調(diào)質(zhì)是飼料制粒和膨化工藝的重要組成部分,自飼料制粒機(jī)與飼料膨化機(jī)問(wèn)世以來(lái),飼料調(diào)質(zhì)工藝與設(shè)備一直在不斷的發(fā)展,特別是近20年國(guó)內(nèi)外水產(chǎn)養(yǎng)殖的迅猛發(fā)展,由于水產(chǎn)飼料對(duì)耐水性等特殊的需求,使飼料調(diào)質(zhì)工藝與設(shè)備突飛猛進(jìn)的發(fā)展,出現(xiàn)了百花齊放的局面。為了更好地了解飼料調(diào)質(zhì)對(duì)成品質(zhì)量的影響,現(xiàn)對(duì)飼料調(diào)質(zhì)的工藝與設(shè)備進(jìn)行一些討論。
1 飼料調(diào)質(zhì)的目的與調(diào)質(zhì)機(jī)理
飼料調(diào)質(zhì)就是飼料熟化過(guò)程之一,使生粉料轉(zhuǎn)化為具有一定熟度的粉料,飼料良好的調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備有利于飼料制粒和膨化成型。
1.1 飼料調(diào)質(zhì)的目的
1.1.1 有利于飼料制粒成型 使飼料易制粒成型,降低制粒的粉化率。
1.1.2 提高飼料的消化吸收率 使蛋白及淀粉等組分的消化吸收率可提高10%~12%。
1.1.3 增加水產(chǎn)顆粒飼料在水中的穩(wěn)定性 提高了淀粉的糊化度,使顆粒飼料在水中的穩(wěn)定性可達(dá)30min,最長(zhǎng)達(dá)3~6h,其穩(wěn)定性主要是取決于配方和調(diào)質(zhì)性能。當(dāng)然制粒過(guò)程亦有助于提高水中穩(wěn)定性。
1.1.4 提高制粒機(jī)的產(chǎn)量,降低電耗 提高制粒機(jī)的產(chǎn)量達(dá)25%~50%以上。
1.1.5 減少壓模和壓輥的磨損 壓模和壓輥的壽命延長(zhǎng)30%~50%。
1.1.6 破壞和滅殺有害因子達(dá)20%~60%以上。
1.1.7 調(diào)質(zhì)過(guò)程中可添加2~3種液態(tài)組分。 由于調(diào)質(zhì)過(guò)程是飼料經(jīng)一定時(shí)間的熱量和質(zhì)量(水分)蒸汽處理,所以,高溫的蒸汽對(duì)飼料熱敏組分將產(chǎn)生不同程度的損失。如何既能減少熱敏組分的損失,又能使飼料獲得良好調(diào)質(zhì)效果的工藝,至今尚未得到較好的解決。
1.1.2 提高飼料的消化吸收率 使蛋白及淀粉等組分的消化吸收率可提高10%~12%。
1.1.3 增加水產(chǎn)顆粒飼料在水中的穩(wěn)定性 提高了淀粉的糊化度,使顆粒飼料在水中的穩(wěn)定性可達(dá)30min,最長(zhǎng)達(dá)3~6h,其穩(wěn)定性主要是取決于配方和調(diào)質(zhì)性能。當(dāng)然制粒過(guò)程亦有助于提高水中穩(wěn)定性。
1.1.4 提高制粒機(jī)的產(chǎn)量,降低電耗 提高制粒機(jī)的產(chǎn)量達(dá)25%~50%以上。
1.1.5 減少壓模和壓輥的磨損 壓模和壓輥的壽命延長(zhǎng)30%~50%。
1.1.6 破壞和滅殺有害因子達(dá)20%~60%以上。
1.1.7 調(diào)質(zhì)過(guò)程中可添加2~3種液態(tài)組分。 由于調(diào)質(zhì)過(guò)程是飼料經(jīng)一定時(shí)間的熱量和質(zhì)量(水分)蒸汽處理,所以,高溫的蒸汽對(duì)飼料熱敏組分將產(chǎn)生不同程度的損失。如何既能減少熱敏組分的損失,又能使飼料獲得良好調(diào)質(zhì)效果的工藝,至今尚未得到較好的解決。
1.2 飼料調(diào)質(zhì)的機(jī)理和調(diào)質(zhì)過(guò)程
飼料調(diào)質(zhì)就是飼料水熱處理的過(guò)程,飼料調(diào)質(zhì)實(shí)際是氣相(蒸汽)、液相(細(xì)微水分散的水滴)的熱量、質(zhì)量向固相(粉狀物料)傳遞熱量和質(zhì)量的過(guò)程。蒸汽在飼料調(diào)質(zhì)過(guò)程中,它既是傳熱體,又是傳濕體。而且,飼料在調(diào)質(zhì)過(guò)程中熱量和質(zhì)量不斷地發(fā)生變化,調(diào)質(zhì)亦是蒸汽中的熱量和質(zhì)量通過(guò)粉狀顆粒物料的外表面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移的過(guò)程。 粉狀物料的調(diào)質(zhì)是蒸汽均勻圍繞粉狀物料的周?chē)?,靠近顆粒物料的表面形成界面層的過(guò)程。調(diào)質(zhì)過(guò)程的傳熱和傳質(zhì)的速度,決定于蒸汽和粉狀顆粒物料內(nèi)部與界面層的溫度梯度、速度梯度、濕度梯度、物料性質(zhì)(密度、顆粒大小、含水量)等因素。 當(dāng)?shù)蜏睾秃州^低的固相粉狀物料進(jìn)入有一定轉(zhuǎn)速的調(diào)質(zhì)器內(nèi),蒸汽壓力從200~400kpa降為常壓,蒸汽溫度從142.9~158℃降為100℃,這就開(kāi)始進(jìn)行生粉料的調(diào)質(zhì)熟化。而物料熟化的關(guān)鍵是蒸汽的品質(zhì)(指蒸汽含水量和焓值高低),由于蒸汽分為濕蒸汽,飽和蒸汽(干蒸汽),過(guò)熱蒸汽(見(jiàn)圖1)。三者的區(qū)別在于焓值(kJ/kg)和溫度不同。濕蒸汽焓值較低,濕蒸汽和飽和蒸汽(干蒸汽)的溫度相同(100℃),但飽和蒸汽焓值高于濕蒸汽。而過(guò)熱蒸汽的焓值、溫度高于前兩者。濕蒸汽是水(細(xì)微分散的水滴)和蒸汽的混合物。