粉碎是飼料加工生產(chǎn)過(guò)程中重要工序之一,粉碎作業(yè)涉及到飼料加工成本(電耗、易損部件)、重量損耗(水分和粉塵〕、混合、顆粒飼料質(zhì)量屆禽魚的生產(chǎn)性能和家畜的健康(潰瘍)(Keith C.Behnke,1999)、操作環(huán)境的改善(粉塵、噪聲〕。因此,飼料粉碎技術(shù)改進(jìn)對(duì)提高飼料生產(chǎn)效率、飼料產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本有著重要的經(jīng)濟(jì)意義,也是許多研究人員一直探索的課題。研究主要內(nèi)容有粉碎效率的提高、合理的粉碎工藝、粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)、粉碎機(jī)電耗、粉碎機(jī)操作的方便性、粉碎粒度的大小和均勻性、易損部件的耐磨性、粉碎機(jī)噪聲的控制、粉碎機(jī)的自動(dòng)控制、對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和畜禽魚生產(chǎn)性能的影響等。本文對(duì)飼料粉碎技術(shù)發(fā)展進(jìn)行綜合分析,以使飼料粉碎技術(shù)能更好地為飼料生產(chǎn)服務(wù)。
1 粉碎機(jī)的類型與粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)
粉碎機(jī)類型的不同及粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)的變化,對(duì)粉碎物料的影響相當(dāng)大。根據(jù)粉碎物料的粒度可分為普通粉碎機(jī)、微粉碎機(jī)、超微粉碎機(jī);根據(jù)粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)可分為銷連錘片式、勁錘式、對(duì)輥式和齒爪式。一般的畜禽料通常采用普通的錘片粉碎機(jī)或?qū)伔鬯闄C(jī),幼小動(dòng)物、普通的水產(chǎn)飼料可采用微粉碎機(jī)、水滴式錘片粉碎機(jī)、爪式粉碎機(jī),而特種水產(chǎn)飼料和水產(chǎn)的開口飼料需要采用超微粉碎機(jī),有的甚至需要用膠體磨才能達(dá)到開口飼料所需要的粒度要求。
1.l 普通錘片粉碎機(jī)是飼料工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的。其粉碎原理是無(wú)支承式的沖擊粉碎,在粉碎過(guò)程中,錘片與物料的碰撞絕大部分為偏心沖擊,使物料在粉碎室內(nèi)發(fā)生旋轉(zhuǎn),會(huì)消耗一部分的能量,這也是錘片粉碎機(jī)耗能高的重要原因之一。同時(shí),由于錘片粉碎機(jī)的粉碎室結(jié)構(gòu)和物料受高速錘片的沖擊作用,物料在離。動(dòng)力作用下會(huì)貼著篩面形成圓周運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生環(huán)流層,大顆粒的物料在外層,小顆粒的物料在內(nèi)層,粉碎達(dá)到粒度要求后小顆粒不能及時(shí)從篩孔正常排出,出現(xiàn)了物料與錘片的反復(fù)沖擊,形成物料的過(guò)度粉碎,粉碎電耗增加,粉料的溫度升高,使物料內(nèi)的水分形成水蒸汽,水蒸汽與細(xì)粉末會(huì)粘附于篩板,更加嚴(yán)重堵塞篩孔,粉碎效率下降,尤其是在物料細(xì)粉碎時(shí),環(huán)流對(duì)粉碎效率的影響更嚴(yán)重。要提高錘片粉碎機(jī)效率,就必須破壞粉碎過(guò)程的環(huán)流產(chǎn)生。
