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制粒机的高效使用与制粒效果的提升

411 原作者: 绳志生 孙德欣等 来自: 饲料机械与加工
简介
在饲料制粒工艺中,制粒机是最主要的设备,根据压粒机构的工作原理,一般可分为成型机和挤压机两种类型。
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  1  制粒机的原理

  在饲料制粒工艺中,制粒机是最主要的设备,根据压粒机构的工作原理,一般可分为成型机和挤压机两种类型。成型机是在一个密闭的机体内压制饲料原料;挤压机则是利用对压粒器模壁压挤的摩擦力而产生的一种抗力来压制形成饲料颗粒。按压粒部件结构特点,可将压粒机分为柱塞式、螺杆式、环模式、平模式制粒机。

  2   制粒机的组成结构

  一般制粒机主要由无级调速喂料系统、搅拌调质系统、制粒系统、传动系统、保安系统等部分组成。

  2.1 无级调速喂料系统

  无级调速喂料系统是由变速器和喂料绞龙两大部分组成。变速器通常是由JZTY型电磁调速电动机与减速器组成。调速电动机是由三相异步交流电机、涡流离合器与测速发电机组成,与JZTY控制器配合使用。通过JZTY型电磁调速电动机控制器,可以改变其输出转速,并经减速比1:10的减速器减速后,带动螺旋喂料绞龙轴旋转,达到无级变速喂料和控制不同喂料量的目的。喂料绞龙是由绞龙简体、绞龙轴、带座轴承等组成,其作用是通过绞龙轴的旋转将存料斗中的粉状物料输送到搅拌器中。绞龙简体、绞龙轴及其叶片均由不锈钢制成,绞龙轴叶片为满面式。绞龙轴可连同轴承座一起从绞龙简体中抽出,以便于对内部及绞龙轴的清理。

  2.2 搅拌调质系统

  搅拌调质系统主要是由简体、搅拌轴、带座轴承、减速器、电机、加蒸汽口、糖蜜添加口、保安磁铁、起吊器等部分组成。其功能是使通入的0.1~0.4MPa的蒸汽和饲料进行强烈搅拌,使物料软化;同时也可通过糖蜜添加口加入适量的糖蜜,升温至80~100℃,由油泵加压成雾状的泊脂和糖蜜。搅拌调质器的简体与搅拌轴及浆叶片等均用不锈钢制成,其搅拌轴和轴承座可以抽出机外,以便维护清理。搅拌轴由电机带动,由减速比为1:4的减速器驱动旋转,以达到搅拌输送物料的目的。

  2.3 制粒系统

  制粒系统主要由下料斜槽、压制室、切刀等部分组成,是整个制粒机的核心,也是制粒工艺和制粒效果的决定因素。

  下料斜槽是由斜槽、手柄、观察窗门和完体组成,其目的是将搅拌调质器内经调质后的物料送进压制室内进行压制,起着承上启下的作用。打开观察窗门可随时观察,掌握物料的调质质量,同时也可作为人工供料口。当拉动斜槽机外手柄时,可以进行机外排料,以便试车和排除故障。

  压制室是制粒机的心脏,由压模罩、喂料刮板、分配器、环形压模、柱状压辊、切刀和门盖等组成。其功能是将由下料斜槽所送入的待制粒物料,经分配器分配到转动的环型压模中。压模和柱状压辊之间的工作面,由旋转的压模把物料填入压缩区,再通过与物料的摩擦带动压辊旋转,使物料进入挤压区,并入模孔成型。物料在强烈的挤压下,克服孔壁的阻力,不断从模孔中成条地挤出,挤出时被装置在环模外,被位置可以调节的切刀切成长度适宜的颗粒饲料。喂料刮板是将料流均匀地分配到每个压辊和压模的挤压区,以减小振动和受力不匀。环形压模是具有数以千计个均匀分布小孔的环型模具。在压制颗粒过程中,物料是在压模与压辊的强烈挤压作用下强制通过这些小孔而压实成型的,因此压模应具有较高的强度和耐磨性。一般采用优质合金钢、铬钢(含铬12%~14%)和渗碳不锈钢。其结构特性参数通常由模孔直径、压模厚度、有效工作长度、减压料孔深度、进料孔口直径、进料孔口角度、压模开孔率、压缩比和长径比来表示。压辊一般多半是惰性或传动的,其传动力是压模与压辊间的摩擦力。因此,要确保压辊具有足够的牵引力,防止压辊“打滑”。压辊的主要零件包括辊轴、轴承、密封件和辊壳。压辊与压模的直径比约为0.4:1,而两者的线速度基本上相等,因此压辊的磨损率比压模高约250% 。因此,压辊内套要加工成具有可调节的偏心装配面,以便装拆和整修。辊轴上还有润滑注油孔,以便在制粒机运转的同时能及时地润滑轴承。

  切刀是用来将模孔挤压后的物料切割成所要求的长度及形状均匀一致的颗粒料的工具,每个压辊配备一把切刀,切刀架一般固定在门盖上,与压模外表面的间距可根据颗粒长度的要求适当调节。其材料一般选用含镍的硬质合金钢。

