  сушилку, содержащую  три  сушильных барабана А, В и С, последовательно соединенных  между собой,  при  этом  внутри  каждого барабана имеются  лопасти, равномерно   распределённые   по    внутренней  поверхности  барабана,   выход   для
отработавшего осушающего воздуха каждого сушильного барабана соединен с пылевым циклоном, при этом барабанная сушилка соединена с двумя теплообменника и двумя тепловыми насосами, установленными на выходе отработавшего воздуха из барабанов А и С, тепловые насосы связаны технологической линией с тепловой установкой, взаимодействующей с парогенератором, барабан В снабжен вентилятором для нагнетания воздуха окружающей среды в барабан, выход для осушенного твердого вещества из барабанной сушилки через транспортировочный узел соединен с охладительной установкой, дробилкой и упаковочным блоком, при этом система снабжена системой автоматики, содержащей датчики температуры, скорости, уровня, давления.
Решение заявленного технического результата в частных случаях реализации изобретения достигается за счет следующего.
Коагулятор снабжен распределительным цилиндром с электронным клапаном.
Коагулятор снабжен ручным клапаном для регулировки подачи пара.
Наружная поверхность сушильной части барабанов  теплоизолирована.
Корпус коагулятора установлен наклонно к горизонтали.
Способ получения кровяной муки из крови животных и птиц, характеризующийся тем, что использует описанную систему получения кровяной муки и предусматривает фильтрацию крови, обработку крови паром в течение приблизительно 4 минут в коагуляторе с получением крови на выходе из коагулятора, имеющей температуру 80 - 90°С и увеличенный на 10-20% объем, разделение крови на две фазы в виде твердого вещества и жидкого вещества в декантере с получением твердого вещества на выходе с влажностью 60-70%, перенос воздушной струей воздуходувки твердого вещества в барабанную сушилку, состоящую из трех последовательно соединенных сушильных барабанов А, В и С, просушивание и охлаждение  твердого вещества в течение 45 минут в сушильном барабане А при воздействии горячего воздуха с температурой около 80°С, при этом температура твердого вещества на выходе из сушильного барабана А не превышает 60°С, просушивание и охлаждение  твердого вещества в сушильном барабане В путем воздействия нагнетаемого воздуха с температурой порядка 20°C, при этом температура твердого вещества на выходе из сушильного барабана В не превышает 40°С, просушивание и охлаждение  твердого вещества в сушильном барабане С при воздействии горячего воздуха с температурой около 60-80°С, при этом температура твердого вещества на выходе из сушильного барабана С 40-45°С, а влажность 7-10%, охлаждение продукта до 20°C в охладительной установке, измельчение твердого вещества до состояния муки и упаковку.
Предварительная фильтрация, осуществляющая очистку крови от включений, равномерное насыщение крови паром и ее нагрев с целью улучшения ее сепарирования (обезвоживания), продувка воздухом, трехступенчатая сушка при чередующихся значениях температуры осушающего воздуха (горячий-прохладный-горячий) обеспечивают реализацию простого способа, не требующего химической обработки сырья ни на одной стадии переработки крови, а также обладающего низкой энергоемкостью.
Благодаря наличию воздуходувки, нагнетающей потоком воздуха твердое вещество (продукт), поступающее из декантера, в сушильный барабан, а также трехступенчатой системы сушки обеспечивается получение кровяной муки с содержанием белка в конечном продукте (питательная ценность белка) 94%, так как процесс сушки осуществляется при минимально возможных температурах, находящихся в диапазоне от 20 до 80 °С.
Применение сушильных вращающихся барабанов сводит к минимуму энергопотребление и эксплуатационные затраты на работу технологической линии благодаря наличию большой площади поверхности соприкосновения продукта и горячего воздуха.
Предлагаемая система и способ обеспечивают непрерывный  процесс переработки сырой крови партиями для получения кровяной муки. Оптимальные параметры процесса подбираются на стадии расчета и проектирования системы и регулируются в процессе эксплуатации системой автоматики.
В процессе получения кровяной муки не разрушается структура белка воздействием высокой температуры, т.е. сохраняются аминокислоты - строительные блоки белковой молекулы.
Кроме того, предложенный способ сушки кровяной муки обеспечивает возможность выделения из нее впоследствии девяти незаменимых аминокислот (гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин) и использования их по назначению.
Наличие воздуходувки обеспечивает передачу твердого вещества из декантера в барабанную сушилку и одновременное его осушение воздухом, имеющим температуру окружающей среды. Таким образом, воздуходувка выполняет функцию осушителя продукта, что повышает эффективность и снижает энергоемкость этапа сушки.