1.2 水滴型粉碎機(jī)是研究人員針對(duì)普通錘片粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將粉碎室從圓形變?yōu)樗涡?,這樣既增大了粉碎室篩板的有效篩理面積,又能破壞物料在粉碎室形成環(huán)流,有利于粉碎后物料排出粉碎室,粉碎效率提高15%。另外水滴型粉碎機(jī)有主粉碎室和再粉碎室,物料在粉碎室內(nèi)可形成二次打擊,同一臺(tái)粉碎機(jī)就能實(shí)現(xiàn)粗。細(xì)、微細(xì)3種粉碎形式,粉碎后的物料平均粒度為100~500?m。適應(yīng)畜禽魚對(duì)物料粉碎粒度的不同要求,綜合性飼料廠粉碎工藝中應(yīng)用水滴型粉碎機(jī)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
1.3 立軸式粉碎機(jī)也是錘片粉碎機(jī)的一種,粉碎過(guò)程可分成預(yù)粉碎和主粉碎2個(gè)區(qū)域,其特征是采用了360°環(huán)篩,還有底面的篩板,篩理面積大,有助于粉碎后物料快速排料,同時(shí)由于物料的重力作用,環(huán)篩的垂直篩面上粘附物料少,篩孔通過(guò)能力強(qiáng);粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子上的利板保證了底篩的有效利用,且產(chǎn)生一定的風(fēng)壓,促進(jìn)粉碎后物料的快速排出,有效提高了整個(gè)粉碎室的篩落能力,無(wú)需在排料中設(shè)置獨(dú)立吸風(fēng)系統(tǒng),既省去吸風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備投資,又解決了長(zhǎng)期困擾飼料廠因吸風(fēng)系統(tǒng)故障而產(chǎn)生的粉碎效率低下的問題,且減少了物料在粉碎過(guò)程中水分損失。粉碎效率和粉碎機(jī)產(chǎn)量有較大程度的提高,粉碎后的物料粒徑均勻,潛在的細(xì)粉少,粉碎電耗可以節(jié)省25%。立軸式錘片粉碎機(jī)適合于飼料粗粉碎及二次粉碎工藝前道粉碎,但不適用于物料的細(xì)粉碎。
1.4 對(duì)輥粉碎機(jī)是有支承的粉碎。物料的粉碎作用主要由對(duì)輥的剪切、擠壓作用產(chǎn)生,外力的作用絕大部分用于物料的粉碎,物料的粉碎效率比較高,大大降低了粉碎的能耗(沒有物料的旋轉(zhuǎn)、過(guò)度粉碎,物料的溫度升高較?。瑩?jù)介紹,Roskamp輥式粉碎機(jī)與傳統(tǒng)的錘片粉碎機(jī)系統(tǒng)相比,節(jié)約能量在60%以上??蓽p少粉塵產(chǎn)生和維持費(fèi)用,降低噪音。粉碎過(guò)程中物料水分損失少,粉碎產(chǎn)品的粒度均勻性好,產(chǎn)品的物理特征極佳,有利于物料流動(dòng)和混合。在物料的粗粉碎中能取得較好的粉碎效果,但輥式粉碎機(jī)木適用于細(xì)粉碎,對(duì)多種物料的通用性也較差,尤其是各種物料混合以后的粉碎性能就更差,軋輥的維修需要專用設(shè)備,這些特性限制了對(duì)輥粉碎機(jī)在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)的一些次質(zhì)小麥因價(jià)格便宜而廣泛應(yīng)用于飼料生產(chǎn),開發(fā)粉碎小麥的專用粉碎機(jī)有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)需求,對(duì)輥粉碎機(jī)在這方面應(yīng)有一席之地。
l.5 微粉碎機(jī),一般用于水產(chǎn)飼料或乳仔豬飼料的原料粉碎,這些飼料粉碎粒度較細(xì),采用普通粉碎機(jī)效率極低,甚至不能完成其工作。在生產(chǎn)250?m粒度的粉料時(shí),錘片式粉碎機(jī)的效率是30%,而氣流排料式微粉碎機(jī)的效率則是95%。對(duì)于要求粒度分布在500?m以下時(shí),應(yīng)該考慮使用專用的微粉碎機(jī)來(lái)進(jìn)行粉碎,粉碎后物料的平均粒度可達(dá)到100~500Pmo
