.配合飼料廠工藝設計淺析

創德任艷萍 · 發表于 2012-6-7 16:20:13

2 粒料粉碎
2.1 粉碎工藝按原料粉碎次數可分為一次粉碎工藝和二次粉碎工藝。一次粉碎工藝簡單、設備投資少，但其缺點是粉碎物的粒度不均勻、電耗較高；二次粉碎工藝彌補了一次粉碎工藝的不足，成品粒度一致、產量高、能耗較小，但其設備投資大。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%。選擇粉碎機時，一般取粉碎機的生產能力大于飼料廠的生產需要，節余的時間用于維修和易損件的更換。
2.3 為便于生產，待粉碎倉的數量一般不少于2個，若粒料品種較多，應適當增加，其倉容不應少于粉碎機2～4h的產量，以減少粉碎機的啟動次數。
2.4 粉碎機的喂料裝置非常重要，對于自動化程度不高的小型飼料廠，常采用手動閘門控制喂料量；大型飼料廠常采用葉輪式或螺旋式自動控制喂料器，其轉速可調，可以改變喂料量，較先進的控制方式是采用負反饋電路，通過粉碎機的電流來控制喂料器的喂入量。
2.5 粉碎機的出料方式大多采用螺旋輸送加負壓吸風的方式（見圖2）。一般設一臺脈沖除塵器，置于出料螺旋輸送機出口反向端，兼有除塵與吸風兩種功能。這種方式既保證了粉碎系統的除塵，又可降低粉碎機的能耗。良好的吸風系統可使粉碎機產量提高20%左右。吸風量一般以粉碎機的篩孔風速來確定，通常為2～2.5m/s為宜。在選擇螺旋輸送機時，其輸送能力應比粉碎機產量大10%以上。

2.6 配料倉頂部輸送設備有旋轉分配器和螺旋輸送機兩種，主要作用是將粉碎后的物料和不需粉碎的副料準確地分配至各規定的配料倉內。旋轉分配器要求車間空間較高，但可有效地避免交叉污染；螺旋輸送機要求車間高度較低，但運行成本較高，在選用螺旋輸送機時，應采用低轉速，以避免物料在輸送過程中穿越出料口而出現串料現象。
3 配料混合
3.1 雖然隨著液體噴涂技術的大量應用，“配料是核心，混合是關鍵”的說法會逐漸過時，但現階段配料、混合仍然是保證配方和飼料品質的關鍵步驟，也是飼料廠中自動化程度最高的系統。該系統一般包括配料倉、各種配料秤、手投料口、混合機及后續輸送設備，其核心是配料秤（包括喂料器）和混合機。為提高配料精度，應采用微量秤來配制各種微量元素，但對中小型飼料廠來說，為節省投資，人們常用人工投料口取代微量秤。液體添加應單獨使用液體添加系統（秤），但隨著后噴涂工藝的應用，液體秤有被逐步取代的趨勢。
3.2 配料倉的數量和倉容直接影響工藝的靈活性，可根據生產規模和原料品種而定。對于大中型飼料廠，容量可按6～8h產量的貯存量來計算，3 配料混合
3.1 雖然隨著液體噴涂技術的大量應用，“配料是核心，混合是關鍵”的說法會逐漸過時，但現階段配料、混合仍然是保證配方和飼料品質的關鍵步驟，也是飼料廠中自動化程度最高的系統。該系統一般包括配料倉、各種配料秤、手投料口、混合機及后續輸送設備，其核心是配料秤（包括喂料器）和混合機。為提高配料精度，應采用微量秤來配制各種微量元素，但對中小型飼料廠來說，為節省投資，人們常用人工投料口取代微量秤。液體添加應單獨使用液體添加系統（秤），但隨著后噴涂工藝的應用，液體秤有被逐步取代的趨勢。
3.2 配料倉的數量和倉容直接影響工藝的靈活性，可根據生產規模和原料品種而定。對于大中型飼料廠，容量可按6～8h產量的貯存量來計算，小型飼料廠可按1～6h產量的貯存量來計算。配料倉的個數應根據原料品種的多少來定，并應考慮一定數量的備用倉和成品返料倉。時產5t以下的飼料廠一般為8～12個倉，時產10t應為12～16個倉，時產20t應為20～30個倉。
3.3 喂料器的作用是按照控制系統的指令將配料倉中的物料按規定配比輸送至配料秤。喂料器宜采用變距螺旋。其選用應遵循在滿足配料周期的前提下，首先采用較小規格的喂料器，其次采用較低的轉速。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一秤和多倉數秤。多倉一秤適用于時產5t以下的飼料廠；多倉數秤工藝在大中型配合飼料廠中應用較為廣泛。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配料過程。
