SE520713C2 - Anordning, förfarande och system för torkning av biologiskt avfall - Google Patents

Description

35 . . , . ,. 520 715 2 Strävan från renhållningsverken är att kunna hantera den biologiska fraktionen med de befintliga transport- och hanteringssystemen som finns idag.

Det finns även en strävan från samhället att inom ramen för kretsloppsanpassningen av olika verksamheter återvinna och återanvända de energi- och näringsvärden samt värdefulla mineraler, vilka finns i det biologiska avfallet och återföra de i kretsloppet i form av tex slam till åkrarna eller som råvara vid djurfodertillverkning.

Ett förfarande för att komma runt problemen som be- skrivs ovan är mikrovågstorkning av avfallet. Det finns idag ett antal olika anordningar av detta slag. Dessa har dock en rad problem. Exempelvis finns en brandrisk på grund av risken för överhettning vid bestrålning av av- fallet med högenergetiska mikrovàgor. Dessutom kan otrev- liga lukter bildas och oönskade ämnen, såsom mögelsporer, spridas i samband med torkningen av avfallet, och dessa kan sprida sig i lokalen och det är även svårt att uppnå en effektiv torkning.

Uppfinningens syfte Syftet med uppfinningen är således att åstadkomma en anordning och ett förfarande för torkning av biologiskt avfall bestående av exempelvis frukt, grönsaker, kött och fisk med vilken ovan nämnda problem med den kända tekni- ken undanröjes. Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en anordning respektive ett förfaran- de/system för att torka avfallet och därmed göra det, lagringsstabilt så att befintliga transport- och hanter- ingssystem kan användas utan extra investeringar. Ytter- ligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande kring hanteringen av det biologiska avfallet som är ekonomiskt och hanteringsmässigt fördelaktigt, samtidigt som uppställda samhällsmål vad gäller krets- loppstänkande kan uppnås. 10 15 20 25 30 35 520 713 gig. 3 Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften uppnås enligt uppfinningen med en anordning som kännetecknas av att anordningen innefattar ett slutet kretslopp, vilket passerar genom sagda kamma- re, genom vilket luften är anordnad att cirkulera. Detta medför att eventuella illaluktande gaser, som bildas i torkkammaren, ej diffunderar ut i den omgivande luften, utan stannar i det slutna systemet, vilket innebär att anordningen kan vara placerad exempelvis i en livsmedels- butik utan risk för dåliga lukter eller bakteriesprid- ning.

En avfuktningsenhet är vidare lämpligen anordnad i det slutna kretsloppet, i syfte att avfukta luften som utträder från kammaren. Därvid avfuktas luften i det slutna systemet och kan därmed recirkuleras in i kammaren för ny fuktupptagning. Därmed kan luften återanvändas och behöver ej utbytas i det slutna systemet. Lämpligen är en sluten behållare tätslutande ansluten till sagda avfukt- ningsenhet, för upptagande och förvaring av avgiven väts- ka. Detta medför att ej heller den avgivna vätskan kommer i direktkontakt med den omgivande luften, och avger där- med inte heller någon dålig lukt, bakterier eller dylikt till omgivningen.

Vidare är lämpligen en värmeenhet anordnad i sagda kretslopp, i syfte att värma upp gasen, före dess inträde i kammaren ,för erhållande av en effektivare vätskeupp- tagning. Detta medger i sin tur att avfallet i kammaren värms upp till en lämplig temperatur.

Lämpligen är ett omrörningsorgan anordnat i kamma- ren, för omrörning av avfallet. Detta medger en jämnare uppvärmning och torkning av avfallet, vilket undviker bildandet av heta zoner i avfallet, varvid överhettnings- risken minskas.

Vidare är lämpligen en sensor anordnad i det slutna kretsloppet, före avfuktningsenheten i flödesriktningen, varvid sensorn är förbunden med en styrenhet, för styr- ning av stràlningseffekten i relation till fukthalten i 10 15 20 25 30 35 520 713 4 luftströmmen i sagda position, i syfte att erhålla en jämvikt mellan den fukt som alstras vid bestrålningen och den fukt som luftströmmen förmår att transportera bort.

