白酒糟振打分离工艺探讨.pdf

第14卷 第4期 1998年12月 农 业 工 程 学 报 Transactions of the CSAE Vol . 14 No. 4 Dec.1998 收稿日期: 1997210205 1998209220修订 韩 捷,高级工程师,北京市东三环北路16号 中国农业工程研究设计院, 100026 白酒糟振打分离工艺探讨 韩 捷 国清金 张玉华 陈 通 (中国农业工程研究设计院) 摘 要 白酒糟粗纤维过高,使其在配合饲料中的使用量受到很大限制。该文提出了一种降低白 酒糟粗纤维含量的新工艺。用拆去筛底的锤片式粉碎机振打干燥后的白酒糟,再用振动筛筛分。 探讨了振打分离工艺的作用机理,并与揉搓分离工艺机理进行了对比分析;介绍了振打分离工艺 的有关试验和测试结果。 关键词 白酒糟 振打分离 饲料 粗纤维 白酒糟中含有丰富的营养成份,淀粉残留量10 %12 % ,粗蛋白含量14 %以上,而且 含有丰富的B族维生素和生物生长素,是良好的饲料原料。我国年产白酒500多万吨,产湿 糟1700万吨,极有开发价值1。 由于白酒酿制工艺的需要,白酒糟中含有大量稻壳,据测定, 稻壳含量达35. 6 % 2。鲜白酒糟含水量 60 %以上,干燥处理后,粮渣与稻壳粘结在一起3。 一般的做法是将干燥后的白酒糟粉碎,制成酒糟粉。这种酒糟粉粗纤维含量很高(一般在 20 %以上)只能以较低比例用于配合饲料,否则会影响其他养分的吸收。因此,降低白酒糟 的粗纤维含量同干燥一样,也是开发利用白酒糟资源急需解决的主要问题之一。 降低白酒糟粗纤维含量的简单途径,是将稻壳、 粮渣分离。 有人尝试过水洗分离工艺:用 水将附于稻壳上的粮渣洗落,将稻壳分离出干燥回用,洗水经沉淀后,将沉淀物干燥作饲料, 上清液排放。 这种工艺稻壳完整率高,利于稻壳的回收利用,但耗水量很大,且沉淀物再干燥 能耗很高,污水处理不当,易造成二次污染,因此实用价值不大。还有人研究了揉搓分离工 艺:用专用揉搓机对干燥酒糟进行揉搓,使粘附于稻壳表面和被包裹于稻壳中的粮渣脱离稻 壳,然后用筛分机筛分,使稻壳与粮渣分离2。 这种工艺较水洗分离工艺简单,不造成二次污 染,能耗较低,但揉搓过程中易造成稻壳破碎,破碎率高一方面对稻壳回用不利,另一方面也 降低粮渣质量。 此外,利用生物工程手段生产酒糟生物蛋白饲料,也能降低粗纤维含量,但降 解作用不很显著,且工艺复杂,成本偏高。 我们采用 “振打分离” 工艺对干燥后的白酒糟进行稻壳与粮渣的分离处理,取得了较好 的效果,现将该工艺及试验情况介绍如下。 1 振打分离工艺 1. 1 试验设备及工艺过程 1) 主要试验设备:风雷9 FQ240 B型锤片式粉碎机一台,功率7. 5 kW ,主轴转速3800 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. r?m in,转子直径400 mm ,锤片数量16片; TQL Z型自衡振动筛一台,功率1. 5 kW ,振动频 率15. 8 Hz,振幅5 mm ,振动方向角25,筛体倾角10,上筛网12目? 英寸,下筛网16目? 英 寸。 2) 工艺过程:将普通锤片式粉碎机的筛底拆掉,当干燥白酒糟通过该粉碎机时,受到锤 片的击打,稻壳振动变形,从而使粘在稻壳表面和裹在其中的粮渣掉落,然后用振动分级筛 筛分。 筛出的粮渣作为饲料,较完整的稻壳可回用酿酒,碎稻壳可在烘干酒糟时随燃料烧掉。 1. 2 振打分离工艺机理探讨 振打分离和揉搓分离都是利用外力作用,先使粮渣从稻壳上脱离,然后筛分。所不同的 是:振打分离工艺使用无筛粉碎机实施 “脱离”,由于没有筛底的阻挡,物料在粉碎机内受到 击打后即刻排出机外,可以近似看作仅受到撞击力的作用;而揉搓分离工艺采用专用的揉搓 机实施 “脱离”,物料主要受到剪切力的作用。 在撞击力与剪切力大小相等的情况下,剪切力更容易使稻壳破碎。 这可以借助材料力学 的基本概念解释。稻壳是厚度远小于长度和宽度的薄壳状物体,为便于讨论问题,我们将其 简化为图1所示形状(长为L,宽为B,厚为D ), 并将其受力分为正向受力(F正与长度宽度垂 直)、 横侧向受力(F横侧与长度厚度垂直)、 纵侧向受力(F纵侧与宽度厚度垂直)三种情况。 稻 壳受到任意方向力的作用时,可分解为上述互相垂直的三个分力。 我们将通过稻壳的截面分 为 正截面(与长度宽度平行,面积设为S)、 纵截面(与长度厚度平行,面积设为M)、 横截面 (与宽度厚度平行,面积设为N)。 图1 稻壳受力示意 Fig. 1 Force diagram of rice shell 稻壳受到正向撞击力P,则其正截面上 的正应力为:=P?S。 稻壳受到正向剪切力 V,则根据剪切力的作用点位置不同,或在纵 截面上产生剪应力 =V?M,或在横截面上 产生剪应力=V?N。 由于S M、S N,所以当P=V时,稻壳受到正向剪切力时 产生的剪应力 远远大于受到正向撞击力时 产生的正应力 。 稻壳受到横侧向撞击力P,则稻壳纵截 面上产生的正应力为 =P?M。 稻壳受到横侧向剪切力V,则在稻壳横截面上产生剪应力 =V?N。 由于MN,所以当P=V时,稻壳受到横侧向剪切力时产生的剪应力大于受到 横侧向撞击力时产生的正应力 。 稻壳受到纵侧向撞击力P,则稻壳横截面上产生的正应力为=P?N。 稻壳受到纵侧向 剪切力V,则在稻壳纵截面上产生剪应力 =V?M。 由于MN,所以当P=V时,稻壳受 到纵侧向剪切力时产生的剪应力 小于受到纵侧向撞击力时产生的正应力 。 