饲料膨化技术研究进展

华牧伟业

　　摘要：国内膨化技术自上个世纪90年代以来有了不少发展，已经有配套160KW的商用机型大量使用，全国也有好几十家生产厂，其中不乏一些先进机型，比如北京现代洋工机械科技发展有限公司生产的EXT155S和EXT200S膨化机，在国内市场上被大量使用，其技术性能指标已达国际先进水平。关于饲料膨化技术及相关应用，笔者曾与1998和2000年做过简要介绍，由于国内饲料膨化本身起步较晚，基础研究很薄弱，基本上还处于仿制、改进阶段，鲜有单位进行膨化及相关技术的研发。本文将就近些年饲料膨化技术的发展及应用作一简要概述，以期对国内膨化机厂商技术改进提供一点参考。
　　膨化技术研究进展
　　1密度控制系统
　　密度控制在膨化饲料生产、尤其是水产饲料生产中最具挑战性的一环，沉性饲料应基本按照期望的方式下沉。如果沉性饲料漂浮在水面上，不仅降低饲料转化率，而且作为一种浪费的营养物对环境造成污染。用膨化生产油脂含量相对较低的“低能配方”沉性饲料时，困难就更大了。国内目前常用的是将原料膨化后再制粒。
　　一般可采取配方调整和操作参数调整等方法来控制产品密度，如降低主轴转速、少加蒸汽多加水、增加配方油脂含量、降低进料量和增强膨化腔冷却，也可以采取一些更有力的措施，如：
　　—在膨化腔上设置排气口或减压区，这是膨化机厂商常用的方法（Wenger公司）；
　　—增加模板开孔率或改变模板厚度，降低模板处的压差；
　　—改变螺旋和膨化腔结构；
　　—调整配方，尤其是减少碳水化合物的含量。
　　尽管这些措施在控制膨化度方面有一定作用，但还不足以按照可控的方式生产沉性料。因此，Sprout-Matador开发出针对水产料生产的一种新的密度控制系统，可以称之为近几年膨化技术最重大的进步。
　　在膨化机中，物料受机械剪切和高温高压作用，由于压力高，温度还达不到水分的沸点，但当物料从模板挤出，进入常压，沸点出现，水分形成“闪蒸”，物料膨化成含很多气孔的多孔状结构，从而引起产品密度变化。碳水化合物含量越高，形成的孔隙越多。孔隙度高意味着密度低，物料能在水中漂浮。对于高油产品，多孔结构有利于膨化产品吸收喷涂的油脂（尤其是采用真空喷涂时），并形成较高密度的产品。但对中油脂和低油脂的沉性料生产时就比较难于控制。
　　Sprout-Matador研制的这种密度系统采用加压切割（pressurized cutting or post-die　pressurization，模后加压），使切割室维持一定正压，由于水分的沸点随压力增加，当物料从膨化腔进入切割室后，可降低闪蒸从而控制物料的膨胀度。因为淀粉分子在切割室内瞬间被固化，在从切割室进入常压后物料不会再发生膨胀。切割室的正压一般维持在0.3～2.0巴，在此范围内增压对产品膨化影响非常显着，但2.0巴以上增压对产品膨化度影响很小。比如对中油脂含量的海鳊、鲈鱼和鳟鱼饲料，常压切割时膨胀度为50％（水分沸点100℃），采用加压切割，1巴的正压可降低50％的膨胀度，也就是说将产品密度从约440g/l提高至550g/l。该项技术主要用于生产较困难的沉性饲料，如低油脂产品，对中油脂产品就可不加正压。与其他一些密度控制方法如开排气口和减压区等相比较，该加压切割在生产一些具有挑战性的产品时有独到之处：
　　—可准确控制产品密度（±5g/l），是其它任何一种手段难以企及的；
　　—与开排气口的机型相比，由于物料在整个膨化腔行进过程中受到的干扰小，在生产低油脂或高淀粉类沉性饲料时，可提高膨化机产量25～50％；
　　—不需要去控制别的一些膨胀因子，比如螺旋和膨化腔结构、进料量等，从而降低了人工操作需求；
　　—由于在膨化机外控制膨胀度，操作者只需监控产品的视觉质量即可，同时控制外加正压比控制膨化腔压力更容易。
　　国内的膨化机基本上没有密度控制措施，仅在螺旋和膨化腔配置方面作简单考虑，一些厂家仿制Wenger的排气装置，但由于技术和加工方面的一些因素，操纵性较差。加压切割就比较易于实现，可用气泵维持所需压力，出料可使用关风机，并且由于所需压力不高，运动件的密封也不是太大问题。该项技术从设备生产、操作使用及膨化产品密度控制等各个方面都较排气机型易于实现，是目前膨化技术发展的新方向。
　　2调质技术
　　调质技术是膨化前不可或缺的一环，国内目前对调质器研究还比较深入，单轴、双轴的均有产品。本文涉及的调质，实际上是利用废蒸汽进行预调质。原理上很简单，就是将膨化“闪蒸”释放出来的蒸汽和冷却器前端的热空气被重新送到调质器中，从而减少燃油消耗以至于减少CO2和SO2的排放量，同时，尾气中的异味物质被吸收。由于冷却空气的部分循环，还降低了粉尘排放。作为世界知名膨化机制造商，Kahl研制出了环保调质器（Eco- processor），并对膨化饲料生产作了细致的研究。
　　由于环保调质器利用膨化机／膨胀器出口蒸汽和冷却器前端的热空气进行预调质，在无蒸汽添加的情况下可将物料温度从20℃提升到40℃，这通常需要耗费2％的蒸汽（20Kg/t产品）。换言之，相当于每吨产品节省了1.2Kg燃油，相应地CO2和SO2的排放也降低了（见表16）。同时，废气中的有味物质被物料吸收，在靠近居民区，降低异味排放尤显重要。与普通制粒相比，膨胀生产每吨产品可省电5度。