УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ОТХОДОВ РЫБООБРАБОТКИ

Полезная модель относится к технологическим агрегатам периодического действия и предназначена для комплексной переработки рыбного сырья, в частности для производства кормовых продуктов из отходов рыбообработки путем их обработки специальными ферментированными препаратами. Под действием этих препаратов белок рыбного сырья расщепляется до продуктов с меньшим молекулярным весом (полипектиды, аминокислоты и пр.), легко усваиваемых организмом животных, с сохранением биологически активных веществ.
Установка может быть использована как на береговых рыбообрабатывающих предприятиях, так и на ряде судов рыбопромыслового флота. При отсутствии жиромучных установок на рыбообрабатывающих предприятиях отходы рыбного сырья при первичной обработке или отпускаются по весьма низким ценам, например, животноводческим хозяйствам, или утилизируются различными способами, что порой приводит к загрязнению окружающей среды. Основными отходами при первичной переработке рыбы являются головы, плавники, кожа, внутренности и кости. Они содержат значительное количество питательных компонентов в виде белка, жира, минеральных веществ и являются недорогим сырьем для вскармливания сельскохозяйственных животных и птиц, что значительно повышает их продуктивность.
Существующие установки подобного типа для производства кормовых продуктов из отходов рыбообработки имеют различные варианты технологического решения, однако основными их элементами являются: измельчитель рыбных отходов, ферментатор с механической мешалкой, устройство для подачи измельченных отходов в ферментатор, сепаратор для отделения жидкой суспензии от костного остатка ферментированных отходов, емкость для приема суспензии и технологические трубопроводы с трубопроводной арматурой.
Технология производства кормовых продуктов из рыбных отходов с использованием ферментных препаратов (протосубтилин, прооризин и др.) значительно отличающаяся от технологии производства кормовых продуктов традиционным способом (измельчение, варка и т.д.). В процессе ферментирования рыбных отходов и получения целевого кормового продукта должен соблюдаться определенный температурный и временной режим отработки сырья в течении всего технологического цикла. Максимальное количество качественного продукта за один технологический цикл можно получить только при совместной турбулизации обрабатываемой сырьевой массы мешалкой и паром в ферментаторе с последующей равномерной ее подачей на дальнейшую отработку по технологической цепочке (сепарация, центрифунирование и т.д.).
Добиться эффективной работы и интенсифицировать процесс производства качественных кормовых продуктов из рыбных отходов на существующих моделях подобных установок без их реконструкции весьма затруднительно. Поэтому для этих целей потребовалась разработка специальной установки для производства кормовых продуктов из отходов рыбообработки (с учетом экологических требований по утилизации производственных отходов) что и было реализовано в представленной полезной модели.
Известна установка для производства кормовых продуктов из отходов рыбообработки, содержащая измельчитель рыбных отходов, ферментатор с механической мешалкой, устройство для подачи измельченных отходов в ферментатор, сепаратор для отведения жидкой суспензии от костного остатка ферментированных отходов, емкость для приема суспензии и технологические трубопроводы с трубопроводной арматурой (под редакцией В.М.Новикова «Справочник технолога рыбной промышленности», том 3, изд. «Пищевая промышленность», г.Москва, 1983 г., рис.46, технологическая схема установки).
Характеризуя указанный тип установки, следует отметить сложность и несовершенство ее конструкции, малую производительность, большие удельные энергозатраты, пониженные качественные характеристики продукта, значительную долю ручного труда при обслуживании. В частности, установка смонтирована с использованием различных вспомогательных аппаратов (пароводяной смеситель, ручной насос, бак для дихлорэтана, конденсатор и др.), что значительно усложняет рабочий процесс оператору, обслуживающему установку. Ферментатор имеет сложную конструкцию привода мешалки и относительно малую производительность (250 кг/час) при удельном расходе пара 70 кг/час. Сепаратор, выполненный в виде перфорированного стола-отцеживателя, малопроизводителен и неудобен в эксплуатации.
Ферментированная масса сырья через нижнюю горловину ферментатора сбрасывается на стол-отцеживатель, при этом ее жидкая часть (суспензия) сливается в приемный бункер, а плотный остаток собирается на перфорированной поверхности отцеживателя, а затем вручную удаляется с него. Из приемного бункера суспензия направляется в бак для отстоя от посторонних примесей, после чего готовый кормовой продукт идет на расфасовку.
