饲料混合机的混合机理及工作性能的评定

饲料混合机的混合机理及工作性能的评定何延东;王宇;高连兴【摘要】混合是生产配合饲料和混合饲料的关键工序,其目的是将配合后的各种物料在外力作用下相互掺合，使各种饲料能够均匀分布.饲料混合机作为混合工序的主导设备，其工作性能显得尤其重要.为此，介绍了我国典型饲料混合机的混合机理以及混合性能的评价指标体系，讨论了混合均匀度的表示方法和测定方法，分析了饲料混合机的发展前景.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷)，期】2006(000)002【总页数】3页(P64-66)【关键词】畜牧学;饲料混合机;评述;混合机理;混合均匀度【作者】何延东;王宇;高连兴【作者单位】沈阳农业大学,工程学院，沈阳,110161;沈阳农业大学,工程学院，沈阳110161;沈阳农业大学,工程学院，沈阳,110161【正文语种】中文【中图分类】S817.12+4物料在混合机中的运动是复杂的，以搅拌混合最为常见。其混合作用主要有剪切混合、对流混合、扩散混合、冲击混合和粉碎混合5种。5种混合方式在每一个混合过程中都同时存在，但起主导作用的是剪切混合、对流混合及扩散混合方式。双轴桨叶式混合机的内部结构如图1所示。机内并排装有两个转子，转子由转轴和多组桨叶组成，每组桨叶有两叶片。大部分桨叶呈45°安装在轴上，只有一根轴最左端的桨叶和另一根轴最右端的桨叶与轴线的夹角小于其它桨叶，其目的是让物料在此处获得更大的抛幅而较快地进入另一个转子的作用区。两轴上的桨叶组相互错开，其轴距小于两桨叶长度之和。转子运转时，两根轴上的对应桨叶端部在机体中央部分形成交叉重叠，但不会相互碰撞。混合机工作时，机内物料呈现多方位的复合运动状态：一是沿转子轴方向的对流混合；二是剪切混合，即由于物料内有速度梯度分布，在物料中彼此形成剪切面，使物料之间产生相互碰撞和滑动，从而形成剪切混合；三是特殊的扩散混合，在其机体中部一线区域，即两转子反方向旋转所形成的运动重叠区，由于两转子的相向运动使该区域物料受旋转桨叶作用比在其他区域强两倍以上。此外，被一侧桨叶提起的物料，在散落过程中，物料相互摩擦渗透，在混合机中央部位形成了一个流态化的失重区，使该区域的固体物料的混合运动像液体中的分子扩散运动一样，形成一种无规则的自由运动，充分进行扩散混合。混合作用轻而平和，摩擦力小，混合物无离析现象，不会破坏物料的原始物理状态。圆锥形行星混合机的内部结构如图2所示。当曲柄转动时，通过曲柄与齿轮的传动，使螺旋轴在围绕圆锥形筒体公转的同时又进行自转，致使物料不仅上下翻动，而且还绕着筒体四周不断转动并在水平方向混合。由于外壳为锥形，因此上下部的运动速度不同，同一高度层的运动速度也不一样，使得物料之间存在相对运动，从而达到混合的目的。因此，该混合机工作时主要是扩散混合，而且混合作用强，混合时间短，最终的混合质量较好。此外，混合料的粒径、密度、散落性及物料在混合筒内的充满系数都不会对混合机的正常工作产生明显影响。卧式环带式混合机主要由机体、螺旋轴、传动部分和控制部分组成，如图3所示。机体为槽形，其截面有O型、U型和W型3种。其中，U型混合机应用最普遍。在U型混合机中，又以单轴双螺旋最为常见（如图3所示）。该机的内夕卜螺旋分别为左、右螺旋，使物料在混合机内按逆流原理进行充分混合。夕卜圈螺旋叶片使物料沿螺旋轴向一个方向流动，内圈螺旋则使物料向相反方向流动，使物料成团地从料堆的一处移到另一处，很快地达到粗略的团块状的混合，并在此基础上有较多的表面进行细致的、颗粒间的混合，从而达到均匀混合。混合机的生产率用每小时生产量（t/h）来表示。通过测定一个混合周期的时间和已知的额定批次，混合质量计算即可。其中，混合周期的时间由3部分组成，即进料时间、卸料时间及纯混合时间。在正常生产情况下，用秒表测定混合机的混合周期，即时记录从混合机出料门第1次开启（或关闭）到第2次开启（或关闭）所需要的时间。计算混合机的生产率的公式为式中一混合机生产率（t/h）；—额定批次混合质量（kg）;一混合周期（min）。2.2.1混合均匀度的概念混合均匀度指的是混合物中各种组分均匀分布的程度，即混合物中任意单位容积内所含某种组分的粒子数与平均含量的接近程度。目前公认的表达混合均匀度的方法是利用统计学上的变异系数，即％值。2.2.2混合均匀度变异系数的表达饲料混合均匀度通常以其不均匀率（即其混合均匀率变异系数%）表示。它是指粒度相同的基本组分和检测组分（示踪剂）经搅拌混合后，检测组分存在于几个混合子空间内的颗粒m的离散程度。以（=1,2，…，）表示对第个混合子空间的测量结果，单位是测量单位（如颗粒数目、mg或光密度值等）。饲料混合均匀度的样本变异系数为式中一混合物样本的标准差；一混合物样本的平均值。变异系数表示的是样本的标准差相对于平均值的偏离程度，是一个相对值。当前，国内夕卜通用的规范是：合格的混合产品＜10%，优秀的混合产品＜5%。如果饲科混合产品〉20%，则无论是产品质量还是成本，都无法接受。2.2.3混合均匀度的测定方法国家标准(GB5918-86)规定混合均匀度的测定按甲基紫法进行。即以甲基紫色素作为示踪物，将其预先混合于饲料中，再用比色法测定样品中甲基紫含量，作为反映饲料混合均匀度的依据。残留率是混合机排料后残留在混合室内的物料质量与混合机额定批次混合质量的百分比。其计算公式为式中一残留率(％)；一混合室内残留物料质量(kg);—额定批次混合质量(kg)。目前，我国混合机均向着混合精度高、速度快、残留量小、低耗高效、系列化和适用范围广等方向发展。国夕卜流行的翻转式双轴桨叶式混合机是在普通双轴桨叶式混合机基础之上研制而成的，其进出料口合二为一，卸料时机体翻转180°，实现了快速无残留卸料，它将为国内饲料行业掀开崭新的一页。由于固体物料混合实验操作复杂，混合机理受到动量传递、能量传递和质量传递等诸多因素影响，混合机的混合机理仍带有很大的经验性。因此，有关混合机混合机理的论述只是一个定性的探讨，有关定量分析还有待于进一步的实验研究。在用甲基紫法测定混合均匀度时，由于出厂的甲基紫甲基化程度不一样，色调可能有差别，因此必须混合后才有可比性。同时，如果饲料中含有苜蓿粉等含叶绿素的组分，则不能用甲基紫法，使用时要用到分光光度计，这也在一定程度上限制了甲基紫法的应用。尽管现已存在其它的测定方法，但是都有着某种缺陷。鉴于上述原因，还需要更加深入地研究一种更加简便、安全的测定方法。【相关文献】饶应昌.饲料加工工艺与设备[M].北京:中国农业出版社,1996.沈在春.农产品加工机械与设备[M].北京:中国农业出版社,1993.任广跃，王红英，于庆龙，等.卧式混合机的混合机理、结构性能特点及发展前景分析[J].饲料工业,2