調(diào)質(zhì)工藝與設(shè)備的發(fā)展過程.docx

調(diào)質(zhì)工藝與設(shè)備的發(fā)展過程飼料調(diào)質(zhì)工藝與設(shè)備中對(duì)水和熱作用的認(rèn)識(shí)是逐步加深。所以，調(diào)質(zhì)工藝與設(shè)備一直在發(fā)展，而且是形式繁多，雖然水和熱處理對(duì)制粒和膨化的重要性，目前已得到了比較廣泛的共識(shí)，使飼料水和熱處理工序得到了空前的加強(qiáng)，調(diào)質(zhì)效果明顯提高。但至今飼料調(diào)質(zhì)理論報(bào)道極少，大都是從宏觀上和概念上來論說。這對(duì)調(diào)質(zhì)效果優(yōu)劣的分析難以確切。調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備在20世紀(jì)5060年代以前大都是給料和調(diào)質(zhì)同軸組合，60年代末到70年代給料和調(diào)質(zhì)就分開，8090年代相繼出現(xiàn)二、三級(jí)調(diào)質(zhì)、等直徑水平雙筒調(diào)質(zhì)、雙筒差動(dòng)調(diào)質(zhì)和釜式調(diào)質(zhì)、高壓調(diào)質(zhì)等多種調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備，取得了不同的調(diào)質(zhì)效果。從表面看各種調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備基本都能符合制粒或膨化要求，實(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)5060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，開始將給料和調(diào)質(zhì)分開傳動(dòng)。此時(shí)，調(diào)質(zhì)器的長度一般較短，略超過壓制室和主傳動(dòng)的長度之和，一般在2 000mm以內(nèi)。調(diào)質(zhì)器直徑一般在300400mm以內(nèi)，轉(zhuǎn)速為200r/min左右，物料在停留調(diào)質(zhì)器時(shí)間在1530s以內(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%以內(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)間最長達(dá)1min，淀粉的糊化度可達(dá)20%，調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速為100200r/min，以內(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，所以采用了加長二、三級(jí)調(diào)質(zhì)工藝與設(shè)備，調(diào)質(zhì)器長度達(dá)3 0004 000mm。調(diào)質(zhì)器直徑仍在300400mm左右，調(diào)質(zhì)器為槳葉，槳葉排列形式多種。前半槳葉與軸夾角成45，后半槳葉與軸平行。相鄰兩個(gè)槳葉與軸夾角成左旋右旋各75。轉(zhuǎn)速低速為100200r/min高速為300r/min，由于增加了調(diào)質(zhì)器長度，高速槳葉增強(qiáng)了調(diào)質(zhì)強(qiáng)度。有些調(diào)質(zhì)器為長筒體還進(jìn)行保溫以減少熱量無形損耗，物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間大幅度增加達(dá)12min，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。25 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12倍，為200300r/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420480mm。大筒槳葉轉(zhuǎn)速為100r/min左右，槳葉進(jìn)口處有34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，無推進(jìn)功能，出口處槳葉有23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)力大于出口槳葉來決定,同時(shí)調(diào)整槳葉的角度來調(diào)整推進(jìn)速度即物料調(diào)質(zhì)時(shí)間。大筒體直徑為520560mm。大、小槳葉在直徑方向相交，相交量近小槳葉葉片的長度，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23min，最長達(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)開始主要用于膨化的調(diào)質(zhì)，現(xiàn)已開始用于制粒的調(diào)質(zhì)。26 高速調(diào)質(zhì)，低速保溫均質(zhì)上下雙筒調(diào)質(zhì)器在20032004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)器已問世，其性能的原理來看高速調(diào)質(zhì)與保溫均質(zhì)分開，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400480mm,轉(zhuǎn)速在450500r/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500560mm轉(zhuǎn)速在50100r/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)來滿足不同產(chǎn)量的要求。該調(diào)質(zhì)器的排料由行星螺旋輸送機(jī)即清倉螺旋輸送機(jī)，釜式調(diào)質(zhì)器直徑1 6002 700mm。2.8 高壓調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備上面所說的調(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，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，但調(diào)質(zhì)器是受壓容器，其壓力為2080kpa，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?；蚺蚧豢扇鄙俚墓ば?，沒有良好的調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，就沒有優(yōu)良制?；蚺蚧Ч?，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)水分不宜增加過多，否則易堵塞壓膜孔，為此，采用過熱蒸汽為好，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，為此水分不宜過高，一般13%14%，料溫控制在5560左右。如果料溫過高，壓制的顆粒易產(chǎn)生裂縫，采用較低的過熱蒸汽或在混合機(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高，為此，采用較高的過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，可采用較低的過熱蒸汽或在混合機(jī)內(nèi)加少量水分，來降低料溫是有效的。3.1.2 物料的顆粒大小和均勻程度由于飼料的組分種類很多,而相同類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?？上冗M(jìn)行分級(jí)，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)的工藝，來取得最佳調(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圍介質(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) 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)器是長型（34m）、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、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)器槳葉的角度來控制調(diào)質(zhì)時(shí)間，就可以滿足調(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)均勻問題。其它調(diào)質(zhì)器一定程度有縱向調(diào)質(zhì)不均勻問題依然存在。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，魚蝦飼料的調(diào)質(zhì)時(shí)間達(dá)220min?？傊{(diào)質(zhì)時(shí)間對(duì)調(diào)質(zhì)質(zhì)量影響甚大?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)調(diào)質(zhì)器打板的角度、改變調(diào)質(zhì)器長度和增設(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7585，物料含水量在17%18%，制粒后的料溫8085。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)130140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程