3.4 混合均勻度和產量是選擇混合機的主要考慮因素。目前常用的混合機有立式和臥式二種，立式主要用于小型機組。臥式又分環帶和雙軸槳葉式，大部分飼料廠使用臥式環帶混合機。雙軸槳葉式混合機是近年來研制的新機型，其混合周期短、混合均勻度高，具有很大的市場潛力，但價格比較昂貴。另外混合機的質量須特別重視，目前混合機漏料和殘留是交叉污染的主要原因。混合機緩沖倉的功能是貯存混合機卸出的物料并使后續輸送設備安全、平穩地將其送走。
3.5 混合后應盡可能地減少物料的輸送，以避免分級。后續的水平輸送設備一般采用螺旋輸送機或刮板輸送機。同螺旋輸送機相比，刮板輸送機殘留量少，卸料均勻，本身具有自清功能。
4 制粒膨化
4.1 制粒膨化系統是飼料廠中投資最大的系統，它主要由喂料器、調質器、膨化機、制粒機、冷卻器、破碎機、分級篩和輸送設備組成(見圖3)。飼料成品的外觀質量和內在品質主要取決于本系統的狀況。在工藝上，人們常將膨化機與制粒機并列布置，這樣經過調質后的物料既可被膨化，也可被制粒。喂料器的轉速必須可調，以適應工藝和每臺設備工作時的具體要求。

4.2 至少配備兩個待制粒倉，以便更換配方時不影響生產，其容量按制粒機1.5～2h的產量計算。物料進入制粒機或膨化機之前，必須經過磁選設備，以防損壞主要設備。
4.3 調質有混合調質、蒸煮調質、APC調質（即厭氧巴氏滅菌調質）、二次調質、BOA壓實調質和膨脹器調質等。目前常用的是混合調質，調質膨脹器也稱高剪切調質器，已引起了人們的重視。它安裝在調質器和制粒機之間，既可生產不成形的膨脹飼料，也可用作制粒前調質處理設備，通過膨脹加工的物料具有和膨化加工一樣的優點，其設備結構和工作原理基本與膨化機相同，主要差別是膨化機在擠壓腔內可以提高更高的壓力和溫度。經其調質后再制粒，不但可以獲得更好的糊化作用、更高的顆粒耐久性指數和高效殺菌作用，同時也可降低噸料電耗和制粒機的磨損。
4.4 制粒機是傳統的熱加工設備，分環模與平模兩種，目前環模制粒機使用較為普遍。在選擇時，一定要考慮配方成分的化學成分和物理性質。原料化學成分主要包括蛋白質、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。長期以來，人們比較忽視這一問題，事實上制粒機的許多結構參數如模孔長徑比等都與其有關。
4.5 飼料膨化技術是起步較晚的一項飼料加工新技術，其工作原理是調質好的物料進入螺桿擠壓區，由于擠壓區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，同時伴隨著強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，蛋白質部分變性。當物料被極大的壓力擠出模孔時，由于突然離開機體進入大氣，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，物料發生閃蒸，即水分迅速蒸發，脫水凝固，然后通過定制的出料模達到需要的各種形狀和結構，形成膨化飼料。膨化飼料的轉化率比顆粒飼料高，這主要是因為原料經擠壓過程中高溫、高壓處理，淀粉糊化、蛋白質變性，并能有效預防動物消化道疾病，提高飼喂動物的消化率，一般來說可提高消化率10%～35%。越來越多的飼料廠開始對飼料進行膨化加工，在一些發達國家已經大規模使用，它也必將成為我國飼料工業的一個主要發展方向。
4.6 經過熱加工處理的飼料一般比較潮濕，溫度較高，為便于保存，必須進行冷卻。逆流式冷卻器以其低廉的造價和卓越的冷卻效果正在取代傳統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。在進行工藝設計時，需合理地配置冷卻風網系統，一般說來，在風機出口必須設一個風量調節門，以冷卻不同特性的物料；另外，在安裝時，沙克龍與風管最好用巖棉保濕，以防冬季出現冷凝水造成的風網堵塞。
4.7 為提高制粒效率，降低能耗，人們常采用大模孔制粒然后通過破碎機將大顆粒破碎，所用破碎機一般為輥式結構，有二輥和三輥結構，其性能相差不多。輥間距的調整有自動和手動。筆者認為這一部分最需重視的是均勻喂料和兩輥間平行度的調整，一般國外飼料廠均在破碎機上設一葉輪式喂料器，其目的是使喂料量在輥的長度方向上相等，以保證活動輥不傾斜，從而制造均勻的顆粒料。
