一种可快速结团豆腐猫砂及其制备装置及制备方法

1.本发明属于宠物猫砂技术领域，具体涉及一种可快速结团豆腐猫砂及其制备装置及制备方法。


背景技术：

2.现有市售猫砂主要分为以下几类：水晶猫砂、膨润土猫砂、木屑猫砂和豆腐猫砂等。
3.水晶猫砂、膨润土猫砂、木屑猫砂由于其制作原料使用了化学制品，或使用时会产生过量粉尘等原因会对猫的肝脏及呼吸道健康产生不同程度的负面影响。
4.现市售的豆腐猫砂主要原料为豆渣，使用过程中不会产生过多的粉尘，方便清理。且豆腐猫砂属于食品级猫砂，即便猫在使用过程中误食也不会产生毒副作用。但现有市售豆腐猫砂的外观基本为直径约2-4mm，长度约0.3-1cm的棒状颗粒，在运输、储存以及使用的过程中容易断裂，会产生粉尘并降低猫砂的使用效率。此类猫砂的结团性能不如膨润土猫砂，遇尿液后猫砂结团不紧密，形成的猫砂团硬度不高，易松散，并且由于其水溶性，非常容易在猫砂盆的底部以及边角发生粘黏现象，给清理带来了不便。另外，一些豆腐猫砂含水率很高，夏天或者在潮湿的环境中容易长虫。
5.专利cn110384048a提出了一种含有豆腐副产物的猫砂，其通过将豆渣和粉碎的活性炭加入到混合器中利用鼓风机进行干燥，然后放入挤压机中挤成规定形状，接着加入明胶和水溶性固体粒子进行搅拌，最后进行第二次干燥得到产品。
6.专利cn107455268a提出了一种豆腐渣制多孔结团型猫砂及其制备方法，其通过将膨润土与豆腐渣配合使用，弥补了豆腐渣结团性差的缺点，并且避免了膨润土猫砂的粉尘。同时在原料中添加了生糯米粉，利用糯米粉中含有的支链淀粉提升了猫砂粘性。通过加入艾草去除了排泄物中的异味，并抑制了细菌繁殖。
7.专利cn104521772a提出了一种添加多种吸水成分的宠物用猫砂及其制备方法，其通过在豆腐猫砂内加入改性过的植物秸秆作为猫砂的基层材料，增强了猫砂的吸水效果、干燥速度、抗菌除味效果，降低成本。通过在外层材料中加入聚丙烯酸钠、交联葡聚糖凝胶等吸水物质，提高粘性。
8.专利cn110915666a提出了一种抑菌除臭的猫砂及其制备方法，其通过在常规豆腐猫砂中添加双乙酸钠、硫酸亚铁等抑制剂改善了猫砂的除臭性能。
9.针对现有猫砂，仍需进一步提高其结团强度，避免其遇水松散等。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可快速结团的豆腐猫砂。
11.本发明的目的还在于提供一种可快速结团豆腐猫砂的生产装置。
12.本发明的目的还在于提供一种可快速结团豆腐猫砂的生产方法。
13.本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
14.一种可快速结团的豆腐猫砂，其特征在于：其原料的组分及重量份数比为：
[0015][0016]
一种可快速结团的豆腐猫砂的制备装置，其包括按工序布置的物料混合单元、冷冻干燥单元及流化床造粒单元，所述流化床造粒单元包括流化床、气体供应单元、雾化单元、粘结剂供应单元及电气控制单元，所述流化床包括布风室、制粒锅及扩散室，布风室底部设置气体进口，扩散室内顶部安装布袋除尘器、反吹装置及下压密封装置；所述气体供应单元为负压系统，包括安装在布袋除尘器气体出口处的抽风机，在流化床气体进口的进气管路上设有电加热器，对流化空气进行加热；所述雾化单元包括空气压缩机、压缩气体管路及设置于流化床内部的二流体实心锥喷嘴；所述粘结剂供应单元包括水浴锅、蠕动泵及粘结剂供应管路，粘结剂供应管路及空气压缩机的压缩气体管路连接至所述二流体实心锥喷嘴；所述电气控制单元包括plc、热电偶及控制面板，热电偶安装于进气管路，所述plc控制连接热电偶、蠕动泵、抽风机及反吹装置。
