.配合飼料廠工藝設(shè)計(jì)淺析

創(chuàng)德任艷萍 · 發(fā)表于 2012-6-7 16:20:13

2 粒料粉碎
2.1 粉碎工藝按原料粉碎次數(shù)可分為一次粉碎工藝和二次粉碎工藝。一次粉碎工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少，但其缺點(diǎn)是粉碎物的粒度不均勻、電耗較高；二次粉碎工藝彌補(bǔ)了一次粉碎工藝的不足，成品粒度一致、產(chǎn)量高、能耗較小，但其設(shè)備投資大。大部分飼料廠都采用一次粉碎工藝。
2.2 在配合飼料中，粒料一般占60%～70%。選擇粉碎機(jī)時(shí)，一般取粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力大于飼料廠的生產(chǎn)需要，節(jié)余的時(shí)間用于維修和易損件的更換。
2.3 為便于生產(chǎn)，待粉碎倉(cāng)的數(shù)量一般不少于2個(gè)，若粒料品種較多，應(yīng)適當(dāng)增加，其倉(cāng)容不應(yīng)少于粉碎機(jī)2～4h的產(chǎn)量，以減少粉碎機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)。
2.4 粉碎機(jī)的喂料裝置非常重要，對(duì)于自動(dòng)化程度不高的小型飼料廠，常采用手動(dòng)閘門控制喂料量；大型飼料廠常采用葉輪式或螺旋式自動(dòng)控制喂料器，其轉(zhuǎn)速可調(diào)，可以改變喂料量，較先進(jìn)的控制方式是采用負(fù)反饋電路，通過粉碎機(jī)的電流來控制喂料器的喂入量。
2.5 粉碎機(jī)的出料方式大多采用螺旋輸送加負(fù)壓吸風(fēng)的方式（見圖2）。一般設(shè)一臺(tái)脈沖除塵器，置于出料螺旋輸送機(jī)出口反向端，兼有除塵與吸風(fēng)兩種功能。這種方式既保證了粉碎系統(tǒng)的除塵，又可降低粉碎機(jī)的能耗。良好的吸風(fēng)系統(tǒng)可使粉碎機(jī)產(chǎn)量提高20%左右。吸風(fēng)量一般以粉碎機(jī)的篩孔風(fēng)速來確定，通常為2～2.5m/s為宜。在選擇螺旋輸送機(jī)時(shí)，其輸送能力應(yīng)比粉碎機(jī)產(chǎn)量大10%以上。

2.6 配料倉(cāng)頂部輸送設(shè)備有旋轉(zhuǎn)分配器和螺旋輸送機(jī)兩種，主要作用是將粉碎后的物料和不需粉碎的副料準(zhǔn)確地分配至各規(guī)定的配料倉(cāng)內(nèi)。旋轉(zhuǎn)分配器要求車間空間較高，但可有效地避免交叉污染；螺旋輸送機(jī)要求車間高度較低，但運(yùn)行成本較高，在選用螺旋輸送機(jī)時(shí)，應(yīng)采用低轉(zhuǎn)速，以避免物料在輸送過程中穿越出料口而出現(xiàn)串料現(xiàn)象。
3 配料混合
3.1 雖然隨著液體噴涂技術(shù)的大量應(yīng)用，“配料是核心，混合是關(guān)鍵”的說法會(huì)逐漸過時(shí)，但現(xiàn)階段配料、混合仍然是保證配方和飼料品質(zhì)的關(guān)鍵步驟，也是飼料廠中自動(dòng)化程度最高的系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般包括配料倉(cāng)、各種配料秤、手投料口、混合機(jī)及后續(xù)輸送設(shè)備，其核心是配料秤（包括喂料器）和混合機(jī)。為提高配料精度，應(yīng)采用微量秤來配制各種微量元素，但對(duì)中小型飼料廠來說，為節(jié)省投資，人們常用人工投料口取代微量秤。液體添加應(yīng)單獨(dú)使用液體添加系統(tǒng)（秤），但隨著后噴涂工藝的應(yīng)用，液體秤有被逐步取代的趨勢(shì)。
3.2 配料倉(cāng)的數(shù)量和倉(cāng)容直接影響工藝的靈活性，可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和原料品種而定。對(duì)于大中型飼料廠，容量可按6～8h產(chǎn)量的貯存量來計(jì)算，3 配料混合
