顆粒飼料水分控制與測定

       顆粒飼料在生產(chǎn)過程中，成品料中水分受到粉碎、調(diào)質(zhì)、其他液體添加物、制粒和冷卻等因素的影響，是比較復(fù)雜、不斷變化、不易控制的檢測指標(biāo)。

1.1 粉碎過程的影響因素 

       粉碎工藝是飼料產(chǎn)品加工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，水分在粉碎過程中會有損失。通過對不同孔徑的粉碎機(jī)篩片，粉碎前后物料水分含量進(jìn)行對比檢測分析發(fā)現(xiàn)，隨著物料粉碎粒度減小，水分損耗明顯增加；對不同梯度水分含量的物料，粉碎前后物料水分含量對比檢測分析發(fā)現(xiàn)，隨著物料水分含量增加，粉碎后物料水分損耗增加，最大損耗接近1%，粉碎效率顯著降低，能耗明顯增加。 
 

1.2 混合過程的影響因素 

       當(dāng)混合后粉料水分含量遠(yuǎn)低于12.5%時，可考慮在混合時噴加霧化水。但目前這方面存在很多問題：添加量不能超過2%；保水性能差，添加2%水分僅有40%～50%保水率；最好使用熱水，可以防霉；要考慮混合時間和水分添加時間的一致性；保證均勻，調(diào)整噴頭位置和噴水口大??；需要加防霉劑；要注意清理混合機(jī)內(nèi)壁。諸多因素限制了在混合機(jī)加水，而且加的游離水會使成品料發(fā)霉機(jī)會增加。 
 

1.3 調(diào)質(zhì)過程的影響因素 

       調(diào)質(zhì)水分、溫度和時間是控制最終物料調(diào)質(zhì)效果的關(guān)鍵因素。在蒸汽調(diào)質(zhì)過程中，水分是熱能的載體，調(diào)質(zhì)水分的多少影響著調(diào)質(zhì)溫度的高低，調(diào)質(zhì)時間決定著蒸汽中水分和熱能的利用率。調(diào)質(zhì)水分可以通過調(diào)節(jié)蒸汽量添加量和調(diào)質(zhì)時間來控制，調(diào)質(zhì)時間長短可以通過改變調(diào)質(zhì)器內(nèi)物料的充滿系數(shù)來調(diào)節(jié)。

1.4 制粒過程的影響因素 
       制粒所用壓模設(shè)備壓模的孔徑大小不同，生產(chǎn)出來的顆粒飼料產(chǎn)品水分也不同?？讖叫〉膲耗?，其生產(chǎn)的飼料顆粒直徑較小，冷卻風(fēng)容易穿透顆粒，因此冷卻時帶走的水分多，產(chǎn)品水分較低；反之，孔徑大的壓模，飼料顆粒直徑較大，冷風(fēng)不容易穿透顆粒，冷卻時帶走的水分少，產(chǎn)品水分較高。

1.5 冷卻過程的影響因素 

       冷卻是加工過程中控制產(chǎn)品水分的最后環(huán)節(jié)。在這過程中，首先要保證水分不超過質(zhì)量控制指標(biāo)，其次是控制溫度在適當(dāng)范圍內(nèi)，保證產(chǎn)品不會因溫度過高而帶來不利影響。目前多使用逆流式冷卻機(jī)，效果很好。在冷卻時，水分降低和溫度降低是相關(guān)的，正如在調(diào)制器內(nèi)，水分提高和溫度升高呈對應(yīng)關(guān)系。通常溫度每升高（或降低）10 ℃，物料水分將增加（或減少）0.6%。 同一批次生產(chǎn)原料在相同的生產(chǎn)工序里其水分變化也不盡相同，成品料含水量與生產(chǎn)流程中原料含水量非線性相關(guān)，沒有特別有效的方法能預(yù)測出最終產(chǎn)品的水分含量。因此，顆粒飼料生產(chǎn)最有效的水分測控方法是在線水分實(shí)時檢測與控制，動態(tài)報告和調(diào)整產(chǎn)品水分含量。  
 

       顆粒飼料實(shí)時在線水分檢測與控制技術(shù)有兩種方案，一種是反饋式控制，即在線檢測已經(jīng)冷卻后的顆粒飼料水分含量；另一種是前饋式控制，即在線檢測調(diào)質(zhì)前粉料水分含量。兩個方法檢測出數(shù)值后與預(yù)設(shè)定值進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果誤差來控制調(diào)質(zhì)蒸汽水分添加量和制粒機(jī)壓縮室噴霧加水量，兩種方案都可使顆粒飼料成品含水量保持在預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，有利于成品料水分含量的穩(wěn)定性，但前饋式比反饋式對最終產(chǎn)品的控制效果更好，實(shí)時性更強(qiáng)。 
 

