Устройство для утилизации отходов, содержащих животные белки

Устройство содержит реактор 1 с герметично закрывающейся крышкой 6, который связан двумя трубопроводами 8 и 9 с расположенным над ним расширителем-холодильником 2, декантатор 15 с фильтром 4, приемник 5 продуктов утилизации и адсорбер 17. В реактор 1 заливают воду, добавляют щелочь и загружают исходное сырье - отходы, содержащие животные белки. По трубопроводу 7 в реактор 1 поступает пар. В результате прогрева содержимого реактора 1, происходит реакция щелочного гидролиза, приводящая к разложению животных белков. Пар поступает по трубопроводу 8 из реактора 1 в расширитель-холодильник 2 и образовавшийся там конденсат стекает по трубопроводу 9 обратно в реактор 1. Продукты реакции сливают через фильтр 4 в декантатор 3. После декантации продукты гидролиза поступают в накопитель 5. Образовавшиеся газы улавливают с помощью адсорбера 17.

Полезная модель относится к утилизации биологически опасных отходов, содержащих животные белки.

Такими отходами являются: твердые и пастообразные вещества, образующиеся при переработке животного сырья: мездра мокрого и сухого сбора мехового и кожевенного производств, гольевая обрезь, отходы сортировки шкур и некондиционного мехового и кожевенного сырья, отходы волоса вентиляционного и иного вида сбора при первичной обработке шерсти, при выделке меха, при производстве валенных изделий из натурального волоса, отходы прядения шерсти, неутилизируемые отходы пуха и пера птицефабрик, неутилизируемые лоскут и обрезь при изготовлении изделий из шерсти, меха и кожи, уловленные отходы и флотошламы, образующиеся при очистке сточных вод меховых, кожевенных, мясо- и птицеперерабатывающих производств, а также падшие животные, мелкий и крупный рогатый скот.

Известно устройство для утилизации отходов, содержащих природные полимеры, включающее реактор, снабженный трубопроводом для подачи пара, трубопроводом для отвода использованного в реакторе пара и трубопроводом для отвода конденсата из реактора (Авторское свидетельство СССР №1209146, кл. A 23 N 17/00, опубл. 1986 г.) [4].

Данное известное устройство используется для утилизации растительных отходов. Оно не обеспечивает условия для проведения глубокого гидролиза отходов, содержащих животные белки, до аминокислот и/или низкомолекулярных пептидов.

Техническим результатом, достигаемым настоящей полезной моделью, является обеспечение глубокого гидролиза отходов, содержащих животные белки, до аминокислот и/или низкомолекулярных пептидов.

Указанный технический результат достигается в устройстве для утилизации отходов, содержащих животные белки, включающем реактор, расположенный над ним расширитель-холодильник, декантатор с фильтром и приемник продуктов утилизации, при этом реактор снабжен герметически закрывающейся крышкой и трубопроводом для подачи пара, заканчивающимся в нижней зоне реактора отверстиями, реактор связан с расширителем-холодильником двумя трубопроводами - трубопроводом подачи в расширитель-холодильник использованного в реакторе пара, подсоединенным к верхней части расширителя-холодильника, и трубопроводом отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор, подсоединенным к нижней части расширителя-холодильника, причем с верхней частью расширителя-холодильника соединен трубопровод отвода образующихся газов.

В частном случае выполнения устройства реактор может быть установлен на двух шарнирных опорах с возможностью вращения в вертикальной плоскости и снабжен приводом поворота, трубопровод подачи использованного в реакторе пара в расширитель-холодильник и трубопровод отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор имеют гибкие участки, а трубопровод для подачи пара в реактор заканчивается горизонтально расположенным подковообразным или кольцевым участком, на котором имеются отверстия.

В частном случае выполнения трубопровод для подачи пара в реактор может иметь гибкий участок, расположенный вне реактора.

В частном случае выполнения устройства трубопровод для подачи пара в реактор может проходить через цапфу одной из шарнирных опор реактора.

В частном случае крышка реактора может быть выполнена круглой и снабжена тросовым механизмом подъема. Сверху на крышке имеется скоба для крепления троса, которая занимает эксцентричное положение по отношению к контуру крышки в плане.