3.1 雖然隨著液體噴涂技術(shù)的大量應(yīng)用，“配料是核心，混合是關(guān)鍵”的說法會(huì)逐漸過時(shí)，但現(xiàn)階段配料、混合仍然是保證配方和飼料品質(zhì)的關(guān)鍵步驟，也是飼料廠中自動(dòng)化程度最高的系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般包括配料倉(cāng)、各種配料秤、手投料口、混合機(jī)及后續(xù)輸送設(shè)備，其核心是配料秤（包括喂料器）和混合機(jī)。為提高配料精度，應(yīng)采用微量秤來配制各種微量元素，但對(duì)中小型飼料廠來說，為節(jié)省投資，人們常用人工投料口取代微量秤。液體添加應(yīng)單獨(dú)使用液體添加系統(tǒng)（秤），但隨著后噴涂工藝的應(yīng)用，液體秤有被逐步取代的趨勢(shì)。
3.2 配料倉(cāng)的數(shù)量和倉(cāng)容直接影響工藝的靈活性，可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和原料品種而定。對(duì)于大中型飼料廠，容量可按6～8h產(chǎn)量的貯存量來計(jì)算，小型飼料廠可按1～6h產(chǎn)量的貯存量來計(jì)算。配料倉(cāng)的個(gè)數(shù)應(yīng)根據(jù)原料品種的多少來定，并應(yīng)考慮一定數(shù)量的備用倉(cāng)和成品返料倉(cāng)。時(shí)產(chǎn)5t以下的飼料廠一般為8～12個(gè)倉(cāng)，時(shí)產(chǎn)10t應(yīng)為12～16個(gè)倉(cāng)，時(shí)產(chǎn)20t應(yīng)為20～30個(gè)倉(cāng)。
3.3 喂料器的作用是按照控制系統(tǒng)的指令將配料倉(cāng)中的物料按規(guī)定配比輸送至配料秤。喂料器宜采用變距螺旋。其選用應(yīng)遵循在滿足配料周期的前提下，首先采用較小規(guī)格的喂料器，其次采用較低的轉(zhuǎn)速。配料工藝有重量配料和容積配料兩種，目前容積配料已基本淘汰。重量配料又分為多倉(cāng)一秤和多倉(cāng)數(shù)秤。多倉(cāng)一秤適用于時(shí)產(chǎn)5t以下的飼料廠；多倉(cāng)數(shù)秤工藝在大中型配合飼料廠中應(yīng)用較為廣泛。該工藝一般采用“大秤配大料”、“小秤配小料”的配備形式，因此配料誤差小，從而可以精確地完成整個(gè)配料過程。
3.4 混合均勻度和產(chǎn)量是選擇混合機(jī)的主要考慮因素。目前常用的混合機(jī)有立式和臥式二種，立式主要用于小型機(jī)組。臥式又分環(huán)帶和雙軸槳葉式，大部分飼料廠使用臥式環(huán)帶混合機(jī)。雙軸槳葉式混合機(jī)是近年來研制的新機(jī)型，其混合周期短、混合均勻度高，具有很大的市場(chǎng)潛力，但價(jià)格比較昂貴。另外混合機(jī)的質(zhì)量須特別重視，目前混合機(jī)漏料和殘留是交叉污染的主要原因。混合機(jī)緩沖倉(cāng)的功能是貯存混合機(jī)卸出的物料并使后續(xù)輸送設(shè)備安全、平穩(wěn)地將其送走。
3.5 混合后應(yīng)盡可能地減少物料的輸送，以避免分級(jí)。后續(xù)的水平輸送設(shè)備一般采用螺旋輸送機(jī)或刮板輸送機(jī)。同螺旋輸送機(jī)相比，刮板輸送機(jī)殘留量少，卸料均勻，本身具有自清功能。
4 制粒膨化
4.1 制粒膨化系統(tǒng)是飼料廠中投資最大的系統(tǒng)，它主要由喂料器、調(diào)質(zhì)器、膨化機(jī)、制粒機(jī)、冷卻器、破碎機(jī)、分級(jí)篩和輸送設(shè)備組成(見圖3)。飼料成品的外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)主要取決于本系統(tǒng)的狀況。在工藝上，人們常將膨化機(jī)與制粒機(jī)并列布置，這樣經(jīng)過調(diào)質(zhì)后的物料既可被膨化，也可被制粒。喂料器的轉(zhuǎn)速必須可調(diào)，以適應(yīng)工藝和每臺(tái)設(shè)備工作時(shí)的具體要求。

4.2 至少配備兩個(gè)待制粒倉(cāng)，以便更換配方時(shí)不影響生產(chǎn)，其容量按制粒機(jī)1.5～2h的產(chǎn)量計(jì)算。物料進(jìn)入制粒機(jī)或膨化機(jī)之前，必須經(jīng)過磁選設(shè)備，以防損壞主要設(shè)備。
