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特别关注——挤压膨化技术在水产饲料生产中的应用

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发表于 2011-4-2 14:03:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 huoyanjun 于 2011-4-2 14:07 编辑

编者按  挤压膨化饲料经过高温、高压,是一种低污染、浪费少、高转化率的优质环保型饲料。因此,水产膨化料已呈现逐步取代硬颗粒料成为水产饲料主流的趋势。挤压膨化工艺在水产膨化饲料生产过程中具有十分重要地位,对饲料的品质、生产效率等影响较大。为此,《新饲料》杂志社与北京现代洋工机械发展有限公司共同合作在2011年第3期协办“特别关注”栏目,邀请行业专家、企业生产负责人共同探讨挤压膨化机在水产饲料生产领域的应用,为企业正确选择应用水产饲料挤压膨化机提供参考,使挤压膨化技术在生产中真正起到作用,达到增产、降耗,提高饲喂时养分消化率和能量利用率的目的。


国产优质双螺杆挤压膨化机完全能满足水产饲料加工需求
    在目前中国水产饲料市场,由于大部分水产饲料生产企业受到投资资金的限制,通常选用价格较低的国产单螺杆挤压膨化机,但因其结构简单和技术水平、制造水平不够高,只能在水产饲料加工中用于生产较低档的淡水鱼浮水料,难于生产沉水料和其他高档水产饲料产品。
    双螺杆挤压膨化机的最大特点就是二根螺杆同向旋转并完全啮合而具有一种正压泵的功能,它能够对各种原料进行混合而不考虑其构成,对各类谷物、植物蛋白、动物蛋白、鲜肉浆、脂肪、高纤维、淀粉以及湿鱼渣等多样化的组分都能很容易地进行加工,适应高粘性物料、低粘性物料或高水分、高油脂配方产品的加工。能够适应加工浮水、快沉、慢沉等多品种水产饲料,如鱼、虾、河鳗、螃蟹、乌龟、牛蛙、观赏鱼等各种高档饲料等均需用双螺杆挤压膨化机,特别是微粒水产饲料(直径为0.5~1.5mm)、高脂肪水产饲料及生产量小但配方常变的饲料更必须采用双螺杆挤压膨化机进行生产。
    国产优质双螺杆挤压膨化机是指同向旋转完全啮合型且精密制造、技术性能已达到一定先进水平的产品,虽然符合国产优质双螺杆挤压膨化机产品条件的生产企业为数不多,其价格要高于国产单螺杆挤压膨化机,但价格远远低于进口单螺杆机型,其生产性能已超过进口单螺杆机型并可以完全替代进口双螺杆机型,不仅能满足养殖业中高档水产饲料的需求,而且能达到很高的性价比,应该是目前水产饲料加工业的最好选择。
    洋工机械在消化吸收国外先进技术基础上已开发出新型TSE系列双螺杆挤压膨化机5种机型10个规格产品TSE65(22/37KW)、TSE68(55/75KW)、TSE98(90/110KW)、TSE128(160/200KW)、TSE148(250/315KW),主机采用新型齿轮箱直联传动平稳、强劲、可靠,变频主电机主轴转速可调,双轴螺杆同向旋转全啮合配置、机筒加热和冷却层为一体式锻造结构,机筒内套和螺杆元件采用高耐磨合金钢材质,模板采用新型材质和科学布孔工艺,调质系统采用加长不锈钢双轴差速调质器,设备结构合理、制造精细、外形美观,其产品技术性能已接近或基本达到国际知名品牌如美国Wenger、瑞士Bühler等进口双螺杆挤压膨化机水平,但其价格仅有进口产品价格的三分之一,为国内水产饲料和食品加工企业提供了低价格、性能完善的高性价比双螺杆挤压膨化设备。(北京现代洋工机械发展有限公司  汪沐高级工程师)
附:单螺杆和双螺杆挤压膨化机列表比较
项目单螺杆双螺杆
结构简单复杂
主轴转速不可调可调
价格较高
自清功能
工艺操作困难简单
浮水料
沉水料
小颗粒>1.8mm>0.6mm
混合效果
熟化均匀度
油脂含量<12%<20%
产量
产品质量
产品适应性
原料适应性
水份水平
