Результат интеллектуальной деятельности: Способ приготовления гомогенной смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, а именно к способам для приготовления смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных , минеральных и других премиксов.

Известен способ, реализованный в «Установке для приготовления премиксов и кормовых смесей» RU 2289974, С1, А23N17/00, 21.06.2005г. Установка включает два вертикально установленных смесителя, сообщающихся между собой. Смеситель для премиксов представляет собой центрифугу в виде усеченного конуса, его смешивающий рабочий орган имеет вид лопатки, а смеситель для кормовых смесей выполнен с винтовой лопаткой.

Недостатки: смесители в виде центрифуги предназначены для разделения, он приводит к сепарации составляющих, а спирально-винтовой конвейер для транспортирования премикса из малого смесителя в большой также приводит к сегрегации составляющих. Способ сложный, установка металлоемкая.

Известен способ, реализованный в «Установке для приготовления премиксов и кормовых смесей» RU 2411884 С2 20.10.2010 г. Способ включает измельчение и смешивание препаратов с наполнителем и смешивание первичных премиксов с наполнителем. Недостатком данного способа является конвективный способ смешивания, что недостаточно эффективно.

Наиболее близким по технической сущности предполагаемого изобретения является «Способ приготовления кормолекарственных смесей» RU 2635365 С1, 13.11.2017 г., принят за прототип, который включает способ получения первичного премикса при одновременном измельчении и смешивании первичного премикса и приготовление кормовой смеси посредством смешивания первичного премикса с наполнителем в смесителе кормолекарственных смесей в режиме псевдоожиженного слоя. Однако, оба эти процесса осуществляются конвективным способом, сопровождаются сегрегацией компонентов.

Задача предполагаемого изобретения заключается в создании способа интегрирующего оба процесса смешивания: конвективный и диффузионный, чтобы получить гомогенную смесь с коэффициентом ее однородности- 0,95-0,98%.

Поставленная задача достигается тем, что в способе приготовления гомогенной кормовой смеси, характеризующийся тем, что в измельчитель-смеситель для получения первичных премиксов с корпусом сферической формы помещают премикс и наполнитель, далее с помощью вращающихся двусторонних лопастей со срезанным углом смесь зажимают в регулируемом зазоре 0,6-1,2 мм, находящемся между лезвием лопасти и рабочим диском с насечкой на рабочей поверхности в форме Архимедовой спирали , причем угол среза лопасти составляет 12-15°, после чего двусторонние лопасти со срезанным углом выбрасывают смесь на внутреннюю сферическую поверхность измельчителя-смесителя для получения первичных премиксов, создавая устойчивый поток - псевдоожиженный слой, в котором компоненты равномерно распределяются, процесс смешивания в измельчителе-смесителе для получения первичных премиксов происходит в течение 30-40 с, далее полученный первичный премикс высыпают в измельчитель-смеситель для кормовой смеси и добавляют наполнитель, двусторонним бичем захватывают смешиваемую массу, прижимают к насечке на рабочем диске, измельчают и равномерно выбрасывают по всему периметру внутренней сферической поверхности измельчителя-смесителя кормовой смеси, поднимая ее вверх, где направляющий обтекатель плавно переводит направление движения псевдоожиженного слоя снизу-вверх в движение сверху-вниз, создавая устойчивый процесс диффузионного смешивания компонентов, затем снова добавляют наполнитель и смешивают двусторонним бичем в течение 4-5 мин, готовую смесь выгружают.

Смесители для приготовления комбикормов и лечебных кормов, которые используют в нашей стране и за рубежом работают по принципу конвективного смешивания, при этом коэффициент однородности смешивания составляет 0,80-0,85, а для лечебных кормов по ветеринарным требованиям он равен - 0,95-0,97 (Спесивцев А. Процесс смешивания при производстве комбикормов.//Комбикорма. - 2016 - №3 - С.37-41).

Высший коэффициент однородности смешивания двухфазной неоднородной системы достигается в псевдоожиженном слое (О.М.Тодес, О.Б.Цитович «Аппараты с кипящим зернистым слоем» Ленинград, Химия, 1981 г.). Расчет основных параметров псевдоожижения выполняют по методике (И.П.Мухленов и др. «Расчет препаратов кипящего слоя», Ленинград, Химия, 1986 г.). Процесс смешивания зависит в основном от конструкции смесителя, рабочих органов и режима его работы.