4.3 調(diào)質(zhì)有混合調(diào)質(zhì)、蒸煮調(diào)質(zhì)、APC調(diào)質(zhì)（即厭氧巴氏滅菌調(diào)質(zhì)）、二次調(diào)質(zhì)、BOA壓實(shí)調(diào)質(zhì)和膨脹器調(diào)質(zhì)等。目前常用的是混合調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)膨脹器也稱高剪切調(diào)質(zhì)器，已引起了人們的重視。它安裝在調(diào)質(zhì)器和制粒機(jī)之間，既可生產(chǎn)不成形的膨脹飼料，也可用作制粒前調(diào)質(zhì)處理設(shè)備，通過膨脹加工的物料具有和膨化加工一樣的優(yōu)點(diǎn)，其設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理基本與膨化機(jī)相同，主要差別是膨化機(jī)在擠壓腔內(nèi)可以提高更高的壓力和溫度。經(jīng)其調(diào)質(zhì)后再制粒，不但可以獲得更好的糊化作用、更高的顆粒耐久性指數(shù)和高效殺菌作用，同時(shí)也可降低噸料電耗和制粒機(jī)的磨損。
4.4 制粒機(jī)是傳統(tǒng)的熱加工設(shè)備，分環(huán)模與平模兩種，目前環(huán)模制粒機(jī)使用較為普遍。在選擇時(shí)，一定要考慮配方成分的化學(xué)成分和物理性質(zhì)。原料化學(xué)成分主要包括蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、纖維素等；而原料的物理特性主要包括粒度、水分、容重等。長(zhǎng)期以來，人們比較忽視這一問題，事實(shí)上制粒機(jī)的許多結(jié)構(gòu)參數(shù)如?？组L(zhǎng)徑比等都與其有關(guān)。
4.5 飼料膨化技術(shù)是起步較晚的一項(xiàng)飼料加工新技術(shù)，其工作原理是調(diào)質(zhì)好的物料進(jìn)入螺桿擠壓區(qū)，由于擠壓區(qū)容積沿軸線逐漸變小，物料所受到的壓力逐步增大。物料被螺旋擠壓推動(dòng)，同時(shí)伴隨著強(qiáng)力的剪切與摩擦作用，壓力和溫度急劇上升，物料在高溫、高壓的作用下，其中淀粉基本上完全糊化，蛋白質(zhì)部分變性。當(dāng)物料被極大的壓力擠出?？讜r(shí)，由于突然離開機(jī)體進(jìn)入大氣，溫度和壓力驟降，在壓差與溫差的共同作用下，物料體積迅速膨脹，物料發(fā)生閃蒸，即水分迅速蒸發(fā)，脫水凝固，然后通過定制的出料模達(dá)到需要的各種形狀和結(jié)構(gòu)，形成膨化飼料。膨化飼料的轉(zhuǎn)化率比顆粒飼料高，這主要是因?yàn)樵辖?jīng)擠壓過程中高溫、高壓處理，淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性，并能有效預(yù)防動(dòng)物消化道疾病，提高飼喂動(dòng)物的消化率，一般來說可提高消化率10%～35%。越來越多的飼料廠開始對(duì)飼料進(jìn)行膨化加工，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)大規(guī)模使用，它也必將成為我國(guó)飼料工業(yè)的一個(gè)主要發(fā)展方向。
4.6 經(jīng)過熱加工處理的飼料一般比較潮濕，溫度較高，為便于保存，必須進(jìn)行冷卻。逆流式冷卻器以其低廉的造價(jià)和卓越的冷卻效果正在取代傳統(tǒng)的立式和臥式冷卻器。逆流式冷卻器分抽拉與翻板式兩種。前者適用于顆粒料；后者不僅適用于顆粒料，也適用于片狀膨化料。在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，需合理地配置冷卻風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)，一般說來，在風(fēng)機(jī)出口必須設(shè)一個(gè)風(fēng)量調(diào)節(jié)門，以冷卻不同特性的物料；另外，在安裝時(shí)，沙克龍與風(fēng)管最好用巖棉保濕，以防冬季出現(xiàn)冷凝水造成的風(fēng)網(wǎng)堵塞。
