Способ выработки белково-витаминной добавки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к выработке кормовой добавки для животных и птиц с утилизацией отходов гидролизной промышленности, преимущественно лигнина и последрожжевого остатка и устройствам для осуществления способа при отделении фильтрованием биомассы от субстракта. Сущность изобретения: в гомогенизаторе 1 от лигнина отделяют минеральные примеси, разбавляют последрожжевым остатком до концентрации 2-12 г/л, причем лигнин до гомогенизации нейтрализуют аммиачной водой или известковым молоком рН 3,5-5,5, к смеси добавляют дезинтеграт из дезинтегратора 6 и направляют в диспергатор 2, содержащий ротор 3 и статор 4 выполненные с сопряженными отверстиями 5, в которых происходит кавитационное гидроударное диспергирование взвесей до размеров частиц, сопоставимых с размерами бактерий, т.е. порядка 1 мкм. Смесь подают в биокультиватор 7, содержащий чередующиеся бактерий растительные 8 и дутьевые 9 камеры с ложными днищами 10 между ними, камеры 8 сообщены переливными трубами 11 и в них размещена иммобилизационная зернистая насадка 12. После наращивания биомассы субстрат отводят в устройство 15 для фильтрационного отделения осветленной воды на круговой эластичной фильтрованной перегородке. Концентрат биомассы поступает в дезинтегратор 6, а избыточный дезинтеграт в сушилку 16. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике выработки (БВД) на субстратах утилизации углеродсодержащих отходов, например, последрожжевого остатка (ПДО), лигнина и других стоков и может быть использовано на очистных сооружениях гидролизного завода.

Известен способ выработки БВД, при котором приготавливают субстрат с нейтрализацией аммиачной водой или известковым молоком, выращивают на субстрате аэробные микроорганизмы, в частности кормовые дрожжи, отделяют последрожжевой остаток (ПДО), микроорганизмы промывают, дезинтегрируют с разрушением оболочек и освобождением физиологически активных веществ (ФАВ), дезинтеграт стерилизуют нагревом до 90-95^оС и используют в качестве добавки в корма из расчета 5 г на 1 кг живого веса животных и птицы, недостатком которого является убыточность производства БВД из-за низкой степени и эффективности утилизации отходов.

Цель изобретения повышение рентабельности достигается тем, что в качестве компонентов субстрата применяют ПДО и нейтрализованный лигнин с выполнением соотношения между углеродом и азотом равным (100:5) (100:1), взвеси субстрата измельчают до размеров бактерий или их ассоциаций, микроорганизмы выращивают в биорастительном аппарате, отделяют бактерии фильтрованием, биомассу бактерий дезинтегрируют в поле центробежных сил гидродинамическим, кавитационным и тепловым воздействием с разрушением оболочек и освобождением физиологически активных веществ (ФАВ), часть ФАВ смешивают с субстратом и применяют в качестве биостимулятора роста и размножения микроорганизмов, а избыточную часть ФАВ используют в качестве БВД.

Известно устройство для осуществления способа, содержащее смеситель приготовления субстрата, сообщенный с измельчителем взвесей и по гомогенизированному субстрату с биорастительным аппаратом и далее с микрофильтром для отделения биомассы с дезинтегратором для получения ФАВ и стерилизатором выработки БВД, имеющее недостатки способа.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что измельчитель выполнен в виде цилиндрического корпуса, с установленном в нем ротором, при этом кольцевой канал между корпусом и ротором образован перфорированными кольцами, установленными на упругих прокладках, причем корпус измельчителя по субстрату сообщен с корпусом биорастительного аппарата, содержащего бактерийрастительные и дутьевые камеры, причем на горизонтальных перфорированных перегородках размещена зернистая абразивная иммобилизационная насадка, плотность которой меньше плотности субстрата, например, керамзит, вспученный перлит, кокс и т.д. причем бактерийрастительные камеры сообщены между собой переливными трубами, а патрубком камера сообщена с микрофильтром и по биомассе с дезинтегратором, причем микрофильтр содержит корпус с патрубком подвода субстрата и патрубками отвода разделенных сред, ведущий вал с приводной ступицей и шарниром приводного вала, на котором смонтированы нижний и верхний диски, на боковых поверхностях которых закреплены фильтровальная кольцевая перегородка, причем верхний конец приводного вала установлен в опоре вращения установлен в дополнительной приводной ступице дополнительного приводного вала. Выполнение измельчителя с перфорированными кольцами, установленными на упругих прокладках, обеспечивает тонкое измельчение взвесей кавитационными воздействиями, возникающими при опорожнении отверстий перфорированных колец в поле центробежных сил. При опорожнении отверстий колец в них возникает разрежение, появляются пузырьки пара, которые схлопываются новыми порциями жидкости. Гидродинамические удары в пустотах при конденсации пара разрушают взвеси с гомогенизацией субстрата. В бактерийрастительных камерах биорастительного аппарата происходит наращивание биомассы бактерий на биогенных элементах питания субстрата при барботировании воздухом из дутьевых камер, причем абразивная насадка разрушает старые и мертвые клетки бактерий, освобождая ФАВ для молодых клеток. В микрофильтре создаются торможения перемещения осадка по стрелке А и ускорения по стрелке Б, что позволяет глубоко отделять субстрат от биомассы и соответственно отделять продукты жизнедеятельности бактерий.