Anordningen kan därmed optimeras på så vis att det alst- ras precis så mycket fukt i kammaren som luften i det slutna kretsloppet förmår att transportera bort. Vidare kan bestràlningen med exempelvis mikrovågor avbrytas vid ett lämpligt tillfälle, Vidare uppnås ovan nämnda syften med ett förfarande som funktion av sensorutsignalen. för torkning av biologiskt avfall, innefattande stegen att placera avfallet i en tätslutande kammare, inblåsa varmluft i kammaren för uppvärmning av avfallet, bestråla avfallet i kammaren företrädesvis med mikrovågor, för torkning av avfallet, bortföra avgiven fukt från kammaren med en utgående luftström och via ett slutet kretslopp recirkulera luften för att åter inblåsa luften i kamma- ren. Detta förfarande medför en torkning av avfallet, samtidigt som den fukt som alstras bortförs från kamma- ren. Tack vare det slutna kretsloppet förhindras vidare illaluktande och kontaminerade gaser från att spridas till omgivningen.

Lämpligen innefattar förfarandet även steget att via det slutna kretsloppet transportera den utgående luft- strömmen till en avfuktningsenhet för avkylning och av- fuktning av luften, och därefter till en värmeenhet, för erhållande av varmluft, och därefter återigen inblåsa varmluften i kammaren, varvid luften cirkuleras i det slutna kretsloppet. Uppvärmningen av luften före kammaren medför att luften har en ökad benägenhet att bortföra fukt, vilket höjer anordningens verkningsgrad. Vidare av- fuktas luften i avfuktningsenheten på konventionellt vis, och kan därmed recirkuleras till kammaren för upptagande av ytterligare fukt.

Lämpligen förs den avgivna vätska som bildas i av- fuktningsenheten, via ett slutet system, till en sluten förvaringskammare. Detta medför att ej heller vätskan kommer i direktkontakt med den omgivande luften, och av- 10 l5 20 25 30 35 520 713 5 ger därmed inte heller någon dålig lukt eller bakterier till omgivningen.

Vidare innefattar steget att bestràla avfallet i kammaren med företrädesvis mikrovàgor för torkning av av- fallet även att bestràla avfallet med en jämn stràlnings- effekt, till dess att fukthalten i den utgående luft- strömmen sjunker under ett på förhand fastställt värde.

Detta medför en snabb och effektiv torkning, till dess att avfallet uppnått en förutbestämd torrhetsgrad. Lämp- ligen innefattar steget att bestràla avfallet i kammaren med företrädesvis mikrovàgor för torkning av avfallet även att efter nämnda jämna bestrålning sänka stràlnings- effekten stegvis/kontinuerligt och, under en viss effekt, pulsa stràlningskällan till en på förhand fastställd fukthalt i den utgående luftströmmen, och därefter upphö- ra med bestrålningen. Denna pulsning medger att avfallet hinner kallna mellan pulserna vilket bidrar till en ef- fektiv sluttorkning för erhållande en hög torrhetsgrad hos avfallet. Vidare innefattar steget att bestràla av- fallet i kammaren med företrädesvis mikrovàgor för tork- ning av avfallet även att inledningsvis gradvis öka strålningseffekten, under övervakning av temperaturen i kammaren, så att denna ej överskrider ett pá förhand be- stämt värde. Detta ger en mjuk temperaturgradient i bör- jan av uppvärmningsprocessen.

Slutligen uppnås ovan nämnda syften med ett system för bearbetning och torkning av biologiskt avfall, varvid systemet innefattar en anordning av ovan beskrivet slag.

Företrädesvis innefattar systemet även en fördelningsan- ordning för finfördelning av avfallet före torkningen, vilket bidrar till ett jämnare torkresultat. Vidare inne- fattar systemet även lämpligen en utsugningsanordning för utsugning av torkat avfall från kammaren i torkanordning- en till en förvaringsenhet. Vidare kan även en förpack- ningsanordning, varvid det torkade avfallet transporteras till denna för direkt förpackning i säckar eller dylikt, ingå i systemet. Därmed erhålles ett helt automatiskt 10 15 20 25 30 35 520 713 6 förfarande för hantering av biologiskt avfall, i närheten av den plats där avfallet uppkommer.

