影響顆粒飼料水分含量的主要因素與控制方法

韓曉華，娜日娜，李 峰

(內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院，內(nèi)蒙赤峰 024031)

?

影響顆粒飼料水分含量的主要因素與控制方法

韓曉華，娜日娜，李 峰

(內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院，內(nèi)蒙赤峰 024031)

顆粒飼料的水分含量是一項(xiàng)重要的質(zhì)檢指標(biāo)，直接影響到顆粒飼料的品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。顆粒飼料水分含量超過(guò)合理標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)引起飼料發(fā)霉變質(zhì)，加大保存難度；水分含量低于合理標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)影響飼料的適口性和產(chǎn)品質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益。

飼料加工過(guò)程中，適宜的水分含量則有利于制粒和降低加工成本，提高顆粒飼料的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

因此，在顆粒飼料加工過(guò)程中，水分含量控制極為重要，必須引起重視。

1 影響顆粒飼料水分含量的主要因素

顆粒飼料在生產(chǎn)過(guò)程中，受粉碎、混合、調(diào)質(zhì)、制粒、冷卻等多種因素的影響，是比較復(fù)雜、不斷變化的檢測(cè)指標(biāo)。

1.1 粉碎過(guò)程影響 粉碎工藝是飼料加工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，水分在粉碎過(guò)程中會(huì)有一定的損失。通過(guò)對(duì)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(duì)比檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，隨著物料粉碎粒度的減小，水分損耗明顯增加；同樣對(duì)不同梯度水分含量的物料，粉碎前后物料水分含量對(duì)比檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，隨著物料水分含量的增加，粉碎后粉料的水分損耗增加，水分的最大損耗量可達(dá)1%左右，可使粉碎效率顯著降低，能耗明顯增加。

1.2 混合過(guò)程影響 如果混合后粉料的水分含量遠(yuǎn)低于12.5%時(shí)，則可考慮在混合時(shí)噴加霧化水。但目前的噴水工藝還存在著不少問(wèn)題：一是添加量不能超過(guò)2%；二是保水性能較差，添加2%的水分僅有40%～50%的保水率；三是最好使用熱水，以利防霉；四要考慮混合時(shí)間和水分添加時(shí)間的一致性，為保證噴水均勻，應(yīng)及時(shí)調(diào)整噴頭位置和噴水口大??；五要隨時(shí)注意清理混合機(jī)的內(nèi)壁。諸多因素可影響混合過(guò)程中的加水工藝，且噴加的游離水會(huì)使成品料的潛在發(fā)霉機(jī)會(huì)增加。

1.3 調(diào)質(zhì)過(guò)程影響 調(diào)質(zhì)水分、調(diào)質(zhì)溫度、調(diào)質(zhì)時(shí)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(guò)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)水分又可通過(guò)控制蒸汽添加量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)質(zhì)時(shí)間則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(guò)調(diào)節(jié)蒸汽量的多少和調(diào)節(jié)調(diào)質(zhì)時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)控制，調(diào)質(zhì)時(shí)間長(zhǎng)短可以通過(guò)改變調(diào)質(zhì)器內(nèi)物料的充滿系數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)。

1.4 制粒過(guò)程影響 制粒所用壓模設(shè)備的孔徑大小不同，生產(chǎn)的顆粒飼料產(chǎn)品水分含量也不同。壓模孔徑較小，則生產(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(shí)帶走的水分較多，產(chǎn)品水分含量較低。反之，壓模孔徑較大，則飼料顆粒直徑較大，冷風(fēng)不易穿透顆粒，冷卻時(shí)帶走的水分較少，產(chǎn)品水分含量較高。

1.5 冷卻過(guò)程影響 冷卻是顆粒飼料加工工藝過(guò)程中控制產(chǎn)品水分含量的最后環(huán)節(jié)。在加工過(guò)程中，一是要保證產(chǎn)品含水量不能超過(guò)產(chǎn)品質(zhì)量控制指標(biāo)；二是應(yīng)控制產(chǎn)品溫度在適當(dāng)范圍之內(nèi)，保證產(chǎn)品不會(huì)因溫度過(guò)高而帶來(lái)不利影響。顆粒飼料加工過(guò)程中，目前大多使用逆流式冷卻機(jī)，冷卻效果較好。在冷卻過(guò)程中，水分含量的降低和溫度的降低密切相關(guān)，一般水分的提高和溫度的升高呈對(duì)應(yīng)關(guān)系。通常溫度每升高(或降低)10℃，物料中水分含量將增加(或減少)0.6%。

據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，同一批次的生產(chǎn)原料，采用相同的生產(chǎn)工序其水分變化也可能不盡完全相同，成品料含水量與生產(chǎn)流程中的原料含水量多呈非線性相關(guān)，尚無(wú)特別有效的方法可預(yù)測(cè)出最終產(chǎn)品中的水分含量。因此，顆粒飼料生產(chǎn)最有效的水分測(cè)控方法是在線水分實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制，動(dòng)態(tài)報(bào)告和調(diào)整產(chǎn)品的水分含量。

