規(guī)?；i場(chǎng)液態(tài)料飼喂系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

龐建建，曹 翔，高繼偉，付艷芳，彭英霞，崔 鐸

（1.北京京鵬環(huán)宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094；2.河北省畜牧總站，河北 石家莊 050035）

飼喂設(shè)備對(duì)推動(dòng)養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步、生產(chǎn)力的發(fā)展具有積極作用[1]。隨著規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)的發(fā)展，人工喂料模式逐漸被淘汰，智能化飼喂模式得到普及。液態(tài)料飼喂技術(shù)主要應(yīng)用于規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)，與傳統(tǒng)干料飼喂相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)[2]。隨著科技的進(jìn)步，液態(tài)料飼喂已經(jīng)發(fā)展為電腦程序控制，可以根據(jù)各階段豬群營養(yǎng)需求配料，成為發(fā)展的主要趨勢(shì)。

1 液態(tài)飼料在豬場(chǎng)生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)

1.1 促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，提高飼料轉(zhuǎn)化率

液態(tài)飼料由于長時(shí)間被水浸泡，飼料中可溶性營養(yǎng)成分大部分溶解在水中，且飼料顆粒吸水后表面積顯著增大，可提高飼料的適口性，利于豬只采食和消化吸收，能夠提高飼料轉(zhuǎn)化率，降低料肉比[3]。

1.2 改善豬舍環(huán)境，減少飼料浪費(fèi)

液態(tài)料的輸送在完全密閉的管道內(nèi)，可明顯減少豬舍內(nèi)粉塵含量。研究表明，豬采食后料槽損失的飼料量與干/濕料槽間有顯著差異，液態(tài)料可以減少飼料浪費(fèi)，從而提高利潤[4]。

1.3 提高母豬生產(chǎn)性能和仔豬成活率

母豬在哺乳期營養(yǎng)損失過大會(huì)影響其斷奶后的快速返情，且會(huì)降低后一胎仔豬的生產(chǎn)力或存活率，液態(tài)飼料吸收率高，可提高母豬泌乳效果，從而提高斷奶仔豬的成活率[5]。

1.4 飼料來源廣泛

液態(tài)料的來源比較廣泛，可使用低成本的農(nóng)副產(chǎn)品和食品工業(yè)的副產(chǎn)品，如乳清、糖漿、酒糟、湯圓廢料、面包廢料等。這些飼料原料對(duì)于企業(yè)是廢料，被用作飼料原料可大幅降低養(yǎng)殖成本[6]。

2 液態(tài)料飼喂系統(tǒng)的組成

液態(tài)料飼喂系統(tǒng)主要由以下幾部分組成（圖1）。一是飼料混合部分，包括攪拌罐、水罐、高壓離心泵、管道泵、清洗組件、消毒組件、管道及支撐部分等；二是飼喂管道部分，包括電磁閥、PVC管、氣管、控制線等；三是固定材料，包括管道支架、緊固件、墻面支架、吊頂支架等；四是電腦控制部分，包括電腦、軟件等；五是配電部分，包括控制柜、濾波變頻器、電機(jī)監(jiān)控等。

圖1 液態(tài)料飼喂系統(tǒng)組成圖

3 液態(tài)料飼喂系統(tǒng)的工作原理

電腦系統(tǒng)根據(jù)飼喂時(shí)所對(duì)應(yīng)的豬群數(shù)量、飼喂配方、干物質(zhì)與水比例、飼喂曲線、日飼喂次數(shù)，計(jì)算出本次飼喂的用水量和干料量，然后將清水罐中的水注入攪拌罐；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的飼喂配方將儲(chǔ)料塔中的飼料原料加入攪拌罐中；攪拌均勻后，液態(tài)料由飼料泵泵出，輸送到最后一個(gè)下料口的閥門位置，同時(shí)管道內(nèi)的水被壓回清水罐；下料口閥門依次打開，液態(tài)料落到食槽中。攪拌罐中稱重感應(yīng)器感知罐體的重量變化，下料閥門通過開閉時(shí)間控制下料量；當(dāng)攪拌罐內(nèi)液態(tài)料輸送完成后飼料泵暫停，清水罐開始向攪拌罐補(bǔ)充定量清水；飼料泵繼續(xù)工作，用清水將管道內(nèi)液態(tài)料推送到空食槽，整個(gè)飼喂過程如圖2至圖7所示。

圖2 初始狀態(tài)

圖3 水料混合

圖4 循環(huán)

圖5 下料分配

圖6 清洗管道

圖7 最終狀態(tài)