Kort beskrivning av ritninqarna Uppfinningen kommer i fortsättningen att beskrivas ytterligare genom utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1 är ett schematisk vy över en anordning i en- lighet med uppfinningen.

Fig 2 är en perpektivvy av en torkanordning enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig 3 är en schematisk vy av ett system innefattande en torkanordning enligt uppfinningen.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Torkanordningen 1 enligt fig l och 2 innefattar en cylinderformig torkkammare 2, vilken är tillverkad av ett mikrovàgsgenomträngligt material, exempelvis plast. Tork- kammaren 2 omges, förutom vid dess ovansida, av ett mik- rovàgsavskàrmande metallhölje (ej visat). I bottnen på kammaren 2 mynnar två luftmunstycken och i metallhöljets sidovägg mynnar tre mikrovàgsapplikatorer/vàgledare 17, vilka är förbundna med mikrovàgsalstrande magnetroner 14 som kyls av en kylfläkt 15. Tillsammans bildar dessa en mikrovàgsenhet 13. Mikrovàgsapplikatorerna är jämnt för- delade i kammarens höjdriktning. Luftmunstyckena 5 blåser ut luft med en vinkel, företrädesvis cirka 30°, relativt horisontalplanet àt inbördes olika häll, för bildande av en cyklisk rotation av luften. Detta medför en stor kon- taktyta mellan avfall och luft. I detta fall utgörs mun- styckena av plattor som täcker mynningarna, och vilka uppvisar sneda (ca 30°) genomgående öppningar. I kammaren är vidare ett omrörningsorgan 4 anordnat, vilket innefat- tar en centralt roterbart anbringad arm. Detta omrör- ningsorgan är förbunden med en motor, och kan bringas i rotation i kammaren med en hastighet av exempelvis 10-20 varv per minut. Kammaren är öppen uppåt, men är förslut- lO 15 20 25 30 35 520 715 7 bar med ett lock 3, som även innefattar en metallplatta, för komplettering av det skärmande metallhöljet. Tillsam- mans omger denna platta tillsammans med ovan nämnda me- tallhölje fullständigt torkkammaren 2, när locket är stängt, för àstadkommande av fullkomlig skärmning. Vid kammarens topparti finns en mynning 6, täckt med en per- forerad plåt 7 runt om torkkammarens överdel, genom vil- ken mynning 6 luften utträder. Från denna toppmynning 6 utgår en kanal 16, vilken leder till en kondensor 9. Där- efter leder kanalen 16 via en fläkt 8 vidare till ett el- värmebatteri 12 och mynnar därefter slutligen i ovan be- skrivna luftmunstycke 5 för bildandet av ett slutet kretslopp. Kondensorn 9 är vidare tätt ansluten till en behållare 10 för kondensat. Denna behållare är tömnings- bar via en ventil 11. Vidare är ett antal sensorer S1,S2 tillhandahàllna i anordningen. Dessa kan vara belägna pà en rad olika lägen i anordningen, men i det visade fal- let är en första fuktsensor S1 anordnad före kondensorn i syfte att kontrollera fukthalten i det utgående luftflö- det. vid kammaren, Vidare är en andra sensor belägen före munstyckena för mätning av lufttemperaturen i kammaren.

Sensorerna är kopplade till en styrenhet 18. Tillsammans bildar de ovan beskrivna enheterna ett slutet kretslopp, eller cirkulationssystem, i vilket luften kan cirkuleras utan att komma i kontakt med den omgivande atmosfären vid torkning. Som ett exempel kan luften i systemet vid tork- ning ha en cirkulationshastighet pà ca 100 n?/h.

