СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЫБНОЙ МУКИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЫБНОЙ МУКИ
FISH FLOUR PRODUCTION METHOD AND INSTALLATION FOR FISH FLOUR PRODUCTION

Изобретение относится к технологии и установкам для получения рыбной муки из измельченной рыбы или рыбных отходов.
Известен способ получения рыбной муки, включающий отжим бульона из предварительно измельченного исходного сырья, после чего жом транспортируют с одновременным его разрыхлением и подсушиванием, затем осуществляют двухступенчатую сушку жома путем взаимодействия с газообразным теплоносителем и отделение крупных и влажных частиц жома, а после сушки отделяют готовую муку от газообразного теплоносителя (см. авторское свидетельство СССР №1101215, МПК A23K 1/10, 1981 г.).
Недостаток известного способа заключается в больших энергетических затратах, связанных с большими потерями нагретого теплоносителя (в качестве которого используются отработанные газы дизеля), который используется для косвенного нагрева воздуха для аэрофонтанной сушилки, который затем выбрасывается в атмосферу. Кроме того, для сушки жома в аэрофонтанной сушилке дополнительно затрачивается тепло, необходимое для нагрева постоянно поступающих в сушилку новых порций воздуха из атмосферы. Помимо этого сложно обеспечить стационарный режим сушки измельченного жома в двухступенчатой сушилке с поддержанием заданной температуры сушки, что может привести при вертикальном расположении ступеней сушилки к завихрениям при поворотах и перегреву этих участков сушилки, что снижает надежность работы установки.
Известна установка для получения рыбной муки, содержащая шнек-пресс с патрубком отвода бульона, загрузочный бункер которого соединен с источником подачи измельченного исходного сырья, вертикальный шнек-транспортер с патрубком отвода испарившейся влаги и патрубком выхода жома, двухступенчатую сушилку с проточной подачей газообразного нагретого теплоносителя от побудителя расхода, отделитель крупных и влажных частиц и циклон для отделения готовой муки от газообразного теплоносителя, при этом шнек-пресс и первая ступень сушки снабжены рубашками, соединенными с источником подачи и слива жидкого теплоносителя (см. авторское свидетельство СССР №1101215, МПК A23K 1/10, 1981 г.).
Недостаток известной установки заключается в низкой надежности из-за перегрева отдельных ее элементов и эрозии поверхностей сушилки на криволинейный участках, что снижает ресурс бесперебойной работы.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в снижении энергозатрат на процесс непрерывного получения рыбной муки и повышении надежности работы установки.
Это достигается тем, что в известном способе получения рыбной муки, включающем отжим бульона из предварительно измельченного исходного сырья, после чего жом транспортируют с одновременным его разрыхлением и подсушиванием, затем осуществляют двухступенчатую сушку жома путем взаимодействия с газообразным теплоносителем и отделение крупных и влажных частиц жома, а после сушки отделяют готовую муку от газообразного теплоносителя, согласно изобретению на каждой ступени сушку жома осуществляют одновременно с перемешиванием его с нагретыми инертными телами, выполненными из теплоемкого материала, загружаемыми одновременно с измельченным исходным сырьем в количестве 10…20% от его веса, при этом скорость подачи газообразного теплоносителя во вторую ступень сушки превышает скорость подачи газообразного теплоносителя в первую ступень сушки, а газообразные теплоносители через каждую ступень осушки подают по отдельным замкнутым контурам, при этом крупные и влажные частицы жома с инертными телами, отделенные на каждой ступени сушки, возвращают на повторную переработку.
Кроме того, в качестве инертных тел используются шарики диаметром 3…4 мм, выполненные из теплоемкого материала, например алюминия.