如果對(duì)其繼續(xù)加熱量,焓值增加,蒸汽溫度并不升高,該熱能供給細(xì)微分散的水滴汽化的熱能(汽化潛熱),供熱能越多,焓值越高,蒸汽含水量越低,蒸汽含量越高。含蒸汽的程度為蒸汽的飽和度(干度),如蒸汽的飽和度(干度)x=0.8說(shuō)明80%是蒸汽,20%是細(xì)微分散的水滴。在常壓下蒸汽含量達(dá)到100%,即在100℃飽和溫度下,蒸汽就成為不含有水的蒸汽,這蒸汽就是飽和蒸汽。當(dāng)對(duì)該飽和蒸汽繼續(xù)加熱,飽和蒸汽的焓值和溫度繼續(xù)增加,該蒸汽成為過(guò)熱蒸汽,這過(guò)熱蒸汽是制粒需要的蒸汽品質(zhì)。如果隨著蒸汽壓力的增加,水的汽化溫度亦隨之提高,同樣形成濕蒸汽,飽和蒸汽,過(guò)熱蒸汽的需要溫度亦相應(yīng)提高(見(jiàn)圖1曲線上移)。 高溫的過(guò)熱蒸汽,焓值高,熱量多,無(wú)含水,過(guò)熱蒸汽進(jìn)入調(diào)質(zhì)器內(nèi)壓力從200~400kpa降為常壓,溫度從142.9~158℃降為100℃后,轉(zhuǎn)化為飽和蒸汽或濕蒸汽。同時(shí)蒸汽釋放熱量,飽和蒸汽的飽和度亦逐漸下降,飽和蒸汽中含水量逐漸增加,并繼續(xù)釋放熱量,但蒸汽溫度仍保持100℃。此時(shí),熱蒸汽和冷的固相粉狀物料相遇,由于熱蒸汽和粉狀物料之間既有溫度梯度(溫度差),又有濕度梯度(濕度差)。所以,熱蒸汽和冷固相粉狀物料之間就既產(chǎn)生熱量傳遞,又有質(zhì)量(水分)的傳遞,熱蒸汽與和固相粉狀物料之間的焓值差,就是熱量和質(zhì)量傳遞的推動(dòng)力。調(diào)質(zhì)過(guò)程是蒸汽的熱量、質(zhì)量同時(shí)、同向經(jīng)粉狀物料的外表面向內(nèi)部傳熱和傳質(zhì)的過(guò)程。而且,熱蒸汽和粉狀物料之間熱量和質(zhì)量在傳遞過(guò)程中總量是平衡的(略去調(diào)質(zhì)器內(nèi)空氣溫度上升和調(diào)質(zhì)器機(jī)筒散發(fā)的熱量)。在傳熱和傳質(zhì)過(guò)程中,蒸汽熱量釋放,使粉狀物料溫度上升到調(diào)質(zhì)所需的溫度(制粒80~85℃,膨化95℃以上),飽和蒸汽的飽和度繼續(xù)下降,飽和蒸汽中逐漸增加的含水量。當(dāng)調(diào)質(zhì)器常用的粉狀物料調(diào)質(zhì)溫度為80~85℃和蒸汽的飽和度(干度)X=0.6~0.9時(shí),在該條件下,大致可認(rèn)為粉狀物料每升高11℃,其水分增加1%。使粉狀物料吸收或外加水分后達(dá)到制粒、膨化所需含水量(制粒17%~18%,膨化28%~30%)。為了確保制粒要求水分低,所以,采用過(guò)熱蒸汽是合理的,如采用濕蒸汽易析出過(guò)多的水分,影響制粒。膨化宜用供汽量較多的飽和度(干度)較高的飽和蒸汽或較低的過(guò)熱蒸汽,使粉狀顆粒物料既能得到較多水分,又能得到較高溫度,就符合了物料膨化的要求。在結(jié)構(gòu)上制粒的調(diào)質(zhì)器應(yīng)隔熱保溫好,膨化調(diào)質(zhì)器可以無(wú)隔熱保溫處理。種調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備基本都能符合制?;蚺蚧螅瑢?shí)際上不同的調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備,其調(diào)質(zhì)的工藝參數(shù)(調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速、調(diào)質(zhì)時(shí)間等)有所不同,為此調(diào)質(zhì)熟化效果亦有較大的差別,不同的調(diào)質(zhì)熟化效果來(lái)適應(yīng)不同物料調(diào)質(zhì)的要求。現(xiàn)作如下討論。
2.1 給料和調(diào)質(zhì)同軸組合的調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備
20世紀(jì)50~60年代制粒機(jī)的給料是連續(xù)螺旋式的,調(diào)質(zhì)是槳葉式的,由于給料量根據(jù)制粒的顆粒大小,給料量須變化,轉(zhuǎn)速必需調(diào)速,但為了保證調(diào)質(zhì)效果,調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速必須恒定,為此,兩者不能兼顧。因而,給料和調(diào)質(zhì)同軸組合的調(diào)質(zhì)工藝其調(diào)質(zhì)效果較差。為此,到60年代末到70年代初給料和調(diào)質(zhì)同軸組合的調(diào)質(zhì)工藝,就被給料和調(diào)質(zhì)獨(dú)立的工藝設(shè)備所取代。
2.2 給料和調(diào)質(zhì)分開(kāi)的工藝和設(shè)備
由于人們認(rèn)識(shí)到給料和調(diào)質(zhì)同軸組合的不利因素,所以,開(kāi)始將給料和調(diào)質(zhì)分開(kāi)傳動(dòng)。此時(shí),調(diào)質(zhì)器的長(zhǎng)度一般較短,略超過(guò)壓制室和主傳動(dòng)的長(zhǎng)度之和,一般在2 000mm以?xún)?nèi)。調(diào)質(zhì)器直徑一般在300~400mm以?xún)?nèi),轉(zhuǎn)速為200r/min左右,物料在停留調(diào)質(zhì)器時(shí)間在15~30s以?xún)?nèi)。由于給料和調(diào)質(zhì)功能已分工明確,調(diào)質(zhì)器為槳葉,為此,物料調(diào)質(zhì)效果改善,制粒后的淀粉的糊化度可達(dá)25%,所以,調(diào)質(zhì)后的淀粉的糊化度亦能在15%~20%以?xún)?nèi),并可添加多種液體。由于淀粉的糊化度不高,顆粒耐水性就差,因此該調(diào)質(zhì)工藝只能用于禽畜飼料生產(chǎn),而不能用于耐水要求較高的水產(chǎn)飼料。
