飼料粉碎技術研究新進展

chen98448 · 發表于 2008-11-7 15:01:56

粉碎是飼料加工生產過程中重要工序之一，粉碎作業涉及到飼料加工成本（電耗、易損部件）、重量損耗（水分和粉塵〕、混合、顆粒飼料質量屆禽魚的生產性能和家畜的健康（潰瘍）（KeithC．Behnke，1999）、操作環境的改善（粉塵、噪聲〕。因此，飼料粉碎技術改進對提高飼料生產效率、飼料產品質量和降低生產成本有著重要的經濟意義，也是許多研究人員一直探索的課題。研究主要內容有粉碎效率的提高、合理的粉碎工藝、粉碎機結構、粉碎機電耗、粉碎機操作的方便性、粉碎粒度的大小和均勻性、易損部件的耐磨性、粉碎機噪聲的控制、粉碎機的自動控制、對產品質量和畜禽魚生產性能的影響等。本文對飼料粉碎技術發展進行綜合分析，以使飼料粉碎技術能更好地為飼料生產服務。
　　1 粉碎機的類型與粉碎機的結構
　　粉碎機類型的不同及粉碎機結構的變化，對粉碎物料的影響相當大。根據粉碎物料的粒度可分為普通粉碎機、微粉碎機、超微粉碎機；根據粉碎機的結構可分為銷連錘片式、勁錘式、對輥式和齒爪式。一般的畜禽料通常采用普通的錘片粉碎機或對輥粉碎機，幼小動物、普通的水產飼料可采用微粉碎機、水滴式錘片粉碎機、爪式粉碎機，而特種水產飼料和水產的開口飼料需要采用超微粉碎機，有的甚至需要用膠體磨才能達到開口飼料所需要的粒度要求。
　　1．l 普通錘片粉碎機是飼料工業生產中應用最廣泛的。其粉碎原理是無支承式的沖擊粉碎，在粉碎過程中，錘片與物料的碰撞絕大部分為偏心沖擊，使物料在粉碎室內發生旋轉，會消耗一部分的能量，這也是錘片粉碎機耗能高的重要原因之一。同時，由于錘片粉碎機的粉碎室結構和物料受高速錘片的沖擊作用，物料在離。動力作用下會貼著篩面形成圓周運動，產生環流層，大顆粒的物料在外層，小顆粒的物料在內層，粉碎達到粒度要求后小顆粒不能及時從篩孔正常排出，出現了物料與錘片的反復沖擊，形成物料的過度粉碎，粉碎電耗增加，粉料的溫度升高，使物料內的水分形成水蒸汽，水蒸汽與細粉末會粘附于篩板，更加嚴重堵塞篩孔，粉碎效率下降，尤其是在物料細粉碎時，環流對粉碎效率的影響更嚴重。要提高錘片粉碎機效率，就必須破壞粉碎過程的環流產生。
　　1．2 水滴型粉碎機是研究人員針對普通錘片粉碎機結構特點，將粉碎室從圓形變為水滴形，這樣既增大了粉碎室篩板的有效篩理面積，又能破壞物料在粉碎室形成環流，有利于粉碎后物料排出粉碎室，粉碎效率提高15％。另外水滴型粉碎機有主粉碎室和再粉碎室，物料在粉碎室內可形成二次打擊，同一臺粉碎機就能實現粗。細、微細3種粉碎形式，粉碎后的物料平均粒度為100～500μm。適應畜禽魚對物料粉碎粒度的不同要求，綜合性飼料廠粉碎工藝中應用水滴型粉碎機有獨特的優勢。
　　1．3 立軸式粉碎機也是錘片粉碎機的一種，粉碎過程可分成預粉碎和主粉碎2個區域，其特征是采用了360°環篩，還有底面的篩板，篩理面積大，有助于粉碎后物料快速排料，同時由于物料的重力作用，環篩的垂直篩面上粘附物料少，篩孔通過能力強；粉碎機轉子上的利板保證了底篩的有效利用，且產生一定的風壓，促進粉碎后物料的快速排出，有效提高了整個粉碎室的篩落能力，無需在排料中設置獨立吸風系統，既省去吸風系統的設備投資，又解決了長期困擾飼料廠因吸風系統故障而產生的粉碎效率低下的問題，且減少了物料在粉碎過程中水分損失。粉碎效率和粉碎機產量有較大程度的提高，粉碎后的物料粒徑均勻，潛在的細粉少，粉碎電耗可以節省25％。立軸式錘片粉碎機適合于飼料粗粉碎及二次粉碎工藝前道粉碎，但不適用于物料的細粉碎。
