RU2261621C2 - Method for preparing of feeds and apparatus for performing the same - Google Patents

Abstract

FIELD: agriculture, in particular, preparing of feeds for cattle, in particular, for young animals.

SUBSTANCE: method involves providing agricultural products and mixing with water; providing hydrodynamic, cavitational and thermal processing thereof; during preparing, directing mixture through system of movable channels having section variable in the course of flow, with energy of collapsing cavitational bubbles being released during passage of mixture through said system of movable channels; directing obtained energy to processable mixture repeatedly movable along closed contour for bringing it to homogeneous state at temperature of 50-70ºC. Apparatus for preparing of feeds has chamber with inlet and outlet branch pipes. Stator and rotor are incorporated in chamber. Apparatus is further provided with preliminary mixing hopper connected through inlet and outlet pipings with chamber branch pipes so as to define closed contour for flowing of mixture. Rotor is furnished with large-sized tangential blades uniformly distributed thereon for dividing it into sections. Small-sized radial curved blades are arranged around the circumference of rotor in sections. Blades, both large-sized and small-sized, have variable height increasing from rotor center toward periphery thereof, and are adapted for defining variable section channels. Stator has nozzle-type channels arranged radially and uniformly around the circumference thereof.

EFFECT: simplified process of preparing feeds and improved quality of resultant feeds.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для приготовления кормов высокого качества и хорошей усвояемости для откорма скота, особенно молодняка.The invention relates to the field of agriculture and is intended for the preparation of high quality feeds and good digestibility for fattening livestock, especially young animals.

Известен способ переработки сельскохозяйственных продуктов, включающий измельчение исходного сырья, смешивание его с водой, подогрев и перемешивание (см. Егорченков М.И. и др. Кормоцехи животноводческих ферм. Москва, "Колос", 1983, с 26-28, 88-90).A known method of processing agricultural products, including grinding the feedstock, mixing it with water, heating and mixing (see Egorchenkov MI and other feed shops of livestock farms. Moscow, Kolos, 1983, from 26-28, 88-90 )

Недостатком способа является необходимость последовательного выполнения указанных операций и использование дополнительной энергии извне для подогрева смеси. Кроме того, получаемый корм не пригоден по своей структуре для откорма молодняка.The disadvantage of this method is the need for consistent performance of these operations and the use of additional energy from outside to heat the mixture. In addition, the resulting feed is not suitable in its structure for fattening young animals.

Известен способ (см. Патент РФ №2088336, В 02 С 19/06 от 27.08.1997 г.) гидроакустического воздействия, в котором сырье подвергается одновременному перемешиванию, измельчению для создания интенсивного турбулентного потока.A known method (see RF Patent No. 2088336, 02 02/19/06 of 08/27/1997) sonar impact, in which the raw material is subjected to simultaneous mixing, grinding to create an intense turbulent flow.

Недостатком способа является отсутствие смешивания исходного сырья с водой, а также недостаточная эффективность обработки. Он не пригоден для приготовления кормов.The disadvantage of this method is the lack of mixing of the feedstock with water, as well as the lack of processing efficiency. It is not suitable for cooking feed.

Известны способ и установка (см. АС СССР №115399, В 02 С 19/18 от 03.11.1958 г.), в которой гидравлическими ударами, создаваемыми в жидкости, обеспечивается перемешивание и измельчение исходного сырья.The known method and installation (see AS of the USSR No. 115399, 02 02/19/18 of 03/03/1958), in which hydraulic shocks created in the liquid provide mixing and grinding of the feedstock.

Недостатком способа является отсутствие нагрева и сложность конструкции с использованием двух двигателей для вращения роторов.The disadvantage of this method is the lack of heating and the complexity of the design using two engines for rotating rotors.

Известна установка для измельчения волокнистого материала (см. Патент РФ №2196859, В 02 С 19/06 от 20.01.2003 г.), в которой используется энергия струи для гидродинамического воздействия на материал.A known installation for grinding fibrous material (see RF Patent No. 2196859, 02 02/19/2006 of 01/20/2003), which uses the energy of the jet for hydrodynamic effects on the material.