油脂水平
纤维水平
蛋白质水平
机械能输入
耐磨损性
产品规格
加工可运行范围
     笔者认为还是称为挤压机比较合适,因为这种机械不仅能生产膨化料也可以生产非膨化料。我们可以将挤压机粗略地分成单螺杆挤压机和双螺杆挤压机两种机型。在单螺杆挤压机中又分长螺杆和短螺杆等数种。在生产水产料时,三种挤压机对含有高动物蛋白的饲料有不同的膨化性能,其中双螺杆优于长单螺杆,长单螺杆优于短单螺杆,即:如加工动物蛋白含量很高的饲料,必须采用质量较优的双螺杆挤压机。生产一般的虾饲料,长单螺杆挤压机就能胜任。短单螺杆挤压机则能制得普通鱼饲料。一般而言,短单螺杆挤压机常用于品种单一的原料预处理及对加工质量要求不高的某些普通与饲料加工。其对物料变化、产品要求变化等的适应能力较差。较大规模水产饲料生产所用的挤压机,其螺杆的长径比通常大于10:1。长径比大,挤压机适应能力的可调范围就宽。在生产水产膨化饲料特别是高档水产饲料时,所以在选择挤压机时要注意其可调性,要求挤压机的螺杆配合变化范围较大,螺杆的长径比大一些,长径比大的挤压机在挤压过程中强力大,生产的饲料质量好。
    与单螺杆挤压机相比,双螺杆挤压机的使用范围更宽。由于两个螺杆的协助作用,挤压过程中物料的走向得到较理想的控制,避免了单螺杆挤压机中出现的逆向隙流,使物料受力均衡,机内停留时间一致,产品均一。即使原料水分大于40%,油脂含量大于17%,仍能制得成型率高的产品。双螺杆挤压机无需设置机膛内壁阻力槽,加上两个螺杆工作时相互清理粘附于螺杆的物料,机内物料残留很少,为改换品种和停机前的清理带来很大便利。如要生产高档水产料或饲料原料较为丰富,原料变化较大如含有高蛋白、高脂肪、原料的水分变化范围较宽、水产料直径变化较大时则选择双螺杆挤压机更为合适,生产要比用单杆挤压机容易,饲料也较均匀。另外,在产品种类变化较大时,如生产浮性、沉性、慢沉性饲料,选择双螺杆挤压机则更具有可调性,参数设置也比较容易变化。
    然而,双螺杆挤压机结构复杂,价格相对较高。特别是进口双螺杆挤压膨化机价格约为同产量单螺杆挤压机的1.5~2倍。但随着国产双螺杆挤压机技术和制造水平的提高,其生产技术性能指标已接近进口产品水准,而价格仅有进口产品的三分之一,也仅稍高于国产优质单螺杆挤压机产品价格,具有良好的性价比,一些看重加工质量的水产饲料生产企业或一些经常使用高水分或高油脂原料的饲料,往往愿意做较大的投入而选用双螺杆挤压机。(江南大学  过世东教授)



双螺杆膨化机在水产饲料生产中的优势

    随着水产养殖业向规模化、集约化、专业化方向的发展,对水产饲料的要求越来越高,不仅要求饲料颗粒有较好的耐水性和稳定性,完整保持一定时间,使水产养殖动物有足够的摄食时间,减少浪费和污染,还应根据水产养殖动物的生活习性、摄食特点可以制成浮性(容重为320~400g/l)、半性(容重为390~410 g/l)和沉性(容重为450~550 g/l)颗粒饲料。同时,由于水产动物消化道较短,饲料的熟化程度对其生长发育影响较大,也是水产饲料最重要品质特性之一。
    采用不同的加工工艺和设备,生产的水产饲料颗粒在容重、耐水性、熟化程度等方面品质差异很大。普通沉性饲料采用一般的制粒工艺就能满足要求,而浮性、半沉性、高档沉性颗粒饲料(饲料熟化程度高)必须采用挤压膨化工艺和设备才能进行生产。水产养殖动物饲养者和水产饲料生产者越来越更加重视饲料的质量,使得挤压膨化技术在水产饲料生产中广泛应用,为水产饲料品质的提高、饲料报酬的提高、饲料资源的利用、改善水质等方面创造了条件。
     饲料挤压膨化加工是一个高温、高压、高剪切的过程,经调质的物料在膨化机机筒中受挤压、剪切、混合、加热等多种作用,体积逐步减小,温度、压力逐步提高,使物料熟化或熔化,并使其中的挥发性成分主要是水分处于过饱和状态,起到杀菌、促进淀粉糊化、粗纤维降解、蛋白质变性等综合效应,实现组织均化,形成非晶体化质地。当物料从模孔排出时,由于外部压力的突然释放,物料中的水分在瞬间迅速蒸发,使物料膨胀成多孔性结构。物料的膨化度主要与调质条件、挤压腔和外界的压力差及物料性状密切相关,改变挤压腔和外界的压力差可以控制膨化饲料的沉浮性。目前用于水产饲料生产的挤压膨化机有单螺杆和双螺杆之分。
