饲料加工工艺与设备备课讲义

-1-第一章绪论一、饲料工业的组成饲料工业由饲料原料工业、饲料机械工业、饲料加工业、饲料添加剂加工业四个产业体系组成。饲料原料工业饲料机械工业饲料加工业饲料添加剂工业二、饲料工业的现状国内国外三、内容一）主要任务及目标《饲料加工工艺及设备》是动物科学专业的主干课程之一，是研究饲料加工工艺及加工设备的一门科学。主要任务探讨饲料原料的特性、成品的种类等对加工工艺及设备的要求，了解饲料机械的结构、工作原理，能够合理的设计饲料加工工艺流程和正确的选用设备。能够根据原料、成品的贮藏、包装和运输等诸因素，确定其对成品质量及生产技术经济指标的影响。目标通过本课程的学习，要求学生掌握饲料加工工艺及设备的相关理论知识，具有进行饲料加工工艺的设计能力，能够合理地组织和管理生产，具备技术检测的技能，为将来从事本行业工作和继续深造打下良好的基础。二）主要内容饲料机械的结构、工作原理各工序的工艺效果以及与工艺参数的关系各加工工序工艺流程的类型及特点。工艺流程设计的方法、步骤及内容课程安排课堂教学实验设备参观课程设计三、几个概念一）加工工艺二）饲料加工工艺三）设备四）机器五）工序（工序）四、学习方法及考核学习方法考核课程设计-2-第二章原料接收第一节饲料的加工特性一、物理特性物料的物理特性包括以下几点:散落性、外摩擦角、内摩擦角、自动分级、容重等。物料的物理特性会影响到物料的加工性能、工艺设计时的参数选定及生产过程的顺利进行。1、散落性定义:散落性是反应物料在自由状态下向四周扩散的能力,它是描述物料流动性的一个特性。评定指标:2、外摩擦角概念：将物料沿内部某一断面切断切断滑动时，作用于此面的剪切力与垂直力之比的反正切。影响：饲料的内摩擦角主要影响物料在仓内的流动和运输，同时也影响饲料的贮存。测定方法直接切断法：即将料层切断，测定产生滑动时的切断力F和和垂直方向的总作用力∑W，则得:fi=F/∑W内摩擦角为φi=tg-1fi3、内摩擦角散粒体颗粒之间的摩擦称为内摩擦，内摩擦力的大小常用内摩擦角来表示。内摩擦角的正切值为内摩擦系数。4、自动分级概念：散粒体在运输、流动、振动的过程中，由于各颗粒间的密度、粒度及表面特性不同，会按各自特性重新分类积聚的现象称为自动分级。与自动分级相关的特性：分级规律：5、容重定义散粒体自然堆积时，单位体积质量。单位作用影响因素二、物理化学特性物料的物理化学特性包括以下几点:吸附性、吸湿性、热稳定性、化学稳定性、毒性、静电性。物料的物理化学特性会影响饲料加工的过程及物料在加工过程中的营养变化，决定生产时的人员保护。在设计和加工过程中，应充分注意这些特性。1.吸附性概念：吸附性是一种物质原子或分子吸附另一种物质的能力。意义：使微量添加剂在饲料重混合均匀，保证饲料的效价与安全。影响因素：饲料的吸附能力往往与物料的形状（粒状、片状），表面特性（光滑、粗糙）以及含水量有很大关系。2.吸湿性概念：吸附性是一种物质原子或分子吸附另一种物质的能力。意义：使微量添加剂在饲料重混合均匀，保证饲料的效价与安全。影响因素：饲料的吸附能力往往与物料的形状（粒状、片状），表面特性（光滑、粗糙）以及含水量有很大关系。3.热稳定性概念：饲料中某些化学成分在热加工条件下，抵抗热破坏的能力意义：饲料中的维生素、氨基酸在高温下易氧化失效，某些矿物质在高温下生物学效价也会降低。另外原料中的某些有害成分以及一些有害的微生物和细菌在高温作用下也会失活。-3-4.化学稳定性概念：指某种饲用生物活性物质在外来化学物质的作用下，抵抗起破坏能力的性能。意义：是选择维生素、微量元素盐类和某些其他添加剂如抗氧化剂、防霉剂等的主要条件。5.毒性概念：某些饲料原料，主要是微量矿物质添加剂以及一些药物等含有对人体和畜提有害的重金属和其他有毒成分。影响：这些物质在加工中对环境及操作人员有一定的危害作用，成品中含量过多或混合不均被畜禽采食后还会引起中毒或死亡。6.