飼料調(diào)質(zhì)設(shè)備的發(fā)展研究現(xiàn)狀

       飼料調(diào)質(zhì)是飼料熱加工工藝中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。飼料經(jīng)過溫度和濕度調(diào)質(zhì)可以提高后續(xù)膨化制粒等加工的效率，還能改善物料的品質(zhì)，使飼料中的淀粉糊化，蛋白質(zhì)變性，滅活有害的有機(jī)生物。

       調(diào)質(zhì)設(shè)備一直在發(fā)展，而且形式繁多。調(diào)質(zhì)設(shè)備在20世紀(jì) 50-60年代以前大都是給料和調(diào)質(zhì)同軸組合，60年代末到70年代給料和調(diào)質(zhì)多為分開布置，80-90年代相繼出現(xiàn)二、三級(jí)調(diào)質(zhì)器、等直徑水平雙軸調(diào)質(zhì)器、雙軸差速調(diào)質(zhì)器、釜式調(diào)質(zhì)器和高壓調(diào)質(zhì)器等多種調(diào)質(zhì)設(shè)備，取得了不同的調(diào)質(zhì)效果。從表面看各種調(diào)質(zhì)設(shè)備基本都能符合制粒或膨化要求，實(shí)際上不同的調(diào)質(zhì)設(shè)備，其調(diào)質(zhì)的工藝參數(shù)（調(diào)質(zhì)均勻度、調(diào)質(zhì)時(shí)間等）有所不同，為此調(diào)質(zhì)熟化效果亦有較大的差別。
 

1.1 單軸槳葉式調(diào)質(zhì)器

        20世紀(jì)50-60年代，制粒機(jī)的給料是連續(xù)螺旋式的、調(diào)質(zhì)是槳葉式的，若給料量需變化，轉(zhuǎn)速就需隨時(shí)調(diào)整，但為了保證調(diào)質(zhì)效果，調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速必須恒定，所以不能很好兼顧給料和調(diào)質(zhì)。因而，該設(shè)備調(diào)質(zhì)效果較差，主要用于產(chǎn)量較小的場(chǎng)合。

       由于人們認(rèn)識(shí)到給料和調(diào)質(zhì)同軸組合的不利因素，20世紀(jì)60-70年代，開始將給料和調(diào)質(zhì)分開傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)進(jìn)料和調(diào)質(zhì)，如圖1所示，但由于主要和制粒機(jī)配套，調(diào)質(zhì)器的長(zhǎng)度一般較短，略超過壓制室和主傳動(dòng)的長(zhǎng)度之和，一般在2000mm以內(nèi)，調(diào)質(zhì)器直徑一般在300～400mm，轉(zhuǎn)速為200r/min左右，物料停留時(shí)間在15～30s。給料和調(diào)質(zhì)功能分開，物料調(diào)質(zhì)效果得到改善，制粒后的淀粉糊化度可達(dá)25%，調(diào)質(zhì)后的淀粉的糊化度亦能在15～20，并可添加多種液體。由于淀粉的糊化度不高，顆粒耐水性就差，因此該調(diào)質(zhì)工藝只能用于禽畜飼料生產(chǎn)，而不能用于耐水要求較高的水產(chǎn)飼料。

       蒸汽夾套、熱夾調(diào)質(zhì)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與槳葉調(diào)質(zhì)器基本相同，不同的是殼體采用夾套，或是在外部包裹一層可自動(dòng)調(diào)溫的電加熱夾套。夾套內(nèi)部通入蒸汽或通電起保溫作用，夾套阻止了調(diào)質(zhì)室內(nèi)與室外常溫大氣直接進(jìn)行熱交換，有效地減少了熱損失，使調(diào)質(zhì)器內(nèi)部能保持較高溫度，因此在寒冷的冬天和氣溫較低地區(qū)使用蒸汽夾套、熱夾調(diào)質(zhì)器作用顯著。其另一優(yōu)點(diǎn)是在生產(chǎn)結(jié)束停機(jī)以后，夾套可對(duì)調(diào)質(zhì)器繼續(xù)加熱一段時(shí)間，降低殘留物料的水分，避免了停機(jī)時(shí)細(xì)菌的滋生繁衍，保證了飼料質(zhì)量。
 

