顆粒生產的壓制室組件選擇與現場操控

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　　顆粒生產的壓制室組件選擇與現場操控

　　楊柳江

　　摘要：在顆粒飼料的加工過程中，影響顆粒質量的因素很多，其中制粒機壓制室的組件選擇與生產現場操作是不容忽視的控制細節。環模、壓輥、喂料刮刀、切刀以及蒸汽調質都會對制粒效率與效果產生影響，系統掌握這些配件的選用標準與操作標準是做好顆粒飼料加工、提升產品質量的基礎。
　　關鍵詞：制粒工藝 環模 喂料刮刀 切刀 蒸汽調質
　　在顆粒飼料的加工過程中，影響顆粒質量的因素很多。除去與粉狀飼料相似的質量標準外，對顆粒飼料還有色澤、粒徑、長度、表面光潔度、硬度、含粉率、粉化率等方面的要求。通過對顆粒持久性(PDI)指數的研究分析，人們發現，在決定顆粒飼料質量的諸多因素中，配方決定40%(原料組成與配比)、制粒前粉碎粒度決定20%、調質決定20%(配方組成與調質長度決定調質效果)、模孔參數決定15%(產品與配方決定模具)、冷卻決定5%(孔徑與配方組成決定冷卻時間)。除去上述因素外, 影響顆粒飼料質量的加工工藝還包括原料的膨化和膨脹工藝，原料的混合、加水、噴油工藝，蒸汽預調質工藝，后熟化、后噴涂工藝等。本文重點從生產現場調控的角度討論制粒機壓制室組件及現場操作對顆粒生產的影響。
　　1. 環模對制粒效果的影響
　　環模對制粒效果影響，主要表現在模孔有效長度、孔徑的大小、模孔的粗糙度、模孔間距、模孔形狀等方面。
　　1.1模孔的深度和孔徑比：模孔的深度是對于一定厚度的環模減去釋放孔的長度，其孔徑的大小就形成了一定的孔徑比。孔徑比小，物料在模孔中受到地擠壓時間短，易于擠出，生產效率大，電耗低，但是生產出的顆粒質量松散，易造成含粉偏高，顆粒長度不整齊等質量問題;反之：孔徑比越大，物料在模孔中擠壓的時間越長，生產效率就低，電耗也隨之增加，生產出的顆粒硬度高。隨著模孔的有效孔加長，制粒產量明顯下降，甚至產生堵模現象，為了獲得最佳的制粒性能，使產量和質量都能達到最佳狀態，選用適宜的環模壓縮比是非常重要的。每種配方都會有一個適宜的壓縮比范圍，在確定壓縮比時，要參考配方原料組成、粉碎細度、原料特性等因素合理選用環模。如果環模孔徑比不能很好地適宜配方制粒要求時，適度地調整配方組成及原料比例是較為實際的做法，要想達到最佳的制粒效率，配方與環模之間必須做到和諧的統一。
　　1.2模孔的粗糙度：模孔的粗糙度越低(即光潔度愈高)，物料在模孔內受到的摩擦力就小，易于擠出，生產效率高，而且成形后的顆粒表面光滑，不易開裂，顆粒質量好。因此建議優先考慮使用不銹鋼環模。
　　1.3模孔的間距：模孔的間距是根據壓制的飼料性質有關，如壓制磨損性小的飼料，可用孔距較近的環模。壓制磨損性大的飼料，如含礦物質高的飼料和高纖維飼料可用模孔間距較大的環模。這樣可提高制粒效率和環模的使用壽命。
　　1.4模孔的形狀：模孔的形狀主要有內錐形孔、外錐形孔、階梯形孔、直形孔、外錐階梯形孔。內錐形孔便于物料進入，壓縮力強，顆粒硬度高，粉化率低，但生產效率不高，而且環模使用的壽命短。外錐形孔有利于物料通過，但不利于物料進入模孔，壓制的顆粒松散，粉化率高。直形孔和階梯形孔，性能適中，生產效率和顆粒成形率高，故應用最為普遍。外錐形階梯孔環模，在生產畜禽料的應用中，能夠發揮出很好的效果，解決了環模在后期使用中的顆粒料含粉偏高、質地松散的問題，使環模在整個生產過程中，產出的顆粒硬度均勻，耗電量降低。
　　2. 模輥間隙對制粒效率的影響
　　2.1間隙過大：模輥間隙過大時，制粒的壓制區料層便會增厚，使壓制區的壓力加大，主電機電流增高，壓輥運轉的阻力增大，產生壓輥打滑和制粒機振動現象，制粒產量下降，有時還會不出粒。
　　2.2間隙更小：模輥間隙過小時，模輥直接接觸，產生機械磨損，嚴重影響使用壽命，環模導向口會因壓輥殼的機械性磨損而變形，使模孔進料困難，制粒產量逐漸下降，最后導致制粒困難，甚至停產。
　　2.3正常的模輥間隙：應調整到人工轉動環模一周，有分四分之一工作面能帶動輥殼運轉，或是斷續帶動，這樣的間隙才能符合制粒要求。
　　3. 喂料刮刀對制粒的影響：