静电性影响：干燥而粉碎得很细的饲料常常会带有静电荷，产生吸附作用使活性成分吸附在混合机或输送装置上，造成混合不均匀。第二节原料接收原料接收就是将入厂的原料经过一定的程序，送入原料库（或原料罐）贮存的过程。一、接收的任务原料接收就是将入厂的原料经过一定的程序，送入原料库（或原料罐）贮存的过程。任务：将饲料厂所需的各种原料经一定的程序，入库存放或直接投入使用的工艺过程。原料接收的一般程序：原料经一定运输工具运至厂内质量检验称重计量初清(或不清理)计量（或不计量）入库二、接收工艺原料接收工艺形式视来料方式的不同而不同。包装来料：多由人工投料进入接收流程，或直接送入平房库贮存。散装来料：视运输工具的不同而不同。汽车或火车自动卸料后，进入接收流程船或火车借助气力输送装置将物料卸下，再进入接收流程基本工艺：机械式接收设备适用于汽车、火车来料，散装或包装均可带气力输送的工艺：利用气力输送装置将物料从货船或火车车厢中卸下，然后进入基本接收工艺流程。也可以利用活动式提升机代替气力输送装置作为卸料装置。液体接收工艺：饲料厂接收最多的液体原料是油脂和糖蜜。液体原料入厂有桶装和罐车装运。下图为罐车入厂的接收工艺：三、接收工序设备设备生产能力的确定原料接收设备主要有：下料坑，输送设备，清理设备，计量设备，原料储存库。原料接收生产能力：原料接收的生产能力一般为饲料厂生产能力的3～5倍。后续设备还应另考虑1.2倍的储备系数例：饲料厂生产规模10t/h，则接收首台设备生产能力为30～50t/h，后续设备生产能力为：（30～50）×1.2=36～60t/h下料坑：原料经下料坑进入原料接收或加工流程中。下料坑的形式和大小，应满足顺利投料的要求，且应设置良好的通风除尘系统。下料坑的容量及上部尺寸：人工投料下料坑的上部尺寸与同时投料的人数相关，下部最小倾角不应小于60度。饲料厂常用的输送设备主要有以下几种：-4-1、机械输送装置胶带输送机、刮板输送机和螺旋输送机。2、气力输送装置斗式提升机接收工艺中常用的主要清理设备：圆筒初清筛双层筛面圆筒初清筛油脂储罐：油脂的贮罐有斜底与锥底两种。斜底及锥底主要是为了集中沉积下来的砂杂和水分，使之从最低处排水口排出罐外。贮罐中一般都设置有加热蛇管，斜底罐的加热管配置见图。原料储存库饲料厂原料储存库有平房库、立筒库两种形式。平房库优点是造价低、容易建造，适合于粉料、油饼及包装的成品。缺点是装卸工作机械化程度低、劳动强度大、操作管理困难。立筒库优点是个体仓容量大、占地面积小，便于进出仓机械化，操作管理方便，劳动强度小。缺点是造价高，施工技术要求高，适合于存放谷物等粒状原料。第三节料仓一、概述料仓的作用在饲料加工过程中，料仓起着缓冲、平衡物料流量的作用。种类根据其所处工艺位置的不同，有原料仓（库）、成品仓（库）、中间仓。中间仓一般可分为：待粉碎仓配料仓待制粒仓成品仓缓冲仓料仓的功能对散体物料的接受、储存、卸出、倒仓、料位指示等，起着平衡生产过程，保证生产连续进行，节省人力，提高机械化程度的作用。料仓的分类1.按其用途原料仓：平房仓（包装）立筒仓（散装）中间仓：分为粉碎仓、配料仓、制粒仓、成品仓、缓冲仓成品仓：平房仓（包装）散装成品仓2.散装仓按结构形式（断面）分为圆形仓矩形仓（含方形）多边形仓中间仓矩形仓为主立筒库：以圆形为主，还有星仓3.按材料分为钢筋混凝土钢板二、料仓内物料流动理论了解粉体物料在料仓中的流动规律，以便寻找合理的料仓结构，获得良好的工作特性。料仓内粉粒体的流动特性：流动形式：整体流（正常）倾泻、闭塞（结拱）、偏折、固结（不正常）。流动曲线：根据克瓦皮尔对物料流动情况的研究得出：将料仓开一口径2r流动椭圆体EN，它产生两种运动，即第一位的垂直运动和第二位的滚动运动边界椭圆体带EG，它主要是物料翻转，其边外再无运动。随着EG边圆体带翻下之后，流动锥体EM随之卸下。整体流及结拱整体流是料仓中所有物料都在运动，而且在沿料斗壁流动着。(料斗壁必须是陡峭而光滑的，粉体才能像液面那样均匀下降排出。)特点：进出料均匀不产生偏折或倾斜，排料速度一定，且不残留粉体。