Недостатком является необходимость дополнительной энергии для подачи материала в камеру обработки и малая эффективность обработки.The disadvantage is the need for additional energy to supply material to the processing chamber and low processing efficiency.

Наиболее близким способом приготовления кормов является способ выработки белково-витаминной добавки (Патент РФ №2050788, МПК А 23 К 1/00 от 27.12.1995 г.), по которому из компонентов сырья готовят субстрат, измельчают его и дополнительно подвергают гидродинамическому, кавитационному и тепловому воздействию.The closest way to prepare feed is a method of producing a protein-vitamin supplement (RF Patent No. 2050788, IPC A 23 K 1/00 dated 12/27/1995), according to which a substrate is prepared from the components of the raw material, ground and additionally subjected to hydrodynamic, cavitation and heat exposure.

Его недостатком являются ограниченные функциональные возможности и сложность технологического процесса. Способ предназначен для выработки белково-витаминной добавки и не может использоваться для приготовления кормов.Its disadvantage is the limited functionality and complexity of the process. The method is intended for the production of protein-vitamin supplements and cannot be used for the preparation of feed.

Наиболее близким техническим решением для установки является роторная гидравлическая мельница (Патент РФ №2081701, 6 В 02 С 7/00, 19/18, В 29 В 17/02 от 13.09.1994 г.), включающая корпус с входным и выходным патрубками, статор и ротор с чередующими впадинами и выступами, рабочее колесо и привод, при этом статор и ротор выполнены в виде съемных дисков, причем первый закреплен на внутренней стенке корпуса, а второй на рабочем колесе.The closest technical solution for the installation is a rotary hydraulic mill (RF Patent No. 2081701, 6 V 02 C 7/00, 19/18, 29 V 17/02 of 09/13/1994), including a housing with inlet and outlet nozzles, the stator and rotor with alternating depressions and protrusions, the impeller and the drive, while the stator and rotor are made in the form of removable disks, the first mounted on the inner wall of the housing, and the second on the impeller.

Недостатком прототипа устройства является неэффективная работа мельницы из-за наличия впадин и выступов на дисках, между которыми в цикле вращения образуются зазоры различной величины, и лишь в небольшие промежутки времени они формируют полнопрофильные лопасти. При вращении ротора с диском в зазоры могут попадать частицы исходного материала и приводить к заклиниванию или разрушению поверхностей выступов и впадин.The disadvantage of the prototype device is the inefficient operation of the mill due to the presence of cavities and protrusions on the disks, between which gaps of various sizes are formed in the rotation cycle, and only at small intervals they form full-profile blades. During rotation of the rotor with the disk, particles of the starting material can enter the gaps and lead to jamming or destruction of the surfaces of the protrusions and depressions.

В основу настоящего технического решения положена задача создания способа приготовления кормов и установки для его осуществления. Предлагаемое изобретение решает задачу упрощения процесса приготовления кормов, снижения энергетических затрат, повышения качества кормов за счет обеспечения однородности обрабатываемой смеси, уменьшения содержания клетчатки, уничтожения токсичных грибков.The basis of this technical solution is the task of creating a method of preparation of feed and installation for its implementation. The present invention solves the problem of simplifying the process of preparing feeds, reducing energy costs, improving the quality of feeds by ensuring uniformity of the processed mixture, reducing fiber content, destroying toxic fungi.

Поставленная задача решается способом приготовления кормов переработкой сельскохозяйственных продуктов, включающим их смешивание с водой, гидродинамическое, кавитационное и тепловое воздействие, в котором в отличие от прототипа смесь пропускают через систему подвижных каналов с переменными по ходу ее движения сечениями с обеспечением высвобождения энергии охлопывающихся кавитационных пузырьков, которую направляют на многократно движущуюся по замкнутому контуру обрабатываемую смесь для доведения ее до гомогенного состояния с температурой 50-70°С.The problem is solved by the method of preparation of feed by processing agricultural products, including their mixing with water, hydrodynamic, cavitation and thermal effects, in which, unlike the prototype, the mixture is passed through a system of moving channels with sections varying in the direction of its movement, ensuring the release of energy from the cooling cavitation bubbles, which is directed to the processed mixture repeatedly moving in a closed circuit to bring it to a homogeneous state with eraturoy 50-70 ° C.