[0017]
而且，所述反吹装置包括储气瓶、反吹进气管路、反吹出气管路，储气瓶通过反吹进气管路连接至空气压缩机，储气瓶通过反吹出气管路连接至布袋除尘器内部，在反吹进气管路上安装储气瓶调节阀，在反吹出气管路上安装反吹开关阀。
[0018]
而且，所述布袋除尘器气体出口连接的出气管路上设有出气调节阀；所述雾化单元的二流体实心锥喷嘴连接的雾化空气管路上设有雾化气压调节阀。
[0019]
而且，所述制粒锅应为锥形。
[0020]
而且，所述粘结剂供应管路外缠绕有加热带与保温材料。
[0021]
一种如根据权利要求1所述的可快速结团的豆腐猫砂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0022]
1)原料制备：将豆渣、淀粉、碳酸钙、羧甲基纤维素、苯甲酸钠、木屑等按重量份数比置于混合单元进行混合，得到平均粒径100μm的粉末装物料作为猫砂原料；
[0023]
2)糊化处理：向猫砂原料中加入80-90℃的热水进行糊化处理，并搅拌成浆，得到糊化后物料；
[0024]
3)冷冻干燥：将糊化后物料置于冷冻干燥单元的冷冻装置中，并于-50℃～-55℃下冷冻10-12小时，再将冷冻后的物料转移进真空冷冻干燥机中干燥10-12小时，完成改性，得到改性后猫砂原料；
[0025]
4)流化床造粒：
[0026]
a.将改性后猫砂原料置于流化床制粒锅内，将瓜尔胶与水按照1：800重量份数比混合作为粘结剂，将粘结剂置于粘结剂罐内，并将粘结剂罐置于水浴锅内，维持30℃～40℃
恒温，并在粘结剂供应管路外缠绕加热带与保温材料防止凝结；
[0027]
b.启动喷雾流化床：将冷冻干燥后物料置于流化床造粒单元的流化床中，启动下压装置密封流化床，设置目标温度与流化风速；
[0028]
c.启动气体供应单元：启动抽风机，启动流化床气体入口的进气管路上的电加热器，待流化床内温度达到设定值后启动雾化单元及粘结剂供应单元；造粒过程中流化床床层温度为50-60℃，雾化压力应为0.16-0.2mpa，粘结剂供应单元中蠕动泵的转速应为5-7ml/min；
[0029]
d.反吹：反吹装置以设定频率启动反吹，将附着于布袋除尘器上的物料吹回流化床内，再次参与造粒；
[0030]
e.造粒完成：依次停止粘结剂供应单元的蠕动泵、流化床气体入口的电加热器及雾化单元的空气压缩机，待装置温度降至室温后停止抽风机及反吹装置，解除下压密封，取出成型后的猫砂产品。
[0031]
本发明的优点和有益效果为：
[0032]
1.本发明的可快速结团的豆腐猫砂，采用木屑作为高吸水性原料，在大幅度降低猫砂造价的同时提升了豆腐猫砂的结团性能。
[0033]
2.本发明的可快速结团的豆腐猫砂制备方法，采用热水糊化及冷冻干燥联合改性的技术，由于豆腐猫砂中含有的淀粉成份会在热水的作用下发生糊化，增强猫砂的粘结性，同时冷冻干燥处理可以使淀粉凝胶内部产生海绵状的孔隙结构，进一步提升猫砂的吸水性，化学改性可以大幅度提升豆腐猫砂与水混合后的粘性，增强结团性能。
[0034]
3.本发明的可快速结团的豆腐猫砂制备方法，利用喷雾流化床进行干燥造粒，产品具有圆整的颗粒外观，较大的比表面积，平均吸水速度快，拥有更好的结团性能。
