冷卻、干燥設(shè)備在飼料加工中的應(yīng)用

    加工設(shè)備是為生產(chǎn)工藝服務(wù)的，是合理的生產(chǎn)工藝的具體執(zhí)行者。隨著飼料加工工藝水平的不斷提高和完善，對(duì)飼料加工設(shè)備的性能要求也更加嚴(yán)格，這里不僅指?jìng)鹘y(tǒng)上的主機(jī)設(shè)備，如粉碎機(jī)、混合機(jī)和成型設(shè)備等，也包括諸如干燥機(jī)、冷卻器、穩(wěn)定（后熟化）器、噴涂機(jī)等輔助設(shè)備。目前，較為合理和完善的飼料加工工藝流程中都使用了相當(dāng)齊備的輔助加工設(shè)備，這些設(shè)備對(duì)飼料成品有著不可忽視的影響。
本文將就冷卻、干燥設(shè)備在飼料加工中的應(yīng)用，談筆者的一些體會(huì)，不足之處，懇請(qǐng)指正。
1 飼料加工中的冷卻設(shè)備
在我國(guó)飼料生產(chǎn)企業(yè)中，多數(shù)的飼料加工工藝流程采用制粒機(jī)來(lái)生產(chǎn)顆粒飼料。剛從制粒機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的顆粒，其溫度約85℃，水分13％～17％，此時(shí)的飼料顆粒易碎，應(yīng)及時(shí)冷卻、去水，將其溫度降至接近室溫（約高于室溫3℃～5℃）,水分降至12％～13％
（即安全貯藏水分），使之便于破碎處理和貯運(yùn)。通常選用冷卻器執(zhí)行這一加工工序。
目前，飼料企業(yè)使用的冷卻器主要有三種，：即立式、臥式和逆流式。逆流式冷卻器以其自動(dòng)化程度高、占地面積小、吸風(fēng)量小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，迅速取代其它兩種冷卻器成為當(dāng)前主流產(chǎn)品，為飼料企業(yè)廣泛采用。
逆流式冷卻器是采用逆流冷卻原理對(duì)高溫高濕的顆粒飼料進(jìn)行冷卻，設(shè)備主要由閉風(fēng)喂料器、散料器、冷卻倉(cāng)、卸料裝置等部件組成。根據(jù)卸料裝置結(jié)構(gòu)形式的不同，其派生系列較多，當(dāng)前技術(shù)較為成熟的兩種卸料裝置是滑柵排料機(jī)構(gòu)和翻板排料機(jī)構(gòu)（又稱(chēng)“旋轉(zhuǎn)閥門(mén)式排料機(jī)構(gòu)”）。牧羊集團(tuán)生產(chǎn)的逆流式冷卻器中，SKLN系列冷卻器采用的是滑柵排料機(jī)構(gòu)，SLNF系列冷卻器采用的是翻板排料機(jī)構(gòu)。
在使用過(guò)程中，逆流式冷卻器應(yīng)考慮以下幾個(gè)各方面的問(wèn)題，以便有利于設(shè)備在高效、經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行。
1．1 氣流狀態(tài)
對(duì)逆流冷卻器來(lái)講，最重要的氣流參數(shù)分別是：風(fēng)量、風(fēng)壓和風(fēng)速。
顆粒飼料中的熱量和水分，是通過(guò)空氣介質(zhì)帶走的，有足夠的風(fēng)量才能保證逆流冷卻器的產(chǎn)量。針對(duì)不同規(guī)格的顆粒飼料其參考冷卻風(fēng)量見(jiàn)表1。
表1：顆粒飼料冷卻時(shí)間與參考風(fēng)量

通常情況下，SKLN系列和SLNF系列冷卻器按φ12 mm規(guī)格的參考風(fēng)量配備風(fēng)機(jī)。
在冷卻時(shí)，確定一個(gè)合理的風(fēng)速范圍十分重要。通常情況下，1.8m/sec是被普遍接受的指標(biāo)。同時(shí)，吸風(fēng)管中的風(fēng)速應(yīng)在13～16 m/sec。在常規(guī)的滑柵逆流式冷卻器中，風(fēng)速過(guò)大會(huì)引發(fā)結(jié)塊、結(jié)拱和排料不均勻，還會(huì)導(dǎo)致料床“流化”，從而造成因不同部位物料滯留時(shí)間不一，冷卻效果不一致。另外，控制風(fēng)速能有效地避免在料床上產(chǎn)生“風(fēng)洞”，防止氣流短路，影響冷卻效果。
