Установка для сушки поганосипучих, грудкоутворюючих і пастоподібних матеріалів

Изобретение относится к конструкции устройств для сушки плохосыпучих, комкующи хся и пастообразных материалов, преимущественно яичной скорлупы и/или отходов инкубации. Оно может быть использовано на предприятиях по промышленной переработке яиц для получения пищевой и лечебно-профилактической добавки, а также на птицефабриках для получения минеральной или белково-кальциевой кормовой добавки. Яичная скорлупа, как побочный продукт переработки яиц, может служить дешевым доступным источником кальция. Содержание его в продуктах питания, как отмечают специалисты многих стран мира, явно недостаточно и не отвечает международным стандартам, что негативно отражается на здоровье людей. По данным Министерства здравоохранения Украины, дефицит кальция способствует накоплению стронция в организме человека. Кальций, являясь антагонистом стронция, позволяет снизить его накопление в организме, что особенно важно, учитывая сложную радиологическую обстановку в отдельных районах Украины. Кроме того, присутствие кальция в достаточном количестве в крови повышает стойкость организма человека к различным инфекциям. С переходом животноводства и птицеводства из промышленную основу особое значение приобретает проблема получения сбалансированных рационов кормления сельскохозяйственных животных. Яичная скорлупа как минеральная добавка, по ряду показателей превышает мел и ракушечник традиционные источники кальция. К тому же, благодаря удачному сочетанию различных макрои микроэлементов, яичная скорлупа обладает повышенной биологической усвояемостью: марганец, например, способствуе т интенсификации обмена кальция и Фосфора в организме животных, медь и цинк благоприятствуют углеводородному обмену, повышают перевариваемость протеина. Ценным источником белково-кальциевых кормов могут стать отходы инкубации -скорлупа, неоплодотворенные яйца, яйца с мертвыми эмбрионами и погибшими цыплятами, некондиционные цыплята. Из них можно получить белково-кальциевые корма с содержанием протеина на до 40%, которые по своим характеристикам близки к такому широко известному корму животных, как мясокостная мука. Однако, несмотря на ценность и преимущества использования яичной скорлупы и отходов инкубации в качестве источника кальция и белково-кальциевой кормовой добавки, эти материалы не перерабатываются в промышленном масштабе из-за отсутствия оборудования для их промышленной переработки. Яичная скорлупа и отходы инкубации являются плохосыпучими материалами, имеющими склонность к образованию комков, а отходы инкубации при измельчении образуют пастообразную массу с вкраплением твердых частиц. Попытки создать оборудование для сушки таких неоднородных по своим исходным свойствам материалов предпринимались неоднократно, однако решить проблему получения равномерно высушенного дисперсного материала, пригодного для использования в качестве пищевой и кормовой добавки, не удалось. Известна сушилка для сыпучих и ком кующихся материалов, содержащая неподвижный обогреваемый барабан с ротором внутри в виде вала с размещенными снаружи по винтовой линии лопатками, выполненными в виде двухстворчатых пластин, образующи х в створе угол 100 - 120°. Между лопатками расположены лопасти. В верхней части сушилки имеются загрузочные патрубки, а в нижней - патрубки для выгрузки материала (А.с. СССР №545845, кл. F26B17/20, 1975). Такая сушилка непригодна для сушки яичной скорлупы, которая содержит остатки яйцемассы, обладающей клеящей способностью. Попадая в обогреваемую камеру, яйцемасса налипает на греющую поверхность, образуя теплоизолированный слой, препятствующий проведению процесса сушки. Известна также сушилка для дисперсных материалов, содержащая корпус с размещенным в нем с зазором перфорированным барабаном с загрузочным и разгрузочным устройствами. По оси барабана установлен шнек с полым перфорированным валом, подключенным к источнику теплоносителя. Зазор между корпусом и барабаном разделен перегородками на зоны коагуляции, сушки и стерилизации (А.с. СССР №1354009, кл. F26B17/18, 1987). Основным недостатком этого устройства является нарушение режима сушки из-за того, что отверстия, через которые подается горячий воздух в сушильную камеру, часто забиваются частицами яичной скорлупы, а передняя часть шнека скоагулировавши-мися остатками яйцемассы. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату от использования является установка для сушки плохосыпучих, комкующи хся и пастообразных материалов (А.