  2.4 传动系统

  传动系统的动力由主电机输出,经内齿形弹性联轴器,使齿轴随电机同轴运转,再经一对齿轮到减速(或直接通过皮带轮减速)后,使空轴连同传动轴、压模一起旋转。压模与传动轮之间用螺旋和键连接(或用抱箍固定)。带有偏心的压辊轴安装在主轴的压辊衬套内,由压板压紧固定。压辊轴上装有压轴,当压模旋转时,由于物料的摩擦作用带动内切的压辊旋转,被离心力带进去的物料通过其间的挤压,从压模模孔中挤出整齐的颗粒。压模和压辊的间距可通过调整调隙轮改变,其最大调节距离一般为10mm,使偏心的压辊轴绕主轴与压板上的同轴孔旋转来获得。

  2.5 保安系统

  保安系统包括过载保护、保安磁铁、压制室门盖保护开关和机外排料4部分。

  2.5.1 过载保护

  过载保护是指当有异物突然进入模、辊之间时,挤压力会突增,超过常压,而使压辊停止转动或随压模绕主轴轴线并带动原静止的主轴一起旋转,从而折断安全销(或者内摩擦盘转动)。此时行程开关工作,切断电源,使电机停止转动,以保证机器的其他零件不受损坏,起到过载保护的作用。

  2.5.2 保安磁铁

  保安磁铁是指当有金属磁性杂质混入物料中时,可通过安装在搅拌器简体(或下料斜槽)上的保安磁铁清除。保安磁铁为不锈钢全封闭型,有较高的寿命和可靠性,并可通过手柄达到速拆。

  2.5.3 压制室门盖保护

  压制室门盖保护开关在正常工作时,为避免打开压制机门盖,而在门盖一侧时,则行程开关断开制粒机的全部控制线路,使制粒机全部停止转动或不能启动,以保证人员安全。

  2.5.4 机外排料

  机外排料时只要拉开机外排料手柄,就可使斜槽转动,此时调质器的物料全部流入机外,而不进入压制室内。主要用于制粒机在正常工作前的试机以及在发生故障时的紧急排料。待正常工作或故障排除后再推动排料手柄,使斜槽复位,正常下料。

  3  制粒过程

  制粒的过程是将粉状配合饲料通过磁选装置除去铁质后,经无级变速的螺旋喂料器送至搅拌调质系统,与同时加入的蒸汽(有时需加糖蜜、脂肪) 进行搅拌混合,使饲料中的蛋白质和淀粉在热力作用下被水稀释,变成了可塑性强的料体,粗纤维被加温软化。这时,饲料水分达到了15%~17% ,温度为65~85℃。经调质处理后的物料,被送到运转的环模和压辊工作面之间。旋转的压模通过与物料的摩擦带动压辊旋转,物料在强烈的挤压下,克服孔壁的阻力,并不断从压模孔中成条地挤出。挤出时被装置在压模外的切刀切成长度适宜的颗粒,而切刀的位置是可以调节的,以控制颗粒的长短。

  4  利用二次制粒工艺提高质量

  环模制粒机在我国经过多年的发展,其规格已经比较齐全。环模制粒机组二次制粒工艺和常规单级调质制粒工艺的主要差别在于工艺中配有两台颗粒机,调制后的分装原料经过第1次粗制粒后再进行第2次精制粒,其实质也是强化制粒的调质,以改善最终颗粒的质量。其原理是物料由原料仓经过调制器进入颗粒机进行第1次制粒,通常孔径比第2级制粒大50%,或者使用第2级磨损的旧环模重新修正后利用,再进入颗粒机进行第2次制粒。制粒后的工艺过程同常规制粒工艺基本一致。二次制粒工艺提供了强化调质的一种方法,能满足添加液体渗透原料所必须的压力、温度和时间等主要条件。水分在二次制粒前已被基本吸收,可生产出高品质的颗粒饲料。在具体的工艺配置上有直接串联式和加带式熟化槽式,直接串联式使用效果较好,投资成本较低。加带式熟化槽式是在第2级制粒前加调制器,冷却器改为4层冷却,在第一级调制器中加入蒸汽外的所有液体添加物,初制颗粒质量很低;然后在熟化器内,由冷却器通过热交换器输入的热干风使物料保  持温度,确保物料得到充分调质,在第2极调制器再加蒸汽,使物料进一步升温,同时保持物料表面湿润,在饲料第2次通过压模时起到润滑作用。卧式4层冷却器既可以为熟化器提供热湿空气,又可以提高冷却效果。这种方式能大批量添加糖蜜、油脂,尤其适用于牛饲料和草食动物饲料的加工。虽然二次制粒的投资费用和运行成本偏高,但工艺容易控制,颗粒质量明显改善。

  5  小结

  制粒机是颗粒饲料品质保证的关键设备,通过掌握制粒机的工作原理来达到制粒效果的改善,提高颗粒饲料的适口性和营养均衡性,是提高饲料品质的基础。

  来源:饲料机械与加工 绳志生 孙德欣等


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