顆粒的干燥與冷卻

何姝穎 ，萬建美，孫相俞譯自 Feedstuffs，2016年3月7日：42，45

顆粒的干燥與冷卻

何姝穎 ，萬建美，孫相俞*譯自 Feedstuffs，2016年3月7日：42，45

顆粒冷卻是顆粒成型后保持顆粒質(zhì)量的第一步。顆粒離開制粒機(jī)的高壓艙時(shí)是濕熱（79.5 ℃～93.3 ℃）、易碎的。

有效冷卻的要素包括顆粒的溫和處理、粉料產(chǎn)生量最小、去除水分以便安全存貯以及排風(fēng)系統(tǒng)中無冷凝水。

冷卻和干燥是通過流經(jīng)飼料顆粒的氣流完成，空氣通過蒸發(fā)和對(duì)流的方式將顆粒表面的水分和熱量帶走。因此，為了讓顆粒中心的熱量和水分有足夠的時(shí)間遷移到表面并被氣流帶走，顆粒在冷卻器中要有充足的滯留時(shí)間，這很重要。

環(huán)境中的空氣進(jìn)入冷卻器后，最先與最底層的飼料顆粒接觸并被預(yù)熱，使空氣的相對(duì)濕度下降，從而增加了空氣的持水能力。事實(shí)上，空氣溫度每增加11.1 ℃（20 ℉），其持水能力將增加1倍。

1 冷卻器的類型

飼料工業(yè)中使用的冷卻器大多數(shù)為臥式平帶或平盤式冷卻器，或垂直逆流式冷卻器（圖1和圖2）。

在臥式冷卻器（Horizontal Cooler）中，飼料顆粒借助重力離開制粒機(jī)，落入一個(gè)有固定開口的緩沖料斗中，該料斗再將顆粒均勻分散在穿孔帶或一系列穿孔盤上，再由穿孔帶或穿孔盤將顆粒從冷卻器的入口帶到出口。當(dāng)顆粒通過冷卻器時(shí)，吸風(fēng)機(jī)將空氣拉入，通過進(jìn)風(fēng)口均勻地與橫流的料床交叉流動(dòng)。

冷卻的時(shí)間取決于冷卻器長度、甲板數(shù)量（單元數(shù)）和傳送帶速度，而冷卻器的寬度、料層深度及顆粒密度則決定了冷卻能力。

臥式冷卻器通常有兩層甲板（雙程），用兩個(gè)短單元代替一個(gè)長單元（單程），這樣可以節(jié)省地面空間。兩層式甲板可以讓空氣在底層甲板（冷卻區(qū)）預(yù)熱，在上層甲板帶走水分（干燥區(qū)）。臥式冷卻器的風(fēng)量需求大約為每噸765 m3/h［450 cfm（立方英尺/min）］。因此，一臺(tái)時(shí)產(chǎn)50 t顆粒飼料的制粒機(jī)對(duì)風(fēng)量的需求約為38 250 m3/h（22 500 cfm）。

在逆流冷卻器（Couterflow Cooler）中，飼料顆粒在向下流動(dòng)過程中與較冷的氣流逐漸接觸而被冷卻。當(dāng)空氣從飼料顆粒床由下向上流動(dòng)時(shí)，空氣被加熱，持水能力不斷增加。這種設(shè)計(jì)也意味著進(jìn)入冷卻器的顆粒最先與最熱的空氣接觸，這就減緩了溫度對(duì)顆粒的沖擊。溫度沖擊能破壞毛細(xì)管作用，降低顆粒中心水分向表面遷移的速率，導(dǎo)致顆粒表面產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。

逆流冷卻器的風(fēng)量需求約為每噸595 m3/h （350 cfm）。因此，時(shí)產(chǎn)50 t顆粒飼料的制粒機(jī)對(duì)風(fēng)量的需求約為29 750 m3/h（17 500 cfm）。

逆流冷卻器的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小、風(fēng)量需求小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單易于管理。

2 性能

影響冷卻器性能的主要因素有顆粒溫度及其水分含量、進(jìn)風(fēng)口空氣溫度和相對(duì)濕度、料層厚度和均勻度以及風(fēng)量。由于我們不能控制進(jìn)風(fēng)口空氣溫度和相對(duì)濕度等外界因素，所以我們需要關(guān)注料層厚度和風(fēng)量的管理（表1）。

如果飼料成品的水分含量高于預(yù)期，那么料層厚度應(yīng)該增加。增加料層厚度可以增加空氣與顆粒的接觸時(shí)間，這樣可提高空氣的溫度和持水能力，因此飼料顆粒的出料溫度更高，而水分含量更低。