2.3 等直徑水平雙筒調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備
實(shí)際上兩個(gè)單筒調(diào)質(zhì)的組合,僅中間無(wú)筒壁,該結(jié)構(gòu)使物料可相互翻動(dòng),部分槳葉反向旋轉(zhuǎn),延長(zhǎng)物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間,增強(qiáng)了調(diào)質(zhì)強(qiáng)度,機(jī)內(nèi)停留時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)1min,淀粉的糊化度可達(dá)20%,調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速為100~200r/min,以?xún)?nèi),調(diào)質(zhì)器為槳葉??商砑佣喾N液體,該機(jī)可用于禽畜飼料生產(chǎn),亦能用于耐水性要求不高的魚(yú)飼料生產(chǎn)。
實(shí)際上兩個(gè)單筒調(diào)質(zhì)的組合,僅中間無(wú)筒壁,該結(jié)構(gòu)使物料可相互翻動(dòng),部分槳葉反向旋轉(zhuǎn),延長(zhǎng)物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間,增強(qiáng)了調(diào)質(zhì)強(qiáng)度,機(jī)內(nèi)停留時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)1min,淀粉的糊化度可達(dá)20%,調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速為100~200r/min,以?xún)?nèi),調(diào)質(zhì)器為槳葉??商砑佣喾N液體,該機(jī)可用于禽畜飼料生產(chǎn),亦能用于耐水性要求不高的魚(yú)飼料生產(chǎn)。
2.4 二、三級(jí)調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備
由于水產(chǎn)飼料耐水性特殊要求,為了增強(qiáng)調(diào)質(zhì)器的調(diào)質(zhì)效果,所以采用了加長(zhǎng)二、三級(jí)調(diào)質(zhì)工藝與設(shè)備,調(diào)質(zhì)器長(zhǎng)度達(dá)3 000~4 000mm。調(diào)質(zhì)器直徑仍在300~400mm左右,調(diào)質(zhì)器為槳葉,槳葉排列形式多種。①前半槳葉與軸夾角成45°,后半槳葉與軸平行。②相鄰兩個(gè)槳葉與軸夾角成左旋右旋各75°。轉(zhuǎn)速低速為100~200r/min高速為300r/min,由于增加了調(diào)質(zhì)器長(zhǎng)度,高速槳葉增強(qiáng)了調(diào)質(zhì)強(qiáng)度。有些調(diào)質(zhì)器為長(zhǎng)筒體還進(jìn)行保溫以減少熱量無(wú)形損耗,物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間大幅度增加達(dá)1~2min,使調(diào)質(zhì)效果得到了改善,調(diào)質(zhì)后淀粉的糊化度可達(dá)25%左右,可添加多種液體,基本符合耐水要求較高的水產(chǎn)飼料使用。
2.5 水平雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備
調(diào)質(zhì)器為雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)器,小筒槳葉轉(zhuǎn)速高于大筒槳葉轉(zhuǎn)速1~2倍,為200~300r/min左右,其槳葉全部反向推進(jìn),將物料推向進(jìn)口,筒體直徑為420~480mm。大筒槳葉轉(zhuǎn)速為100r/min左右,槳葉進(jìn)口處有3~4組將物料推向出口方向,中部槳葉與軸平行,僅起翻動(dòng)作用,無(wú)推進(jìn)功能,出口處槳葉有2~3組將物料推向進(jìn)口方向,但槳葉推向方向根據(jù)物料性質(zhì)可進(jìn)行調(diào)整,物料推進(jìn)主要由進(jìn)口槳葉推進(jìn)力大于出口槳葉來(lái)決定,同時(shí)調(diào)整槳葉的角度來(lái)調(diào)整推進(jìn)速度即物料調(diào)質(zhì)時(shí)間。大筒體直徑為520~560mm。大、小槳葉在直徑方向相交,相交量近小槳葉葉片的長(zhǎng)度,槳葉端部和槳葉桿部形狀大小相同。所以,該機(jī)型調(diào)質(zhì)時(shí)間可達(dá)一般為2~3min,最長(zhǎng)達(dá)20min,調(diào)質(zhì)效果較好,調(diào)質(zhì)后淀粉糊化度一般30%,最高的糊化度可達(dá)40%~50%以上,而且可添加多種液體,雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備能適應(yīng)各種水產(chǎn)飼料的調(diào)質(zhì)之用,但造價(jià)較高,該調(diào)質(zhì)開(kāi)始主要用于膨化的調(diào)質(zhì),現(xiàn)已開(kāi)始用于制粒的調(diào)質(zhì)。