Наличие системы автоматики с датчиками обеспечивает поддержание заданных параметров работы технологической линии, исключая ее простаивание, и, как следствие, повышая КПД системы.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлено:
на фиг. 1 – схематическое изображение системы (технологической линии) для получения кровяной муки из крови животных и птиц;
на фиг. 2 – хранилище крови (общий вид);
на фиг. 3 – барабанный фильтр для очистки крови  от посторонних примесей крупнее 3 мм (общий вид);
на фиг. 4 - барабанный фильтр, представленный на фиг. 2,  с продольным разрезом и без верхней крышки;
на фиг. 5 – коагулятор (общий вид);
на фиг. 6 – коагулятор с продольным разрезом, показывающим расположение шнека внутри корпуса (общий вид);
на фиг. 7 – парогенератор (общий вид);
на фиг. 8 – декантер (общий вид);
на фиг. 9 – декантер с продольным разрезом, показывающим расположение шнека;
на фиг. 10 – воздуходувка (общий вид);
на фиг. 11 - барабанная сушилка трехступенчатая (общий вид);
на фиг. 12 – сушильные барабаны А, В, С, соединенные последовательно;
на фиг. 13 – сушильные барабаны А, В, С с приводом и бандажными опорами с роликами;
на фиг. 14 – расположение лопастей в сушильных барабанах;
на фиг. 15 – тепловая установка (общий вид);
на фиг. 16 – тепловая установка с продольным разрезом (общий вид);
на фиг. 17 – пылевой циклон (общий вид);
на фиг. 18 – тепловой насос (общий вид);
на фиг. 19  – теплообменник (общий вид);
на фиг. 20 – отстойник (общий вид);
на фиг. 21 – шнековой транспортер с продольным разрезом, показывающим расположение шнека внутри корпуса (общий вид);
на фиг. 22 - охладительная установка (общий вид);
на фиг. 23 – вальцовая мельница (общий вид);
на фиг. 24 – упаковочный блок (общий вид).
Представленный на чертежах и в описании вариант выполнения системы (технологической линии) и способа для получения кровяной муки из крови животных и птиц приведен прежде всего в целях иллюстрации и не должен быть истолкован как ограничение объема притязаний.
После убоя животных и/или птиц на предприятиях сельскохозяйственного комплекса кровь, собранную, при необходимости разбавленную водой и очищенную от крупных включений (перьев, костей, кожи т.д.), согласно одному из вариантов реализации изобретения транспортируют или в хромированных цистернах, или в вакуумных цистернах, или в других емкостях, к месту ее переработки.
Система (технологическая линия) для сушки сырой крови убойных животных и птиц также может быть размещена непосредственно на предприятиях сельскохозяйственного комплекса, где осуществляется убой.
Вся система (технологическая линия) полностью автоматизирована, т.е. снабжена системой автоматики, содержащей датчики температуры, скорости, уровня, давления и другие.
Посредством насоса кровь из цистерн перекачивается в хранилища 1, представляющие собой, согласно одному из вариантов реализации изобретения, хромированные резервуары.
Внутри каждого из резервуаров могут быть установлены вращающиеся лопасти, осуществляющие непрерывное перемешивание крови. Непрерывное перемешивание крови обеспечивает сохранение ее однородной консистенции.
Хранилища 1 снабжены крышками 2 для обслуживания, в т.ч. для очистки, и контроля уровня находящейся в хранилищах 1 крови.
Хранилища 1 также снабжены датчиками уровня для непрерывного контроля их заполнения для управления работой насосной системы.
Перед помещением крови в хранилища 1 ее прогоняют через барабанный фильтр 3. Проходящая через фильтр 3 кровь очищается от посторонних примесей крупнее 3 мм (кусочки рогов, перьев, зубов, кожи и др.).
Из хранилища 1 кровь посредством насоса поступает во второй фильтр 3 более тщательной и тонкой фильтрации.
Рабочая скорость двигателей перекачивающих насосов определяется системой автоматики и регулируется согласно параметрам работы всей технологической линии.
Отфильтрованная кровь партиями направляется в коагулятор 4.
В коагулятор 4 через электронный клапан 5 распределительного цилиндра 6, управляемый системой автоматики, подается пар из парогенератора 7. Пар подается через шесть отдельных форсунок 8, установленных вдоль продольной оси корпуса 9 коагулятора 4, как правило, на одинаковом расстоянии друг от друга. Тем самым в коагуляторе 4 подготавливается среда для приема отфильтрованной крови.