1.6 超微粉碎機(jī)一般為無(wú)篩式粉碎機(jī),粉碎物料粒度由氣流速度控制,粉碎粒度要求95%通過(guò)0.15mm(100目),一般用于特種水產(chǎn)餌料或水產(chǎn)開口餌料,超微粉碎通常由超微粉碎機(jī)、氣力輸送、分級(jí)機(jī)配套來(lái)完成。原料的粉碎粒度非常細(xì),可能顯示出意想不到的特性,但也帶來(lái)了比較多的問題,如靜電吸附,物料的流動(dòng)性差,粉碎消耗的能量大,提高了生產(chǎn)成本,對(duì)加工操作的影響比較大,這些不利影響可以采取不同的方法加以克服(如改變飼料加工工藝)。
1.7 其它類型的粉碎機(jī),如爪式粉碎機(jī)、其特點(diǎn)是體積小,重量輕,工作轉(zhuǎn)速高,產(chǎn)品粒度細(xì),對(duì)加工物料的適應(yīng)性廣,但其不足之處是功率消耗大、噪聲高、單機(jī)粉碎產(chǎn)量小。
[NextPage]
2 飼料粉碎粒度與粒度的均勻性
飼料粉碎粒度大小是根據(jù)畜禽消化生理特點(diǎn)、粉碎的成本、后續(xù)加工工序和產(chǎn)品質(zhì)量等要求來(lái)確定。確定適宜的各種動(dòng)物的物料最佳粉碎粒度,并用相應(yīng)的粉碎技術(shù)達(dá)到其要求,這方面的研究已有一些報(bào)道,但主要集中在少數(shù)谷物類物料粉碎粒度(Wondra,1998、王衛(wèi)國(guó),2000、孫劍,1999),而飼料中其它物料粉碎粒度的研究和輔助原料的粉碎粒度大小對(duì)畜禽魚生產(chǎn)性能影響的報(bào)道較少,并且也沒有將生產(chǎn)成本與最佳粉碎粒度的關(guān)系作系統(tǒng)的研究,這些原料在畜禽生產(chǎn)中起較重要作用,對(duì)輔助原料進(jìn)行系統(tǒng)的研究,可以更好地提高飼料的利用率和減少飼料生產(chǎn)成本,值得進(jìn)一步研究。飼料粉碎粒度可由篩板的開孔大小。對(duì)輥粉碎機(jī)的軋距或氣流風(fēng)速大小進(jìn)行控制。錘片粉碎機(jī)篩板孔徑較大時(shí),其粉碎后排料狀況比較理想,其粉碎后物料的粒度均勻性比較好,而篩板孔徑較小時(shí),物料不易排出粉碎室,產(chǎn)生過(guò)度粉碎,物料的均勻性分布不均,造成粉碎電耗的浪費(fèi)。如何使粉碎物料達(dá)到所要求的粒度,減少粉碎過(guò)程中的能量損耗,這是粉碎技術(shù)中值得進(jìn)一步探討的課題。目前采取的措施是增大篩理面積、破壞物料在粉碎室形成的環(huán)流層、使用開孔率大的篩板和有利于物料排出的篩板(如布勒公司DNZF系列粉碎機(jī)的魚鱗形篩網(wǎng))。加強(qiáng)粉碎后的吸風(fēng),有利于粉碎物料排出粉碎室。橫寬形振動(dòng)篩粉碎機(jī)是一種新型粉碎機(jī),它的獨(dú)特結(jié)構(gòu)是具有兩層可振動(dòng)的篩片,內(nèi)篩孔徑大,可使物料迅速通過(guò)篩面,外篩孔徑小,用于精確控制物料的粒度。振動(dòng)篩面可保持面不堵,避免物料過(guò)度粉碎。能較好地適應(yīng)水分含量較高和含有纖維原料的粉碎。另外,為增加篩片的篩理能力,亦有采用編織篩替代沖孔篩以增加篩片的開孔率,但篩片的強(qiáng)度和使用壽命應(yīng)進(jìn)一步提高。
3 易損部件的耐久性