Это достигается тем, что в известной установке для получения рыбной муки, содержащей шнек-пресс с патрубком отвода бульона, загрузочный бункер которого соединен с источником подачи измельченного исходного сырья, вертикальный шнек-транспортер с патрубком отвода испарившейся влаги и патрубком выхода жома, двухступенчатую сушилку с проточной подачей газообразного нагретого теплоносителя от побудителя расхода, отделитель крупных и влажных частиц и циклон для отделения готовой муки от газообразного теплоносителя, при этом шнек-пресс и первая ступень сушки снабжены рубашками, соединенными с источником подачи и слива жидкого теплоносителя, согласно изобретению она снабжена накопителем с инертными телами, выход из которого соединен с загрузочным бункером шнека-пресса с цилиндрическо-коническим шнеком, выход которого соединен с входом в шнек-транспортер, патрубок выхода жома из которого соединен наклонным вниз трубопроводом с верхней частью первой ступени сушки, выполненной в виде наклонного цилиндрического корпуса, внутри которого размещена лопастная мешалка, на боковой поверхности с противоположных концов которого установлены патрубки подачи и отвода газообразного теплоносителя, при этом корпус наклонен вверх от патрубка подачи к патрубку отвода газообразного носителя, причем патрубок отвода инертных тел и крупных частиц жома подсоединен снизу к опущенному концу корпуса, а патрубок выхода подсушенного измельченного жома - снизу на противоположном конце корпуса и соединен с входом во вторую ступень сушки, выполненной в виде наклонного цилиндрического корпуса, к противоположным концам которого подсоединены патрубки подачи и отвода газообразного носителя, при этом корпус наклонен вверх в сторону патрубка отвода газообразного носителя, причем ось входного патрубка расположена выше оси патрубка отвода газообразного теплоносителя, который соединен с корпусом через конусообразный переходник, а снизу опущенного конца корпуса подсоединен патрубок отвода инертных тел и крупных и влажных частиц жома, соединенный с загрузочным бункером шнека-пресса, при этом в корпусе равномерно по его длине поперек размещены тонкостенные пластины, например, прямоугольной формы, установленные на горизонтальных осях с возможностью вращения, причем оси закреплены в верхней половине каждой пластины на одинаковом расстоянии от верхнего края и расположены в одной плоскости, наклонной в направлении к патрубку отвода газообразного теплоносителя, при этом на патрубках подачи газообразного теплоносителя каждой ступени установлены воздуходувки, а на патрубках отвода газообразного теплоносителя из каждой ступени установлены отбойники частиц высушенного продукта, патрубки отвода которых соединены с загрузочным бункером шнека-пресса, при этом выход газообразного теплоносителя из отбойника первой ступени соединен с конденсатором, патрубок выхода конденсата из которого соединен с приемной емкостью, а газовый выход через вторую воздуходувку - с узлом нагрева теплоносителей, который трубопроводом соединен с воздуходувкой на патрубке подачи газообразного теплоносителя к первой ступени сушки, образуя первый замкнутый кольцевой контур газообразного теплоносителя, а патрубок отвода газообразного теплоносителя с готовым продуктом из второй ступени сушки соединен через последовательно соединенные циклон, фильтр и вторую воздуходувку для второй ступени сушки с узлом нагрева теплоносителя, образуя второй замкнутый кольцевой контур подачи газообразного теплоносителя, при этом на каждом патрубке, соединенном с загрузочным бункером шнека-пресса, а также на патрубках отвода конденсата и готового продукта на циклоне установлены клапаны, при этом вертикальный шнек-транспортер снабжен рубашкой, соединенной с источником подачи и слива жидкого теплоносителя.
На фиг.1 изображена схема установки для получения рыбной муки, на фиг.2 и 3 - корпус второй ступени сушки с пластинами (корпус условно размещен горизонтально), на фиг.4 - пластина в плане, а на фиг.5 - вид А на пластину.
