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    顆粒飼料水分檢測控制的研究

       日期:2017-09-28     作者:內蒙古自治區赤峰市農牧科學研究院 韓曉華 娜日娜 李 峰    瀏覽:764    評論:0    
    核心提示: 顆粒飼料中水分含量是一項重要的質檢指標,直接影響顆粒飼料的品質和經濟效益。水分含量超過合理標準,顆粒飼料易發霉變質,加大保
           顆粒飼料中水分含量是一項重要的質檢指標,直接影響顆粒飼料的品質和經濟效益。水分含量超過合理標準,顆粒飼料易發霉變質,加大保存難度,還會使營養成分比例減少;水分含量低于合理標準,會影響飼料適口性并產生重量損失,效益會相應降低。因此在飼料加工過程中,適宜的水分含量有利于制粒,降低加工成本,提高顆粒飼料的質量和生產效率。

    1    影響顆粒飼料水分含量的因素

           顆粒飼料在生產過程中,成品料中水分受到粉碎、調質、其他液體添加物、制粒和冷卻等因素的影響,是比較復雜、不斷變化、不易控制的檢測指標。
     
    1.1  粉碎過程的影響因素
            粉碎工藝是飼料產品加工過程中的關鍵環節,水分在粉碎過程中會有損失。通過對不同孔徑的粉碎機篩片,粉碎前后物料水分含量進行對比檢測分析發現,隨著物料粉碎粒度減小,水分損耗明顯增加;對不同梯度水分含量的物料,粉碎前后物料水分含量對比檢測分析發現,隨著物料水分含量增加,粉碎后物料水分損耗增加,最大損耗接近1%,粉碎效率顯著降低,能耗明顯增加。
     
    1.2  混合過程的影響因素
           當混合后粉料水分含量遠低于12.5%時,可考慮在混合時噴加霧化水。但目前這方面存在很多問題:添加量不能超過2%;保水性能差,添加2%水分僅有40%~50%保水率;最好使用熱水,可以防霉;要考慮混合時間和水分添加時間的一致性;保證均勻,調整噴頭位置和噴水口大??;需要加防霉劑;要注意清理混合機內壁。諸多因素限制了在混合機加水,而且加的游離水會使成品料發霉機會增加。
     
    1.3  調制過程的影響因素
           調質水分、溫度和時間是控制最終物料調質效果的關鍵因素。在蒸汽調質過程中,水分是熱能的載體,調質水分的多少影響著調質溫度的高低,調質時間決定著蒸汽中水分和熱能的利用率。調質水分可以通過調節蒸汽量添加量和調質時間來控制,調質時間長短
    可以通過改變調質器內物料的充滿系數來調節。
     
    1.4  制粒過程的影響因素
           制粒所用壓模設備壓模的孔徑大小不同,生產出來的顆粒飼料產品水分也不同??讖叫〉膲耗?,其生產的飼料顆粒直徑較小,冷卻風容易穿透顆粒,因此冷卻時帶走的水分多,產品水分較低;反之,孔徑大的壓模,飼料顆粒直徑較大,冷風不容易穿透顆粒,冷卻時帶走的水分少,產品水分較高。
     
    1.5  冷卻過程的影響因素
           冷卻是加工過程中控制產品水分的最后環節。 在這過程中,首先要保證水分不超過質量控制指標,其次是控制溫度在適當范圍內,保證產品不會因溫度過高而帶來不利影響。目前多使用逆流式冷卻機,效果很好。在冷卻時,水分降低和溫度降低是相關的,正如在調制器內,水分提高和溫度升高呈對應關系。通常溫度每升高(或降低)10℃,物料水分將增加(或減少)0.6%。
     
           同一批次生產原料在相同的生產工序里其水分變化也不盡相同,成品料含水量與生產流程中原料含水量非線性相關,沒有特別有效的方法能預測出最終產品的水分含量。因此,顆粒飼料生產最有效的水分測控方法是在線水分實時檢測與控制,動態報告和調整產品水分含量。
     
    2   顆粒飼料水分測量控制的方法

           顆粒飼料實時在線水分檢測與控制技術有兩種 方案,一種是反饋式控制,即在線檢測已經冷卻后的顆粒飼料水分含量;另一種是前饋式控制,即在線檢測調質前粉料水分含量。兩個方法檢測出數值后與預設定值進行對比,根據對比結果誤差來控制調質蒸汽水分添加量和制粒機壓縮室噴霧加水量,兩種方案都可使顆粒飼料成品含水量保持在預定標準值范圍內,有利于成品料水分含量的穩定性,但前饋式比反饋式對最終產品的控制效果更好,實時性更強。
     