4.7 為提高制粒效率，降低能耗，人們常采用大?？字屏Ｈ缓笸ㄟ^破碎機(jī)將大顆粒破碎，所用破碎機(jī)一般為輥式結(jié)構(gòu)，有二輥和三輥結(jié)構(gòu)，其性能相差不多。輥間距的調(diào)整有自動(dòng)和手動(dòng)。筆者認(rèn)為這一部分最需重視的是均勻喂料和兩輥間平行度的調(diào)整，一般國(guó)外飼料廠均在破碎機(jī)上設(shè)一葉輪式喂料器，其目的是使喂料量在輥的長(zhǎng)度方向上相等，以保證活動(dòng)輥不傾斜，從而制造均勻的顆粒料。
4.8 顆粒料破碎后，應(yīng)進(jìn)入分級(jí)篩分級(jí)，大顆粒返回破碎機(jī)再次破碎，細(xì)粉進(jìn)入顆粒機(jī)進(jìn)行二次制粒。常用的分級(jí)篩有平面回轉(zhuǎn)式和振動(dòng)式，但后者使用較多。需特別注意的是細(xì)粉回料管的安裝傾角應(yīng)大于60°，它在待制粒倉(cāng)上的入口位置，一定要保證回流的細(xì)粉被喂料器首先送走；另外最好在該倉(cāng)內(nèi)加一隔板，將回流細(xì)粉與正常待制粒物料隔開，以防回流管堵塞。
5 液體噴涂
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有飼料產(chǎn)品的70%以上是經(jīng)過熱加工（調(diào)質(zhì)、制?；蚺蚧┨幚淼摹＿@種經(jīng)過熟化處理的飼料產(chǎn)品，不但可有效地殺死一些有害物質(zhì)（如沙門氏菌）和抗?fàn)I養(yǎng)因子，同時(shí)可改善其適口性，提高飼料報(bào)酬。但是這種熟化處理工藝由于高溫、高壓和水分的共同作用，許多熱敏性營(yíng)養(yǎng)因子（如維生素、酶制劑、生物菌等）受到嚴(yán)重?fù)p壞。
為了解決這些問題，各國(guó)飼養(yǎng)和設(shè)備專家在大量研究試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了液體后噴涂工藝。將各種熱敏性元素，放在膨化或制粒后，以液體的形式噴入飼料。這種工藝分“在線噴涂”和“離線噴涂”兩種方式。在線噴涂是指噴涂系統(tǒng)位于工藝流程的中間，一般很少采用。而離線噴涂是將噴涂系統(tǒng)設(shè)于飼料廠的成品出料工段。其優(yōu)點(diǎn)是可以做到即噴即售，始終為用戶提供新鮮產(chǎn)品；另外，使用這種配置，飼料廠可以只生產(chǎn)幾種標(biāo)準(zhǔn)飼料，可以減少成品倉(cāng)的數(shù)量。同時(shí)，飼料廠的生產(chǎn)靈活性也大幅度提高，交叉污染顯著降低。
6 成品出料
成品出料有包裝與散裝兩種形式。歐美各先進(jìn)國(guó)家由于交通運(yùn)輸比較發(fā)達(dá)，大量地使用飼料散裝車。我國(guó)雖也有類似的散裝車，但主要是自用，大部分商業(yè)性飼料仍采用包裝形式。隨著運(yùn)輸條件的好轉(zhuǎn)，可以相信散裝將成為飼料工業(yè)的一大變革。包裝又分為手動(dòng)與自動(dòng)兩種，大部分中小型飼料廠采用手動(dòng)包裝。選擇自動(dòng)包裝系統(tǒng)應(yīng)注意的是打包秤的精度、穩(wěn)定性以及自動(dòng)縫包機(jī)的工作可靠性。
7 電氣控制
7.1 電氣控制系統(tǒng)是飼料廠自動(dòng)化程度的集中體現(xiàn)。由于生產(chǎn)規(guī)模、人工費(fèi)用與投資能力的不同，各廠的自動(dòng)化程度表現(xiàn)出較大的差異，但總的來講，與歐美國(guó)家相比，我國(guó)飼料廠的自動(dòng)化程度明顯偏低，現(xiàn)階段只能做到計(jì)算機(jī)控制配料系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)尚無全廠采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的飼料廠。就配料系統(tǒng)而言，其控制功能也比較單調(diào)，雖然這與我國(guó)的現(xiàn)狀和勞動(dòng)力價(jià)格較低息息相關(guān)，但就行業(yè)發(fā)展而言，我們無疑需加強(qiáng)這方面的工作。美國(guó)與歐洲的大型飼料廠在控制方面均有如下特點(diǎn)。