Установка для получения рыбной муки содержит узел нагрева теплоносителей 1 - воздуха и жидкости, например, веретенного масла, при этом воздух используется в процессе сушки исходного сырья - измельченной рыбы, а веретенное масло для подачи в рубашки основных узлов установки. Этими узлами являются шнек-пресс 2, выполненный в виде цилиндрическо-конического корпуса с рубашкой, соединенной трубопроводом с насосом, соединенным с емкостью с веретенным маслом (на чертеже условно не показаны), внутри которого установлен цилиндрическо-конический шнек 3, соединенный с приводом вращения (на чертеже условно не показан). Внизу на внутренней поверхности корпуса шнека-пресса 2 выполнены каналы для отвода бульона при прессовании исходного продукта (на чертеже условно не показаны), а сам шнек-пресс 2 установлен горизонтально и наклонен вверх к выходу из шнека 3, при этом каналы соединены патрубком 4 с приемной емкостью для бульона (на чертеже условно не показаны). Кроме того в верхней части его корпуса размещен загрузочный бункер 5 для подачи исходного сырья на переработку и инертных тел (транспортер подачи исходного сырья и емкость с инертными телами, соединенная с бункером 5 на чертеже условно не показаны). Выход шнека-пресса 2 соединен с вертикальным транспортером 6, выполненным в виде шнека, размещенным в корпусе с рубашкой, соединенной трубопроводом с насосом, соединенным с емкостью с веретенным маслом (на чертеже условно не показаны), в верхней части корпуса выполнены два патрубка 7 и 8, один 7 в верхнем днище - сообщен с атмосферой, а второй 8 - в боковой стенке и соединен трубопроводом 9 с входом в первую ступень сушки 10. Трубопровод 9 выполнен наклонным вниз от патрубка 8 к входу первой ступени сушки 10. Внутренний диаметр корпуса транспортера 6 не меньше диаметра цилиндрической части шнека-пресса 2. Первая ступень сушки 10 выполнена в виде цилиндрического корпуса с рубашкой, соединенной трубопроводом с насосом, соединенным с емкостью с веретенным маслом (на чертеже условно не показаны), внутри которого размещена лопастная мешалка 11, вал которой соединен с приводом (на чертеже условно не показан). Первая ступень сушки 10 установлена горизонтально и наклонена, при этом патрубок выхода подсушенного продукта 12 с клапаном установлен снизу поднятого конца корпуса у его торца, а снизу опущенного конца корпуса у его торца размещен патрубок отвода инертных тел и крупных частиц жома 13 с клапаном, соединенный с загрузочным бункером 5 шнека-пресса 2. К корпусу первой ступени сушки 10 подсоединены патрубки подачи 14 и отвода 15 воздуха - первый 14 - тангенциально со стороны торца опущенного конца корпуса, а второй 15 - на боковой поверхности у противоположного торца. Патрубок выхода подсушенного продукта 12 с клапаном соединен с входом второй ступени сушки 16, выполненной в виде цилиндрического корпуса, размещенного горизонтально с наклоном вверх в сторону патрубка выхода воздуха и готового продукта 17. При этом входной патрубок 18, соединенный с патрубком выхода подсушенного продукта 12 из первой ступени сушки 10 установлен в верхней части корпуса у одного торца, к верхней части которого подсоединен патрубок подвода воздуха 19, а патрубок выхода воздуха и готового продукта 17 установлен на противоположном торце в его нижней части (оси патрубков смещены по вертикали). Причем цилиндрический корпус второй ступени сушки 16 соединен конусообразным переходником с патрубком выхода воздуха и готового продукта 17. В нижней части корпуса напротив входного патрубка 18 размещен патрубок 20 с клапаном отвода крупных частиц продукта и инертных тел, соединенный с загрузочным бункером 5 шнека-пресса 2. Внутри корпуса за входным патрубком 18 по направлению движения воздуха установлены поперечные пластины 21 (см. фиг.2, корпус условно расположен горизонтально), например, прямоугольной формы, на расстоянии друг от друга с возможностью вращения вокруг горизонтальных осей 22, расположенных выше их средней линии, при этом оси вращения пластин 21 расположены на наклонной вниз в сторону патрубка выхода воздуха и готового продукта 17 плоскости (см. фиг.2). На пластинах 21 выполнены углубленные просечки 23, аналогичные просечкам в овощных терках. Контуры подвода и отвода воздуха для каждой ступени закольцованы через узел нагрева теплоносителей. При этом в каждом контуре установлены по две воздуходувки 24 и 25 для первой ступени сушки 10 и 26 и 27 для второй ступени сушки 16 (направление движения воздуха в контурах показано стрелками) для обеспечения более надежной и эффективной работы установки и управления процессом получения муки. Кроме того, на выходе воздуха из каждой ступени сушки 10 и 16 установлены отбойники 28 и 29 - для первой 10 и второй 16 ступеней сушки соответственно, предназначенные для улавливания отдельных (случайно оставшихся в потоках воздуха) крупных частиц продукта и инертных тел с возвратом их в загрузочный бункер 5 шнека-пресса 2. Причем на выходе из отбойника 28 первой ступени сушки 10 установлен конденсатор 30 для выделения влаги из воздушного потока, а на выходе из отбойника 29 второй ступени сушки 19 установлен циклон 31 для разделения готового продукта (рыбной муки) от воздуха, на выходном конце которого установлен фильтр 32. Патрубки отвода крупных частиц продукта и инертных тел из отбойников 28 и 29 снабжены клапанами и соединены с входом в загрузочный бункер 5 шнека-пресса 2. В верхней части транспортера 6 установлен змеевик, соединенный с его рубашкой. Все рубашки узлов, в которые поступает нагретое веретенное масло, в том числе и выход из змеевика транспортера 6 снабжены сливными патрубками, которые соединены с емкостью с веретенным маслом (на чертеже условно не показаны), образуя замкнутые кольцевые контуры. Установка снабжена системой управления и регулирования процесса получения рыбной муки. Для этого узел нагрева теплоносителей снабжен датчиками температуры, которые вместе с клапанами на патрубках элементов установки включены в систему управления и регулирования процесса получения рыбной муки.
