饲料的调质与制粒ppt课件.ppt

饲料的调质与制粒 1 饲料调质的目的 机理和要求蒸汽的类型与特性蒸汽的添加系统常见调质器介绍 调质篇 2 饲料调质的目的 机理和要求 3 饲料调质的目的 有利于饲料制粒成型提高饲料的消化吸收率增加水产颗粒饲料在水中的稳定性提高制粒机的产量 降低电耗减少压模和压辊的磨损破坏和灭杀有害因子调质过程中可添加2 3种液态组分 4 饲料调质的机理 饲料调质实际是气相 蒸汽 液相 细微水分散的水滴 的热量 质量向固相 粉状物料 传递热量和质量的过程蒸汽在饲料调质过程中 它既是传热体 又是传湿体调质亦是蒸汽中的热量和质量通过粉状颗粒物料的外表面向内部转移的过程 粉状物料的调质是蒸汽均匀围绕粉状物料的周围 靠近颗粒物料的表面形成界面层的过程 5 不同饲料的调质要求 6 蒸汽的类型与特性 7 湿蒸汽 饱和蒸汽和过热蒸汽 湿蒸汽 是水 细微分散的水滴 和蒸汽的混合物 湿蒸汽的质量被界定为每公斤水与蒸汽的混合物中蒸汽的百分含量 如果对其继续加热量 蒸汽含量增加 蒸汽温度并不升高 饱和蒸汽 在常压下蒸汽含量达到100 即在100 饱和温度下 蒸汽就成为不含有水的蒸汽 饱和蒸汽失去能量 水分将会凝结 过热蒸汽 当对该饱和蒸汽继续加热 饱和蒸汽的焓值和温度继续增加 该蒸汽成为过热蒸汽 过热蒸汽是制粒需要的蒸汽品质 8 湿蒸汽 饱和蒸汽 过热蒸汽的区别 如果随着蒸汽压力的增加 水的汽化温度亦随之提高 同样形成湿蒸汽 饱和蒸汽 过热蒸汽的需要温度亦相应提高 9 将同一批粉料调质到相同的水分 蒸汽含量越高的湿蒸汽 其加热的温度越高 将同一批粉料加热到相同的温度 蒸汽含量越低的湿蒸汽 其调质的水分越高 说明 10 11 12 13 不同性质饱和蒸汽的使用原则 当调质前粉料的水分较高时 应适当提高蒸汽压力 使其在达到规定的调质温度时 减少水分的加入量 当调质前粉料的水分较低时 应适当降低蒸汽压力 使其在达到规定的调质温度时 增加水分的加入量 当需要降低调质温度时 应适当降低蒸汽压力 使其在达到规定的调质水分时 降低热量的加入量 当需要提高调质温度时 应适当提高蒸汽压力 使其在达到规定的调质水分时 增加热量的加入量 14 蒸汽的添加系统 15 16 生产线蒸汽需要量的计算 Ck 水的比热4 186 17 制粒机产量 调质温度和蒸汽消耗量的关系 18 19 20 常见疏水阀 减压阀结构 21 常见调质器介绍 22 调质器的作用 对制粒前的物料进行水热调制 使物料充分吸收热量 水分和液体 使其达到和接近制粒工艺所需要的要求 完成到制粒机的输送主要考核指标 调质时间 水分 液体的吸收量 温度 淀粉的糊化度 附加动力 23 调质器的分类 按调质时间 可分为长时间和短时间调质量器 按蒸汽的作用强度 可分为高温 高压和低温低压调质器 按调质器结构 可分为机械输拌送料和大容量 长时间连续调质器 按加工对象 可分为水产饲料 畜禽饲料 粗纤维饲料调质器 按配用机型 可分为颗粒机用 膨化机用和两者通用调质器 24 常用调质器的类型 单级桨叶式调质器 多级桨叶式调质器 带蒸汽夹套的调质器 适宜在环境温差大的地区 单轴螺带式桨叶式调质器单轴加长调质器双轴桨叶式调质器单轴多点蒸汽喷射调质器 25 单轴桨叶式调质器 是目前使用最广泛的一种调质器 调质器的结构较为简单 主要有主轴 桨叶 支承及传动机构成 低于125r min交低速 125 500r min叫高速型 调质时间为10 15s 26 瑞士布勒公司调质器 27 单级桨叶式调质器的结构 28 短时间调质 18s 的桨叶分布 29 长时间调质 18s 的桨叶分布 30 多级桨叶式调质器 主要适用于水产饲料 