冷卻、干燥設(shè)備在飼料加工中的應(yīng)用

    加工設(shè)備是為生產(chǎn)工藝服務(wù)的，是合理的生產(chǎn)工藝的具體執(zhí)行者。隨著飼料加工工藝水平的不斷提高和完善，對飼料加工設(shè)備的性能要求也更加嚴格，這里不僅指傳統(tǒng)上的主機設(shè)備，如粉碎機、混合機和成型設(shè)備等，也包括諸如干燥機、冷卻器、穩(wěn)定（后熟化）器、噴涂機等輔助設(shè)備。目前，較為合理和完善的飼料加工工藝流程中都使用了相當(dāng)齊備的輔助加工設(shè)備，這些設(shè)備對飼料成品有著不可忽視的影響。
本文將就冷卻、干燥設(shè)備在飼料加工中的應(yīng)用，談筆者的一些體會，不足之處，懇請指正。
1 飼料加工中的冷卻設(shè)備
在我國飼料生產(chǎn)企業(yè)中，多數(shù)的飼料加工工藝流程采用制粒機來生產(chǎn)顆粒飼料。剛從制粒機生產(chǎn)出來的顆粒，其溫度約85℃，水分13％～17％，此時的飼料顆粒易碎，應(yīng)及時冷卻、去水，將其溫度降至接近室溫（約高于室溫3℃～5℃）,水分降至12％～13％
（即安全貯藏水分），使之便于破碎處理和貯運。通常選用冷卻器執(zhí)行這一加工工序。
目前，飼料企業(yè)使用的冷卻器主要有三種，：即立式、臥式和逆流式。逆流式冷卻器以其自動化程度高、占地面積小、吸風(fēng)量小、功耗低等優(yōu)點，迅速取代其它兩種冷卻器成為當(dāng)前主流產(chǎn)品，為飼料企業(yè)廣泛采用。
逆流式冷卻器是采用逆流冷卻原理對高溫高濕的顆粒飼料進行冷卻，設(shè)備主要由閉風(fēng)喂料器、散料器、冷卻倉、卸料裝置等部件組成。根據(jù)卸料裝置結(jié)構(gòu)形式的不同，其派生系列較多，當(dāng)前技術(shù)較為成熟的兩種卸料裝置是滑柵排料機構(gòu)和翻板排料機構(gòu)（又稱“旋轉(zhuǎn)閥門式排料機構(gòu)”）。牧羊集團生產(chǎn)的逆流式冷卻器中，SKLN系列冷卻器采用的是滑柵排料機構(gòu)，SLNF系列冷卻器采用的是翻板排料機構(gòu)。
在使用過程中，逆流式冷卻器應(yīng)考慮以下幾個各方面的問題，以便有利于設(shè)備在高效、經(jīng)濟的狀態(tài)下運行。
1．1 氣流狀態(tài)
對逆流冷卻器來講，最重要的氣流參數(shù)分別是：風(fēng)量、風(fēng)壓和風(fēng)速。
顆粒飼料中的熱量和水分，是通過空氣介質(zhì)帶走的，有足夠的風(fēng)量才能保證逆流冷卻器的產(chǎn)量。針對不同規(guī)格的顆粒飼料其參考冷卻風(fēng)量見表1。
表1：顆粒飼料冷卻時間與參考風(fēng)量