Установка реализует способ получения рыбной муки следующим образом. Предварительно в емкость загружают инертные тела, выполненные, например, в виде шариков, которые предназначены для разрыхления высушиваемого продукта на всех стадиях технологического процесса получения муки и, обладая достаточной теплоемкостью, относительно небольшим весом (они могут быть изготовлены из алюминия, фторопласта и т.п.) и размером ~3…4 мм, обеспечивают большую поверхность теплообмена и, как следствие, эффективную передачу тепла исходному продукту и, соответственно, эффективную сушку.
Включается система управления процессом получения рыбной муки, происходит разогрев жидкого (веретенного масла) и газообразного (воздуха) теплоносителей до заданной температуры и включаются воздуходувки 24, 25, 26 и 27 и насос подачи веретенного масла в рубашки шнека-пресса 2, шнекового транспортера 6 и первой ступени сушки 10, обеспечивая его движение по кольцевым контурам, приводятся во вращение валы шнека-пресса 2, шнекового транспортера 6 и лопастной мешалки 11. После этого в загрузочный бункер 5 шнека-пресса 2 подается исходный продукт (измельченная рыба) и инертные тела, причем количество вводимых инертных тел составляет 10…20% от веса загружаемого исходного продукта. При подаче инертных тел менее 10% значительно снижается эффективность нагрева и измельчения исходного сырья на всех этапах получения рыбной муки, а при подаче более 20% падает производительность установки и увеличивается скорость абразивного износа основных узлов установки и надежность их работы. Причем время загрузки инертных тел выбирается из расчета равномерного их распределения в исходном продукте до момента начала их возврата из первой ступени сушки 10 (после включения клапана на патрубке 13). Исходный продукт с инертными телами, попадая в цилиндрическую часть шнека-пресса 2, постепенно перемещается вдоль корпуса и попадает в его коническую часть, при этом происходит сжатие исходного продукта (образуется жом), из которого выдавливается бульон, и благодаря наклонному положению шнека-пресса 2 он по каналам, выполненным на нижней поверхности корпуса, направляется к его нижнему концу, а затем через сливной патрубок 4 направляется в приемную емкость. Для исключения выдавливания исходного сырья и инертных тел через патрубок 4 на нем установлена сетка. При этом из исходного сырья удаляется 50…60% жидкости. Кроме того исходный продукт и инертные тела при движении вдоль стенок нагретого до температуры 80…90°C корпуса шнека-пресса 2 подогреваются за счет косвенного теплообмена, после этого они поступают в вертикальный шнековый транспортер 6. За счет того, что внутренний диаметр его корпуса больше выходного отверстия конической части шнека-пресса 2 и за счет расширения площади движения исходного сырья с инертными телами шнек транспортера 6 и инертные тела эффективнее разрыхляют спрессованную массу жома, что увеличивает поверхность теплообмена отдельных кусков жома с нагретыми стенками его корпуса и с нагретыми инертными телами, которые в свою очередь также нагреваются от стенок корпуса. Испарившаяся влага через патрубок 7 в верхним торце шнекового транспортера 6 выходит в атмосферу, а жом с инертными телами проходит вдоль змеевика в его верхней части, дополнительно подогревается, обеспечивая дополнительное испарение влаги, и соответственно - удаление при транспортировке жома еще 10…15% влаги, и затем поступает в первую ступень сушки 10, попадая на вращающиеся лопасти мешалки 11, обеспечивающие им интенсивный теплообмен с нагретыми стенками корпуса, и одновременно на них воздействует нагретый поток воздуха, поступающего по тангенциальному патрубку 14 в корпус первой ступени сушки 10, при этом направления вращения мешалки 11 и закрутки потока воздуха противоположные. Это обеспечивает еще более эффективный тепломассообмен и, соответственно, эффективную сушку. На этой стадии инертные тела еще больше нагреваются, что также интенсифицирует нагрев разделившихся частиц жома. В этой ступени происходит удаление еще ~10…15% влаги. При этом за счет наклона корпуса первой ступени и выбора направления движения воздуха внутри корпуса подсушенный и разделенный на мелкие частицы жом вместе с небольшим количеством инертных тел перемещается к верхнему концу наклоненного корпуса и попадает в