其桨叶结构和普通桨叶调质器基本相同 为了加强调质作用 通常采取二 三级调质器组合 产量 t h 调质器的直径为400 420mm 配备动力37 5KW 调质器长度为2450 3300 标准桨叶叶片为52片 调质器外部配有蒸汽夹套辅助加热 保温 调质时间为90 120s 31 多级桨叶式调质器 32 带蒸汽夹套的调质器 改善调质器外部环境使调质器内物料充分调质 在不同的环境下达到相同的质量 使调质器内的冷凝速度减慢 适当加长调质 延长调质时间能起到有效调质和杀菌的作用 蒸汽夹套上装有疏水阀 33 单轴螺带式桨叶式调质器 调质时间长60S 90S 采用螺带和内置可调位置的桨叶组成 在出口有满面螺旋叶片 确保物料的充满系数达到80 以上 34 35 单轴加长调质器 转速低15s 90s 调质时间长60s 150s 调质温度105s 112s 淀粉糊化度高 肉鸡料达40 45 36 双轴桨叶式调质器 不同直径上下布置调质量器 同直径水平布置调质器 不同直径水平布置差速双轴桨叶调质器 一 二类和单轴桨叶相同 两个相对独立的调质器 取消中间的分隔板 形成 和 8 形 物料在调质过程中可以大部分相互渗透混合 从而延长调质时间 提高液体的吸收量和淀粉的糊化度 滞留时间平均45 淀粉糊化度为20 25 搅拌桨叶反向旋转 同向推进 转速相同 37 差速双轴桨叶调质器 主要用于膨化机调质 调质时间长 平均物料滞留时间150 180 淀粉糊化度高 可达40 50 调质过程中液体添加比例高 大轴145 165和小轴290 330 如 DDC540技术参数为 大转子直径680 小转子直径520 中心距390 动力配备22 5KW 电机转速1765 长度3020 进汽口12个桨叶片2 60把 配套生产能力1 2吨 H 38 不同直径上下布置调质器 布勒 同直径水平布置调质器 CPM 39 差数双桨叶调质器结构 40 单轴多点蒸汽喷射调质器 在常规的单轴调质器上由单点蒸汽注入 改为多点蒸汽注入 7 9点 蒸汽喷头入口装有电磁阀 可以自由调控 桨叶采用宽型桨叶 可以增加阻力 加强搅拌能力 调质器的主轴较粗 调质器外壳带有蒸汽夹套 41 42 43 制粒概论环模的材质环模的主要技术参数常见制粒机的简介环模的安装与使用影响制粒效率的因素制粒机的发展方向 制粒篇 44 制粒概论 制粒的定义制粒的工艺制粒的原理制粒的必要条件 45 制粒的定义 将粉状饲料原料或粉状饲料经过水 热调质并通过机械压缩且强制通过模孔而聚合成型的过程 46 畜禽料的制粒的工艺 47 制粒工序模拟图 48 制粒机的工作原理 供料区 物料基本不受机械外力的影响 但它受离心力的影响 使环模紧贴在环模的内圈上 密度为0 4 0 7G CM3 49 变形压紧区 变形压紧区 随着模辊的旋转 物料进入压紧区 受到模辊的挤压作用 粉料之间产生相对位移 随着压力的逐渐增大 粉粒间间隙逐渐减小 物料产生不可逆的变形 密度增加到0 9 1 0G CM3 50 挤压成型区 在挤压区内 模辊间隙减小 挤压力急剧增大 粉粒体之间的接触面突然增大 产生较好的粘接 并被压入模孔 物料由于产生弹性变形和塑性变形等组合变形形成的颗粒密度达到1 2 1 4G CM3 物料被挤压出模孔后有一定的回弹率 一般回弹率为2 5 另外物料的物理性质 环模的长径比也会影响回弹率 不同孔径颗粒的回弹率 51 实现物料压粒的必要条件 受力分析 tg 2f 1 f f 环模与压辊的间隙越大 其越小与摩擦系数f成正比关系 物料的成分不同其摩擦系数也不同物料的摩擦系数越大 其需要的角度应越大 其需要的环模压辊的间隙也应该越小 52 环模的材质 