Конвективное смешивание в псевдоожиженном слое отличается высокой эффективностью, малым временем смешивания, простой конструкцией, однако при работе смесителя происходит сегрегация смеси - рассортирование компонентов по массе частиц и размерам. Поэтому, для каждого типа смесителя и вида смеси необходимо экспериментально установить режим работы смесителя: соотношение компонентов, число оборотов вала смесителя, время смешивания, степень загрузки емкости смесителя и др.

Диффузионное смешивание осуществляется способом взаимной диффузии компонентов при совместном смятии, в результате из двух гетерогенных (неоднородных компонентов) образуется гомогенный (однородный) продукт - вещества находятся в одном агрегатном состоянии и при последующем смешивании не разделяются. Диффузионное смешивание представляется как процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, что приводит к выравниванию их концентрации по всему занимаемому объему. При этом происходит перенос вещества с мест высокой концентрации в места низкой концентрации и наоборот. Атомы соприкасающихся материалов перемешиваются на границе соприкосновения рабочих органов.

Известно, что самые напряженные и ответственные детали и узлы самолетов, ракет, кораблей и др. в настоящее время изготавливаются из композиционных материалов (М.Л. Кербер, В.М. Виноградов, Г.С. Головкин «Полимерные композиционные материалы» СПб, 2008 г., С. 560). Это достигается путем совместного измельчения состава полимеров до мельчайших частиц и одновременного диффузионного смешивания с последующим нагревом и прессованием, где уже между частицами, составляющих полимеров действуют межмолекулярные силы.

Установка диска из искусственных жерновых камней, закаленного чугуна, песчаников или гранита и других точильных камней с высоким коэффициентом трения (И.В.Крагельский «Коэффициенты трения. Справочное пособие» МАШГИЗ, 1962 г., С.8; Мартенс «Техническая энциклопедия», том 7, 1929 год) обеспечивает процесс смятия, а угол трения α =12-15°, насечка на рабочей поверхности рабочего диска в форме Архимедовой спирали определена из условия сохранения постоянного угла защемления измельчаемых кусочков β=18-20°, по всему диаметру диска (В.П.Горячкин «Собрание сочинений» Москва, издательство «Колос», 1963 г., том 1, С.228-239). Угол трения, угол защемления и зазоры проверены экспериментально и на практике.

Особенность смешивания лечебных препаратов и витаминных термолабильных и минеральных премиксов в том, что размеры частиц солей микроэлементов, используемых в комбикормовом производстве, варьируют в широких пределах - от пылевидных, способных витать в воздухе, до аномально крупных (1,2 мм), ограниченных лишь требованиями ГОСТ 52356-2005 «Премиксы. Номенклатура показателей», что не противоречит действующим нормативным документам.

Если размер компонентов не соответствует нормативам (ГОСТ), то для цыплят-бройлеров норма комбикорма 20 г в сутки, может не попасть нужный элемент, а если в эти 20 г корма попадает лишь одна частичка размером 1,2 мм, то будет перекорм. Применяемые компоненты являются солями тяжелых металлов. Они обладают высокой токсичностью для живых организмов, даже при невысоких превышениях допустимых норм, а также способствуют биоаккумуляции их в организме. Однако, их применение позволяет на треть повысить продуктивность животных и птицы (В.С.Крюков «Производство однородных комбикормов и качество премиксов»//[Электронный ресурс]:URLhttp://soyanews.info/news/-Proizvodstvo-odnorodnykh-ombikormov-i-kachestvo-.html).

Сферическая форма корпусов смесителей для первичных премиксов и кормовой смеси формирует устойчивую траекторию движения обрабатываемых компонентов, при этом происходит их конвективное смешивание в псевдоожиженном слое и обеспечивает целенаправленную устойчивую подачу на рабочие поверхности дисков, где смешивание их осуществляется способом диффузии.

В измельчителе-смесителе кормовой смеси рабочим органом является не лопасть, а двусторонний прямоугольный бич, который плоской стороной перпендикулярный к рабочей поверхности диска обеспечивает достаточный воздушный поток, как вентилятор, и образует псевдоожиженный слой по всей внутренней поверхности сферического корпуса.

Сущность предполагаемого способа, реализованного в установке для приготовления гомогенной смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов поясняется фиг. 1 - схема, фиг. 2 - вид А, фиг. 3 - вид -Б, фиг 4 - вид В.