通常情況下，SKLN系列和SLNF系列冷卻器的料層厚度在0.7m～1.1m之間，推薦風(fēng)壓應(yīng)≥200mmH2O。
1．2 逆流式冷卻器排料口面積
將單位顆粒飼料的冷卻風(fēng)量與最大風(fēng)速綜合考慮，即可確定某型逆流式冷卻器的最大產(chǎn)量。因此，為獲得更高的產(chǎn)量，應(yīng)提高冷卻風(fēng)量，與此同時(shí)，應(yīng)相應(yīng)增加排料系統(tǒng)面積。SKLN系列和SLNF系列冷卻器的排料口均采用正方形或矩形。這樣的設(shè)計(jì)，較之同等外形尺寸的圓形倉(cāng)逆流式冷卻器具有更好的地面空間利用率，生產(chǎn)能力提高了28%。這也是SKLN系列和SLNF系列冷卻器具有更大冷卻能力的原因。
1．3 防止結(jié)拱與結(jié)塊
產(chǎn)量愈高的冷卻作業(yè)，需要的風(fēng)量也愈大。對(duì)于逆流式冷卻器，這意味著結(jié)拱與結(jié)塊幾率的增加，如果要獲得更大產(chǎn)量的逆流式冷卻器，其卸料裝置必須滿(mǎn)足一定的要求，即在提高產(chǎn)量需要的較大風(fēng)量和較高風(fēng)壓的前提下，它仍能夠均勻并且可靠的排料。較小規(guī)格滑柵和翻板逆流式冷卻器在這一方面差別不甚明顯，但當(dāng)冷卻產(chǎn)量較大或者處理易結(jié)拱顆粒飼料時(shí)，作為改進(jìn)型的翻板逆流式冷卻器具有一定優(yōu)勢(shì)。在排料時(shí)，翻板一端上抬，起到破拱作用，從而有效防止可能發(fā)生于滑柵排料機(jī)構(gòu)的結(jié)拱與結(jié)塊現(xiàn)象。
1．4 一些參考建議
有資料顯示，飼料顆粒含水量越高，其水分蒸發(fā)速度越快，冷卻效果較好。分析原因，不難看出水分的蒸發(fā)需要熱量，而在冷卻器里提供熱量的正是飼料顆粒本身，這正是冷卻處理所希望的。因此，在允許的范圍內(nèi)，應(yīng)考慮適當(dāng)提高飼料水分，這有利于提高冷卻器產(chǎn)量。
逆流式冷卻器在啟動(dòng)和清空時(shí)，可能產(chǎn)生這樣的問(wèn)題：由于冷卻倉(cāng)中料層厚度較薄，壓降變小，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)風(fēng)量變大。飼料顆粒被吸入風(fēng)管，同時(shí)料床上產(chǎn)生“風(fēng)洞”。是否可以探討設(shè)置一自動(dòng)控制風(fēng)門(mén)，以解決這一問(wèn)題。
2 飼料加工中的干燥設(shè)備
近幾年，我國(guó)飼料工業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)，即擠壓膨化技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)越性，逐漸為飼料生產(chǎn)商所廣泛接受。以牧羊“世紀(jì)龍”MY165擠壓膨化機(jī)為代表的大型膨化設(shè)備，進(jìn)入飼料加工行業(yè)后，很快成為生產(chǎn)高檔膨化水產(chǎn)飼料的主力機(jī)型之一。
通常情況下，擠壓膨化產(chǎn)品的水分相對(duì)較高，以浮性魚(yú)飼料為例，出模后水分通常在21%～24%，而膨化水產(chǎn)飼料的安全儲(chǔ)藏水分一般要求控制在10%左右，僅靠普通冷卻設(shè)備已無(wú)法滿(mǎn)足去水需要，這就要求在生產(chǎn)流程中設(shè)置專(zhuān)門(mén)的干燥處理工段、添置專(zhuān)門(mén)的干燥設(shè)備。