調(diào)質(zhì)器為雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)器,小筒槳葉轉(zhuǎn)速高于大筒槳葉轉(zhuǎn)速1~2倍,為200~300r/min左右,其槳葉全部反向推進(jìn),將物料推向進(jìn)口,筒體直徑為420~480mm。大筒槳葉轉(zhuǎn)速為100r/min左右,槳葉進(jìn)口處有3~4組將物料推向出口方向,中部槳葉與軸平行,僅起翻動(dòng)作用,無(wú)推進(jìn)功能,出口處槳葉有2~3組將物料推向進(jìn)口方向,但槳葉推向方向根據(jù)物料性質(zhì)可進(jìn)行調(diào)整,物料推進(jìn)主要由進(jìn)口槳葉推進(jìn)力大于出口槳葉來(lái)決定,同時(shí)調(diào)整槳葉的角度來(lái)調(diào)整推進(jìn)速度即物料調(diào)質(zhì)時(shí)間。大筒體直徑為520~560mm。大、小槳葉在直徑方向相交,相交量近小槳葉葉片的長(zhǎng)度,槳葉端部和槳葉桿部形狀大小相同。所以,該機(jī)型調(diào)質(zhì)時(shí)間可達(dá)一般為2~3min,最長(zhǎng)達(dá)20min,調(diào)質(zhì)效果較好,調(diào)質(zhì)后淀粉糊化度一般30%,最高的糊化度可達(dá)40%~50%以上,而且可添加多種液體,雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備能適應(yīng)各種水產(chǎn)飼料的調(diào)質(zhì)之用,但造價(jià)較高,該調(diào)質(zhì)開(kāi)始主要用于膨化的調(diào)質(zhì),現(xiàn)已開(kāi)始用于制粒的調(diào)質(zhì)。
2.6 高速調(diào)質(zhì),低速保溫均質(zhì)上下雙筒調(diào)質(zhì)器
在2003~2004年與水平雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)器結(jié)構(gòu)相似的上下雙筒調(diào)質(zhì)器已問(wèn)世,其性能的原理來(lái)看高速調(diào)質(zhì)與保溫均質(zhì)分開(kāi),功能分工明確,為此,調(diào)質(zhì)效果將優(yōu)于水平雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)器。 上筒是高速調(diào)質(zhì),由于調(diào)質(zhì)效果一定程度上取決于調(diào)質(zhì)過(guò)程中傳熱和傳質(zhì)的速度,傳熱和傳質(zhì)的速度而決定于蒸汽和粉狀顆粒物料內(nèi)部與界面層的溫度梯度、速度梯度、濕度梯度、物料性質(zhì)(密度、顆粒大小、含水量)等因素。而高速調(diào)質(zhì),就增加了粉狀物料和蒸汽、粉狀物料表面與物料內(nèi)部的溫度梯度、速度梯度、濕度梯度,從而就提高調(diào)質(zhì)效果。其直徑在400~480mm,轉(zhuǎn)速在450~500r/min。 下筒是保溫均質(zhì),由于要達(dá)到調(diào)質(zhì)要求,須要有一定的時(shí)間,才能使物料調(diào)質(zhì)更均勻,確保了調(diào)質(zhì)性能的優(yōu)良。所以,上下高速調(diào)質(zhì),均質(zhì)保溫的雙筒調(diào)質(zhì)器的調(diào)質(zhì)效果必將優(yōu)于水平雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)器。其直徑在500~560mm轉(zhuǎn)速在50~100r/min。該調(diào)質(zhì)器液體添加量可達(dá)10%以上。
在2003~2004年與水平雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)器結(jié)構(gòu)相似的上下雙筒調(diào)質(zhì)器已問(wèn)世,其性能的原理來(lái)看高速調(diào)質(zhì)與保溫均質(zhì)分開(kāi),功能分工明確,為此,調(diào)質(zhì)效果將優(yōu)于水平雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)器。 上筒是高速調(diào)質(zhì),由于調(diào)質(zhì)效果一定程度上取決于調(diào)質(zhì)過(guò)程中傳熱和傳質(zhì)的速度,傳熱和傳質(zhì)的速度而決定于蒸汽和粉狀顆粒物料內(nèi)部與界面層的溫度梯度、速度梯度、濕度梯度、物料性質(zhì)(密度、顆粒大小、含水量)等因素。而高速調(diào)質(zhì),就增加了粉狀物料和蒸汽、粉狀物料表面與物料內(nèi)部的溫度梯度、速度梯度、濕度梯度,從而就提高調(diào)質(zhì)效果。其直徑在400~480mm,轉(zhuǎn)速在450~500r/min。 下筒是保溫均質(zhì),由于要達(dá)到調(diào)質(zhì)要求,須要有一定的時(shí)間,才能使物料調(diào)質(zhì)更均勻,確保了調(diào)質(zhì)性能的優(yōu)良。所以,上下高速調(diào)質(zhì),均質(zhì)保溫的雙筒調(diào)質(zhì)器的調(diào)質(zhì)效果必將優(yōu)于水平雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)器。其直徑在500~560mm轉(zhuǎn)速在50~100r/min。該調(diào)質(zhì)器液體添加量可達(dá)10%以上。