1.2雙軸槳葉式調(diào)質(zhì)器

1.2.1等直徑水平雙軸調(diào)質(zhì)器

       20世紀(jì)80-90年代，出現(xiàn)等直徑水平雙軸調(diào)質(zhì)器，如圖2所示，實(shí)際上是2個(gè)單軸調(diào)質(zhì)器的組合，僅中間無(wú)筒壁，該結(jié)構(gòu)使物料可相互翻動(dòng)，部分槳葉反向旋轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間，增強(qiáng)了調(diào)質(zhì)強(qiáng)度，物料停留時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)1min，淀粉的糊化度可達(dá)20，調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速為100～200r/min，調(diào)質(zhì)器為槳葉式?？商砑佣喾N液體，該機(jī)可用于禽畜飼料生產(chǎn)，亦能用于耐水性要求不高的魚飼料生產(chǎn)。

1.2.2水平雙軸差速調(diào)質(zhì)器

       雙軸差速調(diào)質(zhì)器又稱DDC，如圖3所示，其殼體內(nèi)裝有2根直徑、轉(zhuǎn)速不同的槳葉調(diào)質(zhì)軸，二組槳葉在中間結(jié)合處作相向的向上翻動(dòng)，故物料既有單軸的繞軸螺旋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在中間結(jié)合處又被槳葉拋向另一軸的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，參加另一軸的螺旋運(yùn)動(dòng)，物料在二軸之間穿插向前運(yùn)動(dòng)，形成立體的“8”字形運(yùn)動(dòng)路線，因而物料的徑向運(yùn)動(dòng)路線比單軸大大延長(zhǎng)，
 

 

使得物料的軸向運(yùn)動(dòng)速度就有更寬的可變范圍。小筒槳葉轉(zhuǎn)速高于大筒槳葉轉(zhuǎn)速1～2倍，為200～300r/min，其槳葉全部反向推進(jìn)，將物料推向進(jìn)口，筒體直徑為420～480mm，大筒槳葉轉(zhuǎn)速為100r/min 左右，槳葉進(jìn)口處有3～4組將物料推向出口方向，中部槳葉與軸平行，僅起翻動(dòng)作用，無(wú)推進(jìn)功能，出口處槳葉有2～3組將物料推向進(jìn)口方向。但槳葉推送方向根據(jù)物料性質(zhì)可進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)調(diào)整槳葉的角度來(lái)調(diào)整推進(jìn)速度即物料停留時(shí)間。該機(jī)型調(diào)質(zhì)時(shí)間一般可在2～3min，最長(zhǎng)達(dá)20min，調(diào)質(zhì)效果較好。調(diào)質(zhì)后淀粉糊化度一般達(dá)30%，最高糊化度可在40%～50%或以上，而且可添加多種液體。雙軸差速調(diào)質(zhì)器能適應(yīng)各種水產(chǎn)飼料的調(diào)質(zhì)，但設(shè)備造價(jià)較高。
 

 

1.3多層調(diào)質(zhì)器

1.3.1疊置式多層調(diào)質(zhì)器

       20世紀(jì)8-90年代，為增強(qiáng)調(diào)質(zhì)器的調(diào)質(zhì)效果，常將調(diào)質(zhì)設(shè)備二 三層疊置，調(diào)質(zhì)器總長(zhǎng)度達(dá)3000～4000mm，直徑在300～400mm，有些調(diào)質(zhì)器對(duì)筒體采取保溫措施以減少熱量損耗，如圖4所示。第一層設(shè)蒸汽噴射口，第二層、第三層可不設(shè)蒸汽口，只起攪拌保溫作用，使粉料表層的水分慢慢吸收進(jìn)內(nèi)部，保證制粒時(shí)粉料不會(huì)因水分過高而堵塞。調(diào)質(zhì)部件為槳葉，槳葉排列呈現(xiàn)多種形式：①前半部分槳葉與軸夾角成45。，后半部分槳葉與軸平行。②相鄰兩個(gè)槳葉與軸夾角成左旋右旋各75。，轉(zhuǎn)速低速為100～200r /min，高速為300r/min。由于增加了調(diào)質(zhì)器長(zhǎng)度，高速槳葉增強(qiáng)了調(diào)質(zhì)強(qiáng)度。物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間大幅度增加達(dá)1～2min，使調(diào)質(zhì)效果得到了改善，調(diào)質(zhì)后淀粉的糊化度可達(dá)25%，可添加多種液體，又使得物料糊化充分，耐水性提高，基本符合水產(chǎn)飼料使用。但這種調(diào)質(zhì)器的體積較大，給設(shè)備布置帶來(lái)不便。
 

 