臥式和逆流式冷卻器內(nèi)的料層厚度會(huì)存在差異。請(qǐng)記住，氣流總是選擇阻力最小的路徑，在冷卻器中就是選擇料層厚度最薄的地方。例如，在臥式冷卻器中，如果邊緣料層厚度低于中間，那么外側(cè)邊緣的顆粒溫度較低，而中間的顆粒更熱且含水量更高。圓形逆流冷卻器的邊緣或方形逆流冷卻器的角落也會(huì)出現(xiàn)這種情況。

顆粒厚度不均勻通常是由冷卻器的顆粒進(jìn)入方式造成的。大多數(shù)臥式冷卻器在進(jìn)料口處有一個(gè)機(jī)械布料裝置，但是由于顆粒從環(huán)模擠出的速度不同，冷卻器一側(cè)的顆?？赡軙?huì)厚一些。這同樣適用于逆流式冷卻器：調(diào)整冷卻器中的機(jī)械布料器或支架將會(huì)影響料層厚度。

風(fēng)速和風(fēng)量在冷卻效果中起主要作用。顆粒冷卻太快會(huì)使顆粒表面結(jié)皮，阻礙顆粒中心的水分向表面遷移，導(dǎo)致顆粒軟且水分高。由于在隨后的貯存過程中會(huì)發(fā)生水分平衡，結(jié)果是顆粒的含水量高易碎，這種顆粒在料倉內(nèi)易結(jié)拱，在運(yùn)輸過程中粉化率高。

另外，冷卻過程中的水分增量對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能和運(yùn)輸成本有巨大的影響。例如，每周生產(chǎn)10 000 t顆粒料的飼料廠，0.5 %的水分增量意味著要將增加的50 t水分從飼料廠運(yùn)輸至農(nóng)場(chǎng)。這表示每周有兩卡車或者每年有104卡車的水被拉到農(nóng)場(chǎng)。此外，顆粒中多余的水分會(huì)稀釋飼料的養(yǎng)分含量，對(duì)飼料效率產(chǎn)生不利影響。

冷卻期間必需還要考慮顆粒質(zhì)量和粉化率，因?yàn)檫^量的粉料會(huì)增加靜壓力，阻礙空氣通過顆粒床。此外，過量的粉料還會(huì)進(jìn)入排氣管，堵塞排氣系統(tǒng)。如果存在發(fā)生此類問題的憂慮，則考慮通過給冷卻風(fēng)扇電機(jī)使用變頻驅(qū)動(dòng)來降低空氣流速，防止粉料被拉入管道系統(tǒng)。

觀察冷卻系統(tǒng)的性能是唯一能很好控制它的方法。目視檢查料層厚度是評(píng)價(jià)冷卻效率的一個(gè)很好的指標(biāo)，因?yàn)?，如前所述，料層厚度不均勻通常?huì)導(dǎo)致冷卻器內(nèi)的溫度和濕度分布差異。

監(jiān)測(cè)并記錄排風(fēng)速度和溫度并采取恰當(dāng)?shù)牟襟E以避免排風(fēng)系統(tǒng)中出現(xiàn)冷凝水也是一個(gè)好主意。進(jìn)入管道的是濕熱空氣，所以在通過風(fēng)機(jī)排出前，管道、收集器和風(fēng)扇必需要經(jīng)過正確的隔離處理以避免空氣冷卻和凝結(jié)。

監(jiān)測(cè)成品料的水分含量是對(duì)冷卻效果的最終驗(yàn)證?？紤]到冷卻不是靜態(tài)的，需求在一年中不斷變化，特別是在夏季和冬季之間。當(dāng)有必要調(diào)整時(shí)，準(zhǔn)備調(diào)整料層厚度和風(fēng)量，記住，對(duì)變化及其影響記錄越多，將來這個(gè)過程就越簡單。

原題名：Feed manufacturing： pellet drying，cooling reviewed （英文）

原作者：Wilmer Pacheco博士（奧本大學(xué)家禽學(xué)系推廣專家及助理教授，wjp0010@auburn edu）、Adam Fahrenholz博士（北卡羅來納州立大學(xué)家禽科學(xué)系前置部助理教授）和CharlesStark博士（堪薩斯州立大學(xué)飼料技術(shù)副教授，Jim和Carol Brown）

S816.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

1001-0769（2016）07-0059-03

何姝穎，現(xiàn)就職于中化云龍有限公司，主要研究方向：家禽營養(yǎng)；E-mail: heshuying1234@163. com。

萬建美，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所博士研究生，主要研究方向：家禽營養(yǎng)；E-mail: fumei_ yi@163.com。

孫相俞，現(xiàn)就職于沂水江泉飼料有限公司，主要研究方向：動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)；E-mail: weishenme1102@163.com。