Поставленная задача решается установкой для приготовления кормов, содержащей камеру (корпус) измельчения, подогрева и перемешивания с находящимися в ней ротором и статором, в которой в отличие от прототипа ротор снабжен большими тангенциально равнорасположенными лопастями, делящими его на сектора, в которых по периферии ротора расположены малые криволинейные радиальные лопасти, причем как большие, так и малые лопасти имеют разную высоту, увеличивающуюся от центра ротора к его периферии, и образуют каналы переменного сечения, а статор снабжен каналами в виде сопел, которые расположены радиально и равномерно по его окружности.The problem is solved by the installation for the preparation of feed containing a chamber (body) for grinding, heating and mixing with the rotor and stator located in it, in which, unlike the prototype, the rotor is equipped with large tangentially equally spaced blades dividing it into sectors in which the rotor is located on the periphery small curved radial blades, both large and small blades, have different heights, increasing from the center of the rotor to its periphery, and form channels of variable cross section, and the stator abzhen channels in the form of nozzles which are arranged radially and uniformly around its circumference.

Использование способа для приготовления кормов и установки для его осуществления позволяет повысить качество кормов, снизить энергетические затраты, сократить время приготовления кормов. В предложенной совокупности существенных признаков достигается новое качество кормов, обеспеченное структурными преобразованиями в исходном сырье, измельчением частиц смеси и доведением ее до гомогенного состояния, уничтожением клетчатки и превращением ее в легко усвояемые углеводы, в частности в сахара.Using the method for preparing feed and installation for its implementation can improve the quality of feed, reduce energy costs, reduce the time of preparation of feed. In the proposed set of essential features, a new feed quality is achieved, ensured by structural transformations in the feedstock, grinding the particles of the mixture and bringing it to a homogeneous state, destroying fiber and turning it into easily digestible carbohydrates, in particular sugar.

Это позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".This allows us to conclude that the invention meets the criterion of "inventive step".

Способ приготовления кормов осуществляют следующим образом.The method of preparation of feed is as follows.

Исходное сельскохозяйственное сырье, содержащее микроэлементы, белковые, витаминные и минеральные компоненты, в определенной пропорции разбавляют водой. Полученную смесь подают в специальную камеру, в которой за счет геометрического профиля каналов, динамики их изменения, а также частот вращения ротора создаются гидродинамические условия для образования кавитационных пузырьков. Смесь проталкивают через каналы, имеющие переменное сечение, в которых за счет изменения скорости потока происходит изменение давления смеси, что приводит к образованию пузырьков газа, пара. Этот процесс приобретает лавинообразный характер роста пузырьков пара и газа, которые становятся ядрами кавитации. При продвижении потока по каналам камеры в зону с пониженным давлением кавитационные пузырьки начинают охлопываться. Схлопывание не бывает симметричным и сопровождается ударами коммулятивной микроструйки, которая производит основной разрушительный эффект. При этом выделяющаяся энергия расходуется на дробление частиц смеси и ее нагрев. Многократная циркуляция смеси через камеру по замкнутому контуру приводит к постепенному уменьшению размеров частиц смеси, структурным изменениям, уменьшению содержания клетчатки, уничтожению токсичных грибков и постепенному ее нагреву. В результате такого воздействия в смеси полностью сохраняются витамины и микроэлементы. При достижении температур 50-70°С процесс приготовления обрабатываемого объема завершается и после охлаждения масса подается на корм скоту. Полученный корм обладает высоким качеством, мягкостью, хорошей усвояемостью за счет структурных преобразований исходного сырья и пригоден для кормления молодняка.Raw agricultural raw materials containing trace elements, protein, vitamin and mineral components are diluted in a certain proportion with water. The resulting mixture is fed into a special chamber in which due to the geometric profile of the channels, the dynamics of their changes, as well as the rotor speed, hydrodynamic conditions are created for the formation of cavitation bubbles. The mixture is pushed through channels with a variable cross section, in which, due to a change in the flow rate, a change in the pressure of the mixture occurs, which leads to the formation of gas bubbles, steam. This process acquires an avalanche-like growth of vapor and gas bubbles, which become cavitation nuclei. As the flow advances through the channels of the chamber into the zone with reduced pressure, the cavitation bubbles begin to collapse. The collapse is not symmetrical and is accompanied by impacts of the commutative microjet, which produces the main destructive effect. In this case, the released energy is spent on crushing the particles of the mixture and its heating. Multiple circulation of the mixture through the chamber in a closed loop leads to a gradual decrease in the particle size of the mixture, structural changes, a decrease in fiber content, the destruction of toxic fungi and its gradual heating. As a result of this effect, vitamins and trace elements are completely preserved in the mixture. When temperatures reach 50-70 ° C, the process of preparing the processed volume is completed and after cooling, the mass is fed to livestock feed. The resulting feed has high quality, softness, good digestibility due to structural transformations of the feedstock and is suitable for feeding young animals.

