蝦頭蟹殼烘擇處理裝置

◆湖南省益陽市箴言中學 何 勰

小龍蝦、大閘蟹味道鮮美，但其可食用部分所占比例小，蝦頭、蟹殼、肢須等份量較多，最終都會被人們當作垃圾直接丟棄。這些餐余剩料特別適宜細菌、蠅蟲、微生物的生長繁殖，不僅破壞環境衛生，投放處理還要費一翻周折。

目前，全國各地的垃圾分類標準稍有差異，比如，在上海，小龍蝦餐余剩料要分開投放：整只小龍蝦、龍蝦肉、龍蝦黃為濕垃圾，去黃的蝦頭、龍蝦殼為干垃圾。而在長沙，無論是整只小龍蝦還是小龍蝦的各個部位都屬于濕垃圾。大閘蟹餐余剩料是干垃圾還是濕垃圾，各地標準也不同。益陽目前將蝦蟹餐余剩料都當作不可回收垃圾處理，其他城市則大多將其按濕垃圾處理。

如果能減少投放處理的麻煩，又能對蝦蟹餐余剩料進行回收利用，會是一件有意義的事。我以蝦蟹餐余剩料的合理利用為研究課題，設計制作了蝦頭蟹殼烘擇處理裝置。

一、收集資料

1.蝦頭蟹殼的飼料價值

在過去物資緊缺的年代，多數農戶會用剩飯、剩菜喂豬，但現行的衛生條例禁止人們用收集的泔水喂豬。雖然蝦蟹餐余剩料中含有豐富的鈣質和少量優質蛋白質，但易變質，且其中尖銳的殼塊易劃傷豬的消化道。所以，蝦蟹餐余剩料不適合直接喂豬。

蝦頭蟹殼中含有較多的甲殼素，從相關文獻資料得知，甲殼素在家禽飼料中的應用能提高母雞產蛋率，促進小雞的生長。所以，可將蝦蟹餐余剩料通過合理的防腐加工處理，做成飼料添加劑。

2.蝦頭蟹殼的工業價值

蝦、蟹中的甲殼素占58%~85%。甲殼素廣泛應用于工業、農業、化妝品、醫療用品等領域，甲殼素中的脫乙酰基衍生物殼聚糖在醫藥業、輕工業、環保業等方面也有廣泛的用途。

工業制取甲殼素主要通過研磨殼屑、稀酸處理、稀堿處理、水洗干燥等步驟。

由此可見，無論是將蝦蟹餐余剩料做成家禽飼料添加劑進行合理回收，還是作為甲殼素工業原料，都有較好的經濟前景。

湖南省小龍蝦、大閘蟹的產銷量大，蝦頭蟹殼等餐余剩料的量也很大，如果能合理地將其利用，不僅會帶來可觀的經濟收益，還有積極的環保意義。

二、設計思路

1.蝦蟹餐余剩料營養豐富，易腐爛，我選用干燥的方式對其進行防腐處理。

2.蝦蟹餐余剩料中含有豐富的鈣質、少量的優質蛋白質以及甲殼素等，可考慮將其做成飼料添加劑與工業原料進行回收利用。如果用作家禽飼料添加劑，以小顆粒或粗粉末為好；如果用作生產甲殼素的工業原料，對顆粒大小、粉末粗細都沒有要求。綜合考慮后，我決定將蝦蟹餐余剩料做成小顆粒或粗粉末。

3.人們在烹飪蝦蟹的過程中用到了較多的調料，其中最主要的是食鹽和油脂，這些調料既對家禽有害，又不利于工業生產。所以，我采用“分撿破碎→淋洗瀝干→烘干粉碎”的步驟，將蝦蟹餐余剩料中的油脂、鹽分等去除。

4.在淋洗濾出液靜置一小段時間后，淋洗過程中分離的油脂會浮在濾出液的液面上，便于收集與再處理。我又加入反滲透膜過濾，對淋洗濾出液下層的鹽水進行濃縮，可得到含鹽量少的清水，并將其循環利用，節約用水。