Установка для приготовления гомогенной смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов содержит измельчитель-смеситель для первичных премиксов 1 (фиг. 1), включающий сферический корпус 2 с крышкой 3, в нижней цилиндрической части сферического корпуса на раме 4 закреплен рабочий диск 5, по оси которого проходит вал привода 6, на нем закреплена двухсторонняя лопасть 7 (фиг. 2 вид А), сторона лопасти , прилегающая к рабочей стороне диска, срезана под углом α (фиг. 3 вид Б), между диском и двухсторонней лопастью имеются регулировочные прокладки 8, в нижней части малого смесителя установлен патрубок 9 с заслонкой 10.

Измельчитель-смеситель кормовой смеси 11 включает корпус в виде усеченной сферы с направляющим обтекателем 12, устройство загрузки 13 с загрузочным шлюзом 14; в нижней части на рамы 15 установлен рабочий диск 16, а на валу привода 17 закреплен двухсторонний бич 18, стороны его, прилегающие к диску, срезаны под углом трения α (фиг. 4 вид В); между двухсторонним бичем и диском установлены регулировочные прокладки 19; внизу измельчителя-смесителя кормовой смеси расположен шлюз выгрузки 20 с задвижкой 21.

Работает установка для приготовления гомогенной смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов следующим образом.

В измельчитель-смеситель для первичных премиксов 1 с корпусом сферической формы 2 при открытой крышке 3 и закрытой заслонке 10 помещают лечебный премикс и наполнитель в соотношении 1:1 или 1:3. Включают в работу привод вала 6 и закрепленную на нем двухсторонюю лопасть 7. Сторона ее, прилегающая к рабочему диску 5, закрепленного на раме 4, срезана под углом трения α =12-15° (фиг. 2 вид А), при ее вращении смесь собирается в зазоре 0,6-1,2 мм между лезвиями лопастей и насечкой на диске в форме Архимедовой спирали 22, зажимается под постоянным углом защемления 18 - 20°, где при совместном смятии компонентов происходит процесс взаимной диффузии, механическое вдавливание одного компонента в другой. Двухсторонняя лопасть выбрасывает смесь измельчаемой массы с воздухом на внутреннюю сферическую поверхность измельчителя-смесителя для первичных премиксов, создается устойчивый поток - псевдоожиженный слой, в котором компоненты равномерно распределяются, а вакуум, в зоне вертикальной оси сферы, устойчиво направляет поток на рабочие органы в зону диффузии; достигается замкнутый устойчивый процесс одновременного измельчения и смешивания препаратов и наполнителя - смешивание способом диффузии. При необходимости зазор регулируется прокладками 8. Процесс смешивания в измельчителе-смесителе для первичных премиксов происходит в течение 30-40 с. Полученный первичный премикс через патрубок 9 при открытой заслонке 10 и шлюз 14 высыпается в измельчитель-смеситель кормовой смеси 11 и в него из загрузочного устройства 13 добавляют 15-20% от установленной дозы наполнителя. Приводится в работу вал привода 17 с закрепленным на нем двухсторонним бичем 18, который срезанной плоскостью под углом трения α (фиг. 4 вид В) ,примыкающей к рабочему диску 16, закрепленного на раме 15, захватывает смешиваемую массу, прижимает к насечке на диске, измельчает и равномерно выбрасывает по всему периметру (360°) внутренней сферической поверхности измельчителя-смесителя кормовой смеси поднимая его вверх, где направляющий обтекатель 12 плавно переводит направление движения псевдоожиженного слоя снизу-вверх в движение сверху-вниз, чему способствует вакуум, создаваемый по оси сферического корпуса измельчителя-смесителя кормовой смеси плоскими сторонами бича 18 и достигается устойчивый процесс диффузионного смешивания компонентов, который продолжается 3-4 мин. Работа привода останавливается, добавляется остальная доза наполнителя, приводятся в работу двухсторонний бич, смешивание продолжается 4-5 мин, затем привод вала отключается и при открытой задвижке 21 через выгрузной шлюз 20 готовая смесь выгружается в тару.

Таким образом, в одной установке реализуется одновременно конвективный и диффузионный способ смешивания, в результате которого достигается высокооднородная гомогенная смесь лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов.