酶促热干化系统和酶促热干化系统的运行方法

摘要

本发明涉及厨余垃圾处理领域，提供一种酶促热干化系统及酶促热干化系统的运行方法，酶促热干化系统包括酶促反应器、升温加热带及采集组件，所述酶促反应器设有反应腔和连通所述反应腔的入料口和出气口；所述升温加热带环绕在所述酶促反应器的外侧，以对所述反应腔加热；所述采集组件与所述出气口连接，以采集从所述出气口流出的产物。本发明通过将升温加热带环绕在酶促反应器的外侧，降低了进行酶促反应阶段和热干化阶段的操作复杂性，采集组件可收集酶促反应阶段和热干化阶段的产物避免污染，从而实现系统对厨余垃圾进行高效的减量化处理。

说明书

技术领域

本发明涉及厨余垃圾处理技术领域，尤其涉及酶促热干化系统和酶促热干化系统的运行方法。

背景技术

厨余垃圾由于有机质含量高，通常可通过酶制剂处理，从而达到厨余垃圾的快速的减量化、无害化处理，厨余垃圾与酶制剂反应完成后需要对厨余垃圾干化处理。相关技术中，厨余垃圾与酶制剂反应和产物热干化分别在不同的装置中进行，操作较为复杂，不便于日常家庭厨余垃圾的减量化处理。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种酶促热干化系统，旨在实现厨余垃圾的高效减量化处理。

本发明还提出一种酶促热干化系统的运行方法。

根据本发明第一方面实施例的酶促热干化系统包括：

酶促反应器，所述酶促反应器设有反应腔和连通所述反应腔的入料口和出气口；

升温加热带，所述升温加热带环绕在所述酶促反应器的外侧，以对所述反应腔加热；

采集组件，所述采集组件与所述出气口连接，以收集从所述出气口流出的产物。

在一个实施例中，所述采集组件包括：

导气管，所述导气管的一端连接于所述出气口；

冷凝管，所述冷凝管的一端连接于所述导气管远离所述出气口的一端。

所述采集组件还包括冷却管，所述冷却管设有冷却腔以及连通所述冷却腔的进水口和出水口，所述冷凝管穿设于所述冷却腔内。

所述出水口所在的高度高于所述进水口所在的高度。

在一个实施例中，所述采集组件还包括冷凝水收集器，所述冷凝水收集器设于所述冷凝管远离所述导气管的一端，所述冷凝水收集器设有与所述冷凝管连通的集水腔。

在一个实施例中，所述采集组件还包括气泵，所述气泵连接至所述冷凝管，以抽吸所述冷凝管内的气体。

在一个实施例中，所述酶促热干化系统还包括破碎搅拌桨，所述破碎搅拌桨可转动地设于所述反应腔内。

在一个实施例中，所述酶促热干化系统还包括驱动件，所述驱动件设于所述酶促反应器，所述驱动件的输出端与所述破碎搅拌桨连接，以驱动所述破碎搅拌桨转动。

在一个实施例中，所述酶促热干化系统还包括控制面板，所述控制面板设于所述酶促反应器的外壁面，所述控制面板用于控制所述酶促热干化系统的正常运行。

本发明还提供了一种酶促热干化系统的运行方法，所述酶促热干化系统包括酶促反应器、升温加热带、采集组件、冷却管、冷凝水收集器、气泵、破碎搅拌桨、驱动件及控制面板，所述酶促反应器设有反应腔和连通所述反应腔的入料口和出气口，所述升温加热带环绕在所述酶促反应器的外侧，所述采集组件与所述出气口连接；所述采集组件包括导气管和冷凝管，所述导气管的一端连接于所述出气口，所述冷凝管的一端连接于所述导气管远离所述出气口的一端；所述冷却管设有冷却腔以及连通所述冷却腔的进水口和出水口，所述冷凝管穿设于所述冷却腔内；所述冷凝水收集器设于所述冷凝管远离所述导气管的一端，所述冷凝水收集器设有与所述冷凝管连通的集水腔；所述气泵连接至所述冷凝管；所述破碎搅拌桨可转动地设于所述反应腔内；所述驱动件设于所述酶促反应器，所述驱动件的输出端与所述破碎搅拌桨连接；所述控制面板设于所述酶促反应器的外壁面，所述酶促热干化系统的运行方法包括以下步骤：

