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顆粒飼料加工水分控制技術(shù)分析
作者:李軍國(guó) 秦玉昌 牛力斌
摘 要 通過(guò)對(duì)顆粒飼料加工過(guò)程中常規(guī)水分控制技術(shù)的分析，介紹了低水分飼料的水分添加技術(shù)和水分在線檢測(cè)與控制技術(shù)，有助于提高顆粒飼料的質(zhì)量及均一性，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞 飼料加工；水分；控制技術(shù)
中圖分類號(hào) S816.9
顆粒飼料的水分含量是一項(xiàng)非常重要的質(zhì)量指標(biāo)，它直接影響到顆粒飼料的品質(zhì)和加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益, 對(duì)其進(jìn)行有效控制是保證飼料產(chǎn)品質(zhì)量安全的關(guān)鍵之一。水分含量超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，顆粒飼料容易發(fā)霉變質(zhì)，不利于保存，還會(huì)使?fàn)I養(yǎng)成分的含量相對(duì)減少，降低了飼料的能量；水分含量太低，會(huì)影響飼料口味并造成過(guò)大的重量損失，加工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益明顯下降。在飼料加工過(guò)程中，適宜的水分含量有利于制粒，能提高顆粒飼料產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低加工成本。如何控制顆粒飼料的水分含量，成為飼料加工企業(yè)普遍關(guān)心的問(wèn)題。
顆粒飼料加工所用原料來(lái)源及品種的多樣性，帶來(lái)了飼料加工中間產(chǎn)品以及最終產(chǎn)品水分分布的差異和含水量的多變性。研究表明，混合后半成品粉料的水分變化一般在9％～14％之間；調(diào)質(zhì)前粉料的水分含量在12.5％左右；調(diào)質(zhì)后入模物料的水分含量在15.0％～16.5％之間比較合理，生產(chǎn)的顆粒飼料加工質(zhì)量較好，光潔度均勻，粉化率低，同時(shí)能耗也較低，最終產(chǎn)品的水分含量也易達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求（一般加工后顆粒飼料的水分應(yīng)不高于12.5%）。
1 水分控制技術(shù)
原料本身的水分含量及調(diào)質(zhì)過(guò)程中水分添加量和冷卻效果是影響顆粒飼料產(chǎn)品最終水分含量的主要因素。在顆粒飼料加工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同的情況綜合控制這些因素，才能保證產(chǎn)品的最終水分含量達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
1.1 原料的水分控制
顆粒飼料是由多種原料配合制成,成品飼料的水分與原料密切相關(guān)，當(dāng)原料水分超標(biāo)引起成品飼料水分超標(biāo)時(shí),現(xiàn)行的顆粒飼料加工工藝無(wú)法解決,只有從控制原料的水分抓起, 才能有效控制成品顆粒飼料的水分。首先必須有完善的原料管理制度，嚴(yán)格控制原料采購(gòu)和進(jìn)庫(kù)關(guān)，常規(guī)原料的進(jìn)倉(cāng)水分含量不應(yīng)超過(guò)正常指標(biāo)，凡不符合要求的一律不準(zhǔn)采購(gòu)和進(jìn)庫(kù)，水分超標(biāo)的原料，一般情況下不得加工成品飼料。第二，易吸水的原料應(yīng)盡量不要壓倉(cāng)，不能靠墻堆碼，應(yīng)根據(jù)原料品種制定適宜的存貯時(shí)間，超過(guò)存貯時(shí)間應(yīng)重新測(cè)量其水分含量。第三，注意倉(cāng)庫(kù)管理，倉(cāng)庫(kù)應(yīng)定時(shí)通風(fēng)，一般要設(shè)有控溫、控濕裝置，原料出庫(kù)遵循“先進(jìn)先出”原則，保證出庫(kù)原料的水分含量與其它質(zhì)量指標(biāo)在規(guī)定的波動(dòng)范圍內(nèi)，應(yīng)根據(jù)正常生產(chǎn)條件下的原料用量限量進(jìn)料，盡量縮短原料庫(kù)存期。
1.2 調(diào)質(zhì)過(guò)程中的水分控制
調(diào)質(zhì)是制粒前對(duì)粉狀料進(jìn)行水熱處理，通過(guò)調(diào)質(zhì)可提高飼料的可消化性，提高顆粒硬度，降低顆粒粉化率，殺滅致病菌，節(jié)省制粒能耗，提高模、輥壽命。調(diào)質(zhì)時(shí)蒸汽（水分）的添加量會(huì)對(duì)調(diào)質(zhì)效果和成品顆粒飼料的水分含量產(chǎn)生較大影響。加入蒸汽過(guò)多，會(huì)使物料變得過(guò)軟，易堵塞模孔，影響生產(chǎn),成品顆粒水分含量偏高；若蒸汽添加不足, 顆粒機(jī)產(chǎn)量低，壓模、壓輥磨損大，熟化度低，產(chǎn)品表面粗糙，粉化率高，電耗大。