Наиболее близкой по совокупности признаков, технической сущности и достигаемому результату является установка типа «УФП-500» конструкции ЦКТБ Камчатского НПО «Дальрыба», производительностью 500 кг/час, предназначенная для производства кормовых продуктов из отходов рыбообработки (Установка УФП-500 для производства кормовых продуктов из отходов рыбообработки. Принципиальная технологическая схема, чертеж №УФП-500.01.000 СТ, ЦКТБ НПО «Дальрыба», г.Петропавловс-Камчатский, 1988 г.).
Однако, данная установка имеет ряд существенных недостатков конструктивного и эксплуатационного характера. К ним относятся: низкая производительность (500 кг/час) при относительно большом удельном расходе пара (100 кг/час), значительная доля ручного труда при обслуживании установки, пониженные качественные характеристики продукта, ограниченные эксплуатационные и технологические возможности, в том числе по утилизации отходов в достаточно большом количестве.
Низкая производительность установки в значительной степени обусловлена конструктивными особенностями ферментатора. В частности, вертикальное расположение его на опорной раме не позволяет в значительной степени увеличивать полезный объем (вместимость) его цилиндрического корпуса, так как при этом необходимо увеличивать габариты мешалки и мощность ее электропривода. Наличие в технологической линии установки отстойной центрифуги периодического действия (для выделения из суспензии целевого продукта), коэффициент использования которой крайне низок, так же отрицательно влияет на ее производительность. Кроме этого, по мере ферментации рыбных отходов на коническом днище корпуса ферментатора оседает костный остаток, который зачастую слипается и забивает разгрузочный патрубок. Это ограничивает возможность механизированной подачи костного остатка непосредственно в сепаратор и его приходится выгружать вручную. После отделения в сепараторе жидкой суспензии от костного остатка, последний выгружается в специальную тару. Просушка костного остатка после выгрузки из сепаратора с целью дальнейшего использования не производится. Прогрев обрабатываемого сырья в ферментаторе осуществляется посредством паровой рубашки. А так как турбулизация суспензии осуществляется только мешалкой (с частотой вращения 45 об/мин), то суспензия начинает пригорать на внутренней поверхности цилиндрического корпуса, что отрицательно сказывается на качестве кормового продукта. Утилизация производственных отходов в данной установке производится путем слива их в канализационный коллектор рыбообрабатывающего предприятия. Однако, в период промысловой путины, когда на предприятие поступает большое количество рыбы, такая установка не в состоянии переработать все отходы в кормовой продукт. Поэтому для сохранения объема выпуска основной рыбопродукции, установка переводится в режим переработки отходов только с целью их утилизации. В этот период количество переработанных отходов возрастает и было бы целесообразно сливать их в водную акваторию, примыкающую к рыбообрабатывающему предприятию, чтобы не перегружать канализационную систему. Однако, для этого установка должна иметь специальное технологическое оборудование (блок) для утилизации ферментированных рыбных отходов в достаточно большом количестве, которая у нее отсутствует.
Задача полезной модели - повышение производительности, снижение удельных энергозатрат, улучшение качественных характеристик продукта, сокращение доли ручного труда, обеспечение оптимального режима технологического процесса, утилизация рыбных отходов в достаточно большом количестве с учетом экологических требований.
Поставленная задача реализуется тем, что в известной установке для производства кормовых продуктов из отходов рыбопереработки, содержащей измельчитель рыбных отходов, ферментатор с механической мешалкой, устройство для подачи измельченных отходов в ферментатор, сепаратор для отделения жидкой суспензии от костного остатка ферментированных отходов, емкость для приема суспензии и технологические трубопроводы с трубопроводной арматурой согласно заявленного технического решения ферментатор смонтирован на опорной раме в горизонтальном положении, а в нижней части его цилиндрического корпуса установлен шнековый транспортер для подачи ферментированных отходов в сепаратор, при этом шнековый транспортер имеет реверсивный электропривод с регулируемой частотой вращения приводного вала. Кроме того, установка снабжена механическим скребковым устройством для подачи костного остатка из рабочей полости сепаратора к его разгрузочному люку, шнековым аппаратом для сушки костного остатка, выгружаемого из сепаратора, а так же осадительной центрифугой непрерывного действия для отделения из жидкой суспензии ферментированных отходов целевого кормового продукта. Подача пара для термообработки рыбных отходов в, отличии от прототипа, осуществляется непосредственно в корпус ферментатора. Кроме этого, для утилизации ферментированных отходов в достаточно большом количестве, она снабжена технологическим блоком, который включает в себя расходный бак для воды, реверсивный винтовой насос, погружной заборный фильтр, невозвратные клапана и систему трубопроводов.