　　3.1喂料刮刀會隨著使用時間的延長而逐漸磨損變小，而這種磨損又很容易被人們忽略，經常是當發現制粒產能下降，或是環模工作面磨損異常，壽命降低時，才想到檢查喂料刮刀的磨損情況。
　　3.2喂料刮刀還會因為生產時的堵機，拆裝環模不小心地碰撞和其它原因，使其導向的角度改變，也將導致環模工作面喂料不均勻，使產量下降，環模壽命降低。正確的做法是，定期對制粒機的易損件進行檢查，包括喂料刮刀。
　　3.3喂料刮刀磨損或角度不標準對制粒的影響：將使環模和壓輥的壓制區喂料不均勻，最后造成環模工作面磨損不均勻(高低不平)，使模輥之間的間隙不一致，自然料層也薄厚不均勻。間隙小的地方料層薄，模孔的導向口容易磨損變形，使喂料困難;間隙大的地方雖然喂料正常，但是由于料層太厚，減少了壓輥對物料地擠壓力，使出料困難，主機電流上升，同樣降低了生產能力。同時由于環模工作面喂料不均勻，導致模孔磨損的不一致(有大有小)，顆粒料的粗細差別很大。
　　4. 喂料量對制粒的影響：每種功率的主電機都標有額定的電流值，喂料量增加電流會隨之增高，生產能力也高，應根據原料的水分、配方性質、調質效果和顆粒直徑的大小，合理調節喂料量，爭取達到最佳效果。應當注意的一點是，在調節主電機電流時，不能超過其額定電流值。
　　5. 切料刀對顆粒質量的影響：制粒機的切刀不鋒利時，從環模孔中出來的柱狀料是被打斷的，而不是被切斷的，因此顆粒兩端面比較粗糙，顆粒成弧形狀，導致成品含粉率增高，降低顆粒質量。切刀的調整，主要影響到顆粒的長度，顆粒的長度一般為料徑的1.5～2.5倍，也可根據用戶的需要進行適當調節。調整顆粒長度的做法是：調節切刀與環模之間的距離，切刀退出時，刀口與環模之間的距離變大，顆粒變長，反之，顆粒變短。應當注意的一點是：切刀與環模之間的距離最小不得小于3㎜，否則刀頭碰撞到環模，會發生意外事故。以水產料專用切刀為例：水產料專用切刀是一種超薄型的刀片，一般厚度在0.4㎜～0.8㎜，調整時刀口應貼緊環模，顆粒長度靠喂料量來控制，喂料量增加顆粒隨之變長，喂料量減少顆粒變短。這種切刀只適用于4.5㎜以下的顆粒料。
　　6. 蒸汽對制粒的作用：使用蒸汽對飼料進行調質，能使物料升溫，淀粉糊化，蛋白質和糖分塑化，同時也增加了飼料的水分，因水分在制粒時能起到粘合劑的作用，故不僅可提高制粒質量，又能使模孔得到潤滑，減少了模孔對飼料的摩擦力，從而提高了制粒產量。
　　6.1蒸汽質量好壞和進汽量的控制對顆粒質量和制粒效率的影響：蒸汽必須要有適合的壓力、溫度和水分。蒸汽壓力由減壓閥來控制，減壓閥是蒸汽管路中很重要的附件，性能一定要可靠，出口壓力波動要小。減壓閥前面安裝蒸汽過濾器(內置40～200目濾網)，以保證減壓閥不被蒸汽中的懸浮物和雜質堵塞。蒸汽壓力應保證在0.2~0.4Mpa，并且是不帶冷凝水的干飽和蒸汽，溫度在130～150℃;生產小顆粒水產料時蒸汽壓力保持在0.1～0.2 Mpa，溫度在115～130℃時，最適合操作，更能提高顆粒的品質;蒸汽壓力越大，則溫度越高，調質后物料的溫度一般在65～85℃，有些飼料(如水產料)需要達到90℃以上才能滿足制粒要求。隨著調質溫度的增加，其濕度也相應提高，最適合制粒的水分為15.5%，應根據各種飼料的配方性質，和模孔長徑比的配置等情況，合理調節蒸汽的添加量。如果蒸汽量過多，會導致顆粒變形、料溫過高、添加劑等營養成分破壞，甚至會在擠壓時產生焦化現象，影響顆粒質量。
　　6.2生產中對蒸汽用量的正確控制：制粒過程中，隨著喂料量的改變，蒸汽量也要相應改變，堵塞環模蒸汽的用量為制粒機生產能力的4%~6%。例如某種配方原料水分為13%，制粒濕度為15.5%，應添加水分為2.5%，按每增加1%的水分，溫度會隨之提高11℃計算，室溫為30℃，則調質后的溫度為2.5×11℃+35℃=62.5℃。另如：某配方原料水分10%，室溫為30℃，則調質后的飼料溫度為5.5×11℃+35℃=95.5℃，這種估算方法僅用于室溫(20～30℃)情況下的普通畜禽料和水產料。
　　7.異常顆粒的產生及處理：由于原料、配方、加工工藝間的不適宜性以及調質時蒸汽用量及壓力不恰當，經常會壓制出異常顆粒。見下表。
　　異常顆粒的外形特點、產生原因及改進辦法