步骤一，每公斤厨余垃圾混合5～20g酶制剂组成样品，所述样品从所述入料口投入所述反应腔，启动所述驱动件，驱动所述破碎搅拌桨粉碎混合搅拌所述样品；

步骤二，所述控制面板启动所述升温加热带，所述升温加热带升温至酶促反应阶段温度，设置所述控制面板以控制酶促反应阶段的反应时长，所述样品在所述破碎搅拌桨的搅拌下反应，冷却水从所述进水口进水，所述出水口出水，启动所述气泵；

步骤三，所述设置的酶促反应阶段的反应时间结束后，所述升温加热带升温至100℃以上，所述样品进入热干化阶段，所述样品蒸发的水分由所述冷凝水收集器进行收集；

步骤四，所述升温加热带停止加热，等待酶促热干化系统的温度恢复至室温；

步骤五，所述酶促热干化系统的温度恢复至室温，所述破碎搅拌桨停止工作，冷却水停止进水，所述气泵停止工作。

在一个实施例中，所述酶促反应阶段温度为50～70℃，所述酶促反应阶段的反应时长为4～6小时；所述热干化阶段设置的温度为100～120℃，所述热干化阶段持续时长为4～8小时。

在一个实施例中，所述酶制剂由碳水化合物酶、脂肪酶和蛋白酶混合配制，所述酶制剂中的所述碳水化合物酶、所述脂肪酶和所述蛋白酶的含量在10％～30％，其中所述碳水化合物酶由淀粉酶、糖化淀粉酶、木聚糖酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶等比例混合配制。

根据本发明实施例的酶促热干化系统，通过酶促反应器设置反应腔用于放置酶制剂和厨余垃圾进行反应，并可通过入料口将物料放入反应腔内，反应后产生的气体可通过出气口排出至采集组件。同时，将升温加热带环绕在酶促反应器的外侧，加热反应腔内物料至适宜温度并保温，以提高酶促反应速率；此外，酶促反应结束后，升温加热带升温，对反应腔内的反应后的物料进行热干化处理。通过将升温加热带环绕在酶促反应器的外侧，降低了进行酶促反应阶段和热干化阶段的操作复杂性，采集组件可收集酶促反应阶段和热干化阶段产生的物质以防止有害产物外泄。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的酶促热干化系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的酶促热干化系统的运行方法的示意性流程图。

附图标记：

1、酶促反应器；2、入料口；3、升温加热带；4、破碎搅拌桨；5、驱动件；6、导气管；7、冷凝管；8、冷凝水收集器；9、气泵；10、进水口；11、出水口；12、控制面板；13、冷却管；14、出气口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，根据本发明第一方面实施例的酶促热干化系统包括酶促反应器1、升温加热带3及采集组件，酶促反应器1设有反应腔和连通反应腔的入料口2和出气口14；升温加热带3环绕在酶促反应器1的外侧，以对反应腔加热；采集组件与出气口14连接，以采集从出气口14流出的产物。

根据本发明实施例的酶促热干化系统，通过酶促反应器1设置反应腔用于放置酶制剂和厨余垃圾进行反应，并可通过入料口2将物料放入反应腔内，反应后产生的气体可通过出气口14排出至采集组件。同时，将升温加热带3环绕在酶促反应器1的外侧，以对反应腔内的反应后的物料进行热干化处理。通过将升温加热带3环绕在酶促反应器1的外侧，降低了进行酶促反应阶段和热干化阶段的操作复杂性。