7.1.1整廠所有設(shè)備均由計(jì)算機(jī)和可編程控制器（PLC）來控制，不設(shè)控制屏，流程在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示，各單機(jī)的啟停均是通過邏輯連鎖或軟開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的繼電器基本上已被PLC取代。
7.1.2 大量使用壓力、溫度、速度、流量等傳感器，以監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和實(shí)現(xiàn)反饋控制。
7.1.3 控制計(jì)算機(jī)與管理計(jì)算機(jī)實(shí)行聯(lián)網(wǎng)，管理人員可隨時(shí)監(jiān)視生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和車間工作狀況。
7.1.4 控制室與電機(jī)控制中心單獨(dú)分開，前者趨于簡(jiǎn)單化，后者趨于合理化，每臺(tái)電機(jī)設(shè)一包括空開、接觸器和熱繼電器的獨(dú)立抽屜，這樣不但便于設(shè)備維修斷電，也為故障診斷和生產(chǎn)管理提供了極大的方便。
7.2 飼料廠中閘門（包括水、汽、料閘門）和三通是控制物料供應(yīng)和流向的主要設(shè)施。其上必須配置可靠的行程開關(guān)，以確保提供正確信號(hào)，其動(dòng)力源一般選擇壓縮空氣。而壓縮空氣的流量必須經(jīng)過認(rèn)真的計(jì)算，一般空壓機(jī)的運(yùn)行率不應(yīng)高于60%，以確保諸如脈沖器工作時(shí)所要求的大量氣量。空壓機(jī)的壓力一般設(shè)定為8kg/cm2。
8 除塵系統(tǒng)
飼料廠在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生大量的粉塵，為了控制粉塵污染、保障操作人員身體健康、維護(hù)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)置合理的除塵系統(tǒng)是必不可少的。除塵系統(tǒng)多采用單點(diǎn)吸風(fēng)除塵和集中風(fēng)網(wǎng)組合除塵方式。對(duì)于具體采用何種除塵方式，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。在設(shè)計(jì)風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。
8.1 盡可能縮短風(fēng)管（主要是水平風(fēng)管）的長(zhǎng)度，減少?gòu)濐^數(shù)量，避免因壓損過大而影響除塵效果。
8.2 在各吸塵點(diǎn)設(shè)風(fēng)量調(diào)節(jié)門，避免有些風(fēng)管風(fēng)速不足，而另一些風(fēng)管風(fēng)速過大，產(chǎn)生吸料現(xiàn)象。
8.3 盡量采用吸氣式，使系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)工作。另外，為了調(diào)整方便和運(yùn)行可靠，同一風(fēng)網(wǎng)風(fēng)量不宜太大，吸風(fēng)點(diǎn)不宜過多。
8.4 在工藝設(shè)備布置中，把距離相近和產(chǎn)生的粉塵品質(zhì)相同的設(shè)備組合在同一風(fēng)網(wǎng)中，這樣既可以縮短風(fēng)管長(zhǎng)度，也便于粉塵的回收利用。
8.5 應(yīng)設(shè)計(jì)大小形狀合理的吸風(fēng)口，以便有效地控制粉塵。
綜上所述，在配合飼料廠的工藝設(shè)計(jì)中，要考慮單機(jī)性能，更要考慮設(shè)備的整體配套性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。以便在實(shí)際生產(chǎn)中，使用戶以較低的成本生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)的需求。