В частном случае выполнения расширитель-холодильник может быть снабжен охлаждаемым змеевиком, расположенным в его корпусе.

В частном случае выполнения устройства декантатор может быть выполнен в виде ванны, снабженной крышкой и вертикальными перегородками.

В частном случае выполнения устройство может быть снабжено адсорбером для поглощения образующихся газов, подключенным к трубопроводу, соединенному с верхней частью расширителя-холодильника.

Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами.

Фиг.1. Принципиальная схема устройства.

Фиг.2. Концевой участок трубопровода подвода пара в реактор.

Фиг.3. Вариант выполнения реактора с трубопроводом подачи в него пара, имеющим гибкий участок, расположенный вне реактора.

На фиг.1 показаны реактор 1, расширитель-холодильник 2, декантатор 3 с фильтром 4 и приемник продуктов утилизации 5. Реактор 1 снабжен герметически закрывающейся крышкой 6. Трубопровод 7 предназначен для подачи пара в реактор, трубопровод 8 предназначен для подачи пара, использованного в реакторе 1, в расширитель-холодильник 2, а трубопровод 9 - для отвода конденсата из расширителя-холодильника 2 в реактор 1. Для отвода газов, образующихся в системе «реактор - расширитель-холодильник», предназначен трубопровод 10, соединенный с верхней частью расширителя-холодильника 2.

Как показано на схеме (см. фиг.1), реактор 1 установлен на двух шарнирных опорах 11 и имеет возможность поворота с помощью привода 12. Трубопровод 7 подачи пара в реактор 1 проходит через цапфу одной из шарнирных опор 11. Внутри реактора 1 трубопровод 7 изогнут под прямым углом по направлению вниз и заканчивается горизонтальным подковообразным или кольцевым участком 13, который имеет отверстия или сопла 14,

предназначенные для распыления струи пара в нижней зоне реактора 1 (см. фиг.2).

Возможен подвод пара в реактор 1 через патрубок, расположенный на его стенке выше уровня шарнирных опор (см. фиг.3). В этом частном случае выполнения устройства на участке, расположенном вне реактора, трубопровод 7 должен быть выполнен из гибкого материала. Такой гибкий участок может быть выполнен, например из резинового или резинометаллического шланга.

Декантатор 3 выполнен в виде ванны, снабженной крышкой и вертикальными перегородками 15.

Крышка 6 реактора выполнена круглой и снабжена тросовым механизмом подъема (механизм на схеме не показан). Сверху на крышке 6 имеется скоба 16, к которой прикреплен трос механизма подъема. Скоба 16 занимает эксцентричное положение по отношению к контуру крышки 6 в плане. Такое крепление троса подъемного механизма к крышке 6 обеспечивает ее наклон при подъеме и лучшее стекание капель конденсата с ее нижней поверхности в полость реактора 1.

Расширитель-холодильник может быть снабжен охлаждаемым змеевиком (змеевик на чертежах не показан).

Устройство снабжено адсорбером 17, предназначенным для поглощения образующихся газов, который подключен к трубопроводу 10, соединенному с верхней частью расширителя-холодильника 2.

Устройство работает следующим образом.

В реактор 1 заливают воду, добавляют щелочь и загружают исходное сырье - отходы, содержащие животные белки. Посредством завинчивания откидных болтов плотно закрывают реактор 1 крышкой 6 и по трубопроводу 7 подают пар в реактор 1. Наличие в конце трубопровода 7 подковообразного или кольцевого участка 13, расположенного горизонтально в нижней зоне реактора 1, обеспечивает равномерный прогрев реакционной массы и равномерное