с. СССР №1134866, кл. F26B17/18, F26B11/17, 1984), содержащая камеру с загрузочным и разгрузочным устройствами (патрубками) и патрубками подвода и отвода теплоносителя, разделенную вертикальными поперечными перегородками на секции (зоны) и установленный в нижней части камеры горизонтальный ротор с перемешивающими и измельчающими элементами, выполненными в виде штифтов и лопаток. Перемешивающие и измельчающие элементы на 0,3 - 0,6 длины ротора со стороны загрузочного устройства (загрузочного патрубка) выполненного в виде радиальных штифтов, а на остальной части ротора - в виде радиальных лопаток. Разгрузочное устройство (патрубок) выполнен в виде переливной трубы, введенной в камеру. Стационарно установленные вертикальные поперечные перегородки не обеспечивают создание по длине камеры режимов, необходимых для оптимальной тепловой обработки исходного сырья по мере его продвижения к разгрузочному устройству. Для качественной сушки такого неоднородного и термолабильного материала как скорлупа и отходы инкубации необходимы различные как температурные режимы, так и скоростные характеристики теплоносителя и материала на начальной и последующих стадиях сушки. Поскольку проходное сечение камеры является постоянным, нет возможности управлять как обдувом теплоносителем кипящего слоя, так и скоростью перемещения обрабатываемого материала по зонам. Кроме того, перегородки затрудняют прохождение теплоносителя вдоль камеры, предопределяя, самым, наличие застойных зон в кипящем псевдоожиженном слое (в верхней части камеры). Отсутствие как частичной, как и полной рециркуляции теплоносителя обуславливает большие расходы тепла, снижая эффективность использования известной сушилки. При радиальном расположении измельчающих и перемешивающих элементов перемещение материала по длине камеры осуществляется за счет непрерывной подачи большой массы исходного сырья через загрузочное устройство. При этом сам процесс сушки затрудняется и его приходится вести медленнее, чтобы успеть высушить непрерывно поступающую массу материала. Расположенное в торце камеры загрузочное устройство не обеспечивает предварительное измельчение (дробление) материала, который поступает в камеру, не попадая под ударное действие шти фтов. Кроме того, при таком расположении неизбежны потери тепла, так как часть теплоносителя уносится в атмосферу через отверстие в загрузочном устройстве. Выполненное в виде переливной трубы разгрузочное устройство не позволяет управлять высотой слоя и временем обрабатываемого материала по всей длине камеры, а отсутствие средства для сбора пылевидной фракции не обеспечивает получение высококачественного конечного продукта. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования установки для сушки плохосыпучих, комкующи хся и пастообразных материалов, в которой путем проведения процесса сушки одновременно с непрерывным измельчением материала и созданием кипящего слоя, что позволяет постепенно увеличивать поверхность межфазного контакта, а также путем рециркуляции теплоносителя и управления воздушным потоком последнего обеспечивается интенсификация процесса сушки и снижение удельных энергозатрат. Поставленная задача решается тем, что в установке для сушки плохосыпучих, комкующи хся и пастообразных материалов, преимущественно яичной скорлупы и/или отходов инкубации, содержащей камеру с загрузочным и разгрузочным устройствами и патрубками подвода и отвода теплоносителя, разделенную вертикальными поперечными перегородками на зоны (секции) и установленный в нижней части камеры горизонтальный ротор с перемешивающими и измельчающими элементами, выполненными в виде штифтов и лопаток, согласно изобретению, перегородки выполнены в виде съемных составных частей с возможностью их перемещения по направляющим и образуют по длине камеры зоны коагуляции, сушки и стерилизации, перемешивающие и измельчающие элементы образуют прерывистую винтовую линию, при этом в зоне коагуляции расположены штифты, в зоне сушки - комбинация шти фтов и лопаток, в зоне стерилизации лопатки, загрузочное устройство размещено в нижней части камеры в зоне коагуляции, а разгрузочное устройство - в нижней части камеры в зоне стерилизации и выполнено с возможностью регулирования по высоте. Другое отличие заключается в том, что загрузочное устройство снабжено шнековым транспортером, герметично соединенным с камерой и выполненным с возможностью отвода от последней. Кроме того, установка снабжена системой подготовки и циркуляции теплоносителя, а также системой отделения взвешенных частиц от теплоносителя и их сбора. К тому же, на торцевой поверхности шти фтов и лопаток, расположенных в зонах сушки и стерилизации, выполнены зубчики. Съемные составные перегородки обеспечивают регулирование проходного сечения камеры и, тем самым, регулирование интенсивности обдува теплоносителем кипящего слоя обрабатываемого материала. Другими словами, такая конструктивная особенность перегородок позволяет управлять технологическим процессом сушки: регулировать количество и температуру воздуха по длине сушилки, высоту слоя материала, время его нахождения в определенных частях камеры, а также исключить образование застойных зон, Кроме того, с помощью перегородок стало возможным образование по длине камеры трех последовательно