[0035]
4.本发明的可快速结团的豆腐猫砂制备装置，所产出的球形颗粒相较于柱形颗粒拥有更好的流动性，便于生产运输，减少了断裂破碎的风险，降低了猫砂颗粒的粉尘。
[0036]
5.本发明的可快速结团的豆腐猫砂制备装置，在流化床气体入口处设有加热器，可烘干颗粒防止物料在造粒过程中出现大面积结团甚至死床，同时加热器可将流化床内部温度维持在适宜值，防止堵塞喷嘴口。
[0037]
6.本发明的可快速结团的豆腐猫砂制备装置，在粘结剂供应系统的管路上设有加热装置与保温，可防止粘结剂在管路中凝结，堵塞管路。
[0038]
7.本发明的可快速结团的豆腐猫砂制备装置，在袋式过滤器处设有反吹装置，利用该装置可按一定频率将附着于袋式过滤器上的物料吹回流化床内再次参与造粒，进而达到节省物料的目的。
[0039]
8.本发明的可快速结团的豆腐猫砂制备装置，采用锥形制粒锅，可以使气流速度随截面积增大而减小，达到更好的整体流动效果。
附图说明
[0040]
图1为本发明可快速结团豆腐猫砂的制备装置的流化床造粒单元的流程示意图；
[0041]
图2a为现有猫砂微观结构图；
[0042]
图2b为本发明可快速结团豆腐猫砂的微观结构图；
[0043]
图3为本发明的可快速结团豆腐猫砂的外形照片；
[0044]
图4为本发明的可快速结团豆腐猫砂的电镜图。
[0045]
附图标记说明
[0046]
1-电气控制系统；2-空气压缩机；3-雾化气压调节阀；4-蠕动泵；5-二流体喷嘴；6-水浴锅；7-热电偶；8-电加热器；9-布风室；10-制粒锅；11-扩散室；12-抽风机；13-出气调节阀；14-出气管路；15-布袋除尘器；16-下压密封装置；17-反吹装置；18-反吹开关阀；19-反吹出气管路；20-储气瓶；21-储气瓶控调节阀；22-保温及加热装置；23-流化床；24-进气管路；25-压缩气体管路；26-粘结剂供应管路；27-反吹进气管路。
具体实施方式
[0047]
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0048]
一种可快速结团的豆腐猫砂，其原料的组分及重量份数比为：
[0049][0050]
一种可快速结团的豆腐猫砂的制备装置，其包括按工序布置的物料混合单元、冷冻干燥单元及流化床造粒单元，物料混合单元采用搅拌罐，冷冻干燥单元采用冷冻装置及冷冻干燥装置。物料混合单元采用搅拌罐，冷冻干燥单元采用冰柜及冷冻干燥机。
[0051]
流化床造粒单元包括流化床23、气体供应单元、雾化单元、粘结剂供应单元及电气控制单元，流化床包括布风室9、制粒锅10及扩散室11，布风室底部设置气体进口，扩散室内顶部安装布袋除尘器15、反吹装置17及下压密封装置16；气体供应单元为负压系统，包括安装在布袋除尘器气体出口处的抽风机12，在流化床气体进口的进气管路24上设有电加热器8，对流化空气进行加热；雾化单元包括空气压缩机2、压缩气体管路25及设置于流化床内部的二流体实心锥喷嘴5；粘结剂供应单元包括水浴锅6、蠕动泵4及粘结剂供应管路26，粘结剂供应管路及空气压缩机的压缩气体管路连接至二流体实心锥喷嘴；电气控制单元包括plc1、热电偶7及控制面板，热电偶安装于进气管路上，所述plc控制连接热电偶、蠕动泵、抽风机及反吹装置。制粒锅应为锥形。粘结剂供应管路外缠绕有加热带与保温材料22。