　　1．4 對輥粉碎機是有支承的粉碎。物料的粉碎作用主要由對輥的剪切、擠壓作用產生，外力的作用絕大部分用于物料的粉碎，物料的粉碎效率比較高，大大降低了粉碎的能耗（沒有物料的旋轉、過度粉碎，物料的溫度升高較小），據介紹，Roskamp輥式粉碎機與傳統的錘片粉碎機系統相比，節約能量在60％以上。可減少粉塵產生和維持費用，降低噪音。粉碎過程中物料水分損失少，粉碎產品的粒度均勻性好，產品的物理特征極佳，有利于物料流動和混合。在物料的粗粉碎中能取得較好的粉碎效果，但輥式粉碎機木適用于細粉碎，對多種物料的通用性也較差，尤其是各種物料混合以后的粉碎性能就更差，軋輥的維修需要專用設備，這些特性限制了對輥粉碎機在飼料生產中的應用。目前國內的一些次質小麥因價格便宜而廣泛應用于飼料生產，開發粉碎小麥的專用粉碎機有相當的市場需求，對輥粉碎機在這方面應有一席之地。
　　l.5 微粉碎機，一般用于水產飼料或乳仔豬飼料的原料粉碎，這些飼料粉碎粒度較細，采用普通粉碎機效率極低，甚至不能完成其工作。在生產250μm粒度的粉料時，錘片式粉碎機的效率是30％，而氣流排料式微粉碎機的效率則是95％。對于要求粒度分布在500μm以下時，應該考慮使用專用的微粉碎機來進行粉碎，粉碎后物料的平均粒度可達到100～500Pmo
　　1.6 超微粉碎機一般為無篩式粉碎機，粉碎物料粒度由氣流速度控制，粉碎粒度要求95％通過0.15mm（100目），一般用于特種水產餌料或水產開口餌料，超微粉碎通常由超微粉碎機、氣力輸送、分級機配套來完成。原料的粉碎粒度非常細，可能顯示出意想不到的特性，但也帶來了比較多的問題，如靜電吸附，物料的流動性差，粉碎消耗的能量大，提高了生產成本，對加工操作的影響比較大，這些不利影響可以采取不同的方法加以克服（如改變飼料加工工藝）。
　　1.7 其它類型的粉碎機，如爪式粉碎機、其特點是體積小，重量輕，工作轉速高，產品粒度細，對加工物料的適應性廣，但其不足之處是功率消耗大、噪聲高、單機粉碎產量小。
　　2 飼料粉碎粒度與粒度的均勻性
　　飼料粉碎粒度大小是根據畜禽消化生理特點、粉碎的成本、后續加工工序和產品質量等要求來確定。確定適宜的各種動物的物料最佳粉碎粒度，并用相應的粉碎技術達到其要求，這方面的研究已有一些報道，但主要集中在少數谷物類物料粉碎粒度（Wondra，1998、王衛國，2000、孫劍，1999），而飼料中其它物料粉碎粒度的研究和輔助原料的粉碎粒度大小對畜禽魚生產性能影響的報道較少，并且也沒有將生產成本與最佳粉碎粒度的關系作系統的研究，這些原料在畜禽生產中起較重要作用，對輔助原料進行系統的研究，可以更好地提高飼料的利用率和減少飼料生產成本，值得進一步研究。飼料粉碎粒度可由篩板的開孔大小。對輥粉碎機的軋距或氣流風速大小進行控制。錘片粉碎機篩板孔徑較大時，其粉碎后排料狀況比較理想，其粉碎后物料的粒度均勻性比較好，而篩板孔徑較小時，物料不易排出粉碎室，產生過度粉碎，物料的均勻性分布不均，造成粉碎電耗的浪費。如何使粉碎物料達到所要求的粒度，減少粉碎過程中的能量損耗，這是粉碎技術中值得進一步探討的課題。目前采取的措施是增大篩理面積、破壞物料在粉碎室形成的環流層、使用開孔率大的篩板和有利于物料排出的篩板（如布勒公司DNZF系列粉碎機的魚鱗形篩網)。加強粉碎后的吸風，有利于粉碎物料排出粉碎室。橫寬形振動篩粉碎機是一種新型粉碎機，它的獨特結構是具有兩層可振動的篩片，內篩孔徑大，可使物料迅速通過篩面，外篩孔徑小，用于精確控制物料的粒度。振動篩面可保持面不堵，避免物料過度粉碎。能較好地適應水分含量較高和含有纖維原料的粉碎。另外，為增加篩片的篩理能力，亦有采用編織篩替代沖孔篩以增加篩片的開孔率，但篩片的強度和使用壽命應進一步提高。