размещенных и различных по функции зон - зоны коагуляции, зоны сушки и зоны стерилизации. Это позволяет в каждой из зон создать наиболее оптимальный режим обработки материала сначала скоагулировать остатки яйцемассы, что предотвращает забивание ею установки, а затем провести нормальный процесс сушки и стерилизации. Закрепленные по винтовом роторе штифты и лопатки обеспечивают гарантированную транспортировку измельчаемого материала по длине камеры. Штифты, расположенные в зоне коагуляции, обеспечивают сминание, разбивание и дробление крупных включений сырья, предварительное грубое измельчение, предотвращающее, к тому же, образование агломератов и комков. В зоне сушки шти фты, чередующиеся с лопатками, позволяют осуществлять более мелкое измельчение материала с одновременным его подбрасыванием и образованием "кипящего слоя". Для более тонкого измельчения штифты и лопатки имеют на торцах, обращенных к внутренней поверхности камеры, зубчики, высота которых по мере продвижения материала и его дальнейшего измельчения уменьшается, что позволяет измельчать еще более мелкие частицы и получить на выходе тонкодисперсный порошок. В зоне стерилизации лопатки, снабженные еще более мелкими зубчиками на торцевой поверхности, обеспечивают доизмельмечие материала и его подбрасывание с образованием более эффективного кипящего слоя из взвешенных мелких частиц, что способствует стерилизации последних в потоке теплоносителя. Размещение загрузочного устройства на боковой стенке камеры, в нижней ее часта, в зоне коагуляции обеспечивает предварительное измельчение поступающего в камеру материала, который сразу же попадает под ударное действие вращающи хся штифтов, что предотвращает слипание отдельных частиц и улучшает процесс коагулирования остатков яйцемассы. Кроме того, такое расположение загрузочного устройства позволяет управлять аэродинамикой теплоносителя, препятствуя вы ходу и потерям тепла через загрузочное отверстие и выполняя функцию воздушного затвора без дополнительного уплотнения. Разгрузочное устройство, расположенное в нижней части камеры в зоне стерилизации и выполненное с возможностью регулирования по высоте позволяет фиксировать время нахождения материала в камере и время его сушки и стерилизации, а также высоту для материала. Изменяя высоту телескопического патрубка разгрузочного устройства можно изменять время тепловой обработки и степень измельчения материала. Дополнительное измельчение способствует более надежной степени стерилизации. Система подготовки и циркуляции теплоносителя, представляющая собой замкнутый контур, позволяет более экономно расходовать энергозатраты, предотвращает выброс материала, а также способствует удалению пылевидной фракции из теплоносителя. Наличие системы отделения взвешенных частиц от теплоносителя и их сбора обеспечивает полное удаление пылевидной фракции из теплоносителя и осаждение ее в бункеренакопителе, что предотвращает загрязнение окружающей среды. На фиг.1 схематично изображена установка, общий вид; на фи г.2 - сушильная камера, продольный разрез; на фиг.3 - загрузочное устройство; на фиг.4 - разгрузочное устройство; на фиг.5 - системы подготовки и рециркуляции теплоносителя и отделения от теплоносителя взвешенных частиц и их сбора; на фиг.6 съемные перегородки с направляющими, поперечное сечение. Установка содержит горизонтально расположенную теплоизолированную цилиндрическую камеру 1, по оси которой установлен вал 2. На валу 2 методом фракционного зажима закреплены перемешивающие и измельчающие элементы, выполненные в виде штифтов 3 и лопаток 4, На торцевой поверхности некоторых из них имеются зубчики. Штифты 3 и лопатки 4 совместно с валом 2 образуют винтовой ротор 5, который служит для перемешивания и измельчения материала и для его транспортировки. Внутри камеры 1 в поперечном направлении смонтированы съемные составные перегородки 6, образующие по длине;амеры 1 зоны коагуляции 7, сушки 8 и стерилизации 9. Перегородки 6 состоят из трех частей; 6a, 6b и 6c. Они установлены по направляющим 10 с возможностью перемещения отдельных частей, й нижней части камеры в перегородках б имеется минимальное отверстие 11 для прохождения ротора 5 и обрабатываемого материала. На передней стенке камеры 1, в нижней части, в зоне коагуляции 7, смонтировано загрузочное устройство 12, которое стыкуется с камерой 1 при помощи горловины 13, снабженной герметичной винтовой парой 14. В нижней части загрузочного устройства 12, под горловиной 13 имеется бункер 15 для загрузки материала. В бункере 15 и горловине 13 находится шнековой транспортер 16, соединенный с индивидуальным регулируемым электромеханическим приводом 17. Для отвода загрузочного устройства 12 от камеры 1 оно снабжено направляющими качения 18. В нижней части камеры 1 в зоне стерилизации 9 расположено разгрузочное устройство 19. Последнее имеет телескопический патрубок 20 для удаления готовой