加工过程与饲料成品质量的关系.doc

加工过程与饲料成品质量的关系-配料、混合、输送、装卸与广义均匀度王永昌随着饲料工业的发展及饲养水平的提高,人们对饲料质量日益重视。而饲料加工过程中单项工序与饲料产品加工质量的关系,各国专家进行了研究,并有很多报道。但各工序之间的相互关系对饲料产品质量的影响, 研究报道很少。本文引进广义均匀度概念来分析配料、混合、输送、装卸等工序对饲料产品均匀度质量的影响。当加工工艺是配料、混合、提升、输送、进仓等组成见图1,饲料加工过程中的均匀度应是最终饲料质量的均匀度,就是各组份偏离配方差值, 偏离配方的主要影响因素由以下四个方面:1配料;2混合、3分级、4污染。如果离开了配料正确和混合均匀; 离开了输送、装卸消除分级及污染等因素,饲料质量就难以保证。实际配料正确、混合均匀、分级及污染等因素都是衡量各组份偏离配方的差值。为此, 配料正确、混合均匀、分级等引起偏离配方的值,其实质就是各组份之间均匀程度的表现。 各组份偏离配方即各组份均匀程度就称之广义均匀度,并进行讨论。而污染可认为属于外来增加的组份引起的偏离配方。所以, 污染偏离现不作讨论。饲料成品的均匀度,是以某一组份的最终的总偏离来表现,而总偏离是由配料、混合、 输送、装卸等工序的组合而成。由于图1 饲料厂传统工工艺饲料厂计量(配料)称量误差 、混合均匀度和混合后的分级都呈正态分布,而且每个误差值又是独立量,其函数式为:y=f(x)= 式中 =为标准差。令表示称量绝对误差值,根据概率统计理论,不同概率时和的关系式为t。由数学手册可查得不同概率时的t值,见表1。误差值110 110.32110.67111.12概 率025 50 75 误差值111.96112 112.58113 概 率90 95 99 99.7不同误差值的概率表 表1当配料秤称量值在允许误差的概率为95时, 误差值为2倍的标准差。 根据上述误差特性,适宜采用广义方和根法进行误差合成。其计算式为:C=K(C1/K1) +(C2/K2) +(Cr/Kr) -(1)式中C,C1,C2, Cr为总的及各分量的相对误差, K,K1,K2Kr为对应未定系数误差概率分布的置倍系数。由于每个误差呈正态分布, 查”实验误差估计与数据处理”一书,知 K,K1,K2Kr均为3。故(1)式可简化为:C=( C +C1+C2,+.Cr . )-(2)设每饲料厂配料秤最大称量G=500kg,最大称量时误差=1/500=0.002, 配料称量误差落入允许范围的概率为95,采用每批500kg混合机,单机测定混合均匀度CV=5混合后的物料经提升机,螺旋输送机入仓,在打包机出口处测定混合均匀度CV=7。则成品允诺偏离CV=7,现以配比为10的鱼粉来计算配料、混合、 输送、装卸等工序的偏离对产品均匀度质量的影响及允许输送、装卸的偏离。一配料误差CV配的计算:1.配料平均称量：当测定次数n=10时，10%鱼粉配料最小平均称量为最小=0.1G=0.1X500=50(kg)_2.配料秤最大平均绝对误差:X=X G=0.002X500=1(kg)3最大平均称量: 最大=50+1=51(kg),4.称重标准差,以配料称误差概率为95%时测定次数n为10次,标准差的最大误差的计算:=1.05 (kg)4 10鱼粉配料称量时的变异系数:CV配=2.05%二 配料以后各工序变异系数的计算C总=7% C配=2.05% C混=5% 计算输送、装卸分级引起的变异系数:C总=( C配+C混+C输+C装+)令C1=C混+C输+C装+= CV混+CV输+CV装+则C总=( C配 +C1) 故C1=6.68(%)令C2= C输+C装+则C2= C1- C混故C2= =4.43(%)最终产品的均匀度即广义均匀度,就是:CV配+CV混+CV输+CV装=CV包=CV总=(7%)CV包=CV总= 7%由于总偏差是由各分偏差通过方和根合成法即几何合成法来计算。