大学课件饲料设备制造与工艺 (7).ppt

制粒设备与工艺 第五章 1 概述 2 环模制粒机 3 制粒工艺流程及其相关设备 4 饲料的调质 5 颗粒饲料的质量评定 主要内容 一 制粒的目的 通过机械作用将单一原料或配合混合料压实并挤压出模孔形成的颗粒状饲料称为制粒 第一节概述 制粒的目的是将细碎的 易扬尘的 适口性差的和难于装运的饲料 利用制粒加工过程中的热 水分和压力的作用制成颗粒料 改善饲料的适口性 降低料肉比 减少饲料浪费 降低环境污染 制粒的目的 颗粒饲料优点 优点 提高饲料消化率 减少动物挑食 储存运输更为经济 避免饲料成分的自动分级 减少环境污染 杀灭动物饲料中的沙门菌 颗粒饲料的不足 电耗高 所用设备多 需要蒸汽 机器易损坏 消耗大 部分营养成分受到一定程度的破坏 不足 密度低于1 二 颗粒产品的分类 颗粒饲料 硬颗粒 软颗粒 膨化颗粒 水分低于13 密度1 2 1 3 含水量大于20 三 硬颗粒饲料的技术要求 1 感官指标 硬颗粒饲料产品的形状要求大小均匀 表面有光泽 没有裂纹 结构紧密 手感较硬 对虾饲料 鸽子饲料 翘嘴红鲌鱼饲料 原虾饲料 膨化血粉 肉骨粉饲料 鱼粉饲料 青贮饲料 1 颗粒直径 2 物理指标 3 颗粒水分 南方 12 5 北方地区可 13 5 4 颗粒密度 1 2 1 3g cm3 一般颗粒能承受压强为90 2000Kpa 体积容量为0 60 0 75t m3 直径或厚度为1 20mm 可参照表中的数据 2 颗粒长度 长度为其直径的1 5 2倍 适宜的颗粒直径 四 制粒机械的分类 对辊式制粒机 螺旋制粒机 环模制粒机 平模制粒机 硬颗粒制粒机 软颗粒制粒机 本节小结 制粒的目的 产品分类 硬颗粒饲料的技术要求及制粒机的分类 课后思考 简述制粒的目的 优点及缺点 第一节概述 一 一般构造 第二节环模制粒机 环模制粒机 料斗 喂料器 除铁磁选装置 搅拌调质器 料槽 压制室 环模 压辊 主传动系统 过载保护及电气控制系统 齿轮传动 皮带传动 电磁调速器 无极调速 17 150r min 为保证从料仓来的物料能均匀的进入制粒机 通常采用螺旋输送机作为给料器来均匀的给制粒机喂料 由于开机 关机以及物料品种和模孔大小的变化 制粒机的给料量都是变化的 所以给料器要在一定范围内无极调速 通常选用电磁调速器来控制给料器的转速 一般控制在17 150r min的范围内 1 给料器 喂料器 通用型调质器的机构与连续混合机相同 喂料器将一恒定的粉状饲料均匀地喂入调质器 在这里 粉状饲料与蒸汽和其它需要添加的液体原料 如油脂 糖蜜等得到充分的混合 并将调质好的物料输送至压制室 调质器也叫水热处理绞龙 它的主要作用是通过水 热处理 增加物料的塑性和弹性 有利于物料成形 2 调质器 桨叶或绞龙 喷嘴 蒸汽 糖蜜或水 畜禽饲料 20秒 特种动物 水产饲料 20分钟 调质器 延长调质 改变普通调质器桨叶的转速或者角度 多级调质 3层加强夹套调质器 3 膨胀器 物料 膨胀器 调质器 团状 絮状物料 油脂 糖蜜 蒸汽 3 膨胀器 膨胀器 改进颗粒饲料质量 增加生产力 提高制粒前的油脂和糖蜜的添加比例 改进高谷物含量饲料的淀粉水解 在高温 高压作用下 可减少或消除饲料中无用而有害的微生物 细菌和真菌 可高达15 25 造价较高 高温 高压也会影响饲料中的某些维生素 药品等有营养价值的物料 4 压制机构 压制机构 环模 压模 压辊 匀料板 调节机构 1 压辊 压辊 齿形压辊 窝眼式压辊 碳化钨压辊 闭端式 开端式 对粉料实际进行压缩作用的模孔长度 2 环模 压模 环模的结构主要参数 Q 环模内径 B 环模总宽度 W 有效宽度 d 模孔直径 一般为2 0 19 0mm l 模孔有效长度 T 模孔总长度 D 入口直径 D2 d2 L D 长径比 压缩比 环模的总厚度 孔形 直形孔 