В преимущественном варианте исполнения корпус 9 коагулятора 4 установлен наклонно к горизонтали. Коагулятор 4 может быть снабжен ручными клапанами 10 для регулировки подачи пара в форсунки 8.
Кровь под действием вращательного движения винта шнека 11, установленного в корпусе 9 коагулятора 4, транспортируется вверх вдоль корпуса 9 коагулятора 4, одновременно обрабатываясь паром, и через верхний патрубок 12 для выхода продукта поступает в накопитель 13.
В коагуляторе 4 партия крови подвергается воздействию пара в течение приблизительно 4 минут, объем ее увеличивается на 10-20%. Кровь на выходе из коагулятора 4 имеет температуру порядка 80-90°С, в преимущественном варианте - 88°С.
В коагуляторе 4 осуществляется контроль температуры крови посредством установленного датчика температуры.
Скорость вращения шнека 11 синхронизирована со скоростью подачи пара, что обеспечивает равномерную обработку паром всей партии крови, проходящей через коагулятор 4.
-7
-5
Процессы, осуществляемые в коагуляторе 4, помогают твердым частицам разбавленной крови коллоидного размера (от 10 см до 10 см), которые не могут оседать под собственным весом, становиться деформируемыми, и подготавливают кровь к процессу сепарации, проводимому в декантере 14.
Кровь из накопителя 13 посредством насоса при поддержании температуры 88°С подается в декантер 14.
В качестве декантера 14 в преимущественном варианте реализации изобретения применена горизонтальная центрифуга со шнековой выгрузкой осадка (твердого вещества).
В декантере 14 под действием центробежных сил, создаваемых вращением шнека 15, кровь разделяется на две фазы в виде твердого вещества и жидкого вещества.
Продукт (твердое вещество), выходящий из декантера 14 со средней влажностью 60-70%, поступает во входной патрубок 16 воздуходувки 17. Воздуходувка 17, как правило, расположена под декантером 14, на выходе из его выпускного патрубка (отверстия) для твердого вещества 18.
Из воздуходувки 17, выполняющей функцию струйного нагнетателя, c потоком воздушной струи продукт поступает в барабанную сушилку 19 для трехступенчатого процесса его сушки.
Барабанная сушилка 19 представляет собой три сушильных барабана 20 (А), 21 (В), 22 (С), последовательно соединенные между собой.
Сушильные барабаны 20, 21, 22 установлены на платформе 23, обеспечивающей доступ  персонала к обслуживанию и управлению их работой.
Сушильные барабаны 20, 21, 22  имеют форму цилиндра. Наклон оси барабанов 20, 21, 22, как правило, составляет от 3 до 6 градусов к горизонту. К их наружной поверхности прикреплены, по крайней мере, две бандажные опоры 24 с роликами 25, позволяющими вращаться барабанам 20, 21, 22.
Внутри каждого сушильного барабана 20, 21, 22 имеются лопасти 26, расположенные, как правило, симметрично и равномерно по внутренней поверхности барабана. При вращении барабана 20, 21, 22 лопасти 26 подхватывают продукт, поднимают его и сбрасывают, во время падения продукт обдувается осушающим воздухом.
Лопасть 26 барабана 20, 21, 22  в преимущественном варианте выполнена шириной 45 см, длиной 120 см, угол наклона бортика на свободном крае лопасти - 110 градусов.
Барабанная сушилка 19 снабжена системой автоматики, позволяющей регулировать температуру и скорость вращения  барабанов 20, 21, 22.
Вращение барабанов 20, 21, 22 осуществляется двигателем 27 через редуктор с помощью зубчатой передачи с использованием подшипников.
Для уменьшения потерь тепла через стенки барабанов 20, 21, 22  наружная поверхность их сушильной части, как правило, теплоизолирована.
Барабанная сушилка 19 соединена с двумя теплообменниками 28 и двумя тепловыми насосами 29, установленными на линиях выхода отработавшего воздуха 30 из барабанов А 20 и С 22. Барабанная сушилка 19 снабжена трубами подвода горячего воздуха в  барабаны 31 А 20 и С 22.
