分拣昆虫以允许爬行昆虫与混合物的其余部分分离的装置的制作方法

分拣昆虫以允许爬行昆虫与混合物的其余部分分离的装置
1.本发明涉及分拣昆虫的领域，例如特别是在饲养昆虫的情形下。
2.本发明所涉及的昆虫为爬行昆虫、或主要是爬行昆虫的昆虫，例如鞘翅目、等翅目、蜚蠊目、半翅目和异翅目。
3.优先应用于黄粉虫(也称为面包虫)的分拣。
4.除非另有说明，否则术语“昆虫”用于指代从卵或卵鞘到成虫的任何发育阶段。如下文详述的，本发明涉及对含有成虫或有腿的幼虫的混合物进行分拣，以便将它们与混合物的其余部分分离。
5.大规模生产昆虫具有许多优点，特别是在农用工业中。一些可食用的昆虫物种确实富含蛋白质并且尤其可以用来喂养动物、鱼类、甲壳类动物和一些家禽。大规模昆虫饲养在其他工业领域也具有优点。例如，昆虫的外骨骼大部分由几丁质构成，几丁质的已知衍生物是壳聚糖。几丁质和/或壳聚糖的应用有很多：化妆品(化妆品组合物)、医疗和制药(药物组合物、烧伤治疗、生物材料、角膜膏、手术线)、饮食和食品、技术(过滤剂、组织形成剂、絮凝剂或吸附剂(例如特别用于过滤和净化水))等。
6.文献fr 3034622提出了被配置为大规模(即工业规模)昆虫饲养的农场。其中的饲养使用饲养容器(典型地是桶)，饲养容器被堆叠以形成基本饲养单元。基本饲养单元储存在第一区中，并且当要进行饲养操作时，将容器带到被配置用于执行操作的站、分组为基本饲养单元或单个地不分组。
7.饲养操作非穷举地涉及喂食、供水、昆虫分级、将昆虫添加到饲养容器中、以及多个各种分拣操作，分拣操作在饲养过程中根据昆虫的发育阶段使得昆虫分离或分类，或将活昆虫与死昆虫和/或与它们的饲养培养基等分离。
8.在这种情况下，证明了将活昆虫与死昆虫进行分拣或将成虫与处于未成熟阶段的昆虫进行分拣是特别复杂的。通常设想的分拣方法是不能实现大规模高效且快速分拣的手工方法。
9.在文献wo 2019084554中提出了这种问题的不完善解决方案。此文献披露了用于分拣昆虫的装备，其基于的原理是爬行昆虫有能力通过它们的腿抓在它们所移动的表面上。然而，该文献中提出的装备项目在工业上实施起来较复杂和/或证明其分拣效率不完善。
10.文献kr 101464734和ep 3415002也披露了基于此原理的分拣装备，也证明了分拣装备效率低。
11.所开发的本发明旨在提供一种昆虫分拣装置，特别是用于将成虫或幼虫与其他生长阶段和/或惰性组分(死昆虫、排泄物、饲养培养基)分离，该装置在工业上是适用且有效的。
12.因此，本发明涉及一种昆虫分拣装置，该昆虫分拣装置包括带式输送机，该带式输送机具有由输送机的带形成的上表面和下表面。该装置包括驱动装置，该驱动装置被配置为驱动输送机的带，使得在输送机操作时，带在第一端的上表面上朝向输送机的第二端运行，在第二端，带翻转以行进到输送机的下表面，在下表面上，带从第二端朝向第一端运行，
在第一端，带翻转以再次行进到上表面。该装置还包括能够将包括昆虫的混合物放置在带式输送机的上表面上的装置，使得带在第二端的位置处翻转时，昆虫的全部或一些仍然附着在带上，而混合物的其余部分因重力而掉落。该装置包括用于分离昆虫的装置，使得可以将附着在输送机的下表面上的昆虫移除。
13.在昆虫分拣装置中，输送机的上表面在其在第一端和第二端之间的长度的大部分上是基本平坦和水平的，输送机的所述上表面包括与第二端相邻的端部部分，端部部分具有向下倾斜度，向下倾斜度相对于输送机的上表面的其余部分在20
°
和90
°
之间。