    单螺杆挤压膨化机结构相对简单,在运行过程中螺杆上的螺旋叶片向前推进物料,物料基本上围绕在螺杆的周围,形成螺旋形的连续带状,混合均质效果差。物料的熟化是通过直接向机筒内注入蒸汽,或间接地通过加热夹套,以及通过螺杆叶片对物料的剪切时机械能向热能的转换。物料在机筒内向前推进时主要依靠机筒与物料之间的相互摩擦力来完成,摩擦力越大,则向前推进的效率越高。但物料与螺杆的摩擦力愈大,则会对物料的流动起阻滞作用,有可能使物料粘附在螺杆上不能向前输送而产生堵塞,当物料的水分、油脂含量越高,就越容易产生堵塞,影响了单螺杆挤压机对高粘性和高含油脂物料的加工。同时,单螺杆挤压膨化机对高压很敏感,压力高将产生回流,在高压条件下输送能力较差。
    双螺杆挤压膨化机的机筒、螺杆、推力轴承齿轮箱的布置比较复杂,制造成本相对较高,工作原理也比单螺杆膨化机要复杂得多。用于水产饲料生产的双螺杆挤压膨化机机筒横截面呈“8”字形,装有同向旋转、完全啮合的两根平行螺杆,物料在机筒内受螺杆的旋转带动,呈“∞”字形前进,产生高压区和低压区,具有一种正压泵的附加功能,同时,螺棱既产生正向输送,又允许物料改变方向,大大改善了物料的混合和均化,提供了更好的混合和热交换。由于双螺杆挤压膨化机与单螺杆挤压膨化机相比结构不同,工作原理复杂得多,进行水产饲料生产时,除投资成本增加外,不仅具有单螺杆挤压膨化机所具有的一般优点,还具有如下特点:
(1)采用双螺杆挤压膨化机生产的产品在质量稳定性、熟化度、耐水性和安全性等方面优于单螺杆。双螺杆的相互揉搓、挤压,可使物料揉合和熟化更充分、均匀,并在机筒中均匀平稳地前进,使得物料在机筒内停留时间波动幅度极小,产品质量均衡稳定,整体的熟化度能够达到95%以上,产品在水中的稳定性能保持在24h以上,同时颗粒的表面光洁度和颗粒均匀度也更好。可以使绝大多数原料中的营养阻抗成份完全失去活性,大大提高饲料转换率和降低排泄物量,可以生产出粒径小于1.5mm的颗粒料。
(2)双螺杆挤压膨化机工艺条件和参数调整方便,产品密度控制容易,可以生产出完全适合水产动物需要和饲养者希望的饲料,包括沉性、浮性、半沉性膨化颗粒饲料,并且产品质量高。沉性膨化饲料对于虾蟹等在水底采食较慢的动物具有特别的优势,生产沉性膨化饲料一定要选用双螺杆挤压膨化机。同时,生产的水产饲料产品品种多,也一定要考虑选用双螺杆膨化机,以达到不同饲料产品质量要求。单螺杆膨化机生产浮性膨化颗粒饲料没有问题,但其产品密度控制较难,生产沉性水产饲料时不易实现,必须严格准确控制工艺条件和参数,当配方等条件改变时,物料的挤压状态常常也会改变,不易得到好的沉性饲料,给产品的稳定性和新产品调试增加了难度。
(3)双螺杆挤压膨化机适用物料范围广,脂肪含量可达17%以上,鲜肉含量可达35%以上。双螺杆挤压膨化机对物料的相互揉搓、挤压及输送特性,使物料在机筒内不会粘在一起而影响机器的运转,能够适应高粘性物料、极干燥或含水率极高物料、高油脂配方产品的加工。高油脂配方不仅提高了配方的质量,也减缓了零件的磨损和阻力,降低了生产成本。单螺杆挤压膨化机在大多数情况下不能处理油脂含量大于5%的原料,否则产品质量就会不稳定,如果油脂含量过高,就会造成饲料黏着,机器无法运行。
(4)双螺杆挤压膨化机具有自清洁功能。通过两只螺杆相互清洁,实现挤压膨化机的自我请洁,能自动将内部剩余物料挤出机外,节省了停机清洁螺杆和机筒内物料的工作,使得更换产品的时间大为缩短。
(5)双螺杆挤压膨化机螺杆的使用寿命长,单位产量动力消耗低。物料在机筒内受到螺杆的齿槽间产生研磨(即剪切)与滚压作用,当螺杆转速较高时,双螺杆挤出机所需的热量几乎可以100%地来自机械能的转换,动力消耗低,可显著降低生产成本。同时,机筒内物料的输送、混合、剪切原理不同,螺杆的使用寿命远远高于单螺杆膨化机。