патрубок 12. При этом основное количество инертных тел и крупные влажные частицы жома накапливаются в патрубке 13. После достижения определенного веса подсушенного жома срабатывает клапан на патрубке 12 и он направляется во вторую ступень сушки 16. То же самое происходит в патрубке 13, и после срабатывания на нем клапана его содержимое попадает в загрузочный бункер 5. Воздушный поток выходит через патрубок 15, при этом находящиеся в нем частицы продукта выносятся в отбойник 28, в котором отделяются случайно унесенные частицы жома и инертные тела от влажного воздуха. После достижения определенного веса смеси подсушенного жома и инертных тел срабатывает клапан на отбойника 28 и они направляются в загрузочный бункер 5. При этом поток воздуха поступает в конденсатор 30, в котором происходит конденсация влаги с выводом ее из потока, и далее воздух продолжает циркулировать в кольцевом контуре благодаря двум воздуходувкам 24 и 25. Подсушенные частицы жома через выходной патрубок 12 с клапаном попадают по патрубку 18 в верхнюю часть второй ступени сушки 16. Скорость воздушного потока во второй ступени сушки 16 превышает скорость воздушного потока первой ступени сушки 10, что создает эжектирующий эффект подачи жома из первой ступени сушки 10, при этом пластины 21 под напором воздушного потока разворачиваются на своих осях 22, принимая горизонтальное положение, образуя горизонтальные плоскости на разной высоте внутри корпуса (см. фиг.3), причем в проекции между ними образуются небольшие осевые зазоры, а плоскость первой пластины располагается под входным патрубком 18. Это позволяет перемещаться высушиваемым частицам жома вдоль корпуса вместе с потоком воздуха, не падая на дно корпуса, а уноситься в выходной патрубок 17. Наличие углубленных просечек 23 на поверхности пластин 21 создает зоны завихрения, препятствующие торможению и оседанию частиц и их укрупнению при движении вдоль корпуса. Во второй ступени сушки 16 происходит окончательная сушка и получение готового продукта, который имеет влажность ~8…9%. Небольшой наклон корпуса второй ступени сушки 16 вниз по направлению к входному патрубку подачи воздуха 19 обеспечивает скатывание инертных тел к патрубку сбора крупных частиц и инертных тел 20, из которого по мере накопления и достижения определенного веса открывается клапан и они попадают в загрузочный бункер 5 шнека-пресса 2. Воздушный поток с готовым продуктом из второй ступени сушки 16 проходит отбойник 29, в котором происходит окончательное отделение от готового продукта случайных инертных тел и крупных частиц продукта с последующим их возвратом в технологический цикл (они направляются в загрузочный бункер 5 шнека-пресса 2 таким же образом, как и на других стадиях). Из отбойника 29 воздушный поток с готовым продуктом поступают в циклон 31, где продукт отделяется и поступает приемный бункер или засыпается в мешки, а воздух, пройдя фильтр 32, возвращается в кольцевой контур и продолжает циркулировать с помощью воздуходувок 26 и 27. Процесс получения муки на установке происходит в непрерывном режиме. Причем через определенное после начала работы время инертные тела имеет более высокую температуру, чем при загрузке в начале процесса, что повышает эффективность сушки и экономичность процесса получения рыбной муки. Горизонтальное с небольшим наклоном расположение ступеней сушки снижает вероятность создания застойных зон, в которых могут скапливаться нагретые до высоких температур инертные тела и высушиваемый продукт, что предотвращает перегрев узлов установки и их термическое разрушение, что повышает ее надежность. Использование замкнутых кольцевых контуров подачи жидкого и газообразного теплоносителей также снижает энергетические затраты на процесс получения рыбной муки.
Использование изобретения позволяет снизить энергетические затраты на производство рыбной муки и повысить надежность работы установки. Поскольку после поднятия транспортером 6 отжатого жома с инертными телами работа установки основана на использовании их сил гравитации (фактически крупные влажные частицы продукта и инертные тела движутся из транспортера 6 под силой собственного веса через две ступени сушки 10 и 16), а высушенный продукт под действием силы воздушного потока - это обеспечивает установке высокие показатели по энергосбережению.