На фиг. 1 показан общий вид установки; на фиг. 2 микрофильтр, продольный разрез.

Установка для осуществления способа содержит смеситель 1, сообщенный с корпусом 2 измельчителя, с установленным в нем ротором 3, при этом кольцевой канал 4 между корпусом 2 и ротором 3 образован перфорированными кольцами 5, установленными на упругих прокладках 6, причем корпус 2 измельчителя по субстрату сообщен с корпусом 7 биорастительного аппарата, содержащего бактерийрастительные камеры 8 и дутьевые 9, причем на горизонтальных перфорированных перегородках 10 размещена зернистая абразивная иммобилизационная насадка 11, причем бактерийрастительные камеры 8 сообщены между собой переливными трубами 12. Верхняя камера 8 патрубком 13 сообщена с атмосферой, а нижняя патрубком 14 с микрофильтром 15 и по биомассе с дезинтегратором 16, причем микрофильтр 15 содержит корпус 17 с патрубком 18 подвода субстрата и патрубками 19 и 20 отвода продуктов разделения, ведущий вал 21 с приводной ступицей 22 и шарниром 23 приводного вала 24, на котором смонтированы нижний 26 и верхний 26 диски, на боковых поверхностях которых закреплена кольцевая перфорированная перегородка 27, причем верхний конец приводного вала 24 установлен в опоре вращения 28 в дополнительной приводной ступице 29 дополнительного приводного вала 30. Верхний диск 26 установлен на упругом элементе 31 на шайбе 32 приводного вала 24. Нижний диск 25 выполнен с напорной полостью 33 и загрузочными окнами 34, а верхний диск 26 снабжен разгрузочными окнами 35. Установка выполнена со стерилизатором 36 БВД.

В предлагаемой установке способ осуществляют следующим образом.