14.本发明因此提供了一种有效的分拣系统，用于将有腿的昆虫与混合物的其余部分分离。此装置是基于有腿的昆虫将自身附着在它们移动的表面上的能力。此表面可以由具有带式输送机的合适特性的外侧表面形成。当输送机的带翻转时，即在其从输送机的上表面通过而到达输送机的下表面时，昆虫仍然抓在带的表面上，即抓在带的外侧表面上，而被分拣的混合物的其余部分因重力而掉落。现有技术中已知的通过昆虫抓在其上的带式输送机的这种分拣原理通过具有倾斜度的端部部分的存在而大大改进。这种倾斜度对分拣质量具有几个有益影响，即对当输送机的带翻转时仍然抓在带上的成虫的比例具有几个有益影响。主要是通过诱导昆虫在带上开始掉落或滑动，从而促使它们抓在带上，使得当带翻转时，昆虫就不必很快地抓在带上。一般而言，这种坡度或倾斜度限制了带的翻转的突然特性，这例如给昆虫更多的时间来抓持。即使当采用90
°
或接近90
°
的坡度时，这也限制了由于带的方向的改变而使昆虫受到的加速度，并且能够使昆虫更好地附着。此外，坡度使某些昆虫(通过其背部在输送机上运输而没有机会抓在带上)翻身到其腿上。
15.在这样操作时，分拣得到改善和/或带的运行速度可以增大。
16.倾斜度可以更具体地在30
°
和70
°
之间，优选地在45
°
和60
°
之间。输送机的具有倾斜度的端部部分可以例如具有沿其上表面测量的在二十厘米和一米之间的长度。该装置可以包括用于调节倾斜度的工具。
17.坡度可以因此适应于所进行的分拣，并根据多个参数进行优化：分拣的昆虫物种、它们的发育阶段、待分拣混合物的内容物、输送机上使用的带的类型、带的运行速度等。
18.带可以包括外侧面，外侧面具有被配置用于供昆虫的腿附着的结构。
19.带可以包括两个不同的层：一层形成供昆虫的腿附着的外侧面，而内侧层用于加固该带。
20.带的外侧层可以由编织材料形成。这种编织材料可以具有规则的基本方形的网元件，网元件具有开口，开口的边的尺寸为110微米至1000微米。
21.带式输送机上使用的带对于分拣质量是重要的。事实上，带的外侧面(即带的可见面，无论是在输送机的上方还是下方)用作昆虫的附着表面。它必须通过粗糙度和/或适当配置的表面纹理来实现这种附着。使用织物(例如聚酯或聚酰胺(pa)织物)实现良好的结果。纱线的粗细及其数量(限定了网尺寸)是重要的。更具体地，网元件应该被配置对应于存在于待分拣昆虫的腿的端部的钩的尺寸。例如，成年黄粉虫腿的钩的尺寸为0.3mm量级。幼虫有较小的钩。
22.分离装置可以是相对于带而紧邻其表面横向延伸的刀片或刷子。
23.用于分离抓在带上的昆虫的机械工具能够实现有效分离，而不会伤害昆虫或损坏输送机的带。
24.该装置可以包括用于清洁该带的系统，该系统产生压缩空气刀片，压缩空气刀片在分离装置和输送机的第一端之间、在输送机的带的下表面的位置撞击该带。
25.带的清洁对于保持带的表面状态是重要的，这对于分拣质量至关重要。事实上，由于带的外侧面用作昆虫的附着表面，因此其粗糙度或其表面纹理不随时间而改变是重要的。这是通过带的定期清洁操作、即疏通操作。然而，该清洁还必须不因机械磨损、特别是磨蚀而改变带的特性。从压缩空气清洁技术中进行选择可以解决这个问题。
26.该装置还可以包括抽风机，抽风机被配置为吸走输送机的上表面上方存在的空气。抽风机的存在使得能够收集混合物中存在的最轻的灰尘和颗粒，以进行分拣。在一定程度上，它使得能够清理出昆虫容易携带的细小颗粒。
27.该装置可以包括外壳，外壳包围输送机以限制灰尘从输送机传送到外壳的外部。这在使用压缩空气对带进行清洁的操作时特别有利。
28.本发明还涉及一种用于分拣昆虫的机器，机器包括如上所述的第一分拣装置和如上所述的第二装置，其中，混合物的从第一分拣装置的输送机因重力掉落的所述其余部分直接掉落到或被带到第二装置的输送机的上表面上。