通常情況下，SKLN系列和SLNF系列冷卻器按φ12 mm規(guī)格的參考風(fēng)量配備風(fēng)機。
在冷卻時，確定一個合理的風(fēng)速范圍十分重要。通常情況下，1.8m/sec是被普遍接受的指標。同時，吸風(fēng)管中的風(fēng)速應(yīng)在13～16 m/sec。在常規(guī)的滑柵逆流式冷卻器中，風(fēng)速過大會引發(fā)結(jié)塊、結(jié)拱和排料不均勻，還會導(dǎo)致料床“流化”，從而造成因不同部位物料滯留時間不一，冷卻效果不一致。另外，控制風(fēng)速能有效地避免在料床上產(chǎn)生“風(fēng)洞”，防止氣流短路，影響冷卻效果。
通常情況下，SKLN系列和SLNF系列冷卻器的料層厚度在0.7m～1.1m之間，推薦風(fēng)壓應(yīng)≥200mmH2O。
1．2 逆流式冷卻器排料口面積
將單位顆粒飼料的冷卻風(fēng)量與最大風(fēng)速綜合考慮，即可確定某型逆流式冷卻器的最大產(chǎn)量。因此，為獲得更高的產(chǎn)量，應(yīng)提高冷卻風(fēng)量，與此同時，應(yīng)相應(yīng)增加排料系統(tǒng)面積。SKLN系列和SLNF系列冷卻器的排料口均采用正方形或矩形。這樣的設(shè)計，較之同等外形尺寸的圓形倉逆流式冷卻器具有更好的地面空間利用率，生產(chǎn)能力提高了28%。這也是SKLN系列和SLNF系列冷卻器具有更大冷卻能力的原因。
1．3 防止結(jié)拱與結(jié)塊
產(chǎn)量愈高的冷卻作業(yè)，需要的風(fēng)量也愈大。對于逆流式冷卻器，這意味著結(jié)拱與結(jié)塊幾率的增加，如果要獲得更大產(chǎn)量的逆流式冷卻器，其卸料裝置必須滿足一定的要求，即在提高產(chǎn)量需要的較大風(fēng)量和較高風(fēng)壓的前提下，它仍能夠均勻并且可靠的排料。較小規(guī)格滑柵和翻板逆流式冷卻器在這一方面差別不甚明顯，但當(dāng)冷卻產(chǎn)量較大或者處理易結(jié)拱顆粒飼料時，作為改進型的翻板逆流式冷卻器具有一定優(yōu)勢。在排料時，翻板一端上抬，起到破拱作用，從而有效防止可能發(fā)生于滑柵排料機構(gòu)的結(jié)拱與結(jié)塊現(xiàn)象。
1．4 一些參考建議
有資料顯示，飼料顆粒含水量越高，其水分蒸發(fā)速度越快，冷卻效果較好。分析原因，不難看出水分的蒸發(fā)需要熱量，而在冷卻器里提供熱量的正是飼料顆粒本身，這正是冷卻處理所希望的。因此，在允許的范圍內(nèi)，應(yīng)考慮適當(dāng)提高飼料水分，這有利于提高冷卻器產(chǎn)量。
逆流式冷卻器在啟動和清空時，可能產(chǎn)生這樣的問題：由于冷卻倉中料層厚度較薄，壓降變小，導(dǎo)致風(fēng)機風(fēng)量變大。飼料顆粒被吸入風(fēng)管，同時料床上產(chǎn)生“風(fēng)洞”。是否可以探討設(shè)置一自動控制風(fēng)門，以解決這一問題。
2 飼料加工中的干燥設(shè)備
近幾年，我國飼料工業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢，即擠壓膨化技術(shù)以其獨特的優(yōu)越性，逐漸為飼料生產(chǎn)商所廣泛接受。以牧羊“世紀龍”MY165擠壓膨化機為代表的大型膨化設(shè)備，進入飼料加工行業(yè)后，很快成為生產(chǎn)高檔膨化水產(chǎn)飼料的主力機型之一。
通常情況下，擠壓膨化產(chǎn)品的水分相對較高，以浮性魚飼料為例，出模后水分通常在21%～24%，而膨化水產(chǎn)飼料的安全儲藏水分一般要求控制在10%左右，僅靠普通冷卻設(shè)備已無法滿足去水需要，這就要求在生產(chǎn)流程中設(shè)置專門的干燥處理工段、添置專門的干燥設(shè)備。
目前，飼料行業(yè)中使用的干燥設(shè)備主要分為立式干燥機和臥式干燥機（又稱“水平干燥機”）兩種，其特點見表2。立式干燥機現(xiàn)在已不多見，而近年新建的大、中型水產(chǎn)飼料廠中多數(shù)選用臥式干燥機，主要代表機型有：SFGZ系列浮法干燥機和SKGD系列帶式環(huán)流干燥機。
表2：立式干燥機和臥式干燥機特點對比

