稱重式水添加設(shè)備的設(shè)計研究

萬偉紅

(江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，江西 南昌330044)

0 引言

隨著飼料工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對飼料技術(shù)研究越來越深入，飼料原料的含水率已被眾多飼料生產(chǎn)商關(guān)注。飼料加工過程中，飼料原料的含水量對成品顆粒料/膨化料的質(zhì)量、霉菌控制、加工效率、設(shè)備損耗、生產(chǎn)成本以及動物的生產(chǎn)性能都有重要影響。水分含量過低使得顆粒料/膨化料的淀粉糊化率低、顆粒耐久性差，導(dǎo)致飼料轉(zhuǎn)化率下降，影響畜禽的生產(chǎn)性能;同時水分過低還會影響飼料加工的產(chǎn)量與能耗，帶來成品料水分過低等問題。相反，如果飼料原料水分含量太高則易引起環(huán)模堵塞、飼料發(fā)霉，從而導(dǎo)致動物生產(chǎn)性能下降，甚至引發(fā)疾病。因而在飼料工業(yè)中，適宜的水分含量是一項重要的加工參數(shù)［1，2］。當(dāng)原料本身含水率較低，而使得混合后粉料的含水率過低時，為了確保飼料的品質(zhì)，就需要給粉料添加水分，因而研制稱重式水添加設(shè)備非常必要。

1 國內(nèi)現(xiàn)狀

原料的含水率與周圍環(huán)境及天氣變化有關(guān)，并在一定的環(huán)境溫度和相對濕度下達(dá)到平衡。在一定的環(huán)境溫度下，環(huán)境相對濕度增加，原料含水量就增加;在一定的相對濕度下，環(huán)境溫度升高，原料含水量就降低［3］。全國目前情況來看，除少數(shù)飼料廠已開始使用水添加技術(shù)外，大多數(shù)飼料廠都還是個空白，尤其是在早期飼料廠中，受當(dāng)時條件的限制，都沒有這一工藝。近幾年來，隨著季節(jié)性溫度和空氣濕度的變化，新建的飼料廠水添加技術(shù)已開始得到應(yīng)用，并越來越受歡迎。目前在飼料中添加水的方法主要有2種:一是在混合機(jī)中添加;另一種是在制粒機(jī)調(diào)制器中添加。在混合機(jī)內(nèi)的粉料中添加水分有助于提高淀粉糊化度和飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，減少顆粒飼料的含粉率［4］。

2 設(shè)計要求

水添加的精度直接影響到所控制混合料的水分含量。本系統(tǒng)的水添加采用的是稱重式的控制方式，該方式適合在混合機(jī)內(nèi)添加水［5］，工藝線路如圖1。目的是提高顆粒穩(wěn)定性、硬度和飼料的品質(zhì)，且在混合過程中添加水比在調(diào)質(zhì)過程更易控制。從飼料水分和霧化效果出發(fā)，參數(shù)要求如下:每批料加水稱重范圍:≤50 kg;配液速度: 40 kg/min;配液精度:±0.3%;配套動力:2.2 kW +2.2 kW。

圖1 飼料生產(chǎn)線工藝流程

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)組成

稱重式水添加設(shè)備能使粉料的水分增加，解決飼料廠原料水分過低，生產(chǎn)成本過高等問題。該設(shè)備是水自動添加系統(tǒng)，是集電－液－氣、機(jī)械于一體的機(jī)電一體化的設(shè)備，主要包括自動化稱重系統(tǒng)、管路堵塞后的泄壓系統(tǒng)、泵動力系統(tǒng)，整個系統(tǒng)主要由泵、球閥、截止閥、溢流閥、傳感器、過濾器、壓力表、管路、稱重桶、緩沖倉、噴嘴等部件組成(如圖2)［6］。該設(shè)備的工作過程由微電腦控制系統(tǒng)完成，具有自動化程度高，添加比例準(zhǔn)確、控制可靠、霧化完全、操作方便等特點。