調(diào)質(zhì)后物料的水分含量是判斷調(diào)質(zhì)效果的重要指標(biāo)之一，可通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)汽量和蒸汽的質(zhì)量來(lái)控制蒸汽的添加量。在生產(chǎn)過(guò)程中，要根據(jù)粉料的含水率進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使入模物料能達(dá)到理想的溫度和水分含量。對(duì)于正常含水率的粉料, 調(diào)質(zhì)需要的是干蒸汽，含水的蒸汽會(huì)對(duì)調(diào)質(zhì)、制粒等帶來(lái)不利的影響。一般按生產(chǎn)率的4%～6%來(lái)添加蒸汽量比較合理。對(duì)于水分含量較低的粉料，就要想辦法增加物料的水分含量，可通過(guò)降低蒸汽壓力、關(guān)閉所有或部分疏水閥、添加不飽和蒸汽、增加調(diào)質(zhì)時(shí)間等方法來(lái)增加調(diào)質(zhì)后物料的水分含量，以提高顆粒的水分。對(duì)于水分含量較高的粉料，應(yīng)采用高壓超飽和蒸汽，使調(diào)質(zhì)后粉料溫度達(dá)到要求而含水量不至于過(guò)高。
1.3 冷卻過(guò)程中的水分控制
冷卻是為了降低顆粒飼料的溫度，使其不超過(guò)室溫3～5℃，帶走顆粒中的水分，使顆粒飼料產(chǎn)品水分含量符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。冷卻后顆粒飼料的溫度和水分必須都達(dá)到要求才能進(jìn)行包裝，否則成品在貯存過(guò)程中易發(fā)霉變質(zhì)。應(yīng)根據(jù)剛脫模出來(lái)的顆粒飼料的產(chǎn)量、溫度、水分、顆粒大小及其成分及時(shí)調(diào)整冷卻風(fēng)量和冷卻時(shí)間，對(duì)于較干、較小的顆粒飼料所用的冷卻風(fēng)量應(yīng)小些、冷卻時(shí)間應(yīng)短些；相反，較濕、較大的顆粒飼料則應(yīng)加大風(fēng)量、延長(zhǎng)冷卻時(shí)間。要保證所有顆粒獲得相同的冷卻時(shí)間，應(yīng)嚴(yán)格按照冷卻器的使用要求來(lái)操作，保證其均勻地自動(dòng)出料。在制粒開始和結(jié)束的過(guò)程中,冷卻器應(yīng)多工作幾分鐘,尤其制粒機(jī)停機(jī)后, 冷卻器應(yīng)再工作10min左右，保證顆粒全部出機(jī)。
2 水分添加技術(shù)
當(dāng)原料本身含水量較低，使得混合后粉料的含水率遠(yuǎn)低于12.5%時(shí)，通過(guò)物料混合時(shí)噴加霧化水可提高制粒效率和顆粒飼料質(zhì)量，降低動(dòng)力消耗，并可減少產(chǎn)品的重量損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。
要想給粉料添加水分，必須對(duì)進(jìn)廠原料、混合粉料和最終產(chǎn)品的水分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，只有當(dāng)混合粉料和最終產(chǎn)品的水分都低于12.5%時(shí)才能考慮水分添加。水的添加量由人工根據(jù)檢測(cè)結(jié)果設(shè)定，目標(biāo)水分應(yīng)設(shè)定在高于初始水分2個(gè)百分點(diǎn)處，但最高水分不得超過(guò)13%。如果混合粉料初始水分是11.2%，則目標(biāo)水分應(yīng)是13%；如果混合粉料初始水分是9.2%， 則目標(biāo)水分應(yīng)是11.2%。
由于粉料水分存在一定的波動(dòng)，在采用人工檢測(cè)進(jìn)行水分添加時(shí)，一定要時(shí)刻檢測(cè)顆粒飼料產(chǎn)品最終水分，在每批飼料生產(chǎn)初期更要勤查，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整水分添加量和飼料在冷卻器內(nèi)停留時(shí)間，使產(chǎn)品最終水分達(dá)到目標(biāo)水分。對(duì)大多數(shù)制粒產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，目標(biāo)水分最好設(shè)定為12.5%，任何時(shí)候都不應(yīng)超過(guò)13%，否則容易發(fā)霉變質(zhì)。
目前常用的水添加設(shè)備是水自動(dòng)添加系統(tǒng)，適用于向混合機(jī)內(nèi)添加水，使粉料的水分增加，解決飼料廠原料水分過(guò)低，生產(chǎn)成本過(guò)高等問(wèn)題。水添加系統(tǒng)主要由不銹鋼儲(chǔ)水罐、防銹電磁閥、水泵、防銹流量計(jì)和智能流量?jī)x等組成，噴水量和噴水延時(shí)時(shí)間可在智能流量?jī)x上設(shè)定。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的微電腦自動(dòng)控制技術(shù)，具有自動(dòng)化程度高、添加比例準(zhǔn)確、控制可靠、操作方便等特點(diǎn)，但對(duì)混合機(jī)內(nèi)噴嘴的要求很高，必須達(dá)到完全霧化，才能確保均勻添加。該技術(shù)存在的主要問(wèn)題是水分添加量相對(duì)固定，不能根據(jù)原料、加工過(guò)程變化適時(shí)調(diào)整，容易造成成品顆粒飼料含水率偏高。