阶梯孔 外锥孔 内锥孔 最常见 小粒径的物料 粗纤维含量多的物料 牧草类等体积大的物料 孔形 开孔率 压模材料 20 30 不锈钢 铸钢 碳钢 青铜模 合金钢 4000 5000t 安全装置 传动 安全销 齿轮 三角带或防滑平皮带 自动控制 手动80 85 环模 粉料温度 蒸汽及糖蜜或其它液体的添加量 负荷 给料量 二 制粒机的工作过程和受力分析 物料 调质器 喂料器 物料 油脂 糖蜜 蒸汽 压制室 除铁粉料 一 颗粒成形的工作过程 一 颗粒成形的工作过程 二 制粒过程中物料的受力分析 供料区 压紧区 挤压区 成形区 物料基本不受机械外力 挤压力逐渐增大 孔隙更小 粉粒基本上还未变形 挤压力急剧增大 粉料产生变形联接 挤压力最高 压模模孔内 物料压入模孔 挤压力要大于摩擦阻力 弹性 塑性变形 粉料紧贴在环模内侧 离心力 三 制粒机的自动控制 一 概述 颗粒制粒机 消耗量高 工人的操作环境较差 主机负荷产生波动大甚至压模堵塞 停机 工人的劳动强度大 影响制粒产量 颗粒饲料制粒机自动控制的意义 提高劳动生产率 降低能耗及生产成本 延长压模 压辊使用寿命 改善劳动强度和劳动条件 二 制粒机的结构组成和功能 喂料器 调质器 压模和压辊 主物料流量 调速装置 温度监测器 压力表 蒸汽 糖蜜调节阀 主电机电流 执行目标 执行机构 影响控制目标与执行机构的关系主要因素 物料性质 压模孔径 进料量 蒸汽 糖蜜添加量 蒸汽压力 物料温度 物料水分 恒值 进料量 主电流 蒸汽添加量 温度 三 制粒机开环控制 人工操作控制过程 目测 质检 不调整 调整 主电机电流表 调节喂料电机的转速 主电机负荷及产量 蒸汽压力表 操作阀门 改变蒸汽液体添加量 控制温度 制粒机开环控制特点 质量不稳定 粉料温度 蒸汽添加量 物料流量的不稳定 煤质 蒸汽输送损耗 天气 电压及频率波动调整控制器时漂 控制手段 20 30分钟取样 没有温度检测装置 人为因素 开环控制特点 产量低 单位制粒能耗增加 70 75 设备使用寿命缩短 维护费用增加 操作工劳动强度大 劳动条件差 蒸汽 液体添加量 温度 四 制粒机闭环控制 主物料流量 主机电流 当现场蒸汽 液体添加量和主物料流量受到各种扰动因素时 实际控制值与设定控制值会产生偏移 误差 通过智能控制仪表的数字PID调节 能连续 快速地得到修正 使实际控制值与设定控制值达到一致 在允许的误差范围内 最终使蒸汽 液体添加量和主物料流量保持在最佳配合模式及最佳工艺条件状态 颗粒制粒机自动控制的优点 五 主要技术指标及性能 电流 温度 系统配有液体添加量的模拟量I O接口 控制精度 5A 适配功率37 160kW 带标准串行通讯接口RS 232C 电流环 微机上显示出和打印 控制精度 5 系统设置的参数均能得到永久性保护 定量数据实现掉电保护 手动 自动能自由切换 系统显示电流值 温度值 液体添加流量 电动调节阀的开度值 六 控制器工作原理 控制目标 主电机负荷 调质后粉料温度 控制对象 喂料流量 蒸汽添加量 七 系统控制对象特性 控制周期整定 现场观察 5秒和8秒 主机电流和温度纯滞后时间 主机电流和温度的关系 既相对独立 又相互联系 影响 电流和温度的关系 相对独立 相互联系 影响 在一定的范围之内 当温度不变时 主机电流产生偏差 则调节主物料流量 当主机电流不变时 温度产生偏差 则调节蒸汽添加量 当温度上升或下降时 主机电流会减少或增加 当主机电流增加或减小时 温度也会下降或上升 温度对电流的影响较大 电流对温度的影响较小 八 自动控制PID控制 制粒机控制对象固有特性 大纯滞后环节 双变量 主机电流和温度 的相互影响 调速电机的 失速 和物料的堵塞 执行机构输入 输出控制呈非线性 控制精度是本系统主要考核指标 软件在数字PID算法处理上以及非线性校正上采用了多种新技术 