外形特點	產生原因	改進方法
顆粒彎曲，外側面呈許多裂隙	１．刀太遠太鈍 ２．粉碎太粗 ３．飼料壓縮力不夠	１．移動切刀，磨銳刀口 ２．減小粉碎粒度 ３．更換加厚環模
顆粒出現橫向水平裂隙	１．纖維過長 ２．調質時間太短 ３．濕度過大	１．控制纖維細粉碎 ２．延長調質時間 ３．控制原料濕度，減少調質水分
顆粒出現垂直裂隙	１．原料具有彈性，即壓縮后會膨脹，如棕樹粉 ２．水分過多，冷卻時出現裂隙 ３．在模孔中停留時間太短	１．改進配方，增加原料密度 ２．調質時用干熱蒸汽，減少水分 ３．更換加厚環模
由一點產生輻射式裂紋	１．有大顆粒原料（如半粒或整粒玉米）	１．粉碎原料，控制原料粒度
顆粒表面凹凸不平	１．有大顆粒原料未粉碎，并調質不充分，大粒未軟化，而凸出表面 ２．蒸汽中有氣泡，制粒后氣泡破裂，，出現凹坑	１．粉碎原料，控制粒度（注意粉碎機篩片是否有破損） ２．改善蒸汽質量
顆粒呈須狀	１．蒸汽過多，壓力過大，顆粒離開模孔產生爆裂，使顆粒中纖維凸出表面成須狀	１．減少蒸汽壓力。用低壓蒸汽（０0.15～0.2Mpa）

　　小結：生產現場的操作與壓制室組件選擇對制粒生產性能與產品質量有著非常大的影響，在配方設計與選用原料時，就應充分考慮制粒生產工藝的實際情況，做到配方、原料、工藝與設備的和諧統一，最大化地達到質量要求，并提升生產效率與降低生產成本。

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