Каждый из сушильных барабанов 20, 21, 22 соединен с пылевым циклоном 32.  Перед выбросом отработанного осушающего воздуха из сушильного барабана В 21 в атмосферу он проходит через пылевой циклон 32, в котором очищается от капель влаги и мелких частиц сухой крови (взвешенных частиц). Осушающий воздух, выходящий из барабанов А 20 и С 22, направляется в пылевой циклон 32,  в котором очищается от капель влаги и мелких частиц сухой крови (взвешенных частиц), а далее в теплообменник 28 и через тепловой насос 29 переносится в тепловую установку 33, взаимодействующую с парогенератором 7. Воздух в тепловой установке 33 нагревается и повторно направляется в сушильные барабаны А 20 и С 22.
Барабан В 21 снабжен вентилятором 34 для нагнетания воздуха окружающей среды в барабан 21.
Продукт поступает в сушильный барабан А 20, находится в нем в течение 45 минут, охлаждаясь и высушиваясь нагнетаемым в барабан воздухом, и по истечении этого времени поступает в барабан В 21. Температура продукта на выходе из сушильного барабана А 20 не превышает 60°С. Внутренняя температура сушильного барабана А 20 составляет около 80°С.
Температура продукта, поступившего в барабан В 21, снижается путем воздействия нагнетаемого воздуха, имеющего температуру окружающей среды порядка20°C. Продукт, поступающий в барабан В 21 с температурой 60°C, выходит из барабана В 21 с температурой 40°C и попадает в барабан C 22.
Продукт, поступивший в барабан С 22, подвергается воздействию воздуха с температурой 60-80°С, при этом  содержащаяся в продукте влажность снижается до 7-10%. Температура продукта на выходе из барабана С 22  составляет 40-45°С.
Влажность выходящего из барабанной сушилки 19 продукта в 10 раз меньше влажности продукта, поступающего в барабанную сушилку 19.
В частных вариантах реализации изобретения время нахождения продукта в каждом из сушильных барабанов 20, 21, 22 определяется требуемой степенью влажности готового продукта.
Трехступенчатая барабанная сушилка 19 характеризуется компактностью, небольшим расходом энергии и простотой в эксплуатации.
Из барабанной сушилки 19 посредством, например, шнекового транспортера 35, продукт поступает в охладительную установку 36, где температура продукта понижается до минимальной температуры.  В качестве минимальной температуры, как правило, применяется значение температуры окружающей среды, которая может варьироваться в зависимости от сезонных условий и географического положения.
Продукт, достигший температуры упаковки (минимальной температуры), отправляется посредством, например, шнекового транспортера 35, в дробилку 37. В качестве дробилки 37 может быть использована вальцовая мельница.
Продукт, измельченный до состояния муки в вальцовой мельнице, затем направляется посредством, например, шнекового транспортера 35, в упаковочный блок 38, где он упаковывается в мешки.
Срок годности упакованной кровяной муки составляет 1 год при хранении в условиях, исключающих воздействие влаги.
Жидкое вещество, отделенное от твердого вещества в декантере 14, поступает из выпускного отверстия для жидкого вещества сначала 39 в теплообменник 28 для охлаждения, а затем в отстойник 40.
Тепло из теплообменника 28 для жидкого вещества, выходящего из декантера 14, направляется для нагревания бака горячей воды парогенератора 7.
Отстойник 40 в преимущественном варианте представляет собой облицованный бетоном резервуар. В отстойнике 40 жидкое вещество постепенно охлаждается, при этом на дно резервуара осаждаются частицы, так называемые  «взвешенные частицы». При полном заполнении отстойника 40 накопившееся жидкое вещество сливается и передается в очистные системы для утилизации. Осажденные на дно отстойника 40 частицы собираются, обеззараживают и также утилизируются.
Таким образом, благодаря применению способа и системы по настоящему изобретению, исключается загрязнение канализации и, как следствие, окружающей среды биологическими отходами, а именно сырой кровью убойных животных, являющейся благоприятной микрофлорой для размножения микробов, бактерий, вирусов.
Представленное описание и чертежи конкретной реализуемой формы системы (технологической линии) показывает ее с концептуальной точки зрения. Точный расчет (значения) объема перерабатываемой крови, скорости работы насосов, подачи пара, воздуха воздуходувки и т.д. производится индивидуально для каждой конкретной системы.
Предлагаемая система для получения кровяной муки из крови животных и птиц промышленно применима, может быть реализована с использованием известного оборудования, материалов и технологий.
Использованные в этом описании термины и словосочетания: «содержащий», «состоящий», «в преимущественном варианте», «преимущественно», «в частности», «может быть» и их варианты, не должны интерпретироваться как исключающие присутствие других материалов, веществ, элементов, компонентов и технологий.