Vid torkning av biologiskt avfall, tex rester av frukt, maren 2 varefter locket 3 stängs och kammaren 2 förseg- Lämpligen har avfallet finfördelats till bitar med jämn storlek innan det placerades i kammaren 1. Detta kan fisk, grönsaker och kött, placeras avfallet i kam- las. ske medelst en fördelningsanordning I som är placerad i anslutning till torkanordningen. Detta visas schematiskt i fig 3. Fördelningsanordningen innefattar även ett in- tegrerat sorteringsbord för sortering av avfallet. Even- tuellt kan en fördelningsanordning för detta ändamål vara 10 15 20 25 30 35 520 715 8 anordnad i kammaren. Därefter sätts fläkten 16 igång, och luft börjar därvid cirkulera i systemet. I samband med detta sätts elvärmebatteriet 12 igång, vilket upphettar luften till en vald temperatur, varvid luften senare av- ger detta värme till avfallet i kammaren. Luften upphet- tas av batteriet till en temperatur på mellan ca 50°- l50°C, företrädesvis mellan 75°-lO0°C, lämpligen ca 80°C.

Uppvärmningen av luften leder till att luftens absorbe- ringsförmàga för fukt ökar. Tack vare inblåsningen av varmluft sker således en uppvärmning av avfallet i kamma- ren. När avfallet uppnått en fastställd temperatur star- tas magnetronerna 14 vid en förhållandevis låg effekt, vilken ökas successivt allt eftersom avdunstningen av fukt från avfallet ökar. Därefter hålls magnetroneffekten på en jämn nivå, till dess att den fuktsensor S1 som är belägen före kondensorn 9 indikerar att fukthalten i den utgående luften minskar, varefter magnetroneffekten sänks successivt till den understiger ett bestämt värde under vilket magnetronerna 14 pulsas under 10-20 sekunder per minut tills fukthalten i luftströmmen uppnår ett för- inställt värde. Därefter avbryts mikrovágsbestràlningen, medan fläkten 8 tillåts vara på under ytterligare en tidsperiod, i syfte att åstadkomma en eftertorkning av avfallet. Under hela torkperioden kontrollerar de ovan nämnda sensorerna S1, S2 fukthalten respektive temperatu- ren i de olika delarna av systemet, i syfte att styra magnetronbestrålningen och eluppvärmningen och därmed op- timera torkprocessen, samtidigt som man undviker över- hettning av systemet, samt vätskebildning i kammaren. Op- timalt bortför luften precis all den fukt som alstras vid mikrovàgstorkning av avfallet. Om för mycket fukt bortfö- res riskerar avfallet att överhettas, med en risk för brand som följd. Anordningen kan därför även, som en ex- tra säkerhetsåtgärd, vara försedd med medel för brand- skydd. Om för lite fukt bortföres bildas vätska i tork- kammaren 2 vilket leder till ett försämrat torkresultat och större tidsåtgång. Den fuktiga luft som bildas i kam- 10 15 20 25 30 35 52Û 713 9 maren sugs ut genom den perforerade plàten 7 och ut i ka- nalen och vidare till kondensorn. I kondensorn 9 avfuktas luften pà konventionellt vis. Före kondensorn kan luften ha en relativ fuktighet pà 20-100%. Dà luften kyls i kon- densorn stiger den relativa fuktigheten till 100% och vatten fälls ut. Kondensatet transporteras till ovan be- skrivna kondensatbehàllare ll för förvaring. Efter kon- densorn transporteras luften vidare till elvärmebatteriet där luften åter uppvärms och den relativa fuktigheten sjunker till 15-25%, för att sedan àter blàsas in i tork- kammaren.

Ovan beskrivna enheter är anordnade i ett slutet sy- stem, vilket innebär att ingen lukt eller dylikt riskerar att tränga ut, vilket gör anordningen lämplig för använd- ning i exempelvis livsmedelsaffärer och restauranger.

Avfallsprodukten fràn ovan beskrivna anordning blir till har bioflingorna kvar flingor, s.k. bioflingor. Tack vare torkprocessen, skillnad fràn exempelvis pressning, hela det näringsvärde som fanns i avfallet. Detta medför att bioflingorna exempelvis är användbara som tillsatsäm- ne i exempelvis djurfoder. Vidare kan bioflingorna använ- das som tillsats vid exempelvis kompostering, rötning el- ler förbränning. Sàledes har det biologiska avfallet för- vandlas fràn sopor till en nyttig produkt. Ytterligare en förtjänst med torkningen är att avfallets volym och vikt minskar väsentligt. Vid animaliskt avfall blir volymen efter torkning ca 50% av den ursprungliga och vid vegeta- biliskt avfall uppgår volymen till ca 10-20% av den ur- sprungliga. Viktminskningarna i respektive fall är av motsvarande storlek. Maximal fukthalt är i båda fallen 10%. Detta leder vidare till minskade transportkostnader.

