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影响挤压膨化机工作因素主要有众多,而且是相互影响,具有自变量和应变量的关系。因此,如何统盘考虑是一个较为复杂的问题。为此,同一台挤压膨化机要达到同一个质量的产品,可用不同的工艺参数即不同的操作方来获得相同产品。所以,将挤压膨化机操作称之是一种艺术一点多不过分。该机是饲料加工厂设备中操作水平要求zui高一种机型。总得来说:影响挤压膨化机工作因素主要是:1原料;2挤压膨化机性能;3操作。
这些因素主要是影响产品质量、产品生产率、操作稳定性等。
现仅对原料、挤压膨化机性能中有关问题进行讨论:
(一)、原料:由于饲料原料有能量、蛋白、维生素、微量元素及添加剂等数十种组分组成。而影响挤压膨化机加工性能的主要是能量、蛋白。影响养殖效果不仅是与能量、蛋白的组分有关,而且与添加量微量的维生素、微量元素及添加剂等组分更为重要。现就挤压膨化机的原料影响加工性能和加工引起的养殖性能的有关问题进行讨论:
1)、饲料的组份种类很多,其物料性质不相同,影响调质效果亦不同。
根据其主体的组份及物料性质分为蛋白型、淀粉型、纤维型、肪脂型、热敏型等,不同特性的原料应选择机型不同或挤压膨化机操作的工艺参数应不相同。这方面大家都比较了解,亦就不作赘述。
2)、饲料的含水量及含脂肪量
单螺杆挤压膨化机当饲料含水量不能大于30%、脂肪含量不大于10%否则单螺杆无法正常工作。
如含水量大于30%、脂肪含量大于17%,需用双螺杆挤压膨化机。
同时饲料含水量高对于饲料灭菌有利,所以。在相同调质效果时,双螺杆挤压膨化机的饲料灭菌效果优于单螺杆挤压膨化机。原因见后面物料的水分分析。
饲料有一定的含脂量可减少饲料对螺杆、机筒的磨损,由于双螺杆挤压膨化机可大于脂肪含量大于17%,为此,双螺杆挤压膨化机在加工高脂肪时螺杆、机筒的磨损可优于单螺杆小。
3)、水产饲料的粉碎细度:
水产饲料原料的粉碎细度主要是能量、蛋白原料及微量元素的粉碎。
(1)、能量、蛋白原料的粉碎细度:
鱼虾饲料原料粉碎细度常用的能量、蛋白原料粉碎细度鱼为40目左右,虾为95%通过80目、粒度为0.237mm。由于鱼体内的消化系统优于虾体,所以,鱼的现用的粉碎细度能符合养殖要求。而虾的粉碎原料的细度尚可商榷,粉碎细度的确定,应根据水生动物的消化特性和挤压加工中粉料所处的溶融状态,只要经挤压膨化机的调质、揉合后,能使粉料粒度水生动物的消化系统能适应,调质、揉合后使粉料粒度能处于溶融状态,物料能均匀地从膜孔中挤出为准。显然粉碎粒度决定于溶融效果,即淀粉和蛋白是否完变性有关与其他因素基本无关。只要挤压膨化机的调质和揉合溶融效果好的机型,粉碎细度粗一些亦无妨。但过粗的颗粒,调质器调质效果又不好,在进料段的物料尚未进入溶融状态,粒度越粗螺杆和机筒磨损越大,为安全、可靠、减少过粗的粒度对螺杆和机筒磨损,过粗的粒度仍不宜采用。粉碎细度的标准应与挤压膨化机挤压螺杆揉合溶融性能及调质器调质性能来确定。以获得粒度。如果调质器调质性能好、螺杆揉合溶融性能强的挤压膨化机进能量、蛋白饲料的粉碎粒度在鱼饲料为40目左右,虾饲料为60~70目已满足使用要求。对人家的经验需了解该经验是在什么条件下形成的,自已与他有什么差别,自已要做到心中有数。
(2)、微量元素的粉碎细度
现对微量元素的粉碎粒度进行讨论:目前饲料厂各类微量元素等组分的细度大多在左右100目左右,粒径在0.18mm。微量元素在挤压过程中难以
实现溶融效果,仍以颗粒状态出现。对幼小水产养殖对象而言,如要在混合均匀的前提下确保每天食进的每种微量元素的颗粒应符合概率误差要求,食进的微量元素zui小颗粒数不应少于8~10粒。
对于虾而言每天投饵料量应与体长有关。按虾的体长日投饵料量为:Qe=0.017L1.5g,L为体长(cm)。现根据虾的体长来计算日投饵料量如下:体长为1cm、2cm、3cm、5cm分别进行计算得:0.017 g、0.038 g、0.088 g、0.19 g 。
虾长1cm、 2cm、3cm、5cm时微量元素粉碎粒径计算:虾饲料组分中能量、蛋白组分占95~98%。常量占2~3%(维生素等热敏组分为挤压膨化后加入), 微量元素(预混合饲料其中微量元素占10%)占1%左右。
虾长1cm时,虾每天食进的微量元素总重量分为:0.000017g 、0.000038g、0.000088g、0.00019g 。