Для приготовления кормов в качестве исходного сырья, кроме зерновых, используют: силос, солому, зеленую массу, корнеплоды и доброкачественные пищевые отходы, которые подвергают предварительному измельчению до размеров частиц 10-18 мм.For the preparation of feed, as a raw material, in addition to grain, use: silage, straw, green mass, root crops and benign food waste, which are subjected to preliminary grinding to particle sizes of 10-18 mm.

Предлагаемый способ обеспечивает интенсификацию технологических процессов приготовления кормов и имеет ряд преимуществ:The proposed method provides an intensification of technological processes for the preparation of feed and has several advantages:

- меньшие удельные затраты энергии;- lower unit energy costs;

- непрерывность процесса приготовления;- continuity of the cooking process;

- простоту конструкции установки;- simplicity of installation design;

- отсутствие сложного электронного оборудования и т.п.- lack of sophisticated electronic equipment, etc.

Установка поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид установки для приготовления кормов, на фиг.2 - камера смешивания, измельчения и нагрева, на фиг.3 представлен разрез ротора, статора и корпуса камеры.Installation is illustrated by drawings. Figure 1 presents a General view of the installation for the preparation of feed, figure 2 - camera mixing, grinding and heating, figure 3 shows a section of the rotor, stator and camera body.

Установка для приготовления кормов содержит бункер 1 для предварительного смешения исходных кормов (частицы различной величины: зерна, дробленные растения, отходы пищи и т.п.) с водой, входной 2 и выходной 3 трубопроводы, запорный кран 4, основание 5, муфту 6, камеру смешивания, измельчения и нагрева 7, входной 8 и выходной 9 патрубки, ротор 10 и статор 11, большие лопасти 12, малые лопасти 13, каналы статора 14, сливной кран 15, электродвигатель 16, термодатчик 17, уровнемер 18.The feed preparation plant comprises a hopper 1 for preliminary mixing of the feed source (particles of various sizes: grains, crushed plants, food waste, etc.) with water, input 2 and output 3 pipelines, shut-off valve 4, base 5, sleeve 6, mixing, grinding and heating chamber 7, input 8 and output 9 nozzles, rotor 10 and stator 11, large blades 12, small blades 13, stator channels 14, drain valve 15, electric motor 16, temperature sensor 17, level gauge 18.