Avfallet hygieniseras genom uppvärmning till min 75°C i minst l timma, varvid patogena bakterier avdödas. Därmed blir bioflingorna lagringsbeständiga i rumstemperatur i minst sex månader, och är väsentligen luktfria. Detta torkade avfall kan förvaras i en normal rumslokal. Lämp- ligen kan avfallet förvaras direkt i kärl som är anpassa- l0 15 20 25 30 35 520 713 10 de för transport. Lämpligen används en utsugningsanord- ning för att tömma kammaren på torkat avfall till ett förvaringskärl, innan nytt avfall för torkning kan påfyl- las i kammaren. Tack vare att det torkade avfallet är så- väl lagringsbeståndigt som väsentligen luktfritt och hy- gieniserat kan det torkade avfallet vidare hämtas med samma fordon som levererar exempelvis livsmedel, vilket medför en förändrad och billigare avfallshantering. Vida- re kan en konventionell förpackningsmaskin vara anordnad i anslutning till torkanordningen, för direkt förpackning av bioflingorna i säckar eller dylikt.

Det inses att en mängd modifieringar av den ovan be- skrivna utföringsformen av uppfinningen är möjliga inom uppfinningens ram, såsom definierad av de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan ovan nämnda fläkt vare belä- gen i olika lägen i systemet, då dess enda syfte är att cirkulera luften i det slutna kretsloppet. Vidare kan sensorplaceringen variera, och sensorerna kan exempelvis vara temperatur- eller fuktmätare, beroende på styrboxens utformning. Ovan beskrivs även att luftflödet fràn luft- munstyckena har en vinkel relativt horisontalplanet på ca 30°. Denna vinkel kan givetvis varieras med avseende på kammarens geometri osv. Den utföringsform som beskrivs ovan har vidare luftmunstycken för inblásning av luft i kammarens botten, och luftuttag vid kammarens topp. Dessa munstycken respektive uttag kan vara placerade på olika ställen i kammaren, men är lämpligen, som i ovanstående exempel, anordnade på motstående sidor av kammaren, för att åstadkomma ett luftflöde genom väsentligen hela kam- maren. De i utföringsexemplen beskrivna strålningskällor- na är mikrovàgskällor, närmare bestämt magnetroner, men det är även möjligt att använda strålningskällor inom vissa andra våglängdsomràden, exempelvis inom det infra- röda stràlningsområdet. Ovan beskrivs även användning av en kondensor som avfuktningsenhet, men denna kondensor kan exempelvis ersättas av en kompressor. Vidare beskrivs 520 713 ll ett antal alternativ och möjliga modifieringar i ovanstà- ende beskrivning.

Claims (17)

u) UI 520 713 l2 PATENTKRAV

1. Anordning för torkning av biologiskt avfall, i synnerhet livsmedelsavfall, varvid anordningen innefattar en kammare (2) för upptagande av avfallet samt åtminstone en stràlningsalstrande källa (14), företrädesvis en mik- rovàgsalstrande källa, vilken är anordnad för bestràlning och torkning av avfallet i sagda kammare (2), k ä n n e - t e c k n a d av att anordningen innefattar ett slutet kretslopp (2, 16), vilket passerar genom sagda kammare (2), genom vilket luft är anordnad att cirkulera, på så vis att åtminstone ett munstycke är anordnat i sagda kam- mare, genom vilket varmluft, för uppvärmning av sagda av- fall är avsett att införas.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att en avfuktningsenhet (9) är anordnad i sagda krets- lopp (2, 16), i syfte att avfukta luften som utträder fràn kammaren (2).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att en sluten behållare (10) är tätslutande ansluten till sagda avfuktningsenhet (9), för upptagande och för- varing av avgiven vätska.