    2.1  顆粒飼料合理的水分含量
          生產所用原料的來源及品種的多樣性,導致了顆粒飼料產品含水量的多變性?;旌虾蟀氤善贩哿纤肿兓瘧刂圃?%~14%;調質前粉料水分含量應控制在12.5%,任何時候都不應超過13%,否則容易發霉變質。調質后入模粉料水分含量應控制在15%~16%,這樣生產出的顆粒飼料質量較好,光潔度均勻,粉化率低,成品料水分含量也可以達到標準要求。
     
    2.2 顆粒飼料水分含量的控制
           在實際生產中要根據粉料含水量進行調整,使入模粉料達到理想的溫度和水分含量。正常含水量的粉 料,調質需要干蒸氣,含水蒸汽會對調質、制粒帶來負面影響。對于水分含量較低的粉料需要增加粉料水分含量,可通過降低蒸汽壓力、關閉所有或部分疏水閥、添加不飽和蒸汽、增加調質時間等方法來增加調質后物料水分含量,以提高顆粒水分。對于水分含量較高的粉料,應采用高壓超飽和蒸汽,使調質后粉料 溫度達到要求而含水量不至于過高。冷卻過程是為了降低顆粒飼料溫度,使其不超過室溫3~5℃,帶走顆粒中水分,使顆粒飼料產品水分含量符合規定標準。冷卻后顆粒飼料溫度和水分必須都達到要求才能進行包裝,否則成品在貯存過程中易發霉變質。因此應根據剛脫模出來顆粒飼料的產量、溫度、水分、顆粒大小及其成分及時調整冷卻風量和時間,對于較干、較小的顆粒飼料所用的冷卻風量應小些、冷卻時間應短些;對于較濕、較大的顆粒飼料則應加大風量、延長 冷卻時間。當原料本身含水量較低,使得混合后粉料含水率遠低于12.5%時, 應在混合時噴加霧化水以提 高顆粒飼料質量,減少產品重量損耗,提高經濟效益。
     
    2.3 顆粒飼料水分的添加
           目前常用的是水分自動添加系統,適用于向混合機內添加水。水添加系統主要由不銹鋼儲水罐、防銹電磁閥、水泵、防銹流量計和智能流量儀等組成,噴水量和噴水延時時間可在智能流量儀上設定。該系統采用PLC自動控制技術,具有自動化程度高、添加比例準確、控制可靠、操作方便等特點。
     
    3   顆粒飼料實時在線水分檢測
           顆粒飼料水分控制精度與在線水分傳感器的精度有著直接關系。傳感器分為靜態和實時在線兩種。靜態傳感器已經過時淘汰,在新的飼料生產線中不再使用。在線水分傳感器能實時得到水分值,水分值通過4~20mA或0~5V輸出到PLC或其他控制模塊,實時在線水分傳感器檢測時間一般在0.03s以內,精度高、誤差小。在線水分傳感器又可以分為接觸性測量系統和非接觸性測量系統。非接觸性在線測量系統可使用微波或紅外水分測量方式。微波水分測量方式誤差低于0.4%,且重復性誤差小于0.2%,瞬時采樣讀數為10次/s,抗干擾和抗沖擊能力強,可以為飼料加工過程提供全程水分監控,是非常安全的、具有可觀性和可控性的系統。微波實時在線水分測量與控制系統包括微波檢測單元、測量信號處理單元、系統邏輯控制單元、加水與水量控制單元、顯示與監視單元等。紅外水分測量方式使用光學轉換器和可被材料所含水分吸收的近紅外NIR光源,檢測效果誤差小、準確率高。被測材料越潮濕,被反射的光就越少。該測量系統是由鹵元素燈發出光束,通過反射鏡和透鏡的組合被分成測量光束和參照光束,兩束光都會經過濾器過濾后排除無用的光譜范圍的光,被測材料上突出的紅外線區域的那束光被保留下來,將反射光束與參照光束對比用來判斷材料含水率。
     
    4   結語
           顆粒飼料非接觸性實時在線水分檢測控制研究是關系到飼料成本、質量和經濟效益的重要環節,通過高精度水分檢測和控制來影響顆粒料水分含量,從而實現最大投入產出比和最佳產品質量。
     
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