虾的微量元素常用品种有6~8种,为了混合均匀,每天食进各种微量元素至少应有8~10粒,才能满足食进营养误差的要求,为此,1cm、 2cm、3cm、5cm虾每天食进每粒微量元素的平均重量分别为:0.00000035g 。0.00000079g 、0.0000018g、0.00000395g。
微量元素以硫酸铜为例(如添加量在20 g/t,混合比1:50000),硫酸铜容重1t/m3=1g/cm3,微量元素zui大粉碎体积体积分别为虾长1cm时食进每粒微量元素的体积:0.00035 mm3、0.00079 mm3、0.0018 mm3、0.00395 mm3。
虾长2cm、3cm、5cm 时食进时微量元素的粉碎粒径应分别为:0.087 mm、0.11 mm、0.15 mm、0.196 mm。
从上分析可知虾长在3cm以下时微量元素粉碎粒径在100目不*符合要求,粒径应小于180~200目才能满足使用要求。对虾长在3cm以上的微量元素粉碎粒径在100目已满足要求。微量元素添加量小于20 g/t的物料粒径来看,100目细度更不符合要求,必须小于180~200目。
(二)、挤压膨化机性能
挤压膨化机主要有喂料系统、调质器、挤压膨化系统、割刀系统、传动系统、控制系统、机座等几部分组成。螺杆、机筒无疑zui为重要部分,是决定挤压膨化机性能的主体。由于挤压膨化机螺杆、机筒的结构参数是影响挤压膨化机影响产品质量和产量zui关键的因素,加工不同原料,螺杆的参数或螺杆的组合应跟随变化,才能获得较理想的挤压膨化效果。但调质器的性能优劣,同样严重影响挤压膨化技术能否得到充分发挥的关键。亦是确保挤压膨化机性能的重要因素。由于螺杆、机筒等部分其他专家谈得较为全面,我就不多赘述,现就调质器对的挤压膨化机挤压效果进行讨论:
1、饲料调质的机理:饲料调质就是饲料水热处理的过程,饲料调质实际是气相(蒸汽)、液相(细微水分散的水滴)的热量、质量(水分)向固相(粉状物料)传递热量和质量的过程。蒸汽在饲料调质过程中,它既是传热体,又是传湿体。而且,饲料在调质过程中热量和质量不断地发生变化, 调质亦是蒸汽中的热量和质量通过粉状颗粒物料的外表面向内部转移的过程。
粉状物料的调质是蒸汽均匀围绕粉状物料的周围,靠近颗粒物料的表面形成界面层,调质过程的传热和传质的速度,决定于蒸汽和粉状颗粒物料内部与界面层的温度梯度、速度梯度、湿度梯度、物料性质(密度、颗粒大小、含水量)等因素。
2、调质的目标和要求: 饲料粉料在调质过程中水和热共同作用下,使粉状颗粒物料软化。调质软化要求是,能使颗粒物料中心都达到软化为*,只是调质的目标和要求。
4、饲料调质过程:
当低温和含水份较低的固相粉状物料进入有一定转速的调质器内,蒸汽压力从200kpa~400kpa降为常压,蒸汽温度为120℃~143℃降为100℃,这就开始进行生粉料的调质熟化的过程。
调质过程中蒸汽中的水蒸汽分压高于粉状颗粒物料表面水蒸汽分压, 为此,粉状颗粒物料表面不断地吸收水蒸汽中的水份(见图7是从1---4为物料吸收水的过程)。此时,粉状物料表面水份高于物料的内部水份(即湿度梯度)。物料表面水份和内部水份之间有水分压差,并遵循水分压高物料表面水份和内部水份之间有水分压差,并遵循水分压高的区域向水分压低的区域流动的规律。所以, 粉状颗粒物料不仅表面吸附水份,而且,向内部转移。粉状颗粒物料在调质器的打板打击和翻动下,达到调质的目的。
图7 物料吸收水的过程
5、调质器的结构
1)、zui常用有双筒差速调质器是高速调质和低速保温相结合,其结构基本符合上述调质的基理,调质性能较好,但由于双筒差速调质器的结构及工艺参数不同其调质效果仍有差别。
2)、物料的水份:是影响调质效果的重要因素,在调质温度, 调质时间相同情况下, 物料的水份含量高,其调质效果优于水份低的物料,由于微生物对湿热的抗性较差,在蒸汽的作用下微生物能在周围介质中吸取高温的水份,因而,对微生物细胞蛋白质的凝固有促进作用, 加速微生物死亡(湿热物料微生物死亡时间为较低水份物料的1/3)。所以,在物料的水份含量高的条件下沙门氏菌等霉菌及致病菌和植物血球凝结素、蛋白酶抑制剂有害因子破坏和灭活度高,同时淀粉糊化度亦高 。为此,物料水分高的双螺杆挤压膨化机对有害因子破坏和有害微生物灭活度均优于单螺杆挤压膨化机。
以上讨论可知要获得较好的挤压膨化效果,因素众多,应必须根据产品要求,原料的特性,调整挤压膨化机螺杆组合,控制调质器有关参数,确定调质的参数。才能获得较好得挤压膨化效果。
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