2.1 顆粒飼料合理的水分含量 

       生產(chǎn)所用原料的來源及品種的多樣性，導(dǎo)致了顆粒飼料產(chǎn)品含水量的多變性。混合后半成品粉料水分變化應(yīng)控制在9%～14%；調(diào)質(zhì)前粉料水分含量應(yīng)控制在12.5%，任何時候都不應(yīng)超過13%，否則容易發(fā)霉變質(zhì)。調(diào)質(zhì)后入模粉料水分含量應(yīng)控制在15%～16%，這樣生產(chǎn)出的顆粒飼料質(zhì)量較好，光潔度均勻，粉化率低，成品料水分含量也可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 顆粒飼料水分含量的調(diào)質(zhì) 

       在實(shí)際生產(chǎn)中要根據(jù)粉料含水量進(jìn)行調(diào)整，使入模粉料達(dá)到理想的溫度和水分含量。正常含水量的粉料，調(diào)質(zhì)需要干蒸氣，含水蒸汽會對調(diào)質(zhì)、制粒帶來負(fù)面影響。對于水分含量較低的粉料需要增加粉料水分含量，可通過降低蒸汽壓力、關(guān)閉所有或部分疏水閥、添加不飽和蒸汽、增加調(diào)質(zhì)時間等方法來增加調(diào)質(zhì)后物料水分含量，以提高顆粒水分。對于水分含量較高的粉料，應(yīng)采用高壓超飽和蒸汽，使調(diào)質(zhì)后粉料溫度達(dá)到要求而含水量不至于過高。冷卻過程是為了降低顆粒飼料溫度，使其不超過室溫3～5 ℃，帶走顆粒中水分，使顆粒飼料產(chǎn)品水分含量符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。冷卻后顆粒飼料溫度和水分必須都達(dá)到要求才能進(jìn)行包裝，否則成品在貯存過程中易發(fā)霉變質(zhì)。因此應(yīng)根據(jù)剛脫模出來顆粒飼料的產(chǎn)量、溫度、水分、顆粒大小及其成分及時調(diào)整冷卻風(fēng)量和時間，對于較干、較小的顆粒飼料所用的冷卻風(fēng)量應(yīng)小些、冷卻時間應(yīng)短些；對于較濕、較大的顆粒飼料則應(yīng)加大風(fēng)量、延長冷卻時間。當(dāng)原料本身含水量較低，使得混合后粉料含水率遠(yuǎn)低于12.5%時，應(yīng)在混合時噴加霧化水以提高顆粒飼料質(zhì)量，減少產(chǎn)品重量損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 顆粒飼料水分的添加 

       目前常用的是水分自動添加系統(tǒng)，適用于向混合機(jī)內(nèi)添加水。水添加系統(tǒng)主要由不銹鋼儲水罐、防銹電磁閥、水泵、防銹流量計(jì)和智能流量儀等組成，噴水量和噴水延時時間可在智能流量儀上設(shè)定。該系統(tǒng)采用PLC自動控制技術(shù)，具有自動化程度高、添加比例準(zhǔn)確、控制可靠、操作方便等特點(diǎn)。
 

       顆粒飼料水分控制精度與在線水分傳感器的精度有著直接關(guān)系。傳感器分為靜態(tài)和實(shí)時在線兩種。靜態(tài)傳感器已經(jīng)過時淘汰，在新的飼料生產(chǎn)線中不再使用。在線水分傳感器能實(shí)時得到水分值，水分值通過4～20 mA或 0～5 V輸出到 PLC或其他控制模塊，實(shí)時在線水分傳感器檢測時間一般在0.03 s以內(nèi)，精度高、誤差小。在線水分傳感器又可以分為接觸性測量系統(tǒng)和非接觸性測量系統(tǒng)。非接觸性在線測量系統(tǒng)可使用微波或紅外水分測量方式。微波水分測量方式誤差低于0.4%，且重復(fù)性誤差小于0.2%，瞬時采樣讀數(shù)為10次/s，抗干擾和抗沖擊能力強(qiáng)，可以為飼料加工過程提供全程水分監(jiān)控，是非常安全的、具有可觀性和可控性的系統(tǒng)。微波實(shí)時在線水分測量與控制系統(tǒng)包括微波檢測單元、測量信號處理單元、系統(tǒng)邏輯控制單元、加水與水量控制單元、顯示與監(jiān)視單元等。紅外水分測量方式使用光學(xué)轉(zhuǎn)換器和可被材料所含水分吸收的近紅外NIR光源，檢測效果誤差小、準(zhǔn)確率高。被測材料越潮濕，被反射的光就越少。該測量系統(tǒng)是由鹵元素?zé)舭l(fā)出光束，通過反射鏡和透鏡的組合被分成測量光束和參照光束，兩束光都會經(jīng)過濾器過濾后排除無用的光譜范圍的光，被測材料上突出的紅外線區(qū)域的那束光被保留下來，將反射光束與參照光束對比用來判斷材料含水率。
 

       顆粒飼料非接觸性實(shí)時在線水分檢測控制研究是關(guān)系到飼料成本、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)，通過高精度水分檢測和控制來影響顆粒料水分含量，從而實(shí)現(xiàn)最大投入產(chǎn)出比和最佳產(chǎn)品質(zhì)量。