四 平模制粒机 平模制粒机 喂料调质机构 压制机构 出料机构 传动机构 电气控制系统 蒸汽系统 一 平模制粒机的结构 二 平模制粒机的分类 动辊式 动模式 动辊动模式 平模制粒机 三 平模制粒机的工作原理 物料 压制机构 调质器 颗粒料 油脂 糖蜜 蒸汽 料斗 物料 中型动辊式 四 平模制粒机的优缺点 优点 结构简单 制造方便 价格低廉 缺点 压辊内外侧线速度不一致 压辊内外侧摩擦不一致 物料受力不一致 压辊制作成锥形 本节小结 1 环模制粒机一般构造2 制粒机的工作过程和受力分析3 制粒机的自动控制4 平模制粒机特点 课后思考 1 简述环模制粒机一般构造 2 结合制粒机的工作过程对物料进行受力分析 3 简述制粒机自动控制中控制器的工作原理 第二节环模制粒机 一 冷却器 第三节制粒工艺的其它设备 出压制室的颗粒特点 温度高 75 95 水分高 14 18 颗粒较软 冷却器工作机理 高温水分 不饱和冷空气 不饱和冷空气 温度升高 温度升高 水分降低 冷却器 逆流式 立式 卧式 常用冷却器 一 立式冷却器 1 塔式冷却器 塔式冷却器的结构 进料机构 匀料机构 风管 吸风管 进料门 出料门 联动机构 机架 结构简单 制造成本低 1 工作原理 特点 操作维护简便 能耗低 冷却效果好 占地面积小 不锈钢筛板装拆容易 寿命长 自然空气对物料进行冷却 3 主要技术参数 2 逆流式冷却器 1 逆流式冷却器工作原理 1 逆流式冷却器工作原理 特点 避免了冷风与热的颗粒料直接接触 采用关风器进料 且进风面积大 冷却效果显著 2 主要结构 旋转闭风喂料器 菱锥形散料器 冷却箱体 上下料位器 机架 集料斗 滑阀式排料机构 菱锥形散料器 滑阀式排料 固定框 分隔框 排料框 导轨座 刹车电机减速器 偏心传动机构 滚轮 固定框调整装置 3 逆流式冷却器主要技术参数 二 卧式冷却器 翻板型 履带型 冷却不同直径和形状的颗粒料 膨化料 产量高 冷却效果好 履带型冷却器 主要结构 进料均料器 机头 匀料段 中间段 履带型传动链装置 机尾及出料斗 2 工作原理 2 工作原理 占地面积大 结构复杂 投资大 冷却效果好 冷却均匀 颗粒碎率小 卧式冷却器 三 影响冷却效果的因素 影响冷却效果的因素 颗粒产量 冷却时间 颗粒直径 吸风量 风压 1 冷却器的产量 冷却器 制粒机 直径 直径 产量 时间 风量 产量 大直径颗粒 2 冷却时间 影响冷却时间的因素 颗粒直径 饲料成分 内部组成 结构 冷却 表面冷却 内部冷却 颗粒直径和冷却时间的关系 吸风量与颗粒直径有很大的关系 随着颗粒直径的增大 吸风量也需增大 因此 在选取冷却器吸风量时 应根据大直径颗粒的吸风量来计算 但吸风量也不能选得太大 因为颗粒的冷却都是从表面开始的 如果风量过大 表面冷却过快 而颗粒内部仍是热的 水分仍较多 表面却已干燥 这样 颗粒表面易引起开裂 甚至颗粒出现发热结露现象 从而影响颗粒质量 所以 在颗粒冷却时 一般风量不宜太大 但冷却时间要长 即小风量 长时间冷却 这样才能保证颗粒内部和外部充分冷却 得到合格的冷却颗料 一般按每吨颗粒料吸风量28 34m min设计比较合适 当冷却小直径颗粒时 可用调节风门来减少吸风量 3 冷却的吸风量 二 破粒机 破粒机是将大颗粒 3 0 6 0mm 破碎成小颗粒 1 6 2 5mm 的专用设备 一 破碎机工作原理 快辊 慢辊 v1 v2 物料 二 破碎机主要结构 对辊 四辊 快辊 慢辊 纵向拉丝 斜度1 24或1 12 周向拉丝 转速比 1 5 1或1 25 1 拉不同形的丝的目的是增加切割作用 减少挤压 以减少细粉 破碎机 SSLG型颗粒破碎机 4 5 8 0mm 2 0 2 5mm 生产能力 2 20t h 功率 4 22KW 轧距调节装置 碎粒的大小 旁路装置 适用范围 SSLG型颗粒破碎机 三 