目前，飼料行業(yè)中使用的干燥設(shè)備主要分為立式干燥機(jī)和臥式干燥機(jī)（又稱(chēng)“水平干燥機(jī)”）兩種，其特點(diǎn)見(jiàn)表2。立式干燥機(jī)現(xiàn)在已不多見(jiàn)，而近年新建的大、中型水產(chǎn)飼料廠(chǎng)中多數(shù)選用臥式干燥機(jī)，主要代表機(jī)型有：SFGZ系列浮法干燥機(jī)和SKGD系列帶式環(huán)流干燥機(jī)。
表2：立式干燥機(jī)和臥式干燥機(jī)特點(diǎn)對(duì)比

大多數(shù)臥式干燥機(jī)內(nèi)置單層或多層輸送網(wǎng)帶（也可以是有孔的鋼板履帶）用以承托物料在干燥室內(nèi)移動(dòng)。熱空氣豎直穿過(guò)料層，在輸送帶上與物料發(fā)生熱量和水分的交換，隨后通過(guò)專(zhuān)門(mén)通道排出。這是臥式干燥機(jī)的一般工作原理。由于物料隨輸送帶在干燥室內(nèi)移動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度較慢，路徑較長(zhǎng)，干燥時(shí)間也較立式干燥機(jī)有所增加，且所有物料具有大致相同的外部干燥條件，所以臥式干燥機(jī)在一個(gè)干燥過(guò)程中，無(wú)論在降水幅度或成品水分均勻性上均優(yōu)于立式干燥機(jī)，這是臥式干燥機(jī)的干燥原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)決定的。
干燥處理是比較復(fù)雜的過(guò)程，受到很多因素的制約，例如干燥時(shí)間、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)量、物料組分的物性和幾何形狀等都將影響最終的干燥效果，具體反映在產(chǎn)品上即產(chǎn)品水分和水分不均勻度兩項(xiàng)主要的指標(biāo)。一個(gè)優(yōu)秀并穩(wěn)定的干燥處理系統(tǒng)不單單指一臺(tái)功能強(qiáng)大的干燥機(jī)，還應(yīng)該包括諸如輔助機(jī)械裝置、熱能系統(tǒng)、風(fēng)路系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部分。良好的干燥效果是干燥系統(tǒng)中所有組成部分綜合作用的結(jié)果，在選擇和操作過(guò)程中還應(yīng)在以下幾個(gè)方面加以考慮：
2．1 攤布器
對(duì)于臥式干燥機(jī)來(lái)講，攤布器的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品水分均勻程度，是干燥系統(tǒng)中一個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)。
攤布器將物料均勻攤布在輸送帶上，使得輸送帶上各點(diǎn)過(guò)風(fēng)量大致相同，這是產(chǎn)品水分均一的前提之一。攤布器可從屬于干燥機(jī)，也可獨(dú)立形成一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備，其形式較多，如振蕩式、水平耙、振蕩輸送帶等等。用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際需求選擇適合的形式，不損傷物料外觀(guān)是除攤布效果外的另一個(gè)原則。
當(dāng)前，較為成熟的是振蕩式攤布器，其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)可靠，振蕩頻率和振幅可調(diào)，攤布效果較好，適用于大多數(shù)水產(chǎn)膨化飼料。SKGD系列帶式環(huán)流干燥機(jī)就采用了這種攤布器。
2． 2 系統(tǒng)和風(fēng)路
應(yīng)考慮提供干燥機(jī)充足并且穩(wěn)定的熱量，否則無(wú)法保證干燥機(jī)工作的穩(wěn)定性。飼料干燥機(jī)可選擇蒸汽、導(dǎo)熱油或燃?xì)庾鳛闊嵩?，其中燃?xì)庑瘦^高。