продукции, регулируемый по высоте при помощи винтовых пар 21, и выполненный с возможностью вращения шлюзовый затвор 22, соединенный с регулируемым электромеханическим-приводом 23, Сверху камеры 1 смонтирована система подготовки и циркуляции теплоносителя, а также система отделения взвешенных частиц от теплоносителя и их сбора. Обе системы взаимосвязаны и включают в себя вентилятор 24, теплоизолированный воздуховод 25 с выравнивателями потока 26, нагревателькалорифер 2 7, теплоизолированный блок-батареи циклонов 28, бункер-накопитель 29 и электрохимический привод 30. Выходной патрубок 31 камеры 1 через батарею циклонов 28 связан с вентилятором 24, выход которого через воздуховод 25 и калорифер 27 связан с входом в камеру 1 в зоне стерилизации 9. Над батареей циклонов 28 расположены регулируемые шлюзовые окна 32 с шиберами 33 для регулирования выброса и подсоса теплоносителя при рециркуляции. Отработанный теплоноситель частично выбрасывается в атмосферу через верхнюю часть батареи циклонов 28. Бункернакопитель 29 установлен под батареей циклонов 28 и снабжен шлюзовым затвором 34. Установка работает следующим образом. Включают вентилятор 24 и калорифер 27. Воздух вентилятором 24 записывается из зоны коагуляции 7 и воздуховодом 25 подается на калорифер 27, где он нагревается. Нагретый воздух поступает в зону стерилизации 9, проходит через зону сушки 8 в зону коагуляции 7 и опять засасывается вентилятором 24. При этом происходит частичная (с регулируемым выбросом и подсосом) или полная рециркуляция теплоносителя с попутным удалением избыточной влаги. Таким образом, наиболее высокая температура теплоносителя бывает в зоне стерилизации 9, что обеспечивает надежную конечную обработку материала. Попадая затем в зону сушки 8 теплоноситель отдает часть своего тепла высушиваемому материалу и в зону коагуляции 7 поступает несколько остывшим, но имеющим достаточную температуру для коагуляции белка. По необходимости регулирование температуры теплоносителя и интенсивности обдува кипящего слоя в каждой из зон можно осуществлять, снимая перегородки 6 между зонами полностью или частично, а также при помощи шлюзовых окон 32 и шиберов 33. При достижении теплоносителем требуемой температуры и скорости по длине камеры 1 в бункер 15 загружают сырье яичную скорлупу и/или отходы инкубации, - которое с определенной производительностью через горловину 13 шнековым транспортером 16 подается в зону коагуляции 7, где подхватывается шти фтами 3 винтового ротора 5 и при помощи последнего перемещается подлине камеры 1 через зону сушки 8 и зону стерилизации 9 к разгрузочному устройству 12. В процессе перемещения обрабатываемый материал в зоне коагуляции подвергается сминанию, разбиванию и дроблению. В зонах сушки 8 и стерилизации 9 при помощи шти фтов 3 и лопаток 4. на торцевых поверхностях которых имеются зубчики и просвет между которыми уменьшается по мере продвижения материала к выходу, происходит дальнейшее непрерывное измельчение материала и его подбрасывание с образованием "кипящего слоя", при котором наиболее эффективно происходят процессы сушки и стерилизации материала. Интенсивность "кипящего слоя" материала и время сушки последнего зависит от различных комбинаций съемных составных частей перегородок 6, скорости вращения ротора 5, формы торцевых поверхностей штифтов 3 и лопаток 4, а также от высоты телескопического патрубка 20 разгрузочного устройства 19. В процессе работы установки (во время сушки) происходит классификация пневмосепарация кипящего слоя. Более крупные частицы из зоны стерилизации 9 через телескопический патрубок 20 разгрузочного устройства 19 попадают в полость вращающегося шлюзового затвора 22, откуда выводятся из установки. Более мелкие частицы (пылевидная фракция) из зоны стерилизации 9 потоком теплоносителя уносятся в батарею циклонов 28, где под действием центробежных сил осаждаются в бункер-накопитель 29 и удаляются через его шлюзовой затвор 34. Внедрение изобретения на предприятиях по промышленной переработке яиц и на птицефабриках позволит организовать безотходное и экологически чистое производство. Конструкция установки обеспечивает снижение удельных энергозатрат и значительную интенсификацию процесса сушки, благодаря чему полученный измельченный и стерилизованный продукт - тонкодисперсный порошок из яичной скорлупы и/или белково-кальциевая кормовая добавка, - сохраняет все макро- и микроэлементы и высокое содержание протеина. По данным Украинской сельскохозяйственной Академии замена в комбикормах ракушечника и мела эквивалентным количествам по массе порошком из яичной скорлупы позволила увеличивать яйценоскость кур на 9,4%, вес потрошеной тушки на 8,6%, прочность скорлупы на 10% при снижении затраты кормов на 9,8%, повысить валовый прирост свинины на 7 - 8% при снижении затраты кормов на 6 - 7%, что свидетельствует о повышении продуктивности птицеводства и животноводства.