颗粒分级筛 过粗 合格 过细 破碎机 制粒机 颗粒分级筛 振动筛 平面回转筛 平面回转运动 平面回转及纵向水平振动 小型饲料厂 常见的饲料品种的筛网配置 平面回转筛的主要性能参数 四 熟化器 四 熟化器 制粒前熟化 制粒后熟化 熟化器 第一个调质器 熟化器 调质器 制粒机 粉料 蒸汽 糖蜜 粉料 粉料 粉料 蒸汽 畜禽饲料为3 4min 高纤维饲料20 30min 本节小结 1 冷却器2 破粒机3 颗粒分级筛4 熟化器 课后思考 1 简述影响冷却器冷却效果的因素 2 简述破粒机的工作原理 3 制粒工艺中采用颗粒分级筛与熟化器的原因是什么 第三节制粒工艺的其它设备 一 调质的意义和要求 所谓调质就是通过水蒸汽对混合粉状物料进行热湿作用 使物料中的淀粉糊化 蛋白质变性 物料软化以便于制粒机提高制粒的质量和效果 并改善饲料的适口性 稳定性 提高饲料的消化吸收率的单元操作 一 调质的定义 第四节饲料的调质 二 调质的意义 调质的意义 提高制粒机的制粒能力 提高饲料消化率 改善颗粒产品质量 杀灭有害病菌 有利于液体添加 促进淀粉糊化和蛋白质变性 三 调质的要求 调质的要求 物料粒度 对蒸汽的要求 高温 少水的过饱和 0 2 0 4MPa 130 150 温度和水分 4 6 添加量 1 的水分物料温升大约11 调质时间 10 45s 降低调质器转轴的转速 改变叶片的安装角 增加调质筒体长度 二 蒸汽供给系统 一 蒸汽管路 蒸汽使用的一般原则是 高压输送 低压使用 锅炉 制粒机附近分汽缸 0 6 0 8MPa 不超过30m 制粒机 减压阀 管路保温和设置疏水阀 分气缸 疏水器 减压阀 汽水分离器 截止阀 安全阀 压力表 过滤器 观察镜 检查阀 蒸汽管路 蒸汽管路应具备的功能 具有供应制粒机最高产量的蒸汽量 分离并排出蒸汽中冷凝水 蒸汽压力要稳定 汽 水分离器 疏水阀和放水阀等 足够容量的锅炉 管道尺寸和控制阀 并根据配方不同可以调节汽缸和减压阀 蒸汽输送量 蒸汽压力 管路直径 输送速度 减压阀下游蒸汽速度一般为18m s 二 饱和水蒸汽的性质 减压阀 0 6 0 8MPa 0 2 0 4MPa 固定的时间内达不到调质要求的蒸汽量 过高容易造成物料温度过高 水分低某些营养物质易损失和颗粒质量变坏 高灵敏度蒸汽减压阀 先导活塞式蒸汽减压阀 直接作用弹簧薄膜式减压阀 高灵敏度蒸汽减压阀 杠杆式减压阀Y45Y 比例式减压阀Y43X 蒸汽的纯度指湿蒸汽中实际所含干蒸汽量占湿蒸汽总量的百分数 三 蒸汽纯度 即当蒸汽中不含有未汽化的水滴时 蒸汽的纯度为100 如果按热量计算 蒸汽纯度即为输送后每千克蒸汽的汽化潜热与该条件下饱和蒸汽的汽化潜热之百分比 如把纯度为100 的蒸汽1Kg 在0 7MPa的压力下输送 热量损失为207 2 2071 5 0 1 Kg 的蒸汽冷凝为水滴 即输送后蒸汽纯度为 1 0 1 100 90 在制粒机进行水热调质时 希望采用干蒸汽或过热蒸汽与物料接触 以加强调质效果 例 设制粒机生产能力为10t h 调质使粉料从15 升温到70 锅炉供应蒸汽压力 绝对 0 5MPa纯度为90 求所需蒸汽量 粉料比热容1 67KJ Kg K 解 绝对压力为0 5MPa的干蒸汽的热焓为2752 8KJ Kg 水的热焓为639 6KJ Kg 汽化热为2113 2KJ Kg 纯度为90 的蒸汽热焓为 639 6 2113 2 0 9 2541 5 KJ Kg 四 蒸汽添加量的估算 根据加热物料所需热量及蒸汽状态 可以计算出需要的蒸汽量 并进一步选择所需锅炉的规格 见下例 蒸汽最终状态为温度85 压力为0 1MPa 最终焓值为239 0KJ Kg 70 水的热焓 使粉料升温每小时所需热量 1 67 85 15 10000 1169000 KJ 物料调质所需的蒸汽量为 1169000 507 7 