2 顆粒飼料水分測(cè)量控制的主要方法

顆粒飼料實(shí)時(shí)在線水分檢測(cè)與控制技術(shù)，一般可采用以下兩種方法。一是反饋型控制，即在線檢測(cè)已經(jīng)冷卻后的顆粒飼料水分含量；二是前饋型控制，即在線檢測(cè)的是進(jìn)行調(diào)質(zhì)前粉料的水分含量。兩種方法檢測(cè)出數(shù)值后與預(yù)設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果的誤差來(lái)控制調(diào)質(zhì)蒸汽水分的添加量和制粒機(jī)壓縮室噴霧的加水量，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)值范圍之內(nèi)，有利于成品料水分含量的穩(wěn)定性。據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量的控制效果，前饋式比反饋式效果更好,實(shí)時(shí)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(lái)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。混合后半成品粉料的水分變化應(yīng)控制在9%～14%之間；調(diào)質(zhì)前粉料的水分含量應(yīng)控制在12.5%，任何時(shí)候都不應(yīng)超過(guò)13%，否則容易引起發(fā)霉變質(zhì)。調(diào)質(zhì)后入模粉料的水分含量應(yīng)控制在15%～16%之間，其生產(chǎn)的顆粒飼料質(zhì)量較好，光潔度均勻，粉化率最低，成品料的水分含量則可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 顆粒飼料水分含量的調(diào)質(zhì) 生產(chǎn)中要根據(jù)粉料的含水量進(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)需要干蒸汽，含水的蒸汽會(huì)對(duì)調(diào)質(zhì)、制粒帶來(lái)負(fù)面影響。對(duì)于水分含量較低的粉料增加粉料的水分含量，可通過(guò)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(shí)間等方法來(lái)增加調(diào)質(zhì)后物料的水分含量，以提高顆粒料的水分。對(duì)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(guò)高。冷卻過(guò)程是為了降低顆粒飼料的溫度，使其不超過(guò)室溫3～5℃，且可帶走顆粒中的部分水分，使顆粒飼料產(chǎn)品水分含量符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。冷卻后顆粒飼料的溫度和水分必須達(dá)到要求才能進(jìn)行包裝，否則成品在貯存過(guò)程中容易發(fā)霉變質(zhì)。因此，必須根據(jù)脫模出來(lái)的顆粒飼料產(chǎn)量、溫度、水分、顆粒大小及其成分及時(shí)調(diào)整冷卻風(fēng)量和冷卻時(shí)間，對(duì)較干、較小的顆粒飼料所用的冷卻風(fēng)量應(yīng)小些、冷卻時(shí)間應(yīng)短些；對(duì)于較濕、較大的顆粒飼料則應(yīng)加大風(fēng)量、延長(zhǎng)冷卻時(shí)間。當(dāng)原料本身含水量較低，混合后粉料含水率遠(yuǎn)低于12.5%時(shí)，可通過(guò)粉料混合時(shí)噴加霧化水以提高顆粒飼料質(zhì)量，減少產(chǎn)品的重量損耗。

2.3 顆粒飼料水分的添加 目前最常用的是水分自動(dòng)添加系統(tǒng)，適用于向混合機(jī)內(nèi)加水，使粉料中的水分含量適當(dāng)增加。加水系統(tǒng)主要由不銹鋼儲(chǔ)水罐、防銹電磁閥、水泵、防銹流量計(jì)和智能流量?jī)x等部分組成，噴水量和噴水延時(shí)時(shí)間可在智能流量?jī)x上根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定。該系統(tǒng)采用PLC自動(dòng)控制技術(shù)，具有自動(dòng)化程度高、添加比例準(zhǔn)確、控制可靠、操作方便等特點(diǎn)，該系統(tǒng)的前提是使用實(shí)時(shí)在線水分檢測(cè)裝置，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制噴霧量，防止最終產(chǎn)品水分過(guò)高。

3 顆粒飼料實(shí)時(shí)在線水分檢測(cè)

顆粒飼料水分控制精度的高低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(shí)在線兩種。靜態(tài)傳感器已經(jīng)過(guò)時(shí)淘汰，在較新的飼料生產(chǎn)線中不再使用。在線水分傳感器能實(shí)時(shí)得到水分值，水分值通過(guò)4—20mA或 0—5V輸出到 PLC或其他控制模塊，實(shí)時(shí)在線水分傳感器檢測(cè)時(shí)間一般在0.03 s以內(nèi)，且精度較高,誤差較小。

在線水分傳感器一般可分為接觸性測(cè)量系統(tǒng)和非接觸性測(cè)量系統(tǒng)。非接觸性在線測(cè)量系統(tǒng)可使用微波水分測(cè)量方式和紅外水分測(cè)量方式。一般微波水分測(cè)量方式的誤差低于±0.4%，且重復(fù)性誤差小于±0.2%，瞬時(shí)采樣讀數(shù)為10次/s，抗干擾和抗沖擊能力較強(qiáng)，可以為飼料加工過(guò)程提供全程水分監(jiān)控，非常安全、具有可觀性和可控性系統(tǒng)。

微波實(shí)時(shí)在線水分測(cè)量與控制系統(tǒng)主要包括微波檢測(cè)單元、測(cè)量信號(hào)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(cè)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(cè)效果誤差較小，準(zhǔn)確率較高。被測(cè)材料越潮濕，被反射的光就越少。該測(cè)量系統(tǒng)由鹵元素?zé)舭l(fā)出的光束通過(guò)反射鏡和透鏡的組合被分成測(cè)量光束和參照光束，兩束光都會(huì)經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后排除無(wú)用的光譜范圍光。被測(cè)材料上突出的紅外線區(qū)域的光束被保留下來(lái)，將反射光束與參照光束對(duì)比用來(lái)判斷材料含水率，精度較高，誤差較小。

2014-09-03

S816.9

B

1005-7307(2017)01-0027-002