прохождение в ней физико-химических процессов. Под действием пара находящаяся в реакторе 1 масса нагревается до температуры, необходимой для гидролиза животных белков. Пар поступает по трубопроводу 8 в расположенный над реактором 1 расширитель-холодильник 2. Конденсат, образовавшийся в расширителе-холодильнике 2 в результате охлаждения пара, поступает по трубопроводу 9 обратно в реактор 1. Таким образом происходит циркуляция пара и жидкости в системе «реактор - расширитель-холодильник». Реакционную массу выдерживают необходимое время в состоянии циркуляции. Затем, прекратив подачу пара в реактор 1, осуществляют выдержку до прекращения отекания конденсата из расширителя-холодильника. Для наблюдения за отеканием конденсата в реактор часть трубопровода 9 может быть выполнена из прозрачного материала или в трубопровод может быть вмонтирован прозрачный «глазок». После завершения процесса гидролиза открывают крышку 6 реактора 1, добавляют в него воду, перемешивают прореагировавшую массу с водой и, постепенно поворачивая реактор 1 в вертикальной плоскости, сливают его содержимое через фильтр 4 в декантатор 3. Снабжение трубопроводов гибкими участками позволяет проводить операцию слива реакционной массы без отсоединения их от реактора 1.

Операции загрузки реактора новой порцией исходного сырья, обработки этого сырья паром, высокотемпературной выдержки, разбавления прореагировавшей массы водой, выгрузки этой массы из реактора, ее фильтрации и декантации периодически повторяются. Полученный в результате перечисленных операций водный раствор, содержащий жидкий гидролизат, скапливается в приемнике 5 продуктов утилизации.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие полезную модель.

Пример 1. Проводят гидролиз отходов мехового производства. В реактор емкостью 250 л загружают 108 л воды, порциями по 3 кг добавляют 22,8 кг гидрооксида натрия и затем 60 кг белоксодержащих отходов (мездра мокрого и

сухого сбора мехового и кожевенного производств, отходы сортировки шкур и некондиционное меховое и кожевенное сырье), трамбуя обрабатываемые отходы в случае необходимости. Соотношение отходы: вода: щелочь равно 1:1,8:0,38. Открывают кран подачи острого пара, нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу в расширитель - холодильник использованного в реакторе пара и по трубопроводу отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор. Процесс ведут при температуре 180⁰С. При полной подаче пара выдерживают массу в состоянии циркуляции в течение 15 минут. Перекрывают подачу пара в реактор и выдерживают в течение 10 минут до прекращения циркуляции. Разбалчивают крышку реактора, добавляют воду до общего объема реакционной массы 200 л и перемешивают массу в течение 10 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2М водный раствор, содержащий гидраты натриевых солей смеси аминокислот (аланина, валина, глицина, лейцина, изолейцина, пролина, фенилаланана, оксопролина, серина, тирозина, треонина, аргинина, гистидина, лизина, оксилизина, цистеина, цистина, метионона, аспарагиновой кислоты и глютаминовой кислоты) со средней молекулярной массой 136 и содержанием свободной щелочи 0,08 моль/л.

Пример 2. Проводят гидролиз отходов первичной обработки шерсти, прядения шерсти и производства валенных изделий из натурального волоса, вентиляционного и иного вида сбора при первичной обработке шерсти. В реактор емкостью 250 л загружают 120 л воды, порциями по 2 кг добавляют 27,6 кг гидрооксида калия и затем 60 кг отходов, содержащих животные белки, трамбуя их в случае необходимости. Соотношение отходы: вода: щелочь равно 1:2,0:0,46. Открывают кран подачи острого пара, нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу подачи в расширитель -холодильник использованного в реакторе пара и по трубопроводу отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор. Процесс ведут при

температуре 160⁰С. При полной подаче пара выдерживают массу в состоянии циркуляции в течение 20 минут. Перекрывают подачу пара в реактор и выдерживают в течение 10 минут до прекращения циркуляции. Разбалчивают крышку реактора, добавляют воду до общего объема реакционной массы 200 л и перемешивают массу в течение 15 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2М водный раствор, содержащий гидраты калиевых солей смеси аминокислот (аланина, валина, глицина, лейцина, изолейцина, пролина, фенилаланана, оксопролина, серина, тирозина, треонина, аргинина, гистидина, лизина, оксилизина, цистеина, цистина, метионона, аспарагиновой кислоты и глютаминовой кислоты) со средней молекулярной массой 130 и содержанием свободной щелочи 0,075 моль/л.