29.进行分拣的连续几个带式输送机可以增加从分拣混合物中回收的昆虫的比例。通过本发明提供的装置，经过适当优化，申请人通过具有单个带的输送机获得从混合物中按质量计85％量级的昆虫回收率，并且通过两个连续的输送机获得按质量计95％量级的昆虫回收率。这个比率对于大规模饲养是令人满意的。当然，可以使用多于两个连续的输送机来进一步提高昆虫回收率。
30.本发明还涉及如上所述的装置或比如以上所述的机器的用于从包括成虫和昆虫幼虫的混合物中回收成虫的用途。
31.本发明还涉及如上所述的装置或如上所述的机器用于从包括活昆虫和死昆虫的混合物中回收活昆虫。
32.分拣的昆虫可以是例如黄粉虫。
33.本发明的其他特征和优点将在以下描述中显现。
34.在附图中，以非限制性示例的方式给出：
35.图1以三维图解视图示出了根据本发明的第一示例实施方式的分拣装置；
36.图2基于原理简图示出了根据本发明的示例实施方式的分拣机中的流程；
37.图3以三维图解视图示出了根据本发明的实施方式的机器的主要构件；
38.图4以简化的平面视图示出了与图3的机器相对应的机器；
39.图5以简化的侧视图示出了图3和图4的机器。
40.图1示出了根据本发明的第一示例实施方式的分拣装置1。分拣装置包括带式输送机2，带式输送机包括带3，带由驱动装置4驱动而使带3能够进行运动。驱动装置4典型地包括马达，马达使轴或辊子旋转，以用于驱动带3。
41.带3形成闭合环。对于输送机2，带构成上表面5和下表面6。上表面5是位于输送机顶部的表面，该表面使得在输送机2上的产品能够在输送机的第一端7和输送机的第二端8之间运输。下表面6构成了带3的位于输送机2的第二端8与该输送机的第一端之间的返回区。输送机的每端构成带3的翻转区。在第一端7的位置处，带3从下表面6行进到输送机的上表面5。在第二端8的位置处，带3从输送机的上表面5行进到下表面6。
42.图1所示的装置包括有助于将产品(特别是含有成虫或有腿的幼虫的混合物)放置在输送机2的上表面5上的工具。在此，有助于将产品放置在输送机2的带3上的开口式料斗(或更一般地，放置桶9)设置在输送机2的第一端7附近。也可以提供自动或手动供应装置。
43.由于带3的运行，放置在带式输送机的上表面5上的产品(即包括爬行昆虫(成虫或有腿的幼虫)的混合物)将因此在输送机2的上表面上运输到第二端8。当这种运输发生时，根据输送机的长度，混合物在输送机的表面上铺散开，并且存在于混合物中的昆虫趋向于通过它们的腿骑爬，如果昆虫对于混合物放置在带3上还没有进一步准备好的话。这些现象可以通过可选的振动工具来促进。
44.输送机2上的运输时间也可以用于使用抽风机对空气除尘并消除混合物中存在的一些最细颗粒。抽风机未在图1中完整地示出，但图1的实施方式具有两个风机孔10，在这些孔处进行抽吸。
45.这种抽吸还能够对混合物中存在的昆虫进行一定程度的除尘。
46.当放置在带3上的混合物到达输送机2的第二端8时，附着在带3上的昆虫行进到输送机2的下表面6，而混合物的其余部分因重力而掉落。混合物的因重力掉落的其余部分可以被接收在第一回收桶11中。
47.附着在带3上的昆虫被回收在第二回收桶12中。为此，用于分离昆虫的装置13被设置成与第二回收桶12叠加地对齐。分离装置13可以采取各种形式。分离装置是用于将昆虫从带3移除以使昆虫掉落的工具，但是不会伤害昆虫并且昆虫不会附着在分离工具上。最好的结果是用刀片(即薄的刚性构件)实现的，刀片相对于带3及其运行方向基本上横向设置并紧邻带3延伸，但优选地不接触带。也可以使用其他分离装置，比如刷子或压缩空气射流。不与带3接触避免了其机械磨损。然而，带和分离装置之间的间隙不应允许昆虫通过或将昆虫卡住。此间隙因此必须小，例如在毫米的量级。也可以设想通过压缩空气将昆虫与带3分离。