4 液態(tài)料飼喂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

液態(tài)料飼喂系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，也有諸多缺點(diǎn)。如液態(tài)料輸送完成后，管道常留有殘?jiān)?，易滋生?xì)菌，造成豬只生??；液態(tài)料各組分比重不同，容易分層，導(dǎo)致豬只營養(yǎng)不均衡；液態(tài)料飼喂會(huì)顯著增加豬舍濕度，還會(huì)增加養(yǎng)殖廢水量等。但最主要的缺點(diǎn)是管道以及攪拌罐難以清洗，容易積存飼料，致使細(xì)菌滋長，危害豬只健康。因此，液態(tài)料飼喂系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)圍繞攪拌罐攪拌和管道沖洗技術(shù)、管路沖洗水回收利用技術(shù)以及液態(tài)料飼喂系統(tǒng)消毒技術(shù)。

4.1 攪拌罐的設(shè)計(jì)

攪拌罐是液態(tài)料飼喂系統(tǒng)的重要組成部分，目前常用的攪拌罐多為圓形和方形。圓形攪拌罐的攪拌器在中央，攪拌時(shí)易形成漩渦，影響攪拌效果。方形攪拌罐的4個(gè)直角位容易殘留飼料，滋生細(xì)菌，影響豬只健康。本設(shè)計(jì)攪拌罐采用八角鉆石形設(shè)計(jì)，既可滿足罐體在自動(dòng)清洗的過程中無死角，又可避免攪拌過程中產(chǎn)生漩渦。罐體采用不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)表面拋光處理，利于清潔；采用平半蓋結(jié)構(gòu)，在豎直方向和水平方向均有加固裝置，底部耳座式支撐。為方便罐體運(yùn)輸和安裝，罐體設(shè)計(jì)為分片螺栓連接并加密封膠防漏，如圖8所示。

圖8 八角鉆石形攪拌罐

4.2 攪拌器的設(shè)計(jì)

攪拌電機(jī)安裝在罐體的中心位置，攪拌過程中設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲及晃動(dòng)小，在進(jìn)行飼料攪拌時(shí)，上下8個(gè)部分16個(gè)轉(zhuǎn)角配合攪拌系統(tǒng)在罐體內(nèi)形成多個(gè)螺旋渦流，飼料的均勻性能得到最大限度地保證。肥豬出欄時(shí)低于100 kg的豬只所占總頭數(shù)的比例，可測(cè)試攪拌均勻程度。若此比例較大，且不同圈舍豬只的差異較大，說明攪拌罐攪拌不均勻。豬只的腹瀉情況可直接反映殘留飼料霉變情況。某養(yǎng)豬場(chǎng)對(duì)方形罐體、圓形罐體以及改進(jìn)后的八角形罐體分別進(jìn)行了上述指標(biāo)測(cè)試（表1），可以看出改進(jìn)后的八角形罐體整體性能表現(xiàn)最好。

表1 罐體形狀對(duì)飼料攪拌均勻度的影響

攪拌器是攪拌罐的核心裝置，通常由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)或通過減速裝備傳動(dòng)，使水和飼料充分混合。主要有3種攪拌方法，機(jī)械攪拌、壓縮空氣攪拌和飼料泵循環(huán)攪拌。本設(shè)計(jì)中的攪拌形式為機(jī)械攪拌。機(jī)械攪拌器有多種形式，如螺旋式、折葉式、槳葉式、扇葉式等。

現(xiàn)有攪拌器應(yīng)用底部單層攪拌槳葉結(jié)構(gòu)，槳葉采用六根不銹鋼圓管切口設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)攪拌器攪拌飼料混合不均勻，且分層嚴(yán)重。飼料原料由混合罐體頂部輸送到攪拌罐時(shí)，飼料漂浮在水面上，無法與水完全混合，大部分原料落到底部時(shí)才進(jìn)一步混合，攪拌后的液態(tài)料分層情況比較嚴(yán)重。飼喂時(shí)，飼喂前端的豬只采食到的液態(tài)料濃度較高，而后端的豬只采食到的液態(tài)料濃度較低，造成豬只營養(yǎng)不均衡，大小不一，出欄進(jìn)度不一樣。針對(duì)現(xiàn)有問題，攪拌器設(shè)計(jì)為多層攪拌槳葉式結(jié)構(gòu)（圖9）。

圖9 帶多層攪拌槳葉的攪拌器

攪拌軸和葉片均為不銹鋼材質(zhì)，槳葉軸由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)運(yùn)行，安裝在攪拌罐中間。

4.3 清潔及消毒裝置的設(shè)計(jì)