各分偏差对广义均匀度的比值,并可通过几何作图求出如下图2:图2:从图2中可知:AB =C1=6.68(%) AC=C2=4.43(%) BC=5(%) BD=C总=7% ED=a EF=b BF=c=arcsin 2.05/7=17.09=arctg4.43/5=41.47 a=CV配sin=1.30(%) b= CV混cos=3.74(%)c= b. cos=3.55(%) b= CV总-a-c=7-1.3-3.55=2.15(%)1计算各分偏差占总偏差（广义均匀度）的比重：配料偏差占总偏差的比重=a/（a+b+c）=1.3/7=18.5(%)混合偏差占总偏差的比重=b/（a+b+c）=2.15/7=30.7(%)装卸偏差占总偏差的比重=c/（a+b+c）=3.55/7=50.7(%)2混合偏差及输送、装卸偏差相对于配料偏差的比值:从上计算可得：混合偏差对于配料偏差值之比：C混/ C配=30.7/18.5=1.659倍输送、装卸偏差对于配料偏差值之比:(C输+C装)/ C配=50.7/18.5=2.74倍从上计算可看出配料对于混合偏差及输送、装卸所影响饲料成品均匀度的偏差很小, 混合影响饲料成品均匀度的偏差为配料偏差1.659倍,输送、装卸等影响饲料成品均匀度的偏差为配料偏差2.74倍。同理配料秤的称量误差为1/300, 组份配比为5%,混合机容量为500Kg 混合均匀度CV为5%,成品均匀度CV为7%时。计算配料CV已达5.9%, 在混合后就出现不合格产品,所以若上例中配料秤的称量误差为1/100、组份的配比为10%时, 混合均匀度CV为5%,成品均匀度CV要求为7%。经计算此时配料秤均匀度的变异系数CV=10.3%,该配料秤称量这意味着配料的误差的已超过成品均匀度的要求,所以配料秤的称量误差为1/100不可能生产出合格产品。同理经计算配比为30%以上的组份,混合均匀度CV为5%(实际30%组份混合均匀度CV远小于5%),成品均匀度CV要求为7%。无论用误差为1/100的配料秤来配料, 配料和混合的误差都在允许范围内,对饲料成品均匀度的影响程度不超过允许范围。所以,配料、混合、输送+装卸对饲料成品均匀度质量的影响程度分别为4.4%、51%、44.6%。输送、装卸允许偏差CV可达3.5% ,所以,防分级是控制饲料成品均匀度质量的是重要因素,亦是提高饲料成品质量主要途径之一。若组份的配比为2%时,配料秤的最大称量500Kg称量误差为0.3%,混合机容量500Kg,混合均匀度CV为5%,成品均匀度CV要求为7%。计算输送、装卸对饲料成品均匀度允许偏差的程度。经计算,平均称量值为10Kg,计量最大平均误差值为1.5Kg,标准差为1.58Kg, 称量最大的变异系数CV为13.7%, 所以,2%的组份用大秤来配料,不可能生产出合格的产品。同时配料秤允许的最小称量为最大称量的10%.才能保证0.3%配料精度。为此,小称量必须用小秤才能确保生产出合格的产品。三微量组份直接添加及稀释工艺对饲料成品质量的关系微量组份是饲料质量的核心, 添加工艺将直接影响饲料成品的质量,只有全面了解微量组份不同的添加工艺对饲料成品质量影响,才能正确选择较合理的工艺。1微量组份直接添加对饲料成品质量的影响微量组份添加量为总组份的0.1%,微量组份经配料(计量秤)计量, 计量秤最大称量为5Kg,计量误差为0.1%,直接投入500Kg混合机内,混合均匀度CV为5%, 成品均匀度CV要求为7% 。计算输送、装卸对饲料成品均匀度允许偏差的程度。