還有一種加水方法是在制粒機(jī)壓縮室內(nèi)噴霧加水，在此處噴霧加水具有蒸發(fā)降溫的作用,可有效地抑制蒸汽逸出，使產(chǎn)品保留更多的原有水分，可使產(chǎn)品的水分增加量與此處的加水量一致。大量的試驗(yàn)結(jié)果表明，此種方法加水量最多為0.5%，高于此值，產(chǎn)品質(zhì)量將會(huì)下降。安全使用這種系統(tǒng)的方法是使用水分在線檢測(cè)裝置，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制噴霧量，防止最終產(chǎn)品水分過(guò)高。
3 水分在線檢測(cè)與控制技術(shù)
顆粒飼料在加工過(guò)程中，物料水分受到粉碎、水及蒸汽等液體添加物、調(diào)質(zhì)、制粒和冷卻等因素的影響，不斷發(fā)生變化。即使同一批原料，在每一個(gè)工序水分變化也不相同，產(chǎn)品含水量與工藝過(guò)程中物料含水量呈非線性相關(guān)，根本無(wú)法預(yù)測(cè)出最終產(chǎn)品的水分含量。因此，飼料加工中最理想的水分測(cè)控方法應(yīng)該是在線的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)產(chǎn)品水分含量，達(dá)到最佳控制飼料產(chǎn)品水分的目的。
顆粒飼料加工水分在線檢測(cè)與控制技術(shù)有兩種控制方案，一種是反饋控制，另一種是前饋控制。反饋控制是在線檢測(cè)冷卻后顆粒飼料的水分，前饋控制在線檢測(cè)的是調(diào)質(zhì)前粉料的水分，兩者都是將檢測(cè)值與顆粒飼料產(chǎn)品水分的設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制調(diào)質(zhì)蒸汽（水分）添加量和在制粒機(jī)壓縮室噴霧加水量。前饋與反饋相比，采樣料與準(zhǔn)備加水料在時(shí)間上更為接近一些，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，所以一般選用前饋控制。顆粒飼料加工水分在線控制是一種質(zhì)的飛躍，使成品含水量保持在標(biāo)準(zhǔn)值最窄的區(qū)域內(nèi)，有利于產(chǎn)品的水分含量穩(wěn)定，提高經(jīng)濟(jì)效益。
在線水分測(cè)量均為間接法，通過(guò)測(cè)量與水分相關(guān)的物性參數(shù)變化，尤其是電特性方面的改變，獲得物料的含水量值。在線水分測(cè)量除要求保證測(cè)量精度、滿足測(cè)量的實(shí)時(shí)性外,還要求重視測(cè)量數(shù)據(jù)的可重復(fù)性、測(cè)量信息的保真性以及測(cè)量與測(cè)量數(shù)據(jù)處理的智能化程度。通過(guò)分析比較當(dāng)今發(fā)展起來(lái)的水分在線測(cè)量方法，微波法被證明是一種理想的水分在線測(cè)量方法，已在許多方面得到了成功的應(yīng)用，且在國(guó)外也已應(yīng)用到飼料水分測(cè)量中。
微波水分測(cè)量的誤差低于±0.4%，且重復(fù)性誤差小于±0.2%，瞬時(shí)采樣讀數(shù)為10次/s，精度高，性能穩(wěn)定，抗干擾和抗沖擊能力強(qiáng)，可以為飼料加工過(guò)程提供全程的水分監(jiān)控，使工廠效益最大化而損失極小化，是一種安全的、具有可觀性和可控性的系統(tǒng)，是飼料加工在線水分實(shí)時(shí)測(cè)控的一種最佳選擇。實(shí)際應(yīng)用中，微波水分測(cè)量與控制系統(tǒng)包括微波檢測(cè)單元、測(cè)量信號(hào)處理單元、系統(tǒng)邏輯控制單元、加水與水量控制單元、顯示與監(jiān)視單元等。
4 小結(jié)
顆粒飼料成品水分含量受原料、倉(cāng)儲(chǔ)、飼料加工過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)的影響，在加工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)加工對(duì)象的水分控制，能夠提高生產(chǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益，特別是通過(guò)在線控制粉料的水分含量，可提高顆粒飼料的質(zhì)量及均一性，對(duì)于保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。
參考文獻(xiàn)
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發(fā)表于 2007-6-12 12:46:10
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