3
Отличительный признак - конструктивное исполнение ферментатора в горизонтальном положении относительной опорной рамы позволяет значительно расширить технические возможности установки, в частности увеличить объем цилиндрического корпуса ферментатора до 2 м, а следовательно и количество загружаемых в него рыбных отходов (1300 кг вместо 500 кг у прототипа). Соответственно увеличилась и производительность установки при уменьшении удельных энергозатрат. Горизонтальное расположение механической мешалки позволяет производить равномерную турбулизацию всего объема ферментируемой массы, что значительно уменьшает время ее отработки. Этому способствует и подача пара для термообработки сырья непосредственно в рабочую полость корпуса ферментатора.
Шнековый транспортер, установленный в нижней части его цилиндрического корпуса, позволяет механическим способом выгружать переработанную массу рыбных отходов из ферментатора, равномерно подавая ее в сепаратор для разделения жидкой суспензии от костного остатка. Наличие у шнекового транспортера реверсивного электропривода с регулируемой частотой вращения приводного вала дает возможность плавно регулировать скорость подачи ферментированных отходов в сепаратор в зависимости от режима работы сепаратора. Реверсирование электропривода осуществляется в тех случаях, когда необходимо провернуть шнек в обратном направлении, чтобы прочистить верхние отверстия в корпусе транспортера, которые периодически забиваются костями. Скребковое устройство, смонтированое под цилиндрическим корпусом ферментатора, позволяет механическим способом через люк разгружать костный остаток из сепаратора, подавая его непосредственно в приемный бункер шнекового аппарата, в котором костный остаток просушивается.
Установленная в технологической линии осадительная центрифуга непрерывного действия для отделения из суспензии ферментированных отходов целевого кормового продукта, позволяет оптимизировать режим технологического процесса, увеличить производительность и повысить качественные характеристики кормового продукта.
Наличие специального технологического блока для утилизации ферментированных отходов в достаточно большом количестве (2 тонны в час) позволяет в период рыбопромысловой путины (когда количество отходов многократно возрастает) перевести полностью или частично работу установки на утилизацию отходов. Производить слив достаточно большого количества ферментированных отходов в канализационную систему рыбообрабатывающего предприятия не всегда представляется возможным. В то время, как данный технологический блок позволяет производить сброс отходов непосредственно в водную акваторию (залива, водохранилища и т.д.) на берегу которого, как правило, располагается рыбообрабатывающее предприятие. Технологический блок укомплектован оборудованием, позволяющим производить сброс отходов без экологического ущерба для водной среды.
Заявленная установка была реализована в конкретном варианте, изображенном на чертеже.
На фиг.1 изображена принципиальная технологическая схема установки для производства кормовых продуктов из отходов рыбообработки.
Базовым аппаратом установки для производства кормовых продуктов их отходов рыбообработки (далее - установка), является ферментатор 1, цилиндрический корпус 2 которого вместе с механической мешалкой 3 и электроприводом 4 смонтирован на опорной раме 5 в горизонтальном положении. В нижней части корпуса 2 установлен шнековый транспортер 6, состоящий из цилиндрического кожуха 7 с перфорированными отверстиями 8, расположенными вдоль кожуха, шнека 9 и реверсивного электропривода 10 с регулируемой частотой вращения приводного вала. Под корпусом 2 ферментатора параллельно шнековому транспортеру 6 смонтировано устройство для выгрузки костного остатка из рабочей полости сепаратора 11, которое включает в себя пневмоцилиндр 12, шток 13 и скребок 14. Сепаратор состоит из цилиндрического корпуса 15, в котором с возможностью вращения установлен перфорированный барабан 16, опирающийся с двух сторон на ролики 17. Привод барабана 16 осуществляется мотор - редуктором 18, посредством ременной передачи, состоящей из зубчатого ремня 19 и приводного шкива 20. Соосно барабану 16 в его рабочей полости расположена перфорированная труба 21, через которую посредством трубопровода 22 и клапана 23 в барабан из цеховой водопроводной магистрали 24 (под давлением 2 атм) подается вода, а с торца барабана расположен разгрузочный люк 25 с крышкой 26. Снизу к корпусу 15 сепаратора посредством сливного поддона 27 присоединена емкость 28 для приема суспензии.