大多數(shù)臥式干燥機內(nèi)置單層或多層輸送網(wǎng)帶（也可以是有孔的鋼板履帶）用以承托物料在干燥室內(nèi)移動。熱空氣豎直穿過料層，在輸送帶上與物料發(fā)生熱量和水分的交換，隨后通過專門通道排出。這是臥式干燥機的一般工作原理。由于物料隨輸送帶在干燥室內(nèi)移動，其運動速度較慢，路徑較長，干燥時間也較立式干燥機有所增加，且所有物料具有大致相同的外部干燥條件，所以臥式干燥機在一個干燥過程中，無論在降水幅度或成品水分均勻性上均優(yōu)于立式干燥機，這是臥式干燥機的干燥原理和機械結(jié)構(gòu)決定的。
干燥處理是比較復(fù)雜的過程，受到很多因素的制約，例如干燥時間、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)量、物料組分的物性和幾何形狀等都將影響最終的干燥效果，具體反映在產(chǎn)品上即產(chǎn)品水分和水分不均勻度兩項主要的指標。一個優(yōu)秀并穩(wěn)定的干燥處理系統(tǒng)不單單指一臺功能強大的干燥機，還應(yīng)該包括諸如輔助機械裝置、熱能系統(tǒng)、風(fēng)路系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部分。良好的干燥效果是干燥系統(tǒng)中所有組成部分綜合作用的結(jié)果，在選擇和操作過程中還應(yīng)在以下幾個方面加以考慮：
2．1 攤布器
對于臥式干燥機來講，攤布器的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品水分均勻程度，是干燥系統(tǒng)中一個比較重要的環(huán)節(jié)。
攤布器將物料均勻攤布在輸送帶上，使得輸送帶上各點過風(fēng)量大致相同，這是產(chǎn)品水分均一的前提之一。攤布器可從屬于干燥機，也可獨立形成一個單獨的設(shè)備，其形式較多，如振蕩式、水平耙、振蕩輸送帶等等。用戶可根據(jù)實際需求選擇適合的形式，不損傷物料外觀是除攤布效果外的另一個原則。
當(dāng)前，較為成熟的是振蕩式攤布器，其機械結(jié)構(gòu)簡單，傳動可靠，振蕩頻率和振幅可調(diào)，攤布效果較好，適用于大多數(shù)水產(chǎn)膨化飼料。SKGD系列帶式環(huán)流干燥機就采用了這種攤布器。
2． 2 系統(tǒng)和風(fēng)路
應(yīng)考慮提供干燥機充足并且穩(wěn)定的熱量，否則無法保證干燥機工作的穩(wěn)定性。飼料干燥機可選擇蒸汽、導(dǎo)熱油或燃氣作為熱源，其中燃氣效率較高。
由于飼料加工工藝中的某些環(huán)節(jié)需要蒸汽的介入，例如制粒、膨化等，所以一般情況下，應(yīng)首選蒸汽作為干燥機的熱源，這樣可以減少建廠初期的投資，節(jié)約日常管理費用。
熱交換器是供熱系統(tǒng)的核心部件，從實際應(yīng)用效果看，鋼鋁復(fù)合翅片管的蒸汽熱交換器性能比較好，翅片管不易變形積水。
傳統(tǒng)的臥式干燥機采用一個較大的熱交換器，通過多個分支風(fēng)路將熱風(fēng)分別送入各個干燥室。這種作法帶來的問題是各干燥室風(fēng)量分配不易操控，對分支風(fēng)路均需做保溫處理，且占用了干燥機外圍較大空間，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。SKGD系列帶式環(huán)流干燥機采用各干燥室獨立供熱和內(nèi)置的風(fēng)路，解決了上述問題。同時，熱風(fēng)循環(huán)利用使得SKGD系列干燥機的能耗大大降低，小時處理量3.5噸（φ3mm浮性膨化魚料），水分從24%降至10%的蒸汽耗量約1.5t/h。
2． 3 控制系統(tǒng)
飼料干燥系統(tǒng)的自動控制比較難于實現(xiàn)，因為影響干燥過程的因素較多，需要控制的環(huán)節(jié)也多，整個控制系統(tǒng)的造價昂貴，這對飼料干燥來講是不經(jīng)濟的。那么比較現(xiàn)實的方法應(yīng)該是對某一個比較重要的參數(shù)實行自動調(diào)控，對其它參數(shù)手動調(diào)節(jié)。在SKGD系列干燥機上，干燥溫度是自動調(diào)節(jié)的，而風(fēng)量和干燥時間是手動調(diào)節(jié)的。溫度的自動控制保證了在蒸汽有波動時，干燥機仍能夠在相對穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)工作。
2．4 處理的物料

物料的組分和物理屬性對最終的干燥效果也有很大的影響：

①如果飼料配方中含有油脂類比例較高，是不利干燥的。
②當(dāng)飼料顆粒比較致密時，不利于顆粒內(nèi)部水分沿毛細管向顆粒表層擴散。
③飼料顆粒尺寸較大時，需要更長的干燥時間。
④所有的飼料顆粒尺寸不應(yīng)差異過大，否則很難獲得良好的干燥不均勻度指標。
⑤通常情況下，沉性飼料較浮性飼料難干燥。
2．5 一些參考建議
①干燥需要熱量，在允許的限度內(nèi)，較高溫度，有利于提高干燥機工作效率。但是高溫條件下，會影響飼料的營養(yǎng)價值，例如非酶褐變。通常飼料干燥溫度不應(yīng)超過120℃。也可以考慮讓飼料在高溫（100℃～200℃）環(huán)境中停留數(shù)分鐘，使顆粒迅速升溫，之后應(yīng)降低熱風(fēng)溫度，完成剩余的烘干作業(yè)。
②應(yīng)避免在干燥初期造成顆粒表層迅速失水，形成“水封”，破壞連接顆粒表層和內(nèi)部的毛細管，妨礙顆粒核心水分最終向外擴散。
③任何物料的干燥過程都需要一定的時間。在一個干燥過程中，不應(yīng)頻繁更改操作參數(shù)，應(yīng)留給干燥機一定的反應(yīng)時間，只有這樣才能得到某種物料的最佳操作參數(shù)。