Бункер 1 установлен на основании 5 и снабжен в нижней части выходным фланцем, который с помощью входного трубопровода 2 соединяет его с входным патрубком 8 камеры 7. Выходной патрубок 9 камеры 7 с помощью выходного трубопровода 3 соединяется с верхней частью бункера 1. Внутри камеры 7 устанавливают ротор 10, имеющий три большие тангенциальные лопасти 12, делящие ротор на сектора. Между лопастями 12 по периферии ротора равномерно в каждом секторе расположены по пять малых криволинейных радиальных лопастей 13. Большие и малые лопасти имеют различную высоту, которая увеличивается от центра к периферии ротора. Статор 11 закреплен неподвижно в корпусе камеры 7 и имеет равномерно и радиально расположенные каналы 14 переменного сечения, выполненные в виде сопел. Между статором 11, ротором 10 и корпусом камеры 7 обеспечивают зазоры: в осевом направлении 0,1-0,2 мм, в радиальном направлении 0,2-0,25 мм. Приводной двигатель 16 с помощью муфты 6 закреплен на основании 5. Ротор 11 посредством муфты 6 соединен с валом электродвигателя привода 16.The hopper 1 is mounted on the base 5 and is equipped in the lower part with an output flange that connects it with the inlet pipe 8 of the chamber 7 using the inlet pipe 2. The outlet pipe 9 of the chamber 7 is connected to the upper part of the hopper 1 using the output pipe 3. Inside the chamber 7, they are installed a rotor 10 having three large tangential blades 12 dividing the rotor into sectors. Between the blades 12 around the periphery of the rotor evenly in each sector are five small curved radial blades 13. Large and small blades have different heights, which increase from the center to the periphery of the rotor. The stator 11 is fixed stationary in the housing of the chamber 7 and has uniformly and radially arranged channels 14 of variable cross-section, made in the form of nozzles. Between the stator 11, the rotor 10 and the housing of the chamber 7 provide clearances: in the axial direction of 0.1-0.2 mm, in the radial direction of 0.2-0.25 mm. The drive motor 16 by means of a clutch 6 is mounted on the base 5. The rotor 11 is connected via a clutch 6 to the shaft of the drive motor 16.

Способ переработки сельскохозяйственных продуктов и установка для его осуществления работают следующим образом.A method of processing agricultural products and installation for its implementation are as follows.

Бункер 1 заполняют водой, наблюдая при этом степень заполнения по уровнемеру 18, и добавляют кормовые составляющие в необходимом количестве, затем открывают запорный кран 4 и включают установку. По входному трубопроводу 2 смесь попадает через входной патрубок 8 в камеру измельчения 7. Смесь проходит по каналам переменного сечения вращающегося ротора 13, подвергается гидродинамическому, кавитационному и тепловому воздействию. Каналы ротора в моменты совмещения их с каналами 14 статора позволяют прохождение смеси через статор в выходной патрубок 9 камеры, далее по выходному трубопроводу 3 она возвращается в бункер 1. Подобный цикл процесса приготовления кормов многократно повторяется. Каналы ротора имеют переменные сечения как в радиальном, так и в осевом направлении, а их геометрические параметры приводят к интенсивному образованию пузырьков кавитации. Динамика изменения сечений этих каналов совместно с каналами 14 статора 11 при вращении ротора приводит к разрыву потока смеси, создавая оптимальные условия для схлопывания кавитационных пузырьков и высвобождения энергии, которую направляют на дробление твердых частиц дисперсионной смеси и ее частичному нагреву. Нагреву смеси способствует также интенсивное трение при перемешивании и продвижении ее по каналам ротора и статора. Благодаря многократной циркуляции обрабатываемой смеси в системе "бункер - входной трубопровод - камера смешивания, измельчения и нагрева - выходной трубопровод - бункер" происходит ее доведение до гомогенного состояния и подогрев до заданной температуры. При достижении нужной температуры и размеров частиц смеси процесс приготовления завершается. Установку выключают, закрывают запорный кран 4, открывают сливной кран 15 и сливают готовый продукт. Обработанная смесь после охлаждения подается для кормления скоту.The hopper 1 is filled with water, while observing the degree of filling on the level gauge 18, and feed components are added in the required quantity, then the shut-off valve 4 is opened and the unit is turned on. Through the inlet pipe 2, the mixture enters through the inlet pipe 8 into the grinding chamber 7. The mixture passes through the channels of variable cross section of the rotating rotor 13, is subjected to hydrodynamic, cavitation and thermal effects. The rotor channels at the moments of combining them with the stator channels 14 allow the mixture to pass through the stator to the outlet pipe 9 of the chamber, then through the outlet pipe 3 it returns to the hopper 1. A similar cycle of the feed preparation process is repeated many times. The rotor channels have variable sections in both radial and axial directions, and their geometric parameters lead to the intensive formation of cavitation bubbles. The dynamics of changes in the cross sections of these channels together with the channels 14 of the stator 11 during rotation of the rotor leads to a disruption of the mixture flow, creating optimal conditions for the collapse of cavitation bubbles and the release of energy, which is sent to the crushing of solid particles of the dispersion mixture and its partial heating. Intensive friction also contributes to the heating of the mixture while stirring and moving it through the channels of the rotor and stator. Due to the multiple circulation of the processed mixture in the system "hopper - inlet pipe - mixing, grinding and heating chamber - outlet pipe - hopper", it is brought to a homogeneous state and heated to a predetermined temperature. Upon reaching the desired temperature and particle size of the mixture, the cooking process is completed. The installation is turned off, the shut-off valve 4 is closed, the drain valve 15 is opened and the finished product is drained. After cooling, the treated mixture is fed to livestock.

