颗粒饲料制粒技术 (1)

主要培训内容1.环模制粒机主要工作部件分析2.制粒辅助设备3.调质与蒸汽4.影响制粒效果的主要因素分析5.制粒常见问题分析第一部分制粒通用技术一、制粒的目的和要求二、颗粒饲料的类型与特征三、制粒工艺的组成与作用四、制粒的目标五、制粒机结构与成粒原理一、制粒的目的和要求1.制粒的定义制粒就是将粉体或液体原料，通过机械或化学的方法，将其聚合成型的统称。在饲料工业中，将粉状饲料原料或粉状饲料经过水、热调制并通过机械压缩且强制通过模孔而聚合成型的过程定义为制粒。2.制粒的目的可避免动物挑食饲料报酬率高贮存运输更为方便流动性好，便于管理避免饲料自动分级杀灭动物饲料中的沙门氏菌3.制粒的要求为达到制粒的目的，对颗粒饲料的质量，国家和行业制定了相关的标准。标准对饲料营养成分和物理性状做了规定。(1)颗粒饲料的直径(2)颗粒饲料的长度颗粒饲料的长度一般为直径的2－2.5倍。对虾饲料为直径的4－6倍。(3)颗粒饲料的水分和含粉率水分：北方≤14％，南方≤12.5％。含粉率：鱼虾料≤6％，畜禽料≤10％。(4)颗粒饲料粉化率指颗粒饲料在规定条件下产生的粉末重量占其总重量的百分比。测定用回转箱法。鱼虾料≤8％，畜禽料≤12％。(5)颗粒饲料的耐水性指供水产动物的颗粒饲料，在水中抗溶蚀的能力。一般以在水中保形时间计，又称“水中稳定性”。水产颗粒饲料耐水性≥15min。(6)颗粒饲料外观质量、气味、色泽要求具有光滑表面的圆柱体、无腐败、发霉及其他异味。应呈现与制粒的各组分(原料)相应的颜色或略发暗。苜蓿草颗粒鱼颗粒饲料秸秆颗粒饲料鱼颗粒饲料二、颗粒饲料的类型与特征通风系统ZQTM.YZ不破碎料待制粒仓制粒机冷却器破碎机分级筛成品仓粗颗粒膨胀器细粉ZQ三、制粒工序的组成与作用1.待制粒仓贮存物料，将间歇生产转为连续生产。可供制粒机连续生产2－4小时储存量；每台制粒机配两个料仓2.制粒机3.蒸汽系统提供制粒过程粉料所需的热量和水分。4.糖蜜添加系统提高颗粒内在粘性和能量，改善适口性。5.脂肪添加系统提高颗粒外观性能，增加能量。6．冷却器降温除湿。7.通风系统给冷却器提供一定风量、风压、风速的空气。8.破碎机将大颗粒破碎成小颗粒，节约制粒能耗。10.分级筛将成品分离出来，其余重新加工。四、制粒的目标1.生产出满足用户要求的粒状饲料，即品质良好、价格合理的饲料常用颗粒饲料质量指标：1)合适的硬度（粉化率、耐久性、坚实度）2)含粉率低（成品中含粉率低于5%）3)颗粒均匀、外观良好、有光泽、无裂痕、断面整齐。4)糊化度较高（20%—30%、60%—90%）5)稳定性好（水中停留时间大于10分钟；膨化颗粒料大于30分钟）6)漂浮性7)吸水性8)保质期长（12.5%—13%，30—45天，无霉变、异味现象）2.以最少的能量成本生产出尽可能多的合格颗粒料，即最佳制粒效率。制粒效率的定义：每千瓦时能生产颗粒料的重量。1）消耗功率2）耗用电量3）制粒效率)(1000cos3KwVAN)(KwhTNGcnz)/(KwhKgGQnzc其中，A——制粒机工作时的电流安培数（安培）V——工作电压（伏）cosφ——功率因素0.85—0.963．部分制粒性能指标规定3mm颗粒制粒吨电耗（kw.h/t）：主电机功率N＝22kw，≤20；N≤37kw，≤18；N≤55kw，≤16；N≥75kw，≤14。```````四、环模制粒机的构造与成粒原理(一)制粒机的构造主要部件包括：螺旋供料器、调质器、磁选器、压粒室、门盖、传动装置、电机目前常用的制粒机有环模制粒机和平模制粒机两种基本类型。1.螺旋喂料器与配料器结构相似。其电机是调頻或调速的，且进料口有一蒸汽挡板。该机作用是将待制粒仓来的物料均匀地送至调质器中，并可根据制粒机主电机的负荷调整给料速度。材料是不锈钢。料流的稳定性对制粒质量影响较大。供料器的结构以螺旋供料器为主，其结构在供料段有变径、变径变距之分，确保料仓均匀卸料。