48.当装置处于操作状态时，输送机的上表面5在其大部分长度上、即在输送机的第一端7与其第二端分开的距离的大部分上是基本上水平的。输送机的上表面5的大部分的基本水平取向可以通过将用于该装置的支撑件布置在基本水平的地面上来获得。然而，根据本发明，输送机的端部部分是倾斜的。特别地，位于输送机2的第二端8的输送机端部部分具有向下倾斜度，即输送机的第二端8低于上表面5的大部分，或者到达输送机的该部分的混合物将在到达第二端8之前下降。
49.端部部分14的倾斜度α(图2所展示)显著提高了分拣的质量。
50.这种倾斜度通过生物反射促使昆虫抓在带上，以避免昆虫掉落。与没有坡度的情况相比，可以产生不那么突然的带翻转，这使昆虫有更多时间附着在带上，并且这降低了昆虫在带形物翻转时、至少在这种翻转开始时所承受的加速度。由于坡度产生的混合物分拣运动的不连续性，这种倾斜度最后可以帮助一些昆虫(通过其背部在输送机上运输而没有机会抓在带上)翻身到其腿上。
51.在图1所示的示例中，倾斜度α是可调节的。为此，倾斜轴线15使端部部分14在一定角度范围内倾斜。为了能够在不增加或减少带3的机械张力的情况下调节坡度、而且还为了调节该张力，输送机2的位于第二端8的端部辊子可在两个调节臂16之间平移地移动，这两个调节臂围绕倾斜轴线15倾斜。此装置还能够放松带3的张力，以便能够快速更换带。
52.倾斜度α(无论是否可调节)可以在20
°
和90
°
之间，例如在30
°
和70
°
之间，对于相对于水平面(即例如相对于输送机2的上表面5的大部分表示的)在45
°
和60
°
之间的倾斜度，获得了最好的分拣结果。无论哪种情况，在使用该装置时，输送机的上表面5通常可以限定水平面。
53.沿输送机的上表面测量的端部部分14的长度可以例如在20cm和1m之间，例如30cm的量级，这使得能够获得上述优点。
54.最后，图1的装置设置在刚性支撑结构上。所示的示例的支撑结构是简单的可移动结构，装置本身相对简单且重量轻。可以采用任何其他类型的合适的支撑结构。
55.在所示的示例中，支撑结构还可以承载装置的控制和调节工具17。
56.在这样的装置中，操作参数是重要的，以确保对于非常大规模的饲养具有足够的分拣速度并结合了期望的分拣效率。
57.运行速度因此被配置为分拣昆虫的功能。运行速度被配置为给予放置在带式输送机上的昆虫足够的时间以附着到输送机的带的外侧表面上。
58.特别地，10米/分钟至30米/分钟的量级(例如15米/分钟或20米/分钟的量级)的带的运行速度具有良好的结果。
59.带的构成也是重要的。更具体地，带必须在其外侧表面上具有被配置用于供昆虫附着的表面状态。使用各种工业织物、例如聚酯(pes)或聚酰胺织物可以获得合适的表面状态。然而，带3也必须是耐磨的，以便不必过于频繁地进行更换。这是将两层组合起来构成带可能有利的原因，即一层形成被配置用于供昆虫附着的外侧面，以及一层形成带3的内侧面，该内侧面耐磨、特别是耐磨蚀。
60.例如，带3可以包括用于带3的外侧面的pes 120/34织物带(即具有120微米的网元件开口和总表面积的34％的开口表面积)、以及用于带3的内侧面的pes1000/35织物带(1mm的网元件和35％的开口表面积)。
61.构成带3的外侧面的材料(例如织物)可以根据利用装置执行的分拣操作、根据被分拣的昆虫的物种和/或被分拣的昆虫的生长阶段来配置。材料并且特别是其表面状态必须被配置用于供昆虫通过其腿的钩来附着。对于使用本发明优先分拣的物种的成年黄粉虫，这些钩的尺寸为大约0.3mm。黄粉虫的幼虫具有明显较小的钩。
62.其他织物经过测试是成功的。为了分拣成年黄粉虫，由直径为250微米至500微米的纱线形成的织物经过测试是成功的。具有开口为650微米至1mm、开口表面积为其总表面积的50％至65％量级的网元件的织物已被证明是特别合适的。当然能够设想其他织物。