Kg 2541 5 239 0考虑到热损失 效率等因素 并有余地的为其他设备提供热量 一般10t h的制粒机可选用蒸发量为1t h的锅炉 三 不同物料的调质参数 由于饲养对象的不同 饲养配方不同 所以饲料中各种物质的含量不同 对于不同营养物质的含量和饲养对象的不同 在调质时有最佳的温度和调质参数的选用 四 鱼虾饲料的调质 一 鱼虾饲料的调质 水中稳定性 调质要求较高 制粒前 制粒后 3层加强夹套式调质器 颗粒稳定器后 二 鱼虾饲料的调质系统特点 本节小结 1 调质的意义和要求2 蒸汽供给系统3 不同物料的调质参数4 鱼虾饲料的调质 课后思考 1 什么叫调质 调质的意义与要求何在 2 简述蒸汽供给系统中管路如何组成 以及其具备的功能 3 试述鱼虾饲料调质系统的特点 第四节饲料的调质 一 影响制粒工艺效果的因素 第五节影响制粒工艺效果的因素和质量评定 影响制粒工艺效果的因素 原料 调质效果 操作 加工工艺 物理性质 粒度 容重 物料化学成分 淀粉质 生淀粉 熟淀粉 温度 水分 作用时间 淀粉种类 粉碎粒度 蛋白质 油脂 纤维质 热敏性原料 粘结剂 淀粉 海藻酸钠 膨润土 木质素 原料 1 3 2 不加药饲料 90 95 通过200目 小于10 糖蜜 3 二 环模几何参数对制粒质量的影响 环模几何参数对颗粒饲料质量的影响 环模孔有效长度 孔径 模孔的粗糙度 模孔间距 模孔的形状 操作因素对制粒质量的影响 三 操作因素对制粒质量的影响 喂料量 原料成分 调质效果 颗粒直径 蒸汽 压力 温度 水分 0 2 0 4Mpa 130 150 不带冷凝水 物料 65 85 14 18 转速 小于6mm以下 4 8m s 模辊间隙 0 05 0 3mm 切刀及其调整 不小于3mm 锋利 二 颗粒饲料的质量测定 国内普遍采用由武汉工业学院 原武汉粮食工业学院 研制开发的SFY 2型粉化仪来评定饲料的粉化率 测定步骤 1 每只箱内放入500g样品2 50r min的转速旋转10分钟3 用比名义颗粒直径小的样品筛筛分 以确定颗粒和粉末的质量 4 用下式计算颗粒饲料的粉化率 旋转筛分后的粉料重量粉化率 100 旋转前的颗粒重量 一 粉化率的测定 标准 颗粒粉化率 10 含粉率 4 超过指标1 5 即为不合格 实验时间 正式试验应该是在颗粒冷却后进行 即当颗粒温度降到周围环境温度的 5 认为已冷却 时进行 若试验是在冷却后4 5小时进行 则测得的粉化率中应加注 例 冷却后延误4小时测得颗粒粉化率是9 4 则应表示为 9 4 4 Notice 二 耐水性 试验方法 取样 对照样 试验样 烘箱内烘干 称重m0 浸泡 沥干 烘箱烘干 称重m 1份10g 2份各10g 130 烘2h 130 烘2h 直径10cm规定筛网 清水 25 静止或缓速 规定浸泡时间 计算 规定筛网如表所示 m0 mC 100 m0式中C 散失率 m0 对照样品质量 g m 两份试样平均质量 g 计算 本节小结 1 影响制粒工艺效果的因素2 颗粒饲料的质量测定 课后思考 1 简述影响制粒工艺效果的因素 2 颗粒饲料的质量评定指标有哪些 简述其测定方法 第五节影响制粒工艺效果的因素和质量评定 一 制粒工段的工艺流程 第六节制粒工段的工艺流程 二 膨胀制粒工段的工艺流程 三 水产饲料的制粒工艺流程 四 冷却器的风网系统 1 尽可能缩短整个风网系统的长度 减少弯头的数量 避免因压力损失过大而导致风量减小 影响冷却效果 2 尽可能缩短水平管的长度 为防止冷凝水产生 风道外壁应包有隔热保温材料 3 合理选择风管直径 并使风管内有较大的风速 一般风速为13 16m s 如果小于12m s 粉尘就容易在管壁上集结 冷却水也容易产生 同时还需要根据选用冷却风量核算颗粒层中风速是否超过允许值 对于立式冷却器 颗粒层中风速不得超过1 8m s 卧式冷却器