2.7 釜式調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備
釜式調(diào)質(zhì)種類(lèi)較多,其中較好的釜式調(diào)質(zhì)是物料調(diào)質(zhì)時(shí)間達(dá)20min左右,可添加多種液體,液體添加量可達(dá)10%~25%,可調(diào)節(jié)釜式罐層數(shù)來(lái)滿(mǎn)足不同產(chǎn)量的要求。該調(diào)質(zhì)器的排料由行星螺旋輸送機(jī)即清倉(cāng)螺旋輸送機(jī),釜式調(diào)質(zhì)器直徑1 600~2 700mm。
2.8 高壓調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備
上面所說(shuō)的調(diào)質(zhì)器都為常壓下作業(yè),達(dá)到同樣效果,相對(duì)于高壓調(diào)質(zhì)時(shí)間較長(zhǎng),特別是難以調(diào)質(zhì)的顆粒物料,宜用高壓調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)溫度可達(dá)100℃以上,調(diào)質(zhì)時(shí)間可較長(zhǎng),但調(diào)質(zhì)器是受壓容器,其壓力為20~80kpa,該調(diào)質(zhì)器使蒸汽中的水和熱更容易進(jìn)入物料內(nèi)部,而且調(diào)質(zhì)效果較為均勻。以前高壓調(diào)質(zhì)特別適用于大顆粒的原料調(diào)質(zhì)處理,如壓片原料的調(diào)質(zhì)處理。今后如將高壓調(diào)質(zhì)器用于粉狀飼料的調(diào)質(zhì)處理,能使調(diào)質(zhì)效果優(yōu)于常壓調(diào)質(zhì)。
3 影響調(diào)質(zhì)器調(diào)質(zhì)效果的主要因素
調(diào)質(zhì)是制粒或膨化不可缺少的工序,沒(méi)有良好的調(diào)質(zhì)系統(tǒng),就沒(méi)有優(yōu)良制粒或膨化效果,而影響調(diào)質(zhì)器調(diào)質(zhì)效果的因素較多,主要取決于以下3種因素。
3.1 物料性能
3.1.1 物料性質(zhì) 由于飼料的組分種類(lèi)很多,其物料性質(zhì)不相同,影響調(diào)質(zhì)效果亦不同。根據(jù)其主體的組分,物料性質(zhì)分為蛋白型、淀粉型、纖維型、脂肪型、熱敏型等,在調(diào)質(zhì)時(shí)作業(yè)參數(shù)應(yīng)各不相同。
3.1.1.1 蛋白型飼料 蛋白質(zhì)具有親水性,調(diào)質(zhì)時(shí)水分不宜增加過(guò)多,否則易堵塞壓膜孔,為此,采用過(guò)熱蒸汽為好,因?yàn)榈鞍仔惋暳险{(diào)質(zhì)是熱量比增濕更重要。
3.1.1.2 淀粉型飼料 淀粉需要高溫、高濕的調(diào)質(zhì)條件,所以,采用低壓過(guò)熱蒸汽或在混合機(jī)內(nèi)加一些水分為宜。
3.1.1.3 纖維型飼料 纖維持水性和粘結(jié)性差,為此水分不宜過(guò)高,一般13%~14%,料溫控制在55~60℃左右。如果料溫過(guò)高,壓制的顆粒易產(chǎn)生裂縫,采用較低的過(guò)熱蒸汽或在混合機(jī)內(nèi)加少量水分,以降低壓制時(shí)的料溫。
3.1.1.4 脂肪型飼料 脂肪型飼料水分不宜過(guò)高,為此,采用較高的過(guò)熱蒸汽有利于脂肪型制粒。
3.1.1.5 熱敏型飼料 熱敏型飼料力求調(diào)質(zhì)溫度低,料溫控制在60℃以下,水分不宜高,所以,可采用較低的過(guò)熱蒸汽或在混合機(jī)內(nèi)加少量水分,來(lái)降低料溫是有效的。
3.1.2 物料的顆粒大小和均勻程度 由于飼料的組分種類(lèi)很多,而相同類(lèi)型粉狀物料的顆粒大小和均勻程度相差亦大,這對(duì)調(diào)質(zhì)器操作帶來(lái)一定的難度并提出了較高的要求。因?yàn)檎{(diào)質(zhì)要求使每個(gè)顆粒的中心都軟化,如小顆粒調(diào)質(zhì)已達(dá)到要求時(shí),則大顆粒調(diào)質(zhì)尚未達(dá)到要求。如顆粒粒徑相差越大,調(diào)質(zhì)效果就差距越大。國(guó)外最新研究結(jié)論:提出了“粉狀顆粒粒徑對(duì)調(diào)質(zhì)效果的影響”,力求物料顆粒粒徑盡量接近,便于取得均勻的調(diào)質(zhì)效果。為此,對(duì)于大型飼料廠對(duì)調(diào)質(zhì)要求高的品種,顆粒可先進(jìn)行分級(jí),再進(jìn)行調(diào)質(zhì)的工藝,來(lái)取得最佳調(diào)質(zhì)效果,同時(shí)還能節(jié)約能耗。
3.1.3 物料的水分 水分是影響調(diào)質(zhì)效果的重要因素,在調(diào)質(zhì)溫度,調(diào)質(zhì)時(shí)間相同情況下,物料的水分含量高,其調(diào)質(zhì)效果優(yōu)于水分低的物料。由于微生物對(duì)濕熱的抗性較差,在蒸汽的作用下微生物能在周?chē)橘|(zhì)中吸取高溫的水分,因而,對(duì)微生物細(xì)胞蛋白質(zhì)的凝固有促進(jìn)作用,加速微生物死亡(濕熱物料微生物死亡時(shí)間為較低水分物料的1/3)。所以,在物料的水分含量高的條件下沙門(mén)氏菌等霉菌及致病菌和植物血球凝結(jié)素、蛋白酶抑制劑有害因子破壞和滅活度高,同時(shí)淀粉糊化度亦高。
3.1.1 物料性質(zhì) 由于飼料的組分種類(lèi)很多,其物料性質(zhì)不相同,影響調(diào)質(zhì)效果亦不同。根據(jù)其主體的組分,物料性質(zhì)分為蛋白型、淀粉型、纖維型、脂肪型、熱敏型等,在調(diào)質(zhì)時(shí)作業(yè)參數(shù)應(yīng)各不相同。