[0052]
反吹装置包括储气瓶20、反吹进气管路27、反吹出气管路19，储气瓶通过反吹进气管路连接至空气压缩机，储气瓶通过反吹出气管路连接至布袋除尘器内部，在反吹进气管路上安装储气瓶调节阀21，在反吹出气管路上安装反吹开关阀18。
[0053]
布袋除尘器气体出口连接的出气管路14上设有出气调节阀13；雾化单元的二流体实心锥喷嘴连接的雾化空气管路上设有雾化气压调节阀3。
[0054]
一种可快速结团的豆腐猫砂的制备方法，包括如下步骤：
[0055]
1)原料制备：将豆渣、淀粉、碳酸钙、羧甲基纤维素、苯甲酸钠、木屑等按重量份数比置于混合单元进行混合，得到平均粒径100μm的粉末装物料作为猫砂原料；
[0056]
2)糊化处理：向猫砂原料中加入80-90℃的热水进行糊化处理，并搅拌成浆，得到糊化后物料；
[0057]
3)冷冻干燥：将糊化后物料置于冷冻干燥单元的冷冻装置中，并于-50℃～-55℃下冷冻10-12小时，再将冷冻后的物料转移进真空冷冻干燥机中干燥10-12小时，完成改性，得到改性后猫砂原料；
[0058]
4)流化床造粒：
[0059]
a.将改性后猫砂原料置于流化床制粒锅内，将瓜尔胶与水按照1：800重量份数比混合作为粘结剂，将粘结剂置于粘结剂罐内，并将粘结剂罐置于水浴锅内，维持30℃～40℃恒温，并在粘结剂供应管路外缠绕加热带与保温材料防止凝结；
[0060]
b.启动喷雾流化床：将冷冻干燥后物料置于流化床造粒单元的流化床中，启动下压装置密封流化床，设置目标温度与流化风速；
[0061]
c.启动气体供应单元：启动抽风机，启动流化床气体入口的进气管路上的电加热器，待流化床内温度达到设定值后启动雾化单元及粘结剂供应单元；造粒过程中流化床床层温度为50-60℃，雾化压力应为0.16-0.2mpa，粘结剂供应单元中蠕动泵的转速应为5-7ml/min；
[0062]
d.反吹：反吹装置以设定频率启动反吹，将附着于布袋除尘器上的物料吹回流化床内，再次参与造粒；
[0063]
e.造粒完成：依次停止粘结剂供应单元的蠕动泵、流化床气体入口的电加热器及雾化单元的空气压缩机，待装置温度降至室温后停止抽风机及反吹装置，解除下压密封，取出成型后的猫砂产品。
[0064]
如表1所示，本发明可以快速结团豆腐猫砂的性能对比。
[0065][0066]
图2a为现有猫砂微观结构图；图2b为本发明可快速结团豆腐猫砂的微观结构图。观察图2a、2b可以得到，改性后的豆腐猫砂原料与seetapan等观察到的海绵状淀粉凝胶的孔隙结构类似，而原始豆腐猫砂原料表面光滑无孔隙结构，且有细小颗粒附着在大颗粒表面。由此可知，通过热水改性后冷冻干燥的国产豆腐猫砂原料的微观结构发生较大变化，多孔隙结构可提高猫砂的吸水性能。
[0067]
图3为本发明的可快速结团豆腐猫砂的外形照片；图4为本发明的可快速结团豆腐猫砂的电镜图。可见，本发明制得的猫砂的颗粒结构呈较规则的球形，核心颗粒的表面均匀分布较小颗粒，表面颗粒的排列较为紧密和规则。球形颗粒相较于柱状颗粒，增大了流动性，便于生产运输。同时，减小了断裂破碎的风险，降低猫砂颗粒的粉尘。球形颗粒增大了颗粒与颗粒之间的接触面积，因此可使颗粒间粘结的面积增大，可以更为均匀的吸水，提高结团性能。
[0068]
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。