為保證罐體的清潔和液體飼料的安全，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于多重消毒理念的罐體自動(dòng)清洗消毒裝置，提出了8級(jí)清潔以及消毒觀念。一是旋轉(zhuǎn)噴嘴可以提供飼喂泵口的預(yù)清潔。二是清水或熱水噴射的方式可以通過攪拌裝置對(duì)罐體內(nèi)部的機(jī)械裝置進(jìn)行清潔；三是酸霧可以去除罐體內(nèi)部的油脂以及進(jìn)行防菌處理；四是臭氧“清潔雷雨”可以針對(duì)耐酸菌消毒以及預(yù)防罐體內(nèi)部形成生物膜；五是氣霧清潔可以對(duì)飼喂閥門以及輸送管道進(jìn)行清潔；六是加強(qiáng)氣霧系統(tǒng)可以在每次飼喂完成后徹底清潔部件連接處和閥門；七是酸/堿清潔系統(tǒng)可在飼喂將要結(jié)束時(shí)進(jìn)行清潔；八是用氯化二氧雜環(huán)己烷清潔及每日消毒系統(tǒng)，可保持整個(gè)系統(tǒng)的清潔衛(wèi)生。

4.3.1 自動(dòng)清洗裝置的設(shè)計(jì) 罐體自動(dòng)清洗裝置分為兩部分，即罐體側(cè)壁清洗裝置和頂部清洗裝置。水泵將清水泵送到安裝在罐體頂部的清洗裝置，清洗裝置的扇葉在水壓的作用下高速旋轉(zhuǎn)將水流分散沖擊到四周罐壁上，從而將罐壁上殘余液料沖洗干凈。每次飼喂的最后一步是清洗攪拌罐和管道。每個(gè)攪拌罐配置4個(gè)清洗口，用清水進(jìn)行清洗。頂部清洗也通過水泵將清水泵送到安裝在攪拌器上的清洗噴頭，噴頭在水壓作用下形成高壓水柱，噴射在攪拌罐內(nèi)部，在清洗過程中攪拌器持續(xù)旋轉(zhuǎn)，對(duì)攪拌罐進(jìn)行全方位清洗（圖10）。

圖10 罐體自動(dòng)清洗裝置

4.3.2 消毒裝置的設(shè)計(jì) 酸霧發(fā)生器消毒和臭氧發(fā)生器消毒能有效抑制攪拌罐內(nèi)液態(tài)飼料霉菌、大腸桿菌等有害微生物的滋生和調(diào)節(jié)液態(tài)料的pH值。酸霧發(fā)生器消毒是將一定比例配比的食用酸通過酸霧泵送至攪拌罐內(nèi)部，生成的酸霧對(duì)攪拌罐進(jìn)行霧化消毒（圖11）。臭氧發(fā)生器消毒是通過臭氧發(fā)生器將生成的臭氧通過對(duì)應(yīng)線路輸送至攪拌罐，對(duì)攪拌罐內(nèi)部進(jìn)行消毒（圖12）。

圖11 酸霧發(fā)生器

圖12 臭氧發(fā)生器

4.3.3 沖洗水回收管路設(shè)計(jì) 液態(tài)料飼喂系統(tǒng)在飼喂至末端幾個(gè)閥門時(shí)，攪拌罐中的飼料將會(huì)被消耗完，攪拌罐內(nèi)無飼料，飼料存儲(chǔ)在飼喂管路中，此時(shí)攪拌罐內(nèi)添加一定量的清水，清水會(huì)在飼喂完成后對(duì)攪拌罐和管路進(jìn)行循環(huán)清洗。

5 結(jié)語

經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)后的液態(tài)料飼喂系統(tǒng)在全國多個(gè)豬場(chǎng)進(jìn)行了安裝和應(yīng)用，取得了良好的效果。液態(tài)料飼喂系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制和操作，頁面簡單清晰、易于操作、飼喂曲線簡便直觀；豬場(chǎng)可按照豬只情況及時(shí)調(diào)整飼料配方，下料準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)飼喂，避免飼料浪費(fèi)；液態(tài)料飼喂仔豬可將飼料加熱到理想溫度，防止涼水飼喂刺激仔豬腸胃；攪拌罐采用鉆石形狀，且飼喂時(shí)循環(huán)打料，避免飼喂過程中出現(xiàn)飼料分層；采用多級(jí)清洗消毒，保證飼料安全衛(wèi)生。隨著養(yǎng)豬生產(chǎn)工藝的發(fā)展，養(yǎng)豬生產(chǎn)更加追求豬只飼喂效率、飼料轉(zhuǎn)化效率和飼喂清潔健康程度，因此液態(tài)料飼喂系統(tǒng)前景較廣闊。