从上述分析可以看出:在多数情况下,当撞击力P与剪切力V相等时,稻壳所受剪应力 大于或远大于正应力。 也就是说,采用撞击力使稻壳和粮渣分离的振打分离工艺,比采用剪 切力使二者分离的揉搓分离工艺,稻壳破碎率更低。 从另一方面来说,撞击力作用于整个稻壳表面,使稻壳在受力瞬间全部振动变形,从而 使粘附在稻壳表面和裹在其中的粮渣脱落。而在剪切力作用下,作用力较小时,受力瞬间仅 412 农业工程学报 1998年 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 能使稻壳产生局部变形,粮渣脱离不彻底;作用力较大时,稻壳易破碎。 2 试验结果与分析 本试验采用JG 2000型酒糟干燥成套设备生产的干燥白酒糟作为试验材料,对原材料 和采用振打分离工艺所得粮渣的主要营养成份进行了检测(见表1),并进行了直接分离(即 用振动筛直接筛分)和振打分离在分离率和能耗方面的对比试验(见表 2) 。 表1 主要营养成份检测(以绝对干物质重计) Tab. 1 M ain nutrition ingredient (deci mal dry basis) 序号项目 烘干酒糟 原料(对照) 分离后产品 1粗蛋白?%17. 2823. 64 2粗脂肪?%4. 3410. 5 3粗纤维?%25. 0415. 62 4灰分?%12. 3610. 93 表2 分离率及能耗对比试验 Tab. 2 Comparability test on energy consumption and ratio of separation 序号项目直接分离(对照)振打分离 1处理量?kgh- 129001550 2粮渣?%33. 754. 2 3回收稻壳?%56. 835. 1 4碎稻壳?%9. 510. 7 5粮渣耗电?kWhkg- 10. 00150. 0107 从试验结果可知: 1) 经振打分离工艺所得的产品(粮渣 ), 与原干燥酒糟相比,由于将畜禽难于吸收利用的 大量稻壳去除,显著地提高了酒糟的饲用价值,粗蛋白提高6. 36 % ,粗脂肪提高6. 16 % ,而 粗纤维降低9. 42 %。 2) 干燥酒糟经振打再分离比直接分离可多得粮渣20. 5 % ,而每千克产品耗电仅增加 0. 0092 kW h, 按每kWh电0. 6元计,每千克产品电费增加0. 00552元,即用较少的能 耗即可大幅度提高粮渣得率。每吨干燥酒糟经振打再分离比直接分离可多得粮渣205 kg, 按每吨粮渣售价900元计算,除去振打分离增加的成本,采用振打分离工艺比直接分离每吨 干燥酒糟可增加收入183. 37元。采用振打分离工艺比直接分离稻壳破损率略有上升。 3) 由表2可以看出,采用振打分离工艺的处理量低于直接分离的处理量,这是由于本试 验采用的振动筛和粉碎机不够匹配的缘故。此外,由于试验条件所限,振动筛筛网孔径尚有 待进一步试验确定,以取得最佳经济效益和产品质量。 3 结 论 1) 采用振打分离工艺处理白酒糟,稻壳破碎率低,利于回用,且利于提高粮渣质量; 2) 振打分离工艺简单易行,设备一机多用; 3) 采用振打分离工艺所得产品与原干燥白酒糟比较,粗蛋白提高6. 36 % ,粗脂肪提高 6. 16 % ,粗纤维降低9. 42 % ,显著提高了酒糟的饲用价值; 4) 振打分离工艺可大幅度提高粮渣得率,据测定,比直接筛分可多得粮渣20. 5 % ,处理 1吨干燥白酒糟可增加收入183. 37元。 512第4期 韩 捷等:白酒糟振打分离工艺探讨 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 参 考 文 献 1 张 新. JZH酒糟干燥系列设备的运用.酿酒科技, 1992(1): 5455 2 安登第.酒糟饲料化加工成套设备的研制.饲料工业, 1995, 16(5): 1416 3 姜治国,宋文荣,于国飞.酒精糟渣物性对盘式干燥机性能影响的试验研究.农业工程学报, 1996, 12(2): 195200 Research on the Vibration-Separation Technology of D istiller Han J ie Guo Q ingjin Zhang Yuhua Chen Tong (Chinese A cademy of A g ricultural Eng ineering R esearch and P lanning,B eijing) Abstract The utilization of distiller is confined greatly in the formula feed because of its high rough fibre.This paper expounded a new technology, w hich can effectively reduce the content of rough fibre. A ccording to this technology, the dehydrated distiller firstly w as vibrated and striked w ith hammer m ill w ithout screen and then sifted by vibrating screen.The action mechanism of vibration2separation w as prob