动力配备一般1.1-4.0kw,直径150－400mm，转速0－180r/min。2.调质器其实质就是一个连续混合机。该机作用就是让蒸汽及其它液体与粉状物料充分混合，以提高饲料品质和制粒性能。不锈钢材料。其主要考核指标是调质时间、水分和液体的吸收量、调质温度、淀粉糊化度及附加动力。3.压粒室(制粒室)该处是制粒机的核心部分。室内装有环模、压辊及压辊调整机构、撒料板和切刀。4.门盖（制粒机门）该门是连接调质器和压粒室的通道。一般装有磁选器、栅筛、观察口、紧急排料门（气动）和切刀及调整机构。5.传动机构与传动方式电机——齿轮传动——主轴：正昌电机——皮带传动——主轴：牧羊申德(二)成粒原理粉状料是一种具有流动性的分散颗粒组成的不连续组合体。能被压制成颗粒的前提是它们之间有间隙。所以在挤压的作用下，粉粒间的间隙减少，粒子相互移近并重新排列，粘接力增大，最后被压制成具有一定密度、一定强度的颗粒饲料。在这一过程中，由于蒸汽的作用，饲料中的淀粉产生糊化，蛋白质和糖分受热产生可塑性，所以说制粒就是一个挤压式的热塑过程。1.压粒变形区的形成根据粉料所处的不同状态，将其分成四个区。2.实现物料制粒的基本条件1)制粒的充分条件tg(α－β)≤tgφ即α－β≤φ模辊之间对物料的钳入力应大于压辊对物料的阻力（3）模孔内的f或模孔半径r，产量下降。相反则提高。（4）H/r值越大则颗粒硬度越大，所需挤压力也越大。2）制粒的必要条件压辊对物料的挤压力必须大于模孔内表面对料柱的摩擦阻力，才能使物料通过模孔形成颗粒。（1）环模的厚度H受模孔半径r、物料特性的影响（2）内表面模孔处受力最大，外表面模孔处最小。。3．成粒原理物料经调质器受到蒸汽的热软化后，进入制粒室。在某些方面辊运动和撒料板的作用下，物料被送进“供料区”，随后进入“压紧区”。在受模辊的挤压后，粉粒间产生相对移动，孔隙逐渐减小，并产生一定的粘结力，物料的密度有所增大，由于模辊继续旋转，挤压力急剧增大，粉粒间进一步靠紧，密度再次增大，且具有良好的粘结力，此时物料已产生弹塑组合变形。在这一过程中，由于模辊对物料的钳入力大于模辊对物料的阻力，当这种钳入力不断增加，物料连续进入模孔，而且压辊对物料的挤压力大于模孔内表面对物料的摩擦力，因此物料在模孔中饱压成形，最后被挤出模孔。这一将粉料通过挤压的热塑过程称为成粒原理。(1)供料区物料基本不受机械外力的影响，只受离心力的影响，是粉料紧贴在环模的内圈上，密度为0.4-0.7g/cm3。(2)变形压紧区物料进入压紧区收到模辊的挤压作用，粉料之间产生相对位移。随着挤压力的逐渐增大，粉粒体指甲间隙逐步减小，物料产生不可逆的变形，密度增加到0.9－1.0g/cm3。(3)挤压成形区在挤压区内，模辊间隙较小，挤压力急剧增大，粉粒体之间接触表面积增大，产生较好的粘结，并被压入模孔。物料由于产生弹性变形或塑性变形等组合变形，形成颗粒密度达1.2－1.4g/cm3。物料被挤出模孔后有一定的回弹率，一般回弹率为2－5％。第二部分环模制粒机主要工作部件分析一、环模1.压模线速度(压模内表面任意一点的线速度）)/(60smDnV环模的转速是根据原料特性和颗粒直径的大小来选定。根据经验，模孔直径小的环模应采用较高的转速，而模孔直径大的环模则应采用较低的转速。环模的线速度会影响制粒效率、能耗及颗粒的坚实度。在一定范围内，环模的线速提高，产量增大、能耗提高、颗粒的硬度和粉化率指数上升。一般认为，模孔直径在3.2-6.4mm时，环模的最高线速可达10.2m/s；模孔直径在16-19mm时，环模的最高线速限制在6.1-6.6m/s。而实际应用时，国内外厂商选用的环模线速均在3.5-3.8m/s比较普遍的现象是，大型制粒机生产小孔径颗粒饲料时质量不如小型制粒机效果好，尤其是生产直径为3mm以下的畜禽饲料和水产饲料时特别明显。为什么？2.环模压辊的直径与制粒效率和品质的关系(1)环模与压辊的直径与制粒能耗的关系大直径环模和压辊由于增加了环模的有效工作面积和压辊的挤压作用。