3.1.1.1 蛋白型飼料 蛋白質(zhì)具有親水性,調(diào)質(zhì)時(shí)水分不宜增加過(guò)多,否則易堵塞壓膜孔,為此,采用過(guò)熱蒸汽為好,因?yàn)榈鞍仔惋暳险{(diào)質(zhì)是熱量比增濕更重要。
3.1.1.2 淀粉型飼料 淀粉需要高溫、高濕的調(diào)質(zhì)條件,所以,采用低壓過(guò)熱蒸汽或在混合機(jī)內(nèi)加一些水分為宜。
3.1.1.3 纖維型飼料 纖維持水性和粘結(jié)性差,為此水分不宜過(guò)高,一般13%~14%,料溫控制在55~60℃左右。如果料溫過(guò)高,壓制的顆粒易產(chǎn)生裂縫,采用較低的過(guò)熱蒸汽或在混合機(jī)內(nèi)加少量水分,以降低壓制時(shí)的料溫。
3.1.1.4 脂肪型飼料 脂肪型飼料水分不宜過(guò)高,為此,采用較高的過(guò)熱蒸汽有利于脂肪型制粒。
3.1.1.5 熱敏型飼料 熱敏型飼料力求調(diào)質(zhì)溫度低,料溫控制在60℃以下,水分不宜高,所以,可采用較低的過(guò)熱蒸汽或在混合機(jī)內(nèi)加少量水分,來(lái)降低料溫是有效的。
3.1.2 物料的顆粒大小和均勻程度 由于飼料的組分種類(lèi)很多,而相同類(lèi)型粉狀物料的顆粒大小和均勻程度相差亦大,這對(duì)調(diào)質(zhì)器操作帶來(lái)一定的難度并提出了較高的要求。因?yàn)檎{(diào)質(zhì)要求使每個(gè)顆粒的中心都軟化,如小顆粒調(diào)質(zhì)已達(dá)到要求時(shí),則大顆粒調(diào)質(zhì)尚未達(dá)到要求。如顆粒粒徑相差越大,調(diào)質(zhì)效果就差距越大。國(guó)外最新研究結(jié)論:提出了“粉狀顆粒粒徑對(duì)調(diào)質(zhì)效果的影響”,力求物料顆粒粒徑盡量接近,便于取得均勻的調(diào)質(zhì)效果。為此,對(duì)于大型飼料廠對(duì)調(diào)質(zhì)要求高的品種,顆粒可先進(jìn)行分級(jí),再進(jìn)行調(diào)質(zhì)的工藝,來(lái)取得最佳調(diào)質(zhì)效果,同時(shí)還能節(jié)約能耗。
3.1.3 物料的水分 水分是影響調(diào)質(zhì)效果的重要因素,在調(diào)質(zhì)溫度,調(diào)質(zhì)時(shí)間相同情況下,物料的水分含量高,其調(diào)質(zhì)效果優(yōu)于水分低的物料。由于微生物對(duì)濕熱的抗性較差,在蒸汽的作用下微生物能在周?chē)橘|(zhì)中吸取高溫的水分,因而,對(duì)微生物細(xì)胞蛋白質(zhì)的凝固有促進(jìn)作用,加速微生物死亡(濕熱物料微生物死亡時(shí)間為較低水分物料的1/3)。所以,在物料的水分含量高的條件下沙門(mén)氏菌等霉菌及致病菌和植物血球凝結(jié)素、蛋白酶抑制劑有害因子破壞和滅活度高,同時(shí)淀粉糊化度亦高。
3.2 調(diào)質(zhì)器性能
3.2.1 調(diào)質(zhì)器結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)
3.2.1.1 調(diào)質(zhì)器結(jié)構(gòu) ①調(diào)質(zhì)器是單層調(diào)質(zhì)器,還是三層調(diào)質(zhì)器;調(diào)質(zhì)器是長(zhǎng)型(3~4m)、還是短型(2m以下)調(diào)質(zhì)器;是雙筒調(diào)質(zhì)器,還是單筒調(diào)質(zhì)器;是等直徑調(diào)質(zhì)器,還是差動(dòng)調(diào)質(zhì)器;是大直徑調(diào)質(zhì)器,還是較小直徑調(diào)質(zhì)器;是常壓調(diào)質(zhì)器,還是高壓調(diào)質(zhì)器,其不同的結(jié)構(gòu)對(duì)調(diào)質(zhì)效果有較大的影響。如:對(duì)調(diào)質(zhì)時(shí)間、調(diào)質(zhì)液體組分的添加量、調(diào)質(zhì)的熟度都不盡相同。所以,對(duì)于耐水性要求高的蝦飼料,對(duì)于液體組分的添加量比例較高,宜用調(diào)質(zhì)時(shí)間長(zhǎng)、調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)速高的調(diào)質(zhì)器,如差動(dòng)筒調(diào)質(zhì)器。耐水性要求不太高的魚(yú)飼料用三層調(diào)質(zhì)器、雙筒調(diào)質(zhì)器、差動(dòng)調(diào)質(zhì)器均可以,只要調(diào)節(jié)調(diào)質(zhì)器槳葉的角度來(lái)控制調(diào)質(zhì)時(shí)間,就可以滿(mǎn)足調(diào)質(zhì)要求,但要比較投資的經(jīng)濟(jì)性。一般禽畜飼料采用單筒大直徑調(diào)質(zhì)器、雙筒調(diào)質(zhì)器都能達(dá)到使用要求。差動(dòng)筒調(diào)質(zhì)器、三層調(diào)質(zhì)器、長(zhǎng)型調(diào)質(zhì)器、高轉(zhuǎn)速調(diào)質(zhì)器、雙筒調(diào)質(zhì)器具有良好的調(diào)質(zhì)性能,其中差動(dòng)調(diào)質(zhì)器和雙筒調(diào)質(zhì)器調(diào)質(zhì)均勻性最佳,因差動(dòng)調(diào)質(zhì)器解決或改善了縱向調(diào)質(zhì)均勻問(wèn)題。