錘片粉碎機(jī)是一個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備。粉碎過(guò)程易損部件是粉碎機(jī)的錘片和篩片,也是粉碎過(guò)程中影響粉碎成本的一個(gè)關(guān)鍵因素,高質(zhì)量的錘片可以降低粉碎過(guò)程中錘片的消耗,提高單位時(shí)間內(nèi)的粉碎機(jī)產(chǎn)量。因此,加強(qiáng)錘片表面強(qiáng)化工藝的研究十分必要,以提供各飼料廠家迫切需求的高耐磨性,高使用壽命的錘片。粉碎機(jī)錘片的壽命與機(jī)械加工的性能有關(guān),錘片的材質(zhì)選用和熱處理方式的不同是影響其壽命的主要因素。為了增加錘片的使用壽命,研究人員對(duì)錘片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和熱處理進(jìn)行了一系列的研究,錘片強(qiáng)化研究應(yīng)從耐磨、耐沖擊、高壽命、低成本等方面綜合考慮。主要有3種途徑:①采用高合金的耐磨材料作為耐磨件,如高、中錳鋼、高鉻鑄鐵等;②利用表面抗磨處理工藝,如表面滲硼、滲碳、硬質(zhì)合金堆焊等表面強(qiáng)化處理;③用熱處理的手段來(lái)改變材料的組織,獲得各種耐磨的、高硬度的結(jié)構(gòu)來(lái)提高耐磨性。要防止篩片在粉碎過(guò)程中的破損,就必須保證篩片的強(qiáng)度和剛度,合理的開孔率和沖孔技術(shù)優(yōu)劣對(duì)篩片的強(qiáng)度有較大的影響,篩片耐磨性亦應(yīng)主要從材料的選擇和熱處理技術(shù)上考慮。
4 粉碎工藝的設(shè)計(jì)
粉碎工藝是飼料粉碎技術(shù)中比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié),合理的粉碎工藝能使粉碎粒度符合要求和生產(chǎn)量合理,同時(shí)可節(jié)省粉碎過(guò)程中的能量消耗。粉碎工藝的選擇應(yīng)由產(chǎn)品質(zhì)量、粉碎粒度、加工成本、投資額大小等來(lái)確定、從粉碎的先后有先配料后粉碎、先粉碎后配料或者是兩者的綜合;從粉碎的次數(shù)有一次粉碎、二次粉碎和單一循環(huán)粉碎。先配料后粉碎工藝有利于控制飼料產(chǎn)品粒度的均勻性,有利于某些油性物料和粘性物料等粉碎適合于加工含副產(chǎn)品較多的畜禽飼料和水產(chǎn)飼料以及寵物飼料;先粉碎后配料工藝可根據(jù)物料的特性配備相應(yīng)的粉碎機(jī),針對(duì)性強(qiáng),但對(duì)于多品種物料粉碎帶來(lái)不便;對(duì)較粗的粒料進(jìn)行先粉碎,然后配料混合后進(jìn)行粉碎,是先粉碎與后粉碎工藝綜合應(yīng)用,有利于物料混合均勻,有利于物料粉碎粒度的降低,該工藝適合于特種水產(chǎn)飼料;大型的畜禽飼料生產(chǎn)廠可采用二次粉碎或單一循環(huán)粉碎工藝,前道粉碎可采用篩孔較大粉碎機(jī)或?qū)伔鬯闄C(jī),以提高粉碎機(jī)的產(chǎn)量和節(jié)省粉碎電耗;小型飼料生產(chǎn)廠可采用一次粉碎工藝,以節(jié)省設(shè)備的投資。
5 粉碎機(jī)吸風(fēng)形式
設(shè)計(jì)優(yōu)良的粉碎系統(tǒng)應(yīng)有恰當(dāng)?shù)奈L(fēng)系統(tǒng),它有助于降低電耗,提高粉碎機(jī)的產(chǎn)量,控制粉碎粒度,降低物料溫升,控制粉塵和粉碎機(jī)內(nèi)的壓力。帶吸風(fēng)系統(tǒng)與不帶吸風(fēng)系統(tǒng)相比,前者可提高粉碎機(jī)生產(chǎn)率15%~40%。當(dāng)然,吸風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是正確選擇吸風(fēng)量,控制吸風(fēng)口的風(fēng)速,應(yīng)根據(jù)不同的粉碎機(jī)要求和不同物料粉碎粒度選擇,同時(shí)在操作過(guò)程要經(jīng)常維護(hù)吸風(fēng)系統(tǒng)和根據(jù)不同的要求進(jìn)行調(diào)整,以保證有良好的運(yùn)行狀態(tài),否則,吸風(fēng)的效果就會(huì)受到影響。