可提高生产效率，降低磨损费用和操作成本，使物料能均匀地通过模孔，避免过渡挤压，提高了颗粒质量。环模有效工作面积压辊直径电耗(kw.h/t)使用大直径环模和压辊使降低制粒能耗的一项有效措施。Milling1985.12(2)不同规模制粒机质量、产量、能耗、成本之间的关系使用2台环模直径相差100mm、压辊直径相差80mm的制粒机，在质量基本稳定的前提下，大直径环模、压辊制粒机，产量提高45％，能耗降低15％。设备型号产量(t/h)电费环模成本压辊成本配件成本合计UMT150/110kw12.5/ф3mm238.866.775.1843.78UMT220B/220kw20/ф3mm13.683.311.440.6519.08不同规模制粒机相关成本比较单位：元由此可见，制粒机的规模越大，相关成本越低。环模孔形及厚度参数标注：1)模孔进口角度适应不同配方，减少物料进孔阻力。2)有效长度和模孔出口形状有效长度≠压模厚度选择合适的长径比可得到适易的颗粒密度。长径比=有效长度/模孔直径，一般在8∶1—22∶1之间。模孔出口形状有三种：石羊集团精益运营变革创新融合资源持续增长石羊集团精益运营变革创新融合资源持续增长耐磨环磨损后环模的磨损情况石羊集团精益运营变革创新融合资源持续增长石羊集团精益运营变革创新融合资源持续增长喇叭口磨损3)开孔率该参数影响生产能力和环模寿命，在考虑环模有足够强度的条件下，尽可能提高开孔率。孔的排列按等边三角形排列，一般在20%-35%之间。4)压缩比压缩比式模孔的进口面积和模孔面积的比值，此值仅表示物料进入压制室后如何有效压缩物料的一个指示值。对于10mm小孔径，压缩比为1.56；对于10mm大孔径则更大。5)颗粒通过模孔所需的时间与孔径、模孔长度、模孔数、生产率、颗粒密度有关。一般在0.5－1秒之间。温度上升8-10度。6)长径比模孔的有效长度与其孔径之比。压制不同的物料，需要采用相应的最佳长径比，以压制成密实的颗粒制品。7)压模的损坏导致损坏的原因有三：磨损、腐蚀、疲劳。4.环模的材质、孔形加工与热处理(1)环模的材料1)决定环模使用性能和寿命的几个因素耐磨性耐腐蚀性韧性2)环模材料的特性耐磨性与韧性内腐蚀性与耐磨性和韧性韧性与孔数3)环模的材料合金环模铬环模渗碳不锈钢环模三种材料的性能(韦德.韦特曼，1986)环模种类耐磨性腐蚀性韧性合金环模703090铬环模609050渗碳不锈钢环模907580(二)压辊1.压辊的作用攫料、与压模共同产生压力。压辊是从动件。拉丝辊面、带凹穴的滚面、槽沟滚面、碳化钨滚面2.压模与压辊的配合配合原则：1)保证形成有效的攫取力与挤压力2)两表面不直接接触。配合间隙一般在0.1-0.3mm。模辊间隙可通过调整机构根据需要调整。3.压辊的数量一般有双辊和三辊之分。环模直径大于520mm时可以考虑采用三个压辊。三辊的特点：受力均匀；在相同出模时间内挤压次数较多，成形率较高。在相同内径的环模中，双辊比三辊的挤压角要大，因此产量也比三辊的大，但成形率较低。4.压辊技术参数压辊直径、径向线速度、压辊表面硬度、使用寿命(三)切刀石羊集团精益运营变革创新融合资源持续增长石羊集团精益运营变革创新融合资源持续增长怎样提高颗粒的均匀性制粒控制参数生产鱼料必须使用薄刀片刀片尽量和环模相切勤换刀片颗粒长度控制：1.5~2.5d（2.0控制在4－5mm之间；2.5在3.7—5.0mm之间；3.0在4.5—5.5mm之间）调质温度：2.0以下(含2.0)80—90℃，2.0以上90—95℃返回石羊集团精益运营变革创新融合资源持续增长石羊集团精益运营变革创新融合资源持续增长切刀图2鱼料使用畜禽料使用切刀石羊集团精益运营变革创新融合资源持续增长石羊集团精益运营变革创新融合资源持续增长颗粒长度L=KQ/㎡NP=kQ/DwntpL为颗粒长度Q为制粒产量K为固定系数k为固定系数m为环模孔径t为环模开孔率N为环模开孔数n为环模转