可以理解的，酶促反应器1可呈圆柱体状、长方体状或者正方体状，在此不做限定。可选地，入料口2设于酶促反应器1的上方，以便于向反应腔内填入酶制剂和物料，酶促反应器1的高度与直径比为3：1，容积为5L。示例性的，在酶促反应器1的顶部设有凸台，入料口2设于凸台的侧壁，如此，以避免酶促反应器1的上方杂物掉落进反应腔内，降低杂物进入反应腔的几率。可选地，出气口14设于酶促反应器1的顶部，以便于气体流出而固体无法轻易到达出气口14。升温加热带3缠绕在酶促反应器1的外侧壁上，以对反应腔内进行加热保温，为酶促反应营造适宜温度环境，此外，在酶促反应阶段后，升温加热带3升温至100℃以上，物料进入热干化阶段，物料蒸发的水分和产生的挥发性气体由采集组件进行收集，采集组件可以是气体收集器或者冷凝水收集器8等仪器，在此不做限定，只要便于收集产物即可。

根据本发明的一个实施例，采集组件包括导气管6和冷凝管7，导气管6的一端连接于出气口14；冷凝管7的一端连接于导气管6远离出气口14的一端。

可以理解的，导气管6用于将反应腔内的气体导向冷凝管7，故导气管6的两端分别连接出气口14和冷凝管7，可选地，导气管6的内径为15mm。需要说明的是，在升温加热带3加热过程中，反应腔内会产生水蒸气，水蒸气可在冷凝管7中冷凝成水。

根据本发明的一个实施例，采集组件还包括冷却管13，冷却管13设有冷却腔以及连通冷却腔的进水口10和出水口11，冷凝管7穿设于冷却腔内。示例性的，冷凝管7采用水冷方式对管内的水蒸气进行冷凝，冷凝管7穿设于冷却管13的冷却腔内，通过往冷却腔内通入冷却水，以使得冷凝管7内的水蒸气在冷凝管7的内壁冷凝成水。可以理解的，冷却水可由外部水源在进水口10通入冷却腔，并在出水口11流出冷却腔。

根据本发明的一个实施例，出水口11所在的高度高于进水口10所在的高度。可以理解的，冷却腔的水流方向采用下进上出的方式，可选地，出水口11位于冷却管13的上端，而进水口10位于冷却管13的下端，以使得水流全面覆盖冷却腔，提高冷却效果。

根据本发明的一个实施例，采集组件还包括冷凝水收集器8，冷凝水收集器8设于冷凝管7远离导气管6的一端，冷凝水收集器8设有与冷凝管7连通的集水腔。需要说明的是，冷凝管7呈竖直放置，以便于附在冷凝管7内壁的水流下，并流进下方的冷凝水收集器8中，如此，可不使用冷凝管7装载冷凝水，采用冷凝水收集器8收集冷凝水，以便于冷凝管7持续进行冷凝工作。

根据本发明的一个实施例，采集组件还包括气泵9，气泵9连接至冷凝管7靠近冷凝水收集器8的一侧，以抽吸系统内的气体。可以理解的，为了便于反应腔内的气体通过导气管6流向冷凝管7方向，设置气泵9抽吸冷凝管7内的气体，以形成负压，使得反应腔内的气体通过出气口14流出。气泵9可通过导管连通冷凝管7，可选地，气泵9可采用微型气泵9，负压抽气，峰值流量≥1.0L/min，平均流量≥0.6L/min。

根据本发明的一个实施例，酶促热干化系统还包括破碎搅拌桨4，破碎搅拌桨4可转动地设于反应腔内。为了对反应腔内的物料进行搅拌，提高反应效率，在反应腔内设置有转动的破碎搅拌桨4，可选地，破碎搅拌桨4呈竖直放置，并与反应腔的上下两壁面转动连接，破碎搅拌桨4的一端可穿过酶促反应器1伸出于反应腔外，以便于驱动破碎搅拌桨4旋转进行搅拌。

根据本发明的一个实施例，酶促热干化系统还包括驱动件5，驱动件5设于酶促反应器1，驱动件5的输出端与破碎搅拌桨4连接，以驱动破碎搅拌桨4转动。可以理解的，通过驱动件5驱动破碎搅拌桨4转动，搅拌更均匀，减少人工操作。驱动件5可以是旋转气缸或者电机，在此不做限定。