63.为了分拣含有黄粉虫幼虫的混合物，由35微米至80微米量级的较细的纱线形成的织物已被证明是合适的。具有开口为85微米至150微米、特别是从110微米至150微米、开口表面积为其总表面积的30％至50％量级的网元件的织物已被证明是特别合适的。当然可以设想其他织物。
64.更一般地，为了分拣幼虫或成虫，具有以下特性的织物已被证明是合适的：110μm至1000μm的网元件开口，80μm至500μm的构成纱线直径，总表面积的31％至64％的开口表面积。
65.采用类似网结构的金属条也已成功测试。最后，被配置用于供昆虫附着的表面状态可能是由于带3的表面存在微刺、齿、刺毛或其他形式的粗糙。
66.通过优化上述装置，获得了按昆虫质量计大约85％的分离率(即，在包括按活昆虫和死昆虫的质量计95％量级以及少于5％的排泄物和饲养基质以及其他类似组分的初始混合物中，针对活昆虫相对于死昆虫的分离获得的效率)。这意味着最初存在于混合物中并放置在输送机上的要从混合物(成虫、有腿的若虫)中分离的昆虫质量的85％通过该装置而从该混合物适当地分离。
67.通过操纵某些参数(例如带的运行速度)，可以获得稍高的分离率，但在提供良好性能的大规模饲养的情况下，(90％量级的)该分离率并不完全令人满意。
68.这就是为什么根据在本发明中已开发的第二方面提供了一种分拣机，该分拣机包括根据参照图1描述的原理操作的若干装置。
69.图2是旨在展示这种机器中的流程的原理图。
70.包括爬行昆虫的混合物m在带式输送机2的第一端7附近放置在带式输送机的上表面5上。
71.除了期望与混合物的其余部分分离的昆虫之外，混合物m可以非穷举地包括除分拣出的昆虫之外的处于它们的其他发育阶段的昆虫(卵、幼虫、若虫，当分拣涉及分离成虫时；卵和若虫，当分拣涉及分离幼虫时)、死昆虫、昆虫排泄物和饲养基质(即饲养昆虫的产品，产品可能含有昆虫成长所需的食物)。
72.混合物m被朝向输送机的第二端8运输。在到达第二端8之前，混合物到达输送机2的倾斜端部14，这有助于昆虫抓在输送机2的带上。
73.在输送机的带翻转以行进到下表面6的第二端8的位置处，大部分昆虫i仍然附着在输送机的带上，而混合物的其余部分(即昆虫枯竭混合物ma)因重力而掉落。
74.昆虫i通过分离装置13从带上移除并掉落到接收表面18上(接收表面可以例如是图1的第二回收桶12)。如稍前所述，因此可以回收最初存在于混合物m中的大约85％的昆虫。
75.枯竭混合物ma在第二输送机2'的第一端7'附近在第二输送机的带3'上掉落在上表面5'上。
76.枯竭混合物ma被运输到第二输送机2'的第二端8'。在到达此第二端8'之前，混合物到达第二输送机2'的倾斜端部14'，这有助于昆虫抓在第二输送机2'的带上。
77.在第二输送机2'的带翻转以行进到下表面6'的第二端8'的位置，枯竭混合物中存在的很大部分昆虫i仍然钩在第二输送机2'的带上，而混合物的其余部分(即枯竭混合物ma的其余部分r)因重力而掉落。
78.昆虫i通过第二分离装置13'从带上移除并掉落到第二接收表面18'(例如第二回收桶)上。
79.在这样操作时，从初始混合物m中分离的昆虫的总比例按质量计达到95％或甚至更多。
80.图3示出了实现图2所呈现的流的分拣机的主要部件的三维图解视图。
81.图3的机器因此包括输送机2，该输送机在带3上设置有放置桶9，使得可以放置混合物以在输送机2的上表面上进行分拣。分拣(即，将存在于混合物中的昆虫进行分离)如参照图1和图2所述进行。值得注意的是，供分拣装置分离的昆虫使用的接收表面18本身由用于接收昆虫的第一带式输送机19形成。