4. Anordning enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a d av att en värmeenhet (12) är anordnad i sagda kretslopp, i syfte att värma upp luften, före dess inträde i kammaren (2).

5. Anordning enligt nàgot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att ett omrörningsorgan (5), för omrörning av avfallet, är anordnat i kammaren (2).

6. Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a d av att åtminstone en sensor (S1) är anord- nad i det slutna kretsloppet, före avfuktningsenheten (9) i flödesriktningen, varvid sensorn (S1) är förbunden med en styrenhet (18), för styrning av mikrovàgseffekten i relation till fukthalten i luftströmmen i sagda position.

7. Förfarande för torkning av biologiskt avfall, in- nefattande stegen att: 10 15 20 25 30 Q! U'| 520 713 13 placera avfallet i en tätslutande kammare, inblàsa varmluft (A) i kammaren för uppvärmning av avfal- let, bestràla avfallet i kammaren företrädesvis med mikrovå- gor, för torkning av avfallet, bortföra överbliven fukt från kammaren med en utgående (B) , via ett slutet kretslopp (2, 16) luftström och recirkulera luften för att åter inblåsa luften i kammaren.

8. Förfarande enligt krav 7, även innefattande ste- get att: transportera den utgå- (16) och därefter till en via det slutna kretsloppet (2, 16) ende luftströmmen (B) till en avfuktningsenhet för avkylning och avfuktning av luften, (12), och därefter värmeenhet för erhållande av varmluft, i kammaren, varvid luften 16). även innefattande ste- återigen inblàsa varmluften (A) cirkuleras i det slutna kretsloppet (2,

9. Förfarande enligt krav 8, get att: via ett slutet system föra den avgivna vätska som bildas i avfuktningsenheten (9), till en sluten förvaringskamma- re (10).

10. Förfarande enligt något av kraven 7-9, varvid steget att bestràla avfallet i kammaren (2) med företrä- desvis mikrovågor för torkning av avfallet vidare inne- fattar steget att: bestràla avfallet med en jämn strålningseffekt, till dess att fukthalten i den utgående luftströmmen (B) sjunker under ett pà förhand fastställt värde.

11. Förfarande enligt krav 10, varvid steget att be- stråla avfallet i kammaren (2) med företrädesvis mikrovå- gor för torkning av avfallet vidare innefattar steget att: efter nämnda jämna bestràlning sänka strålningseffekten gradvis och, under en viss effekt, pulsa stràlningskällan under 10-20 sek per minut tills fukthalten i luftströmmen 10 15 20 25 30 520 713 14 uppnàr ett förinställt värde, och därefter upphöra med besträlningen.

12. Förfarande enligt krav 10 eller 11, varvid ste- get att bestràla avfallet i kammaren (2) med företrädes- vis mikrovàgor för torkning av avfallet vidare innefattar steget att: inledningsvis gradvis öka stràlningseffekten, under över- vakning av temperaturen i frànluftsflödet fràn kammaren (2), värde. sà att denna ej överskrider ett pà förhand bestämt

13. System för bearbetning och torkning av biolo- giskt avfall, i synnerhet livsmedelsavfall, k ä n n e - t e c k n a t av att systemet innefattar en torkanordning (II) av det slag som definieras i något av kraven 1-6. k ä n n e t e c k n a t av (I), finfördelning av det biologiska avfallet före torkningen.

14. System enligt krav 13, att det även innefattar en fördelningsanordning för

15. System enligt krav 13 eller 14, k ä n n e - t e c k n a t av att det även innefattar en utsugningsan- (III), från kammaren i torkanordningen för utsugning av torkat biologiskt avfall (II) ordning till en förvarings- enhet.

16. System enligt krav 14 eller 15, k ä n n e - t e c k n a t av att sagda anordningar är integrerade i en enhet.

17. System enligt något av kraven 13-16, k ä n n e - t e c k n a t av att det även innefattar en förpackninge- anordning (IV), varvid det torkade avfallet transporteras till denna för direkt förpackning i säckar eller dylikt (V).