[NextPage]
6 粉碎機(jī)操作方便性
粉碎機(jī)的錘片和篩片是易損部件,經(jīng)常需要進(jìn)行更換,飼料廠生產(chǎn)的飼料品種不同,物料的粉碎粒度亦不一樣,粉碎機(jī)就經(jīng)常需要停機(jī)更換不同孔徑的篩片,為提高粉碎機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)量,這就要研究粉碎機(jī)快速更換錘片和篩片技術(shù),以縮短操作時(shí)間。目前的不停機(jī)換篩技術(shù)可增加粉碎機(jī)產(chǎn)量5%,另外錘片調(diào)頭用的雙銷軸孔技術(shù)得到應(yīng)用。以上技術(shù)的應(yīng)用是為了減輕操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高單位時(shí)間粉碎機(jī)的生產(chǎn)量。
7 粉碎成本控制
粉碎成本占飼料加工成本的很大部分,降低粉碎成本對(duì)飼料加工生產(chǎn)有很大的經(jīng)濟(jì)意義。涉及粉碎成本是多方面的,只要重視粉碎過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié),就能提高粉碎的生產(chǎn)效率和降低粉碎生產(chǎn)成本。
7.1 采用相應(yīng)粉碎工藝和不同的粉碎設(shè)備。不同畜禽魚有不同的粉碎粒度要求,應(yīng)采用不同的粉碎設(shè)備和相應(yīng)的粉碎工藝來(lái)滿足生產(chǎn)要求。這就要在工藝設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮,專業(yè)性飼料廠粉碎工藝和粉碎設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單,而綜合性飼料廠就較復(fù)雜。
7.2 控制設(shè)備易損件的成本。粉碎機(jī)的錘片、篩片在生產(chǎn)過(guò)程中消耗很大,也是影響飼料粉碎成本主要因素,飼料廠家應(yīng)根據(jù)錘片與篩片的使用壽命和價(jià)格來(lái)確定,通過(guò)大量的試驗(yàn)以找出最經(jīng)濟(jì)的易損件的生產(chǎn)廠家。
7.3 充分發(fā)揮粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力。粉碎機(jī)應(yīng)在最佳負(fù)荷條件下運(yùn)行,既可提高粉碎的產(chǎn)量,又可節(jié)省粉碎的電耗,自動(dòng)喂料器使用能較好地控制粉碎機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
7.4 減少生產(chǎn)過(guò)程中飼料的損耗。飼料粉碎過(guò)程中的損耗主要為水分損失和粉塵損失,尤其是在物料進(jìn)行細(xì)粉碎時(shí)這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重,控制水分損耗的方法是要避免過(guò)度粉碎,降低粉碎室內(nèi)的溫度;而控制粉塵損失的方法是要對(duì)粉碎的物料進(jìn)行有效的吸風(fēng),防止粉塵的外揚(yáng),同時(shí)還應(yīng)將吸出的粉塵回到飼料中。
7.5 確定最佳粉碎粒度和產(chǎn)品的均勻性。物料的粉碎粒度應(yīng)根據(jù)畜禽魚消化生理特點(diǎn)來(lái)確定,不能過(guò)度粉碎,這樣會(huì)降低產(chǎn)量,增加電耗,同時(shí)應(yīng)使物料粉碎粒度均勻。