同理计算,平均称量值为0.5Kg,计量最大平均误差值为0.005Kg,标准差为0.105Kg, 称量的变异系数CV为0.21%, 混合均匀度CV为5%。输送、装卸对饲料成品均匀度允许偏差的程度为4.8%。显然,微量组份直接工艺添加可提高了饲料成品均匀度的质量。2稀释工艺对饲料成品质量的影响稀释工艺的前期为微量组份直接称量与载体经预混合工艺,配成预混合料(微量组份为1份, 载体为79份),后期为预混合料再经配料(人工直接添加,微量组份实际添加量不变,但配料量增加了79倍)、混合、输送、装卸加工成成品。现分析如下: 预混合料厂或预混合工段微量组份直接添加再经混合,一般不经输送、装卸就成预混合料成品。后期预混合料成品经配料、混合、输送、装卸加工成饲料成品。前期微量组份称量为总组份(即最预混合机容量)的10%, 计量秤最大称量50Kg, 称量误差为0.1%。混合机容量为250Kg%, 均匀度CV为5%。后期混合机容量为500Kg,混合均匀度CV为5%。成品均匀度CV为7%预混合料加入量为2%,人工添加称量误差为0.1%,计量秤最大称量50Kg(或自动配料秤自动添加,称量误差为0.3%)。实际成品中微量组份均匀度允许偏差是各种偏差之和的均方根。现计算采用稀释工艺后输送、装卸对饲料成品均匀度允许偏差的程度。同理计算, 前期平均称量值为25Kg,计量最大平均误差值为0.05Kg,标准差为0.052Kg, 称量的变异系数CV为2.08%, 混合均匀度CV为5%。后期平均称量值为10Kg, 计量最大平均误差值为0.05Kg, 标准差为0.052Kg,后期配料秤称量的变异系数CV为5.2%,输送、装卸对饲料成品均匀度允许偏差CV为3.08%。不同配比、不同称量误差的配料秤及不同添加工艺,对饲料成品均匀度及输送、装卸分级的允许偏差见表2。表2添加量及添加方式配料(计量)秤精度及配料 秤的CV混合机混合均匀度允许输送、装卸偏差附 注2%0.1%,13.7%5%0%。配料后就出不合格产品5%0.3%, 5.9%5%0%混合后就出不合格产品10%0.3%,2.05%5%4.43%30%0.3%, 0.3%5%4.8%直接添加*0.1%0.10%5%4.8%稀释工艺0.1%5%3.08%*直接添加、稀释工艺以组份0.1%,台秤计量精度为0.1%四确保成品均匀度的措施从上计算,分析,为了确保成品均匀度,减少输送、装卸分级主要的因素。所以.在工艺设计中,可采取以下措施:1) 在混合过程中添加0.5% 1%的食用矿物油,以防分级,影响饲料成品均匀度;2) 减少输送长度和成品仓高度,特别是料仓高度大于6m时,应在料仓内应增设防分级装置;3) 在混合过程中添加0.5% 1%的食用矿物油,以防分级,影响饲料成品均匀度;4) 减少输送长度和成品仓高度,特别是料仓高度大于6m时,应在料仓内应增设防分级装置;5) 采用埋刮板机输送,尽量不用螺旋输送机;6) 混合后直接制粒或打包,是最佳的工艺布置,是当代国外饲料工业先进的国家提倡的新工艺见图(以先配料,后粉碎,再混合为例)。7)组份的比例小于5-10%时常采用小称量的配料秤,可提高配料精度,亦就提高了组份的广义均匀度。8)组份的比例小于1%-2%的组份,经人工用小称量高精度计量秤称重,并直接加入主混合机(其混合均匀度CV须小于5%)或采用混合稀释工艺,使配料误差随配比增加而降低,亦就提高了组份的广义均匀度的一个行之有效措施 饲料厂新型工艺流程图五通过上述计算讨论,可得出如下结论:1)在配合饲料工艺设计中,当混合机的混合均匀度小于CV=5%,配料秤的配料精度在1/300范围内,组份在10%时,对饲料成品均匀度,配料和混合的误差不起主导作用,而输送、进仓的装卸引起分级是影响饲料成品均匀度的主要因素。