决定环模性能的因素常用环模材质合金压模不锈钢压模渗碳不锈钢压模不锈钢材质X46Cr13的处理 53 决定环模使用性能和寿命的几个因素 耐磨性 多数环模的损坏是由于磨耗 压模回因使用而引起表面磨损和模孔的增大 它的耐磨性随着它的表面硬度 显微结构和化学成分而变化 它主要由材料和热处理的方法而决定 耐腐蚀性 某些添加在高温 高压下会引起点蚀 从而腐蚀压模材料 抗腐蚀是影响压模性能的最关键因素 高碳 高铬的压模具有最好的耐腐蚀能力韧性 在制粒过程中压模承受着巨大的冲击力 可引起压模及时损坏 超过工作时间也造成压模的疲劳损伤 压模的材料选择 热处理的方法 开孔率都是影响韧性的重要因素 54 耐磨性 耐腐蚀性 韧性三者之间的关系 耐磨性和韧性 提高压模硬度能增强耐磨性 但会降低压模的韧性 增加其脆性 因此必须将压模的硬度限制在能保持使用所需最低限度的结构水平上耐磨性 耐腐蚀性和韧性 压模的金属结构差和耐腐蚀性差会降低其耐磨性 压模的抗冲击能力也差 较容易开裂韧性与开孔率 增加开孔率可能导致压模易开裂因此 要折中地运用这些因素来选择环模 55 被腐蚀的模孔 56 常用环模的材料 45 钢 淬火 30CrMnTi钢 渗氮 20Cr渗碳QT45 50高频淬火X46Cr13 X46Cr14 高碳铬钢 真空淬火处理 目前较先进 57 合金压模 合金压模 使用了渗碳硬化技术 增加了压模的表面硬度 芯部材料的含碳量低 较软 具有较高的抗冲击能力 不易开裂 耐腐蚀能力差 表层的硬化层被磨损后 使用后期磨损更迅速 选择材料时注意镍的不同含量 含镍高能增加韧性 58 不锈钢压模 也叫铬压模 一般用X40Cr13经淬硬或真空淬硬制成的环模含碳0 4 0 5 铬12 14 具有较强的抗腐蚀能力 耐磨性和韧性比合金钢差压模表面到芯部的硬度较均匀 59 渗碳不锈钢压模 具有同合金钢环模一样的淬硬表面 耐磨性强从表面到芯部的硬度逐渐递减耐腐蚀比合金钢强 比不锈钢差芯部的硬度比合金钢强具有极好的耐磨性 能多次使用 压模成本低 60 三种材料的压模的比较 注 表中数据 0代表最低 100代表最高 61 介绍X46Cr13热处理过程 环模加工成形后 洗尽油污 完全干燥入炉处理真空度控制在1KPa环模垂直叠放 不可在一个平面放数个环模真空淬火回火 62 淬火温度对X46Cr13硬度的影响 红色表明最佳 回火温度对X46Cr13环模硬度的影响 63 X46Cr13的化学成分 WT X46Cr13的机械性能 X46Cr13处理后的化学及物理特性 64 环模的主要技术参数 环模的工作面积模孔的排列 孔型 开孔率 光洁度环模的转速环模的主要技术参数压辊的种类 65 环模工作面积 环模工作面积指环模的内径周长和有效宽度的乘积 有效宽度指环模两越程槽之间的距离 在同样的工作面积下 环模内径和有效宽度成正比 66 孔的排列和开孔率 环模钻孔时的排列方式一般沿周向排列 并在宽度方向上排与排之间的小孔相互交错 使整个钻出的小孔呈近似等边三角形排列 英国SIZER公司ORBIT70颗粒机环模开孔率 67 环模的开孔率 如果设小孔的直径为d 小孔与小孔之间的壁厚为a 环模开孔率为 则根据等边三角形原理 不难算出 0 9d2 d a 2一般开孔率在20 30 之间在考虑环模有足够强度的条件下 尽可能提高开孔率从上面的公式可以看出 在模孔直径一定的情况下 要提高环模的开孔率 必须减小模孔之间的壁厚 但最小壁厚必须满足环模强度的需要 一般的规律是 模孔直径越大 环模开孔率越高 68 环模的转速 环模线速度指环模内圆切线速度 它的高低影响到挤压区内的料层厚度及物料通过模孔的时间 进而影响制粒机产量和颗粒质量 线速度过高时 