其它調(diào)質(zhì)器一定程度有縱向調(diào)質(zhì)不均勻問(wèn)題依然存在。②槳葉結(jié)構(gòu)不同調(diào)質(zhì)性能仍然有不同,早期調(diào)質(zhì)器的槳葉名副其實(shí)是槳葉,而且逐步從較大面積的槳葉轉(zhuǎn)化為小面積的槳葉,近期調(diào)質(zhì)器的槳葉已成方形桿狀(槳葉數(shù)量亦是影響調(diào)質(zhì)效果重要因素,目前變化不大)。調(diào)質(zhì)效果很大程度決定物料的翻動(dòng)性能。槳葉大,面積就大,對(duì)物料輸送有利,但相對(duì)靜止的物料就多,翻動(dòng)性能相對(duì)就差。所以,調(diào)質(zhì)效果亦就差。為此,調(diào)質(zhì)器的槳葉逐步發(fā)展成有一定面積的方形桿狀,槳葉數(shù)量增多,減弱了物料輸送能力,延長(zhǎng)調(diào)質(zhì)時(shí)間,有良好的翻動(dòng)性能,從而,提高了調(diào)質(zhì)效果。
3.2.1.2 調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速 相同直徑的調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速對(duì)調(diào)質(zhì)效果影響較大,轉(zhuǎn)速高,使調(diào)質(zhì)物料翻動(dòng)性能加強(qiáng),亦使蒸汽在物料表面的速度梯度加大,從而加速了調(diào)質(zhì)速度和效果。同時(shí),槳葉轉(zhuǎn)速高,打擊力大,加速了水分向物料內(nèi)部擴(kuò)散。所以,高轉(zhuǎn)速的調(diào)質(zhì)器具有較好的調(diào)質(zhì)效果,液體組分的添加比例可達(dá)10%后,仍然有較好的調(diào)質(zhì)效果。
3.2.1.3 調(diào)質(zhì)時(shí)間 任何熱量傳遞,質(zhì)量(水分)傳遞都需要時(shí)間,才能獲得最好的調(diào)質(zhì)。而且,不同成品物料粉碎的粒度不同,熟化程度要求不同,調(diào)質(zhì)器的結(jié)構(gòu)不同,則調(diào)質(zhì)時(shí)間要求亦應(yīng)有所不同。一般禽畜飼料調(diào)質(zhì)的時(shí)間為30s左右,魚(yú)蝦飼料的調(diào)質(zhì)時(shí)間達(dá)2~20min??傊?,調(diào)質(zhì)時(shí)間對(duì)調(diào)質(zhì)質(zhì)量影響甚大??赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)調(diào)質(zhì)器打板的角度、改變調(diào)質(zhì)器長(zhǎng)度和增設(shè)保溫均質(zhì)系統(tǒng)增加調(diào)質(zhì)時(shí)間,使物料得到較好的調(diào)質(zhì)效果。目前在制粒機(jī)上增設(shè)保溫均質(zhì)器,就可不同程度改善調(diào)質(zhì)效果。
3.2.1.1 調(diào)質(zhì)器結(jié)構(gòu) ①調(diào)質(zhì)器是單層調(diào)質(zhì)器,還是三層調(diào)質(zhì)器;調(diào)質(zhì)器是長(zhǎng)型(3~4m)、還是短型(2m以下)調(diào)質(zhì)器;是雙筒調(diào)質(zhì)器,還是單筒調(diào)質(zhì)器;是等直徑調(diào)質(zhì)器,還是差動(dòng)調(diào)質(zhì)器;是大直徑調(diào)質(zhì)器,還是較小直徑調(diào)質(zhì)器;是常壓調(diào)質(zhì)器,還是高壓調(diào)質(zhì)器,其不同的結(jié)構(gòu)對(duì)調(diào)質(zhì)效果有較大的影響。如:對(duì)調(diào)質(zhì)時(shí)間、調(diào)質(zhì)液體組分的添加量、調(diào)質(zhì)的熟度都不盡相同。所以,對(duì)于耐水性要求高的蝦飼料,對(duì)于液體組分的添加量比例較高,宜用調(diào)質(zhì)時(shí)間長(zhǎng)、調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)速高的調(diào)質(zhì)器,如差動(dòng)筒調(diào)質(zhì)器。耐水性要求不太高的魚(yú)飼料用三層調(diào)質(zhì)器、雙筒調(diào)質(zhì)器、差動(dòng)調(diào)質(zhì)器均可以,只要調(diào)節(jié)調(diào)質(zhì)器槳葉的角度來(lái)控制調(diào)質(zhì)時(shí)間,就可以滿(mǎn)足調(diào)質(zhì)要求,但要比較投資的經(jīng)濟(jì)性。一般禽畜飼料采用單筒大直徑調(diào)質(zhì)器、雙筒調(diào)質(zhì)器都能達(dá)到使用要求。差動(dòng)筒調(diào)質(zhì)器、三層調(diào)質(zhì)器、長(zhǎng)型調(diào)質(zhì)器、高轉(zhuǎn)速調(diào)質(zhì)器、雙筒調(diào)質(zhì)器具有良好的調(diào)質(zhì)性能,其中差動(dòng)調(diào)質(zhì)器和雙筒調(diào)質(zhì)器調(diào)質(zhì)均勻性最佳,因差動(dòng)調(diào)質(zhì)器解決或改善了縱向調(diào)質(zhì)均勻問(wèn)題。其它調(diào)質(zhì)器一定程度有縱向調(diào)質(zhì)不均勻問(wèn)題依然存在。②槳葉結(jié)構(gòu)不同調(diào)質(zhì)性能仍然有不同,早期調(diào)質(zhì)器的槳葉名副其實(shí)是槳葉,而且逐步從較大面積的槳葉轉(zhuǎn)化為小面積的槳葉,近期調(diào)質(zhì)器的槳葉已成方形桿狀(槳葉數(shù)量亦是影響調(diào)質(zhì)效果重要因素,目前變化不大)。調(diào)質(zhì)效果很大程度決定物料的翻動(dòng)性能。槳葉大,面積就大,對(duì)物料輸送有利,但相對(duì)靜止的物料就多,翻動(dòng)性能相對(duì)就差。所以,調(diào)質(zhì)效果亦就差。為此,調(diào)質(zhì)器的槳葉逐步發(fā)展成有一定面積的方形桿狀,槳葉數(shù)量增多,減弱了物料輸送能力,延長(zhǎng)調(diào)質(zhì)時(shí)間,有良好的翻動(dòng)性能,從而,提高了調(diào)質(zhì)效果。
