飼料膨化技術研究進展

華牧偉業

　　摘要：國內膨化技術自上個世紀90年代以來有了不少發展，已經有配套160KW的商用機型大量使用，全國也有好幾十家生產廠，其中不乏一些先進機型，比如北京現代洋工機械科技發展有限公司生產的EXT155S和EXT200S膨化機，在國內市場上被大量使用，其技術性能指標已達國際先進水平。關于飼料膨化技術及相關應用，筆者曾與1998和2000年做過簡要介紹，由于國內飼料膨化本身起步較晚，基礎研究很薄弱，基本上還處于仿制、改進階段，鮮有單位進行膨化及相關技術的研發。本文將就近些年飼料膨化技術的發展及應用作一簡要概述，以期對國內膨化機廠商技術改進提供一點參考。
　　膨化技術研究進展
　　1密度控制系統
　　密度控制在膨化飼料生產、尤其是水產飼料生產中最具挑戰性的一環，沉性飼料應基本按照期望的方式下沉。如果沉性飼料漂浮在水面上，不僅降低飼料轉化率，而且作為一種浪費的營養物對環境造成污染。用膨化生產油脂含量相對較低的“低能配方”沉性飼料時，困難就更大了。國內目前常用的是將原料膨化后再制粒。
　　一般可采取配方調整和操作參數調整等方法來控制產品密度，如降低主軸轉速、少加蒸汽多加水、增加配方油脂含量、降低進料量和增強膨化腔冷卻，也可以采取一些更有力的措施，如：
　　—在膨化腔上設置排氣口或減壓區，這是膨化機廠商常用的方法（Wenger公司）；
　　—增加模板開孔率或改變模板厚度，降低模板處的壓差；
　　—改變螺旋和膨化腔結構；
　　—調整配方，尤其是減少碳水化合物的含量。
　　盡管這些措施在控制膨化度方面有一定作用，但還不足以按照可控的方式生產沉性料。因此，Sprout-Matador開發出針對水產料生產的一種新的密度控制系統，可以稱之為近幾年膨化技術最重大的進步。
　　在膨化機中，物料受機械剪切和高溫高壓作用，由于壓力高，溫度還達不到水分的沸點，但當物料從模板擠出，進入常壓，沸點出現，水分形成“閃蒸”，物料膨化成含很多氣孔的多孔狀結構，從而引起產品密度變化。碳水化合物含量越高，形成的孔隙越多。孔隙度高意味著密度低，物料能在水中漂浮。對于高油產品，多孔結構有利于膨化產品吸收噴涂的油脂（尤其是采用真空噴涂時），并形成較高密度的產品。但對中油脂和低油脂的沉性料生產時就比較難于控制。
　　Sprout-Matador研制的這種密度系統采用加壓切割（pressurized cutting or post-die　pressurization，模后加壓），使切割室維持一定正壓，由于水分的沸點隨壓力增加，當物料從膨化腔進入切割室后，可降低閃蒸從而控制物料的膨脹度。因為淀粉分子在切割室內瞬間被固化，在從切割室進入常壓后物料不會再發生膨脹。切割室的正壓一般維持在0.3～2.0巴，在此范圍內增壓對產品膨化影響非常顯著，但2.0巴以上增壓對產品膨化度影響很小。比如對中油脂含量的海鳊、鱸魚和鱒魚飼料，常壓切割時膨脹度為50％（水分沸點100℃），采用加壓切割，1巴的正壓可降低50％的膨脹度，也就是說將產品密度從約440g/l提高至550g/l。該項技術主要用于生產較困難的沉性飼料，如低油脂產品，對中油脂產品就可不加正壓。與其他一些密度控制方法如開排氣口和減壓區等相比較，該加壓切割在生產一些具有挑戰性的產品時有獨到之處：
　　—可準確控制產品密度（±5g/l），是其它任何一種手段難以企及的；
　　—與開排氣口的機型相比，由于物料在整個膨化腔行進過程中受到的干擾小，在生產低油脂或高淀粉類沉性飼料時，可提高膨化機產量25～50％；
　　—不需要去控制別的一些膨脹因子，比如螺旋和膨化腔結構、進料量等，從而降低了人工操作需求；
　　—由于在膨化機外控制膨脹度，操作者只需監控產品的視覺質量即可，同時控制外加正壓比控制膨化腔壓力更容易。
　　國內的膨化機基本上沒有密度控制措施，僅在螺旋和膨化腔配置方面作簡單考慮，一些廠家仿制Wenger的排氣裝置，但由于技術和加工方面的一些因素，操縱性較差。加壓切割就比較易于實現，可用氣泵維持所需壓力，出料可使用關風機，并且由于所需壓力不高，運動件的密封也不是太大問題。該項技術從設備生產、操作使用及膨化產品密度控制等各個方面都較排氣機型易于實現，是目前膨化技術發展的新方向。
　　2調質技術
　　調質技術是膨化前不可或缺的一環，國內目前對調質器研究還比較深入，單軸、雙軸的均有產品。本文涉及的調質，實際上是利用廢蒸汽進行預調質。原理上很簡單，就是將膨化“閃蒸”釋放出來的蒸汽和冷卻器前端的熱空氣被重新送到調質器中，從而減少燃油消耗以至于減少CO2和SO2的排放量，同時，尾氣中的異味物質被吸收。由于冷卻空氣的部分循環，還降低了粉塵排放。作為世界知名膨化機制造商，Kahl研制出了環保調質器（Eco- processor），并對膨化飼料生產作了細致的研究。
　　由于環保調質器利用膨化機／膨脹器出口蒸汽和冷卻器前端的熱空氣進行預調質，在無蒸汽添加的情況下可將物料溫度從20℃提升到40℃，這通常需要耗費2％的蒸汽（20Kg/t產品）。換言之，相當于每噸產品節省了1.2Kg燃油，相應地CO2和SO2的排放也降低了（見表16）。同時，廢氣中的有味物質被物料吸收，在靠近居民區，降低異味排放尤顯重要。與普通制粒相比，膨脹生產每噸產品可省電5度。