有可能使挤压区内的物料形成断层 制粒不连续 制出的颗粒松软 粉料多 而且对于水分含量较高的物料还易打滑 甚至根本不能制粒 较低的环模线速度虽然制出的颗粒质量好 但对产量影响较大 69 环模的转速 国内外的厂家选用的环模线速度在3 5 8 5m s环模的转速是根据原料的特性和颗粒直径的大小来决定的环模的线速度提高 产量增大 能耗提高 颗粒的硬度和粉化率指数上升大型颗粒机生产的小孔径不如小型颗粒机的效果好 尤其在生产3mm以下的畜禽饲料和水产饲料的时候 环模转速控制的发展趋势 对环模采用无极调速采用可调双速传动 70 环模的孔形 直形孔 反向阶梯孔 减压外锥形扩孔 减压正向带锥形过度阶梯形 适用于大颗粒和纤维高的颗粒饲料 注 从左至右分别是直形孔 反向阶梯孔 外锥形扩孔 正向带锥形过度阶梯形 71 各类减压孔的设计 72 模孔的光洁度 模孔的光洁度 模孔的光洁度越高 物料在模孔内易于成形 生产效率高 颗粒的表面质量好 但光洁度过高 则孔壁和物料的磨损力太小 反而不利于颗粒成形而影响质量通常要求光洁度0 8 1 24 73 环模的主要技术参数 压缩比 D D d d 对于小孔径 压缩比一般是1 56长径比 指环模孔的有效长度和环模孔的最小直径的比值 对于释放式阶梯孔和外锥形孔来说 模孔的有效长度即为环模的总厚度减去释放孔的长度或外锥孔的长度 74 环模的主要技术参数 d 颗粒直径 mm L 有效长度 环模的有效厚度 T 总厚度 在环模的L较小时 用于增加环模的强度 X 扩孔深度 X L TD 入口直径 使粉料容易流入模孔 L d 环模的长径比 是反映颗粒被环模压制的松与紧的重要参数 75 环模的厚度环模的有效长度 指物料挤压的长度模孔的锥形进口直径 利于它们进入模孔 减少物料入孔的阻力 一般孔径为30 76 不同饲料的模孔直径的长径比 77 压辊的种类 拉丝辊面 最常见 防滑能力强 但物料易向一边滑移 可将拉丝两边做成封闭性凹穴的辊面 摩擦系数小 物料不易侧向滑移槽沟辊面 与凹穴辊面一样 物料不侧向滑移 摩擦系数较凹穴辊面佳碳化钨辊面 辊面有碳化钨颗粒 用于磨损压辊严重及粘性大的物料 但安装不慎易伤环模 78 压辊壳 79 常见制粒机简介 制粒机的类型常见制粒机的内部结构常见制粒机的技术参数环模颗粒机的辅助装置不同规模制粒机质量 产量 能耗比较 80 环模颗粒机的传动装置 颗粒机的传动方式 齿轮箱式和皮带式颗粒机的动力配备Buhler 3 17 7 25KW dm2CPM 4 0 9 26KW dm2Walter 2 47 4 47KW dm2 81 CMP齿轮式颗粒机 牧羊皮带式颗粒机 82 CMP齿轮式传动箱 83 CPM齿轮传动箱内部结构 84 布勒公司皮带式颗粒机 85 86 CMP3000系列双辊式制粒机技术参数 87 CMP7700系列双辊式制粒机技术参数 88 正昌系列双辊式制粒机技术参数 89 环模颗粒机的辅助装置 强制喂料器辊模间隙自动调节装置打滑 塞机 控制装置环模的快速锁定和解锁装置过载保护装置制粒机的润滑 90 不同规模制粒机质量 产量 能耗比较 颗粒压制机的规模越大 其相关成本越低环模的直径与寿命成线型关系 环模的直径越大 环模的使用寿命越长 91 使用大直径环模和压辊是降低制粒能耗的一项有效措施 92 2辊式颗粒机生产能力降低 电耗明显降低 但颗粒的含粉率有所增加新模配新辊 模辊的最佳寿命是1 1 但实际上国外1 2 国内1 3 93 环模的安装与使用 环模的安装与拆卸模辊间隙的调整的原则模辊间隙对颗粒硬度和能耗的影响环模的日常保养 94 环模安装方式 直面式安装简单 环模不易倾斜 但环模固定螺栓容易剪断 