　　3 易損部件的耐久性
　　錘片粉碎機是一個高速運轉的設備。粉碎過程易損部件是粉碎機的錘片和篩片，也是粉碎過程中影響粉碎成本的一個關鍵因素，高質量的錘片可以降低粉碎過程中錘片的消耗，提高單位時間內的粉碎機產量。因此，加強錘片表面強化工藝的研究十分必要，以提供各飼料廠家迫切需求的高耐磨性，高使用壽命的錘片。粉碎機錘片的壽命與機械加工的性能有關，錘片的材質選用和熱處理方式的不同是影響其壽命的主要因素。為了增加錘片的使用壽命，研究人員對錘片的結構參數和熱處理進行了一系列的研究，錘片強化研究應從耐磨、耐沖擊、高壽命、低成本等方面綜合考慮。主要有3種途徑：①采用高合金的耐磨材料作為耐磨件，如高、中錳鋼、高鉻鑄鐵等；②利用表面抗磨處理工藝，如表面滲硼、滲碳、硬質合金堆焊等表面強化處理；③用熱處理的手段來改變材料的組織，獲得各種耐磨的、高硬度的結構來提高耐磨性。要防止篩片在粉碎過程中的破損，就必須保證篩片的強度和剛度，合理的開孔率和沖孔技術優劣對篩片的強度有較大的影響，篩片耐磨性亦應主要從材料的選擇和熱處理技術上考慮。
　　4 粉碎工藝的設計
　　粉碎工藝是飼料粉碎技術中比較重要的一個環節，合理的粉碎工藝能使粉碎粒度符合要求和生產量合理，同時可節省粉碎過程中的能量消耗。粉碎工藝的選擇應由產品質量、粉碎粒度、加工成本、投資額大小等來確定、從粉碎的先后有先配料后粉碎、先粉碎后配料或者是兩者的綜合；從粉碎的次數有一次粉碎、二次粉碎和單一循環粉碎。先配料后粉碎工藝有利于控制飼料產品粒度的均勻性，有利于某些油性物料和粘性物料等粉碎適合于加工含副產品較多的畜禽飼料和水產飼料以及寵物飼料；先粉碎后配料工藝可根據物料的特性配備相應的粉碎機，針對性強，但對于多品種物料粉碎帶來不便；對較粗的粒料進行先粉碎，然后配料混合后進行粉碎，是先粉碎與后粉碎工藝綜合應用，有利于物料混合均勻，有利于物料粉碎粒度的降低，該工藝適合于特種水產飼料；大型的畜禽飼料生產廠可采用二次粉碎或單一循環粉碎工藝，前道粉碎可采用篩孔較大粉碎機或對輥粉碎機，以提高粉碎機的產量和節省粉碎電耗；小型飼料生產廠可采用一次粉碎工藝，以節省設備的投資。
　　5 粉碎機吸風形式
　　設計優良的粉碎系統應有恰當的吸風系統，它有助于降低電耗，提高粉碎機的產量，控制粉碎粒度，降低物料溫升，控制粉塵和粉碎機內的壓力。帶吸風系統與不帶吸風系統相比，前者可提高粉碎機生產率15％～40％。當然，吸風系統的設計關鍵是正確選擇吸風量，控制吸風口的風速，應根據不同的粉碎機要求和不同物料粉碎粒度選擇，同時在操作過程要經常維護吸風系統和根據不同的要求進行調整，以保證有良好的運行狀態，否則，吸風的效果就會受到影響。
　　6 粉碎機操作方便性
　　粉碎機的錘片和篩片是易損部件，經常需要進行更換，飼料廠生產的飼料品種不同，物料的粉碎粒度亦不一樣，粉碎機就經常需要停機更換不同孔徑的篩片，為提高粉碎機在單位時間內的生產量，這就要研究粉碎機快速更換錘片和篩片技術，以縮短操作時間。目前的不停機換篩技術可增加粉碎機產量5％，另外錘片調頭用的雙銷軸孔技術得到應用。以上技術的應用是為了減輕操作工人的勞動強度和提高單位時間粉碎機的生產量。
　　7 粉碎成本控制
　　粉碎成本占飼料加工成本的很大部分，降低粉碎成本對飼料加工生產有很大的經濟意義。涉及粉碎成本是多方面的，只要重視粉碎過程中每一個環節，就能提高粉碎的生產效率和降低粉碎生產成本。