Измельчитель рыбных отходов 29 установлен под бункером 30, который соединен с приемным лотком 31 винтового насоса 32. Нагнетательный патрубок 33 насоса посредством трубопровода 34 и клапана 35 соединен с приемным патрубком 36 корпуса 2 ферментатора, а посредством трубопровода 37 и клапана 38 мерный бачок 39 (для дозировки ферментного раствора) соединен с патрубком 40. Патрубок 41 посредством трубопровода 42 и клапана 43 соединен с вытяжным устройством 44, предназначенным для удаления в атмосферу испарений (сокового пара), образующихся в процессе переработки рыбных отходов.
Подача пара в рабочую полость корпуса 2 ферментатора осуществляется от парогенератора 45 по трубопроводу 46 посредством регулировочного клапана 47, а технологической воды - от трубопроводной магистрали 24 по трубопроводу 48 посредством клапана 49. Температурный режим внутри ферментатора контролируется дистанционным термометром 50. Часть выхлопных газов, образующихся в процессе работы парогенератора, отводится в атмосферу по трубопроводу 51, а часть - по трубопроводу 52 через регулировочную задвижку 53 в аппарат для сушки костного остатка, который состоит из корпуса 54, шнека 55 с электроприводом 56, кожуха 57 и приемного бункера 58.
В емкости 28 установлен погружной насос 59,, нагнетательный патрубок которого посредством трубопровода 60 соединен с приемным узлом осадительной центрифуги 61, в который подается суспензия для отделения из нее кормового продукта от примесей. Патрубок 62 центрифуги (из которого выходит продукт), соединен со шнековым транспортером 63, а патрубок 64 (из которого удаляется осадок), посредством клапана 65 и трубопровода 66 соединен с всасывающим патрубком 67 насоса 68. К нему же посредством трубопровода 69 и клапана 70 присоединен сливной патрубок 71 емкости 28, а второй сливной патрубок 72 этой же емкости посредством трубопровода 73 соединен с клапаном 74.
3
Технологический блок для утилизации рыбных ферментированных отходов состоит из расходного бака 75 для воды (емкость 16 м), который посредством трубопроводов 76, 77, и 78, а также невозвратных клапанов 79 и 80 соединены с всасывающим патрубком 81 реверсивного винтового насоса 82, а между трубопроводами 78 и 83 установлен специальный шаровый невозвратный клапан 84. Нагнетательный патрубок 85 насоса 82 посредством трубопровода 86 соединен с аналогичными шаровыми невозвратными клапанами 87 и 88 и погружным заборным фильтром 89.
Технологический блок для утилизации ферментированных отходов может быть смонтирован отдельно от базовой установки в переоборудованном контейнере, который при необходимости может быть доставлен на объект и задействован по назначению.
Установка для производства кормовых продуктов из отходов рыбообработки работает следующим образом.
Рыбные отходы, как-то головы, плавники, внутренности и так далее, после их сортировки порционно подаются в измельчитель 29, откуда они поступают в приемный бункер 30. После наполнения бункера 30 измельченными отходами до определенного уровня, открывается клапан 35 и включается винтовой насос 32. Измельченная сырьевая масса из приемного лотка 31 подхватывается винтом насоса и по трубопроводу 34 через патрубок 36 закачивается в рабочую полость корпуса 2 ферментатора. После того, как сырьевая масса будет загружена на 70-80% от общего объема корпуса 2 ферментатора, клапан 35 закрывается и включается электропривод у мешалки 3 и загруженная масса начинает перемешиваться. Одновременно с началом перемешивания открывается клапан 49 и по трубопроводу 48 из цеховой трубопроводной магистрали 24 в корпус 2 заливается вода (3÷5% от массы сырья), а от парогенератора 45 по трубопроводу 46 через регулировочный клапан 47 подается пар (t=110°С), который дополнительно турбулизирует процесс перемешивания. Температура внутри ферментатора контролируется дистанционным термом 50 и после того, как она достигнет 55÷60°С подача пара прекращается, но мешалка 3 продолжает вращаться. Затем в мерном бачке 39 производится дозирование ферментного раствора, для чего в него засыпают ферментный препарат (протосубтилин, прооризин и др.), а затем смешивают с водой в пропорции 1 кг препарата на 5 л воды, после чего открывают клапан 38 и через трубопровод 37 и патрубок 40 сливают раствор в ферментатор 1. С этого момента начинается ферментизация (гидролиз) сырьевой массы, где в качестве катализатора химической реакции выступает ферментный препарат. Под действием ферментов белок рыбного сырья расщепляется до продуктов с меньшим молекулярным весом, при этом образуется до 85÷90% жидкой фазы (суспензии) и 15÷10% твердой фазы (костного остатка). Процесс ферментации на представленной конструкции полезной модели длится 15÷20 минут. В процессе ферментации рыбных отходов выделяются специфические испарения (соковый пар), которые посредством патрубка 41, трубопровода 42 и клапана 43 вентилятором 44 отсасываются из рабочей полости корпуса 2 ферментатора и отводятся в атмосферу.