总之,在水产饲料生产中,双螺杆挤压膨化机与单螺杆挤压膨化机相比优势明显,必将得到大力推广,广泛应用。(中国农业科学院饲料研究所  李军国
基金项目:“十二五”国家科技支撑计划课题“安全优质饲料生产关键技术研发与集成示范(课题编号: 2011BAD26B04)”)

浅谈选用挤压膨化机应注意的几个问题
    近年来,随着水产养殖技术的进步,终端水产养殖户对饲料产品的需求也在发生相应的变化,水产挤压膨化饲料已经成为部分养殖户的一种需求偏好。越来越多的水产饲料生产企业也在新建或改建水产饲料膨化生产线。目前国内外主要的饲料设备生产厂家提供的膨化机大多能够满足饲料生产企业的需求,但是出于某些原因,在膨化机投产后,某些饲料生产企业又有未达预期效果之感。这里浅谈选用膨化机应注意的几个问题:
1.首先要明确自已饲料产品的定位,弄清挤压机的适应性,确定是单螺杆膨化机还是双螺杆膨化机
无论是单螺杆挤压还是双螺杆挤压,其生产都没有太大的区别,往往都能够生产出优质饲料,包括目前市场上绝大多数的高油脂含量的饲料。双螺杆膨化机在生产高油脂饲料和小颗粒饲料方面具有更好的适应性和工作稳定性,设备的资金投入也更大。
2.大多水产饲料生产企业非常重视小颗粒饲料的战略竞争能力。一台膨化机既要生产大于10毫米的大颗粒饲料,又要生产较多小颗粒(直径小于1.5毫米)的饲料产品,一条膨化生产线要满足这样宽范围的适应性,往往难以取得很好的使用性价比,主要体现在:一方面,配套的烘干机要满足小直径产品的生产,其烘干机的筛片要求很小的孔径,小直径的产品才不会从筛孔中穿过从而实现安全烘干。此情形下,可以理解为小直径产品的烘干能耗是最佳配置,另一种角度看,烘干大直径饲料产品会出现过度的能耗,大直径饲料产品才是各公司的主导产品,而烘干机的吨饲料能耗成本大于膨化机的吨饲料能耗成本,可以说烘干的设备投入成本和运行成本均大于膨化成本,这是很多企业未重视的现象。
另一方面,为了防止堵模、保证小直径饲料的连续和正常生产,生产小直径饲料要求很细的粉碎细度,进入膨化机前还要进行更彻底的筛理。但生产外观好的大直径饲料常不需要这样细的粉碎细度,这从降低粉碎能耗、提高粉碎效率和用户的接受角度也是值得的。在大直径饲料的生产过程中,其物料通道上会残留较粗的粉粒,更换成小直径饲料产品的生产过程中会造成频繁的堵模现象,严重影响小直径饲料的连续生产和成品合格率。
因此对计划上规模的膨化饲料生产企业,建议配置专业的小颗粒膨化饲料生产线。
3.既能生产浮性饲料又能生产沉性挤压饲料的挤压机,对设备及其操作的要求更高,无论是选单螺杆还是双螺杆,建议均要配置密度控制装置。
4.由于国内对产品外观更重视,比如切口效果。根据我的经验,部分国产和大多进口挤压膨化机的切刀电机功率配置偏小,转速也最好按两级电机配置。
5.与膨化机配套的水路、汽路使用的阀门最好选一流产品,确保膨化机工作过程的稳定供水和供汽,对饲料颗粒均匀性的实现排除一个故障点或因素。
6.市场充分竞争的结果,优秀饲料设备生产企业提供的挤压膨化机在单位能耗、时产能方面相差不明显。只要配方合理,生产100%的漂浮饲料也是极容易的,但在饲料产品的颗粒大小均匀性方面和螺杆、螺套的使用寿命方面还是有一些差距的,在设备购买合同中应有量化的条款约定。
7.对于接触挤压膨化生产工艺时间不长的饲料生产主管,应在设备调试时与设备供方技术人员探索出本公司主导产品的最佳操作参数,特别是找到与本公司配方体系相适应的最佳的模板开孔率和最佳时产能。当然调试时可能的返工料吨位数让领导受不了,但更可能会减少自己走弯路的全程损失。(通威股份有限公司
喻述武)
中国畜牧人网站微信公众号
发表于 2011-4-2 18:46:35 | 显示全部楼层
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