82.混合物的其余部分(即昆虫枯竭混合物)掉落到第二输送机2'上。枯竭混合物的分拣(即，将存在于枯竭混合物中的昆虫进行分离)如参照图2所述进行。值得注意的是，供此第二分拣装置分离的昆虫使用的第二接收表面18'本身由用于接收昆虫的第二带式输送机19'形成。
83.枯竭混合物的其余部分(其中活昆虫几乎或完全枯竭)掉落到用于收集剩余物的带式输送机20上，该带式输送机将剩余物运输到所示示例中的第一回收桶11。
84.用于接收昆虫的第一带式输送机19和用于接收昆虫的第二带式输送机19'运输昆虫，以便将它们收集在用于收集昆虫的带式输送机21上。在这个用于收集昆虫的带式输送机21的端部，昆虫在所示示例中掉落到第二回收桶12中。
85.图4以简化的平面视图示出了与图3的机器相对应的机器。图5示出了图4中机器沿图4中提到的方向d的侧视图。
86.图4和图5可以查看包括两个连续分拣装置的机器的配置的具体示例。
87.因此，输送机2和第二输送机2'以彼此相距一定距离的方式叠加，并且相对于彼此具有轻微的纵向偏移，以便混合物的其余部分(即昆虫枯竭混合物)从输送机2因重力掉落而掉落到第二输送机2'上。输送机2和第二输送机2'被配置为使得输送机2的带和第二输送机2'的带沿相反方向驱动。这为机器提供了更好的紧凑性。
88.带式输送机2和第二带式输送机2'可以例如具有30cm至1.5m量级、例如1m量级的宽度。带式输送机2和第二带式输送机2'可以例如具有在1m和10m之间、例如3m量级的总长度。这些尺寸也适用于图1所示的实施方式。
89.用于接收昆虫的第一带式输送机19和用于接收昆虫的第二带式输送机19'在不同高度的平面中与所述输送机2和第二输送机2'基本成直角延伸，所述平面被配置用于从输送机的高度回收昆虫。在用于接收昆虫的第一带式输送机19和用于接收昆虫的第二带式输送机19'的端部，设置有用于昆虫的下降滑槽22，使得昆虫能够在它们下降时被引导到用于收集昆虫的带21上。
90.在这里所示的分拣机示例中，第一输送机2和第二输送机2'中的每个包括调节杆23，使得能够改变带式输送机的端部部分的倾斜度。
91.所示机器配备有与风机孔10相连的抽风机。为了防止机器中有灰尘，机器如在所示的示例中可以在每个带式输送机(或其中的一些带式输送机)周围配备外壳24。外壳24有利地设有快速拆卸或打开工具，以有助于更换输送机的带并缩短该操作的时间。
92.替代地或附加地，可以围绕整个分拣机形成通用外壳。
93.当带式输送机或输送机配备压缩空气刀片清洁装置时，这种外壳很重要。这种清洁装置通过在横向于输送机的带的非常小的表面上将高压空气流投射到带上而能够清洁输送机的带。这种清洁装置的使用在根据本发明的装置或机器中证明是特别有利的，因为它能够清洁带，特别是例如能够疏通带的外侧面，从而能够实现昆虫的附着，而不会损坏带，并且甚至不改变带的表面状态，这对于确保附着性能以及因此期望的分拣至关重要。
94.通过压缩空气刀片进行清洁的装置25在图1中示意性地示出，以展示其在装置中的优选位置。压缩空气叶片清洁装置25因此定位在输送机的下面上、在分离装置13的下游。
95.因此开发的本发明使得能够在饲养爬行昆虫的大型农场中进行各种分拣操作。它能够有效地将混合物中存在的爬行昆虫(成虫或有腿的幼虫)与混合物的其余部分分离。
96.与现有技术的基于相同分拣原理的机器(由此，昆虫倾向于将自身附着在它们在其上运动的移动表面上)相比，本发明显著提高了分拣效率。
97.本发明因此特别适于从包括成虫和昆虫幼虫的混合物中回收成虫、以及从包括活成虫和死昆虫的混合物中回收活成虫(无论是通过相同的分拣过程还是通过不同的分拣过程)。虽然适用于许多物种，但它优先应用于饲养黄粉虫。