После завершения процесса ферментации рыбных отходов производится выгрузка полученной массы из ферментатора в сепаратор 11, для чего одновременно включается электропривод 10 шнекового транспортера 6 и электропривод 18 сепаратора 11. Ферментированная масса, просачиваясь через отверстие 8 цилиндрического кожуха 7 транспортера 6, подхватывается шнеком 9 и подается в перфорированный барабан 16 сепаратора 11, который вращается со скоростью 30 об/мин. При этом суспензия, просачиваясь через отверстия перфорированного барабана 16, по поддону 27 стекает в емкость 28, а костный остаток остается в барабане. Когда процесс выгрузки ферментированной массы из ферментатора завершается, шнековый транспортер 6 останавливают, а барабан 16 разворачивают таким образом, чтобы его разгрузочный люк 25 занял нижнее положение. После остановки барабана 16 в его нижней зоне скапливаются слипшиеся кости, которые трудно извлечь из барабана, поэтому сначала они размываются струями воды, которые выходят из перфорированной трубы 21, а затем используется пневматическое скребковое устройство. Для этого в пневмоцилиндр 12 устройства подается сжатый воздух, шток 13 выдвигается и скребок 14, смонтированный на конце штока, продвигает костный остаток к люку 25, выгружая его из сепаратора в приемный бункер 58 сушильного аппарата, где он подхватывается вращающимся шнеком 55. Двигаясь к разгрузочному патрубку аппарата вдоль корпуса 54, кости просушиваются горячими выхлопными газами, которые от парогенератора 45 (работающего на жидком топливе) по трубопроводу 52 поступают в полость между корпусом 54 и кожухом 57.
После наполнения емкости 28 суспензией, включается погружной насос 59 и по трубопроводу 60 суспензия подается в центрифугу, в которой целевой кормовой продукт отделяется от посторонних примесей и выходя из патрубка 62, посредством шнекового транспортера 63, отгружается на расфасовку. Осадок выходит из патрубка 64 и насосом 68, посредством трубопровода 66, откачивается из центрифуги и сбрасывается в канализацию. При необходимости часть суспензии из емкости 28 посредством трубопровода 69 может также откачена насосом 68 в канализацию.
Технологический блок для утилизации ферментированных отходов используется в основном тогда, когда количество рыбных отходов многократно возрастает, что происходит в период активной рыбопромысловой путины. Чтобы не утилизировать отходы в виде измельченной массы (или вообще без измельчения), их целесообразно перевести в жидкообразное состояние (пульпу) и слить в водную акваторию рыбоперерабатывающего предприятия. При этом количество предельно допустимой концентрации взвешенных частиц и химических элементов не должно превышать установленных экологических норм, что обеспечивает данный технологический блок.
После наполнения емкости 28 суспензией, расходный бак 75 наполняют водой. Для этого включается на всасывание реверсивный насос 82 и вода из акватории, проходя через заборный фильтр 89 и клапан 87 по трубопроводам 86, 78 и 76, поступает в бак 75, при этом невозвратные клапана 79, 84 и 88 закрыты, а клапана 80 и 87 открыты.
После наполнения бака 75 водой на сливном трубопроводе 73 открывается клапан 74 и насос 82 переключается на вращение винта в обратном направлении, при этом автоматически открываются клапана 79, 84 и 88. Суспензия из емкости 28 по трубопроводу 78 поступает во всасывающий патрубок 81 насоса. Туда же по трубопроводу 78 поступает вода из бака 75, где суспензия и вода смешиваются, образуя пульпу в пропорции один к шестнадцати (согласно экологических норм, содержания ПДК взвешенных частиц), которая через трубопровод 86 и клапан 88 сливается в водную акваторию на расстоянии 250 метров от береговой полосы.