Пример 3. Проводят гидролиз отходов пуха и пера птицефабрик. В реактор емкостью 250 л загружают 114 л воды, порциями по 2 кг добавляют 12 кг гидрооксида калия и затем 60 кг отходов, содержащих животные белки, трамбуя их в случае необходимости. Открывают кран подачи пара, нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу подачи в расширитель - холодильник использованного в реакторе пара и по трубопроводу отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор. Процесс ведут при температуре 120⁰ С. Соотношение отходы: вода: щелочь равно 1:1,9:0,19. При полной подаче пара выдерживают массу в состоянии циркуляции в течение 75 минут. Перекрывают подачу пара в реактор и выдерживают в течение 15 минут до прекращения циркуляции. Разбалчивают крышку реактора, добавляют 85л воды (до общего объема реакционной массы 200 л) и перемешивают массу в течение 15 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2М водный раствор продукта гидролиза со средней молекулярной массой 129 с содержанием: гидраты калиевых солей смеси аминокислот (аланина, валина, глицина, лейцина, изолейцина, пролина, фенилаланана, оксопролина, серина, тирозина, треонина, аргинина, гистидина,

лизина, оксилизина, цистеина, цистина, метионона, аспарагиновой кислоты и глютаминовой кислоты) - 8,4 мас.% гидраты калиевых солей низкомолекулярных пептидов: ди-, три-, тетра- и пентапептидов - 3,8 мас %, гидроокись натрия - 0,05 мас % (содержание свободной щелочи 0,06 моль/л); остальное - вода.

Пример 4. Проводят гидролиз некондиционного мехового и кожевенного сырья. В реактор емкостью 250 л загружают 114 л воды, порциями по 2 кг добавляют 13 кг гидрооксида натрия и затем 60 кг отходов, содержащих животные белки, трамбуя их в случае необходимости. Открывают кран подачи пара, нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу подачи в расширитель - холодильник использованного в реакторе пара и по трубопроводу отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор. Процесс ведут при температуре 180⁰С. Соотношение отходы: вода: щелочь равно 1:1,9:0,37. При полной подаче пара выдерживают массу в состоянии циркуляции в течение 15 минут. Перекрывают подачу пара в реактор и выдерживают в течение 10 минут до прекращения циркуляции. Разбалчивают крышку реактора, добавляют 85 л воды (до общего объема реакционной массы 200 л) и перемешивают массу в течение 15 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2М водный раствор продуктов гидролиза со средней молекулярной массой 136 с содержанием: гидраты натриевых солей смеси аминокислот (аланина, валина, глицина, лейцина, изолейцина, пролина, фенилаланана, оксопролина, серина, тирозина, треонина, аргинина, гистидина, лизина, оксилизина, цистеина, цистина, метионона, аспарагиновой кислоты и глютаминовой кислоты) 8,4 мас %; гидраты натриевых солей низкомолекулярных пептидов: ди-, три- тетра- и пентапептидов - 3,8 мас %, гидроокись натрия - 0,05 мас % (содержание свободной щелочи 0,06 моль/л); остальное - вода.

Пример 5. Проводят гидролиз некондиционного мехового и кожевенного сырья. В реактор емкостью 250 л загружают 114 л воды, порциями по 2 кг добавляют 5.5 кг гидрооксида калия и затем 60 кг отходов, содержащих животные белки, трамбуя их в случае необходимости. Открывают кран подачи пара, нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу подачи в расширитель - холодильник использованного в реакторе пара и по трубопроводу отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор. Процесс ведут при температуре 160⁰ С. Соотношение отходы: вода: щелочь равно 1:1,9:0,09. При полной подаче пара выдерживают массу в состоянии циркуляции в течение 15 минут. Перекрывают подачу пара в реактор и выдерживают в течение 15 минут до прекращения циркуляции. Разбалчивают крышку реактора, добавляют 85л воды (до общего объема реакционной массы 200 л) и перемешивают массу в течение 15 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2М водный раствор детоксицирующего реагента со средней молекулярной массой 138, содержащий гидраты калиевых солей низкомолекулярных пептидов: ди-, три- тетра- и пентапептидов, и с содержанием свободной щелочи 0,06 моль/л.