4 設(shè)備工作原理

整個過程有稱重和噴涂2個進(jìn)程，系統(tǒng)啟動后，檢測各閥門開啟狀態(tài)。稱重時，加水泵和閥同時開，將外接水路中的水通過泵注入稱重桶稱重，當(dāng)計量達(dá)到規(guī)定值，系統(tǒng)發(fā)出指令，進(jìn)水泵和閥關(guān)閉，當(dāng)緩沖倉液位計測得“空”時，放水閥打開，將水放入緩沖倉，水放完后，計重傳感器把信號反饋給控制系統(tǒng)，發(fā)出指令關(guān)閉放水閥，完成了一次稱重過程。隨后系統(tǒng)重復(fù)上述過程;進(jìn)行噴涂時，出水口泵立即工作，水通過噴嘴完全霧化，實現(xiàn)水的噴涂并與飼料進(jìn)行均勻混合，當(dāng)緩沖倉液位計測得“空”時，系統(tǒng)發(fā)出指令停止出水口泵工作。為了保護(hù)管路正常工作，在出水管路中添加溢流閥，起限壓、限流的作用，確保到達(dá)噴嘴處的水壓和流量符合要求，同時也起到一個安全閥作用，當(dāng)出現(xiàn)噴嘴堵塞或管路出現(xiàn)問題時，給水一旁通回路，將水放回緩沖倉。

圖2 稱重式水添加設(shè)備的工藝流程

5 設(shè)備的創(chuàng)新點

(1)利用機(jī)械、電、液等學(xué)科的交叉結(jié)合，把電子產(chǎn)品、機(jī)械設(shè)備、泵及管路等綜合起來設(shè)計成套設(shè)備滿足飼料廠添加水要求，是一種集成技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)新;

(2)根據(jù)物料的特性及結(jié)合飼料企業(yè)的實際情況，對原料水分進(jìn)行檢測，由檢測結(jié)果確定在混合物料中添加水的比例，使物料在混合狀態(tài)獲得最佳的含水率，提高飼料品質(zhì)，減少粉塵量，有利于制粒機(jī)制粒，減少制粒機(jī)制粒過程中的磨損。

6 設(shè)備存在的問題

該水添加設(shè)備是飼料混合前采用人工檢測原料水分，根據(jù)實際需要選擇調(diào)整水分添加量，設(shè)備水分添加量根據(jù)需要設(shè)定值，稱重相對比較固定，缺陷是沒有在線適時調(diào)整功能，有待于以后的研究。

7 小結(jié)

在飼料行業(yè)進(jìn)入微利時代的今天，飼料企業(yè)之間的競爭越發(fā)激烈，要想在競爭中生存，就需要有先進(jìn)的飼料加工工藝和設(shè)備，稱重式水添加設(shè)備解決了飼料原料含水率低的問題，提高了飼料品質(zhì)和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，降低能耗成本，同時也促進(jìn)了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

［1］ 李軍國，秦玉昌，牛力斌.顆粒飼料加工水分控制技術(shù)分析［J］.飼料工業(yè)，2006，27(17):6－8.

［2］ 李久群.飼料產(chǎn)品加工過程中水分的控制［J］.廣東飼料，2006，15(5):15－17.

［3］ 張慧晶，謝正軍.飼料中水分含量對飼料質(zhì)量安全的影響［J］.中國動物保健，2008，(7):59－62.

［4］ 何余湧，劉春雪，程宗佳，等.加水調(diào)質(zhì)對飼料霉變及發(fā)霉飼料對豬生產(chǎn)性能和器官病變的影響［J］.飼料工業(yè)，2006，27(9):30－33.

［5］ 錢順華，江蘇華，鞏 江.飼料加工中水分在線控制系統(tǒng)研究進(jìn)展［J］.飼料工業(yè)，2010，31(11):8－9.

［6］ 郎洪明.稱重式油脂添加設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計分析［J］.飼料工業(yè)，2007，28(13):1－5.