7.6 減少非生產(chǎn)成本。在物料進(jìn)入粉碎機(jī)之前,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)磁性雜質(zhì)的清理,以避免磁性雜質(zhì)對(duì)粉碎機(jī)、錘片和篩片的損傷,同時(shí)粉碎機(jī)不能超負(fù)荷工作,以免電機(jī)的燒毀,對(duì)粉碎機(jī)應(yīng)進(jìn)行日常的保養(yǎng)維護(hù),使粉碎機(jī)處于正常的工作狀態(tài),使單位時(shí)間內(nèi)粉碎機(jī)的工作效率達(dá)到最高。
8 粉碎機(jī)噪聲的控制
粉碎機(jī)噪聲控制主要降低粉碎機(jī)本身噪聲和對(duì)粉碎機(jī)進(jìn)行隔聲處理。控制粉碎機(jī)噪聲關(guān)鍵在保證錘片未端線速度達(dá)到粉碎要求前提下,降低粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速,因此大直徑的粉碎機(jī)有利于降低粉碎機(jī)的噪聲,同時(shí)要保證粉碎機(jī)各部件的加工精度和裝配精度,錘片要進(jìn)行動(dòng)平衡,以減少粉碎機(jī)的振動(dòng)。此外,在粉碎機(jī)整體噪聲沒有達(dá)標(biāo)下,控制噪聲的傳播是有效手段,最實(shí)用的方法是對(duì)粉碎機(jī)進(jìn)行隔聲處理。
9 粉碎機(jī)的自動(dòng)控制
粉碎肯定是一個(gè)應(yīng)當(dāng)完全自動(dòng)化的作業(yè)。從選定供料倉(cāng)、進(jìn)料安排到自動(dòng)啟動(dòng)和停機(jī),每個(gè)環(huán)節(jié)都要考慮到。在無(wú)人照管時(shí),通過(guò)恰當(dāng)?shù)膬x表和控制系統(tǒng)可以安全地實(shí)現(xiàn)均勻的粉碎。目前在生產(chǎn)中應(yīng)用的有根據(jù)粉碎機(jī)負(fù)荷特性,通過(guò)喂料器調(diào)節(jié)喂料量,使其粉碎的產(chǎn)量最高。根據(jù)用電峰谷電價(jià)規(guī)律,可以控制粉碎機(jī)在用電低谷時(shí)進(jìn)行粉碎,以節(jié)約粉碎成本,這種粉碎方式應(yīng)與飼料工藝設(shè)計(jì)配合,主要是粉碎后物料的料倉(cāng)設(shè)置,值得進(jìn)一步的研究。
10 粉碎技術(shù)的發(fā)展方向
在過(guò)去的二十幾年中,飼料粉碎技術(shù),特別是粉碎設(shè)備和粉碎工藝技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,將來(lái)的粉碎技術(shù)研究主要集中在以下幾個(gè)方面:
10.1 研究各種畜禽魚飼料的最佳粉碎粒度,以達(dá)到有利于畜禽消化吸收,飼料加工方法可行,粉碎成本的經(jīng)濟(jì)合理。
10.2 新型錘片粉碎機(jī)開發(fā)研究,對(duì)錘片粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,錘篩間隙可在線調(diào)整。同時(shí)開發(fā)一些專用粉碎機(jī)。
10. 3 粉碎機(jī)與微粉碎系統(tǒng)對(duì)飼料粉碎粒度和電耗的影響研究。通過(guò)對(duì)粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、粉碎工藝系統(tǒng)的合理配置,以獲得最佳運(yùn)行效果。
10.4 進(jìn)一步提高錘片和篩片的質(zhì)量,降低單位產(chǎn)量的錘片和篩片消耗率,延長(zhǎng)其使用壽命,降低易損耗件對(duì)粉碎成本的影響。
10.5 進(jìn)一步提高粉碎系統(tǒng)作業(yè)的效率,同時(shí)對(duì)與粉
碎機(jī)相配套設(shè)備和操作參數(shù)進(jìn)行研究。
10.6 提高粉碎機(jī)加工精度與裝配精度,從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化,降低粉碎機(jī)的噪聲。