Пример 6. Проводят гидролиз отходов пуха и пера птицефабрик. В реактор емкостью 250 л загружают 114 л воды, порциями по 2 кг добавляют 6 кг гидрооксида натрия и затем 60 кг отходов, содержащих животные белки, трамбуя их в случае необходимости. Открывают кран подачи пара, нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу подачи в расширитель - холодильник использованного в реакторе пара и по трубопроводу отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор. Процесс ведут при температуре 120⁰ С. Соотношение отходы: вода: щелочь равно 1:1,9:0,18. При полной подаче пара выдерживают массу в состоянии циркуляции в течение 75 минут. Перекрывают подачу пара в реактор и выдерживают в течение 15 минут до прекращения циркуляции. Разбалчивают

крышку реактора, добавляют 85 л воды (до общего объема реакционной массы 200 л) и перемешивают массу в течение 15 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2М водный раствор продуктов гидролиза со средней молекулярной массой 139, содержащий гидраты натриевых солей низкомолекулярных пептидов: ди-, три- тетра- и пентапептидов и с содержанием свободной щелочи 0,06 моль/л).

Пример 7. Проводят гидролиз отходов мехового производства и падших животных. В реактор емкостью 250 л загружают 108 л воды, порциями по 3 кг добавляют 22,8 кг гидрооксида натрия и затем 60 кг белоксодержащих отходов (падшая кошка 4,5 кг и мездра мокрого и сухого сбора мехового и кожевенного производств 55,5 кг), трамбуя их в случае необходимости. Соотношение сырье: вода: щелочь равно 1:1,8:0,38. Открывают кран подачи пара, нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу подачи в расширитель - холодильник использованного в реакторе пара и по трубопроводу отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор. Процесс ведут при температуре 180⁰С. При полной подаче пара выдерживают массу в состоянии циркуляции в течение 15 минут. Перекрывают подачу пара в реактор и выдерживают в течение 10 минут до прекращения циркуляции. Разбалчивают крышку реактора, добавляют воду до общего объема реакционной массы 200 л и перемешивают массу в течение 15 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2М водный раствор, содержащий гидраты натриевых солей смеси аминокислот (аланина, валина, глицина, лейцина, изолейцина, пролина, фенилаланана, оксопролина, серина, тирозина, треонина, аргинина, гистидина, лизина, оксилизина, цистеина, цистина, метионона, аспарагиновой кислоты и глютаминовой кислоты) со средней молекулярной массой 135 и содержанием свободной щелочи 0,08 моль/л.

Таким образом, предложенное устройство позволяет утилизировать биологически опасные отходы, содержащие животные белки, проводя их глубокий гидролиз до аминокислот и низкомолекулярных пептидов.

1. Устройство для утилизации отходов, содержащих животные белки, включающее реактор, расположенный над ним расширитель-холодильник, декантатор с фильтром и приемник продуктов утилизации, при этом реактор снабжен герметически закрывающейся крышкой и трубопроводом для подачи пара, заканчивающимся в нижней зоне реактора отверстиями, реактор связан с расширителем-холодильником двумя трубопроводами - трубопроводом подачи в расширитель-холодильник использованного в реакторе пара, подсоединенным к верхней части расширителя-холодильника, и трубопроводом отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор, подсоединенным к нижней части расширителя-холодильника, причем с верхней частью расширителя-холодильника соединен трубопровод отвода образующихся газов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что реактор установлен на двух шарнирных опорах с возможностью вращения в вертикальной плоскости и снабжен приводом поворота, трубопровод подачи использованного в реакторе пара в расширитель-холодильник и трубопровод отвода конденсата из расширителя-холодильника в реактор имеют гибкие участки, а трубопровод для подачи пара в реактор заканчивается расположенным горизонтально подковообразным или кольцевым участком, на котором имеются отверстия.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубопровод для подачи пара в реактор имеет гибкий участок, расположенный вне реактора.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что трубопровод для подачи пара в реактор проходит через цапфу одной из шарнирных опор реактора.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крышка реактора выполнена круглой и снабжена тросовым механизмом подъема, сверху на крышке имеется скоба для крепления троса, которая занимает эксцентричное положение по отношению к контуру крышки в плане.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расширитель-холодильник снабжен охлаждаемым змеевиком, расположенным в его корпусе.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что декантатор выполнен в виде ванны, снабженной крышкой и вертикальными перегородками.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено адсорбером для поглощения образующихся газов, подключенным к трубопроводу, соединенному с верхней частью расширителя-холодильника.