在淋洗環節，用溫水去除油鹽，而加熱冷水要消耗能源，可對烘干部件進行熱能回收，節約能源。

圖1 裝置工作流程圖

三、結構設計

蝦頭蟹殼烘擇處理裝置主要由破碎裝置、清洗裝置、烘干裝置、油水分離與循環利用裝置、熱能回收裝置構成。

圖2 整體結構圖

四、實驗設計

1.破碎實驗

該實驗是為了檢驗齒磙間隙、滾筒轉速對破碎效果的影響。測試過程中，發現破碎蝦頭蟹殼時易出現條狀和片狀碎塊，不利于對內部進行深層清洗。蝦頭蟹殼若出現橫滾現象，要借助外力推壓才能掉落。

于是，我將鋸齒破碎對磙改為交錯式鋸片盤組，避免出現條狀與片狀碎塊，不再影響后續流程的洗凈程度。將大齒鉤與細齒片盤結合，讓蝦頭蟹殼無處可逃。

2.清洗實驗

該實驗是為了檢驗水溫、水量、滾筒轉速對油鹽洗凈度的影響。測試過程中，我發現水溫在50 ℃時清洗蝦頭蟹殼的效果仍不理想，而升高水溫又會增大能耗。滾筒高速轉動有利于提高蝦頭蟹殼的清洗效果，但易造成油水四濺，不便清洗。此外，轉速太高時蝦頭蟹殼不再翻滾跌落，減少橫向移位，導致向后輸送功能受阻。 我在淋洗水中加入少量的蘇打堿，并將水溫控制在45℃~55℃。降低滾筒的轉速，防止油水飛濺，并增加滾筒長度、減小傾斜度，確保將油水去除干凈。

3.烘干實驗

該實驗是為了檢測風速、溫度、滾筒轉速對干燥效果的影響。測試結果表明，風速高、溫度高，干燥速度更快，但能耗加大，熱交換器回收熱量不充分，排風口溫度較高，能量損耗大。

于是，我將滾筒內的溫度保持在60℃~70℃，中等風速，并讓滾筒低速旋轉，這時經熱交換器后排出的風溫熱不燙。

五、創新點

1.針對大量的蝦蟹餐余剩料被直接當成垃圾處理的現象，提出“環保+經濟”的新理念，找到了利用蝦蟹餐余剩料的新途徑。

2.根據蝦頭蟹殼的成分特點設計了簡單的加工處理流程，將處理過的蝦蟹餐余剩料用于生產家禽飼料添加劑、甲殼素工業原料，預期效益好。

今后，我還將研究如何提高烘干環節的效率與熱交換器的余熱回收率。（指導老師：張正容 陳容琳）

專家點評

何勰同學的蝦頭蟹殼烘擇處理裝置是一件富有地域特色的創新作品。從這項作品的產生過程可以感受到：

第一，何勰同學是一位生活中的有心人。當她發現當地（洞庭湖區）的蝦頭蟹殼餐余剩料很多，這種垃圾易引發細菌、蠅蟲等有害生物快速生長繁殖，對環境衛生十分有害，便想到了要做這項對環保與生態養殖等都有益的研究。

第二，何勰同學是一位有著嚴謹科學研究意識的人。為解決問題，她在資料的收集、項目的設計、實施等環節中，做到了環環相扣、步步深入、井井有條。

第三，何勰同學是一位富有實干精神的人。該項作品雖然只是實物模型，但其制作過程中的艱辛只有項目實施人自己清楚。

而應當指出的是：很多同學都做過像何勰同學這樣的“研究”，也形成了自己的“成果”，但實質是在“像科學家工作似的學習”，與真正有社會價值的研究與成果的要求有極大差距。因此，在表述作品的價值與應用前景時，一定要以審慎態度對待。我們只是就某一問題做了有益的嘗試，決不能盲目自信，更不能有意夸大。

早就有科學家、發明家告誡人們，即使再好的發明起初也不過是“一顆豐收的種子，而不是豐收的本身”，要獲得豐收，還有遙遠而艱辛的路要走。