　　7．1 采用相應粉碎工藝和不同的粉碎設備。不同畜禽魚有不同的粉碎粒度要求，應采用不同的粉碎設備和相應的粉碎工藝來滿足生產要求。這就要在工藝設計時加以考慮，專業性飼料廠粉碎工藝和粉碎設備相對簡單，而綜合性飼料廠就較復雜。
　　7．2 控制設備易損件的成本。粉碎機的錘片、篩片在生產過程中消耗很大，也是影響飼料粉碎成本主要因素，飼料廠家應根據錘片與篩片的使用壽命和價格來確定，通過大量的試驗以找出最經濟的易損件的生產廠家。
　　７．３充分發揮粉碎機的生產能力。粉碎機應在最佳負荷條件下運行，既可提高粉碎的產量，又可節省粉碎的電耗，自動喂料器使用能較好地控制粉碎機的經濟運行。
　　7.4 減少生產過程中飼料的損耗。飼料粉碎過程中的損耗主要為水分損失和粉塵損失，尤其是在物料進行細粉碎時這種現象更為嚴重，控制水分損耗的方法是要避免過度粉碎，降低粉碎室內的溫度；而控制粉塵損失的方法是要對粉碎的物料進行有效的吸風，防止粉塵的外揚，同時還應將吸出的粉塵回到飼料中。
　　7.5 確定最佳粉碎粒度和產品的均勻性。物料的粉碎粒度應根據畜禽魚消化生理特點來確定，不能過度粉碎，這樣會降低產量，增加電耗，同時應使物料粉碎粒度均勻。
　　7.6 減少非生產成本。在物料進入粉碎機之前，應加強對磁性雜質的清理，以避免磁性雜質對粉碎機、錘片和篩片的損傷，同時粉碎機不能超負荷工作，以免電機的燒毀，對粉碎機應進行日常的保養維護，使粉碎機處于正常的工作狀態，使單位時間內粉碎機的工作效率達到最高。
　　 8 粉碎機噪聲的控制
　　粉碎機噪聲控制主要降低粉碎機本身噪聲和對粉碎機進行隔聲處理。控制粉碎機噪聲關鍵在保證錘片未端線速度達到粉碎要求前提下，降低粉碎機的轉速，因此大直徑的粉碎機有利于降低粉碎機的噪聲，同時要保證粉碎機各部件的加工精度和裝配精度，錘片要進行動平衡，以減少粉碎機的振動。此外，在粉碎機整體噪聲沒有達標下，控制噪聲的傳播是有效手段，最實用的方法是對粉碎機進行隔聲處理。
　　9 粉碎機的自動控制
　　粉碎肯定是一個應當完全自動化的作業。從選定供料倉、進料安排到自動啟動和停機，每個環節都要考慮到。在無人照管時，通過恰當的儀表和控制系統可以安全地實現均勻的粉碎。目前在生產中應用的有根據粉碎機負荷特性，通過喂料器調節喂料量，使其粉碎的產量最高。根據用電峰谷電價規律，可以控制粉碎機在用電低谷時進行粉碎，以節約粉碎成本，這種粉碎方式應與飼料工藝設計配合，主要是粉碎后物料的料倉設置，值得進一步的研究。
　　10 粉碎技術的發展方向
　　在過去的二十幾年中，飼料粉碎技術，特別是粉碎設備和粉碎工藝技術方面取得了長足的進步，將來的粉碎技術研究主要集中在以下幾個方面：
　 10．1 研究各種畜禽魚飼料的最佳粉碎粒度，以達到有利于畜禽消化吸收，飼料加工方法可行，粉碎成本的經濟合理。
　　10．2 新型錘片粉碎機開發研究，對錘片粉碎機的結構進行優化，錘篩間隙可在線調整。同時開發一些專用粉碎機。
　　10. 3 粉碎機與微粉碎系統對飼料粉碎粒度和電耗的影響研究。通過對粉碎機結構的改進、粉碎工藝系統的合理配置，以獲得最佳運行效果。
　　10．4 進一步提高錘片和篩片的質量，降低單位產量的錘片和篩片消耗率，延長其使用壽命，降低易損耗件對粉碎成本的影響。
　　10．5 進一步提高粉碎系統作業的效率，同時對與粉碎機相配套設備和操作參數進行研究。
　　10．6 提高粉碎機加工精度與裝配精度，從結構上進行優化，降低粉碎機的噪聲。