3.2.1.2 調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速 相同直徑的調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速對(duì)調(diào)質(zhì)效果影響較大,轉(zhuǎn)速高,使調(diào)質(zhì)物料翻動(dòng)性能加強(qiáng),亦使蒸汽在物料表面的速度梯度加大,從而加速了調(diào)質(zhì)速度和效果。同時(shí),槳葉轉(zhuǎn)速高,打擊力大,加速了水分向物料內(nèi)部擴(kuò)散。所以,高轉(zhuǎn)速的調(diào)質(zhì)器具有較好的調(diào)質(zhì)效果,液體組分的添加比例可達(dá)10%后,仍然有較好的調(diào)質(zhì)效果。
3.2.1.3 調(diào)質(zhì)時(shí)間 任何熱量傳遞,質(zhì)量(水分)傳遞都需要時(shí)間,才能獲得最好的調(diào)質(zhì)。而且,不同成品物料粉碎的粒度不同,熟化程度要求不同,調(diào)質(zhì)器的結(jié)構(gòu)不同,則調(diào)質(zhì)時(shí)間要求亦應(yīng)有所不同。一般禽畜飼料調(diào)質(zhì)的時(shí)間為30s左右,魚(yú)蝦飼料的調(diào)質(zhì)時(shí)間達(dá)2~20min??傊?,調(diào)質(zhì)時(shí)間對(duì)調(diào)質(zhì)質(zhì)量影響甚大??赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)調(diào)質(zhì)器打板的角度、改變調(diào)質(zhì)器長(zhǎng)度和增設(shè)保溫均質(zhì)系統(tǒng)增加調(diào)質(zhì)時(shí)間,使物料得到較好的調(diào)質(zhì)效果。目前在制粒機(jī)上增設(shè)保溫均質(zhì)器,就可不同程度改善調(diào)質(zhì)效果。
3.3 調(diào)質(zhì)蒸汽質(zhì)量
由于不同質(zhì)量的蒸氣,其溫度及含水率不同, 過(guò)熱蒸汽質(zhì)量好,溫度高及含水率低,而制粒調(diào)質(zhì)和膨化調(diào)質(zhì)對(duì)物料溫度和物料含水率都有不同的要求,制粒工藝一般要求入制粒室的料溫在75~85℃,物料含水量在17%~18%,制粒后的料溫80~85℃。膨化工藝一般要求入膨化腔的料溫在95℃以上,物料含水量在28%~30%為宜,膨化腔內(nèi)的料溫達(dá)130~140℃以上。由于蒸汽調(diào)質(zhì)后物料難以達(dá)到28%~30%的水分,所以,膨化工藝必要時(shí)在混合機(jī)或調(diào)質(zhì)器內(nèi)加入水,才能使物料的水分達(dá)到28%~30%的要求。在調(diào)質(zhì)器內(nèi)加水,因水對(duì)物料作用時(shí)間短,形成物理化學(xué)結(jié)合水達(dá)不到25%的要求,很大一部分是機(jī)械結(jié)合水(游離水,自由水)。對(duì)制粒而言,如要增濕時(shí),在混合機(jī)內(nèi)加水比調(diào)質(zhì)器內(nèi)加水好,使物料增加的水易成物理化學(xué)結(jié)合水。而一般制粒和膨化宜在調(diào)質(zhì)器內(nèi)加水,因水易從顆粒中蒸發(fā),穩(wěn)定性較差,顆粒在冷卻或干燥過(guò)程中易失去。外加的水對(duì)熱敏型物料十分有益。總之,調(diào)質(zhì)是制粒、膨化的重要的環(huán)節(jié),由于物料組分不同,飼料的成品不同,調(diào)質(zhì)器不同,調(diào)質(zhì)的各種參數(shù)亦應(yīng)有所不同。
4 調(diào)質(zhì)器的發(fā)展動(dòng)向
由于調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高的調(diào)質(zhì)速度及調(diào)質(zhì)時(shí)添加液體的數(shù)量均比轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低的要好,所以目前調(diào)質(zhì)器的發(fā)展動(dòng)向是向高速、強(qiáng)力調(diào)質(zhì)器方向發(fā)展。調(diào)質(zhì)后有良好的保溫均質(zhì)時(shí)間,使調(diào)質(zhì)效果和水平得到一個(gè)較大的提高。 隨著高速、強(qiáng)力調(diào)質(zhì)器的應(yīng)用,飼料消化吸收率的提高,飼料的配方亦應(yīng)有所調(diào)整,在能達(dá)到最佳養(yǎng)殖效果和最大經(jīng)濟(jì)的效益。否則,將可能會(huì)浪費(fèi)原料或產(chǎn)生一些不良反應(yīng)如脂肪肝等。