由于飼料加工工藝中的某些環(huán)節(jié)需要蒸汽的介入，例如制粒、膨化等，所以一般情況下，應(yīng)首選蒸汽作為干燥機(jī)的熱源，這樣可以減少建廠(chǎng)初期的投資，節(jié)約日常管理費(fèi)用。
熱交換器是供熱系統(tǒng)的核心部件，從實(shí)際應(yīng)用效果看，鋼鋁復(fù)合翅片管的蒸汽熱交換器性能比較好，翅片管不易變形積水。
傳統(tǒng)的臥式干燥機(jī)采用一個(gè)較大的熱交換器，通過(guò)多個(gè)分支風(fēng)路將熱風(fēng)分別送入各個(gè)干燥室。這種作法帶來(lái)的問(wèn)題是各干燥室風(fēng)量分配不易操控，對(duì)分支風(fēng)路均需做保溫處理，且占用了干燥機(jī)外圍較大空間，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。SKGD系列帶式環(huán)流干燥機(jī)采用各干燥室獨(dú)立供熱和內(nèi)置的風(fēng)路，解決了上述問(wèn)題。同時(shí)，熱風(fēng)循環(huán)利用使得SKGD系列干燥機(jī)的能耗大大降低，小時(shí)處理量3.5噸（φ3mm浮性膨化魚(yú)料），水分從24%降至10%的蒸汽耗量約1.5t/h。
2． 3 控制系統(tǒng)
飼料干燥系統(tǒng)的自動(dòng)控制比較難于實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛绊懜稍镞^(guò)程的因素較多，需要控制的環(huán)節(jié)也多，整個(gè)控制系統(tǒng)的造價(jià)昂貴，這對(duì)飼料干燥來(lái)講是不經(jīng)濟(jì)的。那么比較現(xiàn)實(shí)的方法應(yīng)該是對(duì)某一個(gè)比較重要的參數(shù)實(shí)行自動(dòng)調(diào)控，對(duì)其它參數(shù)手動(dòng)調(diào)節(jié)。在SKGD系列干燥機(jī)上，干燥溫度是自動(dòng)調(diào)節(jié)的，而風(fēng)量和干燥時(shí)間是手動(dòng)調(diào)節(jié)的。溫度的自動(dòng)控制保證了在蒸汽有波動(dòng)時(shí)，干燥機(jī)仍能夠在相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)工作。
2．4 處理的物料

物料的組分和物理屬性對(duì)最終的干燥效果也有很大的影響：

①如果飼料配方中含有油脂類(lèi)比例較高，是不利干燥的。
②當(dāng)飼料顆粒比較致密時(shí)，不利于顆粒內(nèi)部水分沿毛細(xì)管向顆粒表層擴(kuò)散。
③飼料顆粒尺寸較大時(shí)，需要更長(zhǎng)的干燥時(shí)間。
④所有的飼料顆粒尺寸不應(yīng)差異過(guò)大，否則很難獲得良好的干燥不均勻度指標(biāo)。
⑤通常情況下，沉性飼料較浮性飼料難干燥。
2．5 一些參考建議
①干燥需要熱量，在允許的限度內(nèi)，較高溫度，有利于提高干燥機(jī)工作效率。但是高溫條件下，會(huì)影響飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，例如非酶褐變。通常飼料干燥溫度不應(yīng)超過(guò)120℃。也可以考慮讓飼料在高溫（100℃～200℃）環(huán)境中停留數(shù)分鐘，使顆粒迅速升溫，之后應(yīng)降低熱風(fēng)溫度，完成剩余的烘干作業(yè)。
②應(yīng)避免在干燥初期造成顆粒表層迅速失水，形成“水封”，破壞連接顆粒表層和內(nèi)部的毛細(xì)管，妨礙顆粒核心水分最終向外擴(kuò)散。
③任何物料的干燥過(guò)程都需要一定的時(shí)間。在一個(gè)干燥過(guò)程中，不應(yīng)頻繁更改操作參數(shù)，應(yīng)留給干燥機(jī)一定的反應(yīng)時(shí)間，只有這樣才能得到某種物料的最佳操作參數(shù)。