В смеситель 1 поступает ПДО и другие стоки гидролизного завода и корректируются по углероду за счет ввода нейтрализованного лигнина, прошедшего предварительное грубое измельчение и освобождение от минеральных включений. Субстрат из смесителя 1 поступает в корпус 2 измельчителя. При вращении ротора 3 под действием центробежных сил инерции субстрат выбрасывается из отверстий перфорированного кольца 5 в кольцевой канал 4 и скоростное давление переходит в статическое и при более высоком давлении субстрат вновь всасывается в отверстия перфорированного кольца ротора 3, подобные трансформации происходят многократно, что повышает давление в кольцевом канале 5. При выбросе субстрата из отверстий перфорированного кольца 5 ротора 3 в них создается разрежение и образование пузырьков пара, который конденсируется новыми порциями субстрата. Объем конденсата меньше объема пара, и в пустоты устремляется субстрат, и при схлопывании пузырька гидродинамическими и кавитационными воздействиями разрушаются частицы взвесей, в том числе лигнина. Одновременно взвеси измельчаются срезающими усилиями в кольцевом канале 4 выступами и впадинами перфорированных колец 5. Гомогенизированный субстрат поступает в биорастительный аппарат 7, в котором на перфорированных перегородках 10 при барботировании воздухом из дутьевых камер 9 происходит наращивание биомассы бактерий с коротким циклом генерации порядка 20-30 мин в сравнении с 4 ч для кормовых дрожжей. При барботировании зернистая абразивная иммобилизационная насадка разрушает оболочки старых и мертвых бактерий, освобождающиеся ФАВ являются биостимуляторами размножения и роста бактерий. Благодаря иммобилизационной насадке наблюдается сукцессия, т.е. использование продуктов жизнедеятельности бактерий с вышележащих камер 8 на нижележащих, причем бактерии адаптируются к изменению биогенного питания по высоте аппарата 7. Из патрубка 14 субстрат с взвешенными в нем микроорганизмами поступает в микрофильтр 15. Субстрат из патрубка 18 поступает в напорную камеру 33 и через окна 34 на кольцевую фильтровальную перегородку 27, жидкость проницает ее и в факеле распыла из корпуса 17 ее отводят в факеле распыла совместно с воздухом по тангенциальному патрубку 19. При вращении дополнительной ступицы 29 фильтровальная перегородка 27 изменяет свое положение в пространстве, а это приводит к торможению перемещения осадка по стрелке А и его перемещению по стрелке Б, причем перемещение по стрелке Б преобладает за счет подпора поступающего субстрата. Осадок выгружается через окна 35 и выводится из корпуса 17 в факеле распыла по тангенциальному патрубку 20 в дезинтегратор 16, принцип работы которого совпадает с принципом работы измельчителя 2. Часть дезинтеграта возвращают в биорастительный аппарат 7 в качестве биостимулятора наращивания биомассы, а избыточную часть в стерилизаторе 36 нагревают до 90-95^оС и используют в качестве БВД корма птицы и животных.

Применение БВД на 20-30% снижает расход кормов, на 30-40% повышается яйценосность, надои молока, привесы мяса, сокращается падеж молодняка, улучшается генетика родительского стада. БВД по себестоимости на 30-40% ниже себестоимости гидролизных кормовых дрожжей, что повышает рентабельность работы гидролизного завода.

Формула изобретения

1. Способ выработки белково-витаминной добавки, включающий приготовление субстрата с нейтрализацией аммиачной водой или известковым молоком, выращивание на субстрате аэробные микроорганизмы, отделение последрожжевого остатка, затем микроорганизмы промывают, дезинтегрируют с разрушением оболочек и освобождением физиологически активных веществ, дезинтеграт стерилизуют нагревом до 90-95^oС, отличающийся тем, что в качестве компонентов субстрата используют последрожжевой остаток и нейтрализованный лигнин, измельчают их до размеров бактерий или их ассоциаций, микроорганизмы выращивают в биорастительном аппарате, отделяют бактерии фильтрованием, биомассу бактерий дезинтегрируют в поле центробежных сил гидродинамическим, кавитационным и тепловым воздействием с разрушением оболочек и освобождением физиологически-активных веществ, часть которых смешивают с субстратом и применяют в качестве биостимулятора роста и размножения микроорганизмов, а избыточную часть физиологически-активных веществ используют в качестве белково-витаминной добавки.

2. Устройство для выработки белково-витаминной добавки, содержащее смеситель приготовления субстрата, сообщенный с измельчителем взвесей и по гомогенизированному субстрату с биорастительным аппаратом и далее с микрофильтром для отделения биомассы с дезинтегратором для получения физиологически-активных веществ и стерилизатором выработки белково-витаминной добавки, отличающееся тем, что измельчитель выполнен в виде цилиндрического корпуса с установленным в нем ротором, при этом кольцевой канал между корпусом и ротором образован перфорированными кольцами, установленными на упругих прокладках, причем корпус измельчителя субстрата сообщен с корпусом биорастительного аппарата, содержащего бактерийрастительные и дутьевые камеры, причем на горизонтальных перфорированных перегородках размещена зернистая абразивная насадка, плотность которой меньше плотности субстрата, причем бактерийрастительные камеры сообщены между собой переливными трубами, а патрубком нижняя камера сообщена с микрофильтром и дезинтегратором, причем микрофильтр содержит корпус с патрубком подвода субстрата и патрубки отвода разделенных сред, ведущий вал с приводной ступицей и шарниром приводного вала, на котором смонтированы нижний и верхний диски, на боковых поверхностях которых закреплена кольцевая фильтровальная перегородка, причем верхний конец приводного вала установлен в опоре вращения в дополнительной приводной ступице дополнительного приводного вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2