Пример.Example.

Для приготовления корма из зерновых культур оптимальный температурный режим обработки сырья составляет 60°С. Для приготовления 20 кг корма в бункер наливают 13 л воды и добавляют 7 кг зерновой смеси без предварительной подготовки.For the preparation of feed from grain crops, the optimal temperature regime for processing raw materials is 60 ° C. To prepare 20 kg of feed, 13 l of water is poured into the hopper and 7 kg of grain mixture is added without preliminary preparation.

Таким образом, предлагаемое изобретение решает задачи упрощения процесса приготовления кормов, повышения качества кормов за счет обеспечения однородности смеси, уменьшения содержаний клетчатки, увеличения усвояемости кормов и уничтожения токсичных грибков.Thus, the present invention solves the problem of simplifying the process of preparing feeds, improving feed quality by ensuring uniformity of the mixture, reducing fiber content, increasing the digestibility of feed and the destruction of toxic fungi.

Claims (2)

1. Способ приготовления кормов переработкой сельскохозяйственных продуктов, включающий их смешивание с водой, гидродинамическое, кавитационное и тепловое воздействие, отличающийся тем, что смесь пропускают через систему подвижных каналов с переменными по ходу ее движения сечениями, с обеспечением высвобождения энергии охлопывающихся кавитационных пузырьков, которую направляют на многократно движущуюся по замкнутому контуру обрабатываемую смесь для доведения ее до гомогенного состояния с температурой 50-70°С.1. The method of preparation of feed by processing agricultural products, including mixing with water, hydrodynamic, cavitation and thermal effects, characterized in that the mixture is passed through a system of movable channels with variable cross-sections in the course of its movement, to ensure the release of energy of the cooling cavitation bubbles, which is directed on the processed mixture repeatedly moving in a closed circuit to bring it to a homogeneous state with a temperature of 50-70 ° С. 2. Установка для приготовления кормов, включающая камеру с входным и выходным патрубками, в которой установлены статор и ротор, соединенный с приводом, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бункер для предварительного смешивания, который соединен через входной и выходной трубопроводы соответственно с входным и выходным патрубками камеры, образуя таким образом замкнутый контур для движения кормов, причем ротор снабжен большими тангенциально равномерно расположенными лопастями, делящими его на сектора, в которых по периферии ротора расположены малые криволинейные радиальные лопасти, причем как большие, так и малые лопасти имеют разную высоту, увеличивающуюся от центра ротора к его периферии, и образуют каналы переменного сечения, а статор снабжен каналами в виде сопел, которые расположены радиально и равномерно по его окружности.2. Installation for the preparation of feed, comprising a chamber with inlet and outlet nozzles, in which a stator and rotor are connected to the drive, characterized in that it further comprises a hopper for pre-mixing, which is connected through the inlet and outlet pipelines, respectively, to the inlet and outlet nozzles chamber, thus forming a closed loop for the movement of feed, and the rotor is equipped with large tangentially evenly spaced blades dividing it into sectors in which around the periphery of the rotor Small curvilinear radial vanes are located, both large and small vanes have different heights, increasing from the center of the rotor to its periphery, and form channels of variable cross section, and the stator is equipped with channels in the form of nozzles that are located radially and uniformly around its circumference.

Images