4.8 顆粒料破碎后，應進入分級篩分級，大顆粒返回破碎機再次破碎，細粉進入顆粒機進行二次制粒。常用的分級篩有平面回轉式和振動式，但后者使用較多。需特別注意的是細粉回料管的安裝傾角應大于60°，它在待制粒倉上的入口位置，一定要保證回流的細粉被喂料器首先送走；另外最好在該倉內加一隔板，將回流細粉與正常待制粒物料隔開，以防回流管堵塞。
5 液體噴涂
據不完全統計，現有飼料產品的70%以上是經過熱加工（調質、制粒或膨化）處理的。這種經過熟化處理的飼料產品，不但可有效地殺死一些有害物質（如沙門氏菌）和抗營養因子，同時可改善其適口性，提高飼料報酬。但是這種熟化處理工藝由于高溫、高壓和水分的共同作用，許多熱敏性營養因子（如維生素、酶制劑、生物菌等）受到嚴重損壞。
為了解決這些問題，各國飼養和設備專家在大量研究試驗的基礎上，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設于飼料廠的成品出料工段。其優點是可以做到即噴即售，始終為用戶提供新鮮產品；另外，使用這種配置，飼料廠可以只生產幾種標準飼料，可以減少成品倉的數量。同時，飼料廠的生產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。歐美各先進國家由于交通運輸比較發達，大量地使用飼料散裝車。我國雖也有類似的散裝車，但主要是自用，大部分商業性飼料仍采用包裝形式。隨著運輸條件的好轉，可以相信散裝將成為飼料工業的一大變革。包裝又分為手動與自動兩種，大部分中小型飼料廠采用手動包裝。選擇自動包裝系統應注意的是打包秤的精度、穩定性以及自動縫包機的工作可靠性。
7 電氣控制
7.1 電氣控制系統是飼料廠自動化程度的集中體現。由于生產規模、人工費用與投資能力的不同，各廠的自動化程度表現出較大的差異，但總的來講，與歐美國家相比，我國飼料廠的自動化程度明顯偏低，現階段只能做到計算機控制配料系統，國內尚無全廠采用計算機自動控制的飼料廠。就配料系統而言，其控制功能也比較單調，雖然這與我國的現狀和勞動力價格較低息息相關，但就行業發展而言，我們無疑需加強這方面的工作。美國與歐洲的大型飼料廠在控制方面均有如下特點。
7.1.1整廠所有設備均由計算機和可編程控制器（PLC）來控制，不設控制屏，流程在計算機屏幕上顯示，各單機的啟停均是通過邏輯連鎖或軟開關來實現。傳統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，以監控系統的運行狀況和實現反饋控制。
7.1.3 控制計算機與管理計算機實行聯網，管理人員可隨時監視生產動態和車間工作狀況。
7.1.4 控制室與電機控制中心單獨分開，前者趨于簡單化，后者趨于合理化，每臺電機設一包括空開、接觸器和熱繼電器的獨立抽屜，這樣不但便于設備維修斷電，也為故障診斷和生產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和流向的主要設施。其上必須配置可靠的行程開關，以確保提供正確信號，其動力源一般選擇壓縮空氣。而壓縮空氣的流量必須經過認真的計算，一般空壓機的運行率不應高于60%，以確保諸如脈沖器工作時所要求的大量氣量。空壓機的壓力一般設定為8kg/cm2。
8 除塵系統
飼料廠在生產過程中容易產生大量的粉塵，為了控制粉塵污染、保障操作人員身體健康、維護設備正常運轉，設置合理的除塵系統是必不可少的。除塵系統多采用單點吸風除塵和集中風網組合除塵方式。對于具體采用何種除塵方式，應根據具體情況而定。在設計風網系統時，應考慮以下幾點。
8.1 盡可能縮短風管（主要是水平風管）的長度，減少彎頭數量，避免因壓損過大而影響除塵效果。
8.2 在各吸塵點設風量調節門，避免有些風管風速不足，而另一些風管風速過大，產生吸料現象。
8.3 盡量采用吸氣式，使系統處于負壓狀態工作。另外，為了調整方便和運行可靠，同一風網風量不宜太大，吸風點不宜過多。
8.4 在工藝設備布置中，把距離相近和產生的粉塵品質相同的設備組合在同一風網中，這樣既可以縮短風管長度，也便于粉塵的回收利用。
8.5 應設計大小形狀合理的吸風口，以便有效地控制粉塵。
綜上所述，在配合飼料廠的工藝設計中，要考慮單機性能，更要考慮設備的整體配套性、經濟性和實用性。以便在實際生產中，使用戶以較低的成本生產出高品質的產品，滿足市場的需求。