不适用于大型号的制粒机 锥面式安装环模定心性能好 传递扭矩大 环模固定螺栓不易剪断 但需要装配者细心和掌握一定的技巧 不然环模易装斜 抱箍式安装比较适用于小型号的制粒机 安装方便 需时短 缺点是环模本身不对称 不能掉面使用 95 环模的拆卸 96 模辊间隙调整的原则 一般来说 环模与压辊之间的间隙在0 1 0 3mm之间为宜 新压辊和新环模相配宜采用稍大的间隙 旧压辊和旧环模相配宜采用较小的间隙 大孔径的环模宜选用稍大的间隙 小孔径的环模宜选用稍小的间隙 容易制粒的物料宜取大间隙 难以制粒的物料宜取小间隙 97 98 99 100 自动液压模辊调节系统 101 环模的日常保养 当需要更换环模时 应以非腐蚀性油料将原来的饲料挤出 以便再次使用时出料顺畅 并能防止模孔腐蚀 环模在使用一定的时间后 应定期检查环模内表面是否有局部凸出部分 并检查模孔导料口是否有磨平 封口或内翻等现象 如有 应用磨光机或其它工具将环模工作内表面凸出部分磨平 然后再对导料口进行倒角 对环模进行必要的修复 以延长环模的使用寿命 修复时应注意环模工作内表面最低处应高于越程槽底部2mm 并且修复后仍有压辊偏心轴调节余量 否则环模就应该报废 102 环模的日常保养 假如多数模孔被物料堵塞不出料 可以采取用油浸泡或用油蒸煮的办法使物料软化 再重新进行制粒 如果仍然不能制粒 则可以用电钻将堵塞模孔的物料钻出后 再用油性物料加细砂研磨后使用 环模必须存放在干燥 清洁的地方 并做好规格标识 若存放于潮湿的地方 有可能会造成环模的腐蚀 从而降低环模的使用寿命或影响出料效果 103 环模储存方法 环模的运输 104 影响制粒效率的因素 原料进料流量蒸汽生产操作 105 原料因素 淀粉含量较高的物料易被蒸汽糊化 这些原料经过调质后 有一定的粘性 有利于颗粒成形 对粗纤维含量高的原料 添加一定量的油脂 在制粒时可以减少物料与环模之间的摩擦力 有利于物料通过环模 且成形后颗粒外观较光滑 一般添加量1 左右 粒度越细 表面积越大 物料吸收蒸汽中水分越快 利于物料调质 也易制粒成形 从制粒角度来讲 粉碎细 制粒强度高 但加蒸汽多 稍不留意易于堵机 且原料粉碎过细 造成粉碎电耗过高 粒度过粗 增加环模和压棍磨损 制粒成形困难 尤其是小孔径环模成形更难 并造成物料糊化效果差 导致物耗高 产量低 颗粒含粉率高 因此 通常生产畜禽饲料 粉碎玉米宜采用2 5 3 0mm筛板 106 进料流量控制 进料结构要有效地消除因结块而造成的进料时断时续或时大时小的的现象 不设置该缓冲仓 或者缓冲仓与喂料起之间有较长的连管 0 5m以上 就难以保证来料量稳定 料流量不足 当制粒机运转平稳正常 蒸汽供应充分 进料闸门全部打开 喂料机转速调到额定值而主电机工作始终达不到额定电值时 即可判断来料流量不足 这时应查明原因 辩症施治 107 蒸汽质量 蒸汽的作用 蒸汽是调质时水分添加的来源 是饲料淀粉糊化的热源 既可杀灭饲料中一部分细菌 又可以稀释饲料中天然粘结剂 使物料中的每一微粒外部形成一层薄薄的含水层 利于物料糊化 便于制粒 从而改善了颗粒饲料质量 汽包应尽量靠近制粒机以提高蒸汽质量 因为蒸汽质量对制粒机至关重要 纯度不够的蒸汽将导致制粒机堵塞或产生不符合要求的饲料 并容易出现一系列故障 饱和蒸汽压力应为0 2 0 4Mpa 压力过低时 在固定的调质时间达不到调质指标 压力过高时 蒸汽温度也高 蒸汽通过调质器对物料的热传导加温增强 容易造成物料温度高 水分低 局部物料烧焦等 影响制粒质量 108 蒸汽质量 要保证蒸汽压力波动幅度一般不应大于0 05Mpa 而蒸汽压力与蒸汽管路系统的设计和正确安装是分不开的 低