根据本发明的一个实施例，酶促热干化系统还包括控制面板12，控制面板12设于酶促反应器1的外壁面，控制面板12用于控制酶促反应器1的反应时间和升温加热带3的温度。可以理解的，控制面板12可通过控制驱动件5的启停，以控制破碎搅拌桨4的转动控制酶促反应器1的反应效率。同时，可控制升温加热带3的加热温度从而控制反应温度。

如图2所示，本发明实施例提供了一种酶促热干化系统的运行方法，酶促热干化系统包括酶促反应器、升温加热带、采集组件、冷却管、冷凝水收集器、气泵、破碎搅拌桨、驱动件及控制面板，酶促反应器设有反应腔和连通反应腔的入料口和出气口，升温加热带环绕在酶促反应器的外侧，采集组件与出气口连接；采集组件包括导气管和冷凝管，导气管的一端连接于出气口，冷凝管的一端连接于导气管远离出气口的一端；冷却管设有冷却腔以及连通冷却腔的进水口和出水口，冷凝管穿设于冷却腔内；冷凝水收集器设于冷凝管远离导气管的一端，冷凝水收集器设有与冷凝管连通的集水腔；气泵连接至冷凝管；破碎搅拌桨可转动地设于反应腔内；驱动件设于酶促反应器，驱动件的输出端与破碎搅拌桨连接；控制面板设于酶促反应器的外壁面，酶促热干化系统的运行方法包括以下步骤：

步骤一，每公斤厨余垃圾混合5～20g酶制剂组成样品，样品从入料口投入反应腔，启动驱动件，驱动破碎搅拌桨粉碎混合搅拌样品；需要说明的是，样品的重量可根据实际进行调整，例如两公斤的厨余垃圾混合10～40g的酶制剂组成样品，每公斤厨余垃圾混合的酶制剂用量可以是5g、10g或者15g等，其可根据厨余垃圾有机质含量进行调整。可以理解的，驱动件驱动破碎搅拌桨对样品进行搅拌，以使得厨余垃圾和酶制剂混合均匀，且其破碎粒径适宜，以便于提高反应效率。

步骤二，控制面板启动升温加热带，升温加热带升温至酶促反应阶段温度，设置控制面板以控制酶促反应阶段的反应时长，样品在破碎搅拌桨的搅拌下反应，冷却水从进水口进水，出水口出水，启动气泵；

步骤三，设置的酶促反应阶段的反应时间结束后，升温加热带升温至100℃以上，样品进入热干化阶段，样品蒸发的水分由冷凝水收集器进行收集；可以理解的，升温加热带加热反应腔内物料至适宜温度并保温，以提高酶促反应速率；此外，酶促反应阶段结束后，升温加热带升温，对反应腔内的反应后的物料进行热干化处理，通过将升温加热带环绕在酶促反应器的外侧，避免了需要另外将样品取出进行热干化阶段的步骤，降低了进行酶促反应阶段和热干化阶段的操作复杂性。

步骤四，升温加热带停止加热，等待酶促热干化系统的温度恢复至室温；

步骤五，酶促热干化系统的温度恢复至室温，破碎搅拌桨停止工作，冷却水停止进水，气泵停止工作。

在一个实施例中，酶促反应阶段温度为50～70℃，酶促反应阶段的反应时长为4～6小时；热干化阶段设置的温度为100～120℃，热干化阶段持续时长为4～8小时。可以理解的，酶促反应阶段的反应温度较低，以实现加快反应速率的同时，避免提前进入热干化阶段，厨余垃圾较多时，酶促反应阶段的反应时长较长，可以是6小时，反之，厨余垃圾较少，则可选择酶促反应阶段的反应时长较短，例如4小时。而在热干化阶段设置的温度较高，以使得样品进入热干化，蒸发有害物质并排出至采集组件收集起来。

在一个实施例中，酶制剂由碳水化合物酶、脂肪酶和蛋白酶混合配制，酶制剂中的碳水化合物酶、脂肪酶和蛋白酶的含量在10％～30％，其中碳水化合物酶由淀粉酶、糖化淀粉酶、木聚糖酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶等比例混合配制。

最后应说明的是，以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。