适用于粉料的连续过程。实现“全进全-5-出，先进先出”闭塞：漏斗流或结拱结拱就是粉体不能顺利排出的现象。闭塞的原因：粉体层的内力（内磨擦力、粘结力和静电力等）远大于其重力过小的出料口。三料仓结构料仓的基本要求料仓容积应满足贮存物料量的要求外形尺寸横截面最小长度不小于1.2m，高度不宜过高：成品仓4.5m，其它仓与厂房匹配，不宜使物料过于压实。出口尺寸有利于物料的卸出及与出料机进口匹配料斗形状选择合理的形状结构强度高，内外侧应有可靠的加强筋，内表面光滑无毛刺。料斗的合理形状料斗形状对料斗的流动状态有影响对称料斗：对称两边的物料向中间挤压，易阻塞结拱，易制作，高度较小，多用于流动性较好的物料。非对称料斗：不易结拱，是目前应用最广泛的一种。但同样倾角，料斗高度比对称料斗高。鼻形料斗：一侧仓壁突出，能将物料压力分散，使突出部下面靠近出口的物料呈松散状，避免出口附近结拱。凿形料斗：可避免物料抽心、结拱现象。卸料口呈长矩形，矩形的长边要与料仓直径相等。二次料斗：在卸料口上方附近最易结拱处突然将其断面扩大，将此处物料压力减小而呈松散状态，从而避免结拱。曲线料斗：是改变仓底形状，防止结拱的一种有效的方法。以二次曲线为佳，但因制作困难，目前国内应用少见。料斗卸料口的形状及尺寸1、矩形卸料口的宽度A=(1+n/2n)k(a+80)tgφ（mm）式中n=B/A，即卸料口矩形长边B与短边（宽度）A之比k经验系数，普通物料取2.4，经筛分料2.6。2、圆形卸料口的直径：对流动性差的物料，圆孔最小许可直径d:d=a+4(1+sinφ)kτ0/γg+a式中：k——安全系数，取1.5-2γ——物料容重（kg/m3）g——自由落体加速度（m/s2）τ0——初试剪切阻力（Pa）流动性好的，按矩形计算。其中，n=1，A为最小许用直径一般出料口直径在200mm以上。外形尺寸确定外形尺寸包括：横截面长、宽；仓直体高；料斗高横截面长、宽：一般不小于1.2m；一个工程，规格不宜过多，一般1至2个根据厂房尺寸，控制料斗的总高度。若长宽过大，直体高小，但料斗高增加很多，总高会增加。仓直体高：与长宽配合，与厂房尺寸相匹配料斗高：根据最小倾角、总高限制确定。在外形尺寸确定过程中，应有一个试算过程。仓容量的基本计算公式容积VV=QηT/Kγ式中：Q——饲料厂生产能力（t/h）;η——储存原料占配合饲料的百分率（%）;-6-T——储存时间（h）;γ——物料容重（t/m3）;注意单位！K——仓有效容积系数（取K=0.85）。（充满系数）仓数的确定仓数的确定，是在总仓容、单仓外形尺寸确定后计算而得。若总仓容量为V，单仓仓容量为v，则仓数NN=V/v四、接拱及破拱结拱是生产过程中，最为常见的生产故障之一。结拱不仅影响生产过程的顺利进行，还会影响到产品的品质。其一，会造成贮存的物料变质；其二，倾泻等现象，会造成设备工作状态及其加工质量的不稳定。结拱的产生及类型产生的基本原因结拱的产生是由于料斗结构、物料的物理性质以及使用不合理等原因，使得料仓的卸料过程产生抽心、堵塞等不下料或下料不顺，不能保证整体流的现象。类型1、压缩拱粉体因受料仓内物料自重压力的作用，使其固结强度增加而成拱；普遍2、楔形拱块状物料因形状不规则相互啮合达到力平衡，在卸料口成拱；草粉料3、粘结粘附拱粘结性强的粉料，因受水份、吸潮或静电吸附作用而增强粉料与仓壁的粘附力成拱；如未经处理的硫酸盐类4、气压平衡拱若料仓卸料器的气密性差，导致大量空气漏入仓斗下部，则当料层上下气压平衡时，成拱。沙克龙五、料位器饲料加工过程中，常常需要了解设备内、或料仓内的物料的高度水平，以便控制生产过程。料位器的作用用来显示料仓内物料高度（满仓、空仓或某一高度料位）的一种监控装置称为料位指示器或简称料位器。安装位置位于料仓的上部（离仓顶约1米左右），上料位器，指示滿仓。安装于出口附近，下料位器，指示是否空仓。常用料位器1、薄膜式料位器该料位器是由塑料、橡皮或其他弹性材料制成的薄膜、杠杆及微动开