1.3.2高效調(diào)質(zhì)器

       在2003-2004年，與水平雙軸差速調(diào)質(zhì)器結(jié)構(gòu)相似的上下雙軸調(diào)質(zhì)器問世，如圖5所示，其結(jié)構(gòu)類似雙層調(diào)質(zhì)器，上層高速調(diào)質(zhì)混合，下層均質(zhì)保溫，既保證調(diào)質(zhì)均勻度，又能確保調(diào)質(zhì)時(shí)間。其工作原理是：物料在上攪拌轉(zhuǎn)子的螺旋槳葉的推動(dòng)下，快速進(jìn)入小槳葉攪拌區(qū)，在小槳葉的高速攪拌下，物料與蒸汽及液體充分混合，液體添加由噴頭噴入；物料然后進(jìn)入下部的熟化腔進(jìn)行保溫熟化，變頻電機(jī)控制下層轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，物料可在這里進(jìn)行充分的調(diào)質(zhì)。上筒是高速調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)效果一定程度上取決于調(diào)質(zhì)過程中傳熱和傳質(zhì)的速度，傳熱和傳質(zhì)的速度又決定于蒸汽和粉狀顆粒物料內(nèi)部與界面層的溫度梯度、速度梯度、濕度梯度及物料性質(zhì)（密度、顆粒大小、含水量）等因素；而高速調(diào)質(zhì)，就增加了粉狀物料和蒸汽、粉狀物料表面與物料內(nèi)部的溫度梯度、速度梯度、濕度梯度，因而就提高了調(diào)質(zhì)效果，其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也保證飼料先進(jìn)先出，出料均勻，大大提高飼料品質(zhì)，改善顆粒性能。下筒是保溫均質(zhì)，由于要達(dá)到調(diào)質(zhì)要求，須要有一定的時(shí)間，才能使物料調(diào)質(zhì)更均勻，確保調(diào)質(zhì)效果。所以，上下高速調(diào)質(zhì)，均質(zhì)保溫的雙軸調(diào)質(zhì)器的調(diào)質(zhì)效果必將優(yōu)于水平雙軸差速調(diào)質(zhì)器。該調(diào)質(zhì)器液體添加量在10%以上。
 

 

1.4釜式調(diào)質(zhì)器

       釜式調(diào)質(zhì)器如圖6所示，主要由機(jī)殼、傳動(dòng)和攪拌轉(zhuǎn)子3大部分組成。其工作原理是：需制粒的原料經(jīng)過單軸槳葉式調(diào)質(zhì)器預(yù)調(diào)質(zhì)后通過釜式調(diào)質(zhì)器的進(jìn)料口進(jìn)入腔體內(nèi)，同時(shí)通過蒸汽棒向腔體和雙層筒壁夾套內(nèi)通入飽和蒸汽（機(jī)體內(nèi)也可根據(jù)物料調(diào)質(zhì)情況不通蒸汽，因?yàn)轭A(yù)調(diào)質(zhì)中已加入蒸汽），在槳葉的攪拌作用下，物料與蒸汽充分混合，通過控制進(jìn)料與出料的速度（根據(jù)產(chǎn)量），物料能夠在機(jī)體內(nèi)停留3～7min，在水分、溫度、攪拌的混合作用下，物料進(jìn)行充分調(diào)質(zhì)和熟化，從而大大提高飼料品質(zhì)，改善其制粒性能。經(jīng)過調(diào)質(zhì)的物料由排料機(jī)構(gòu)和輸送系統(tǒng)再進(jìn)入顆粒機(jī)進(jìn)行制粒。

       釜式調(diào)質(zhì)器調(diào)質(zhì)時(shí)間長(zhǎng)，調(diào)質(zhì)效果好，它主要用于普通調(diào)質(zhì)器不能滿足調(diào)質(zhì)要求的情況下，對(duì)一些纖維含量比較高的飼料（如牛、羊飼料）水產(chǎn)飼料（如魚、蝦飼料）及特種水產(chǎn)飼料進(jìn)行調(diào)質(zhì)，以期達(dá)到改善飼料營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)、殺菌、提高飼料的適口性和消化率等目的。
 

 

1.5高溫短時(shí)調(diào)質(zhì)器

       膨脹調(diào)質(zhì)俗稱為高溫短時(shí)（HTST）調(diào)質(zhì)，最近幾年，歐美等國(guó)家普遍認(rèn)可了以膨脹器作為調(diào)質(zhì)器的工藝，如圖7所示。膨脹器由喂料口、主軸、輸送螺桿、擠壓螺桿、剪切螺栓、膨脹腔、錐形出口和錐形閥等部分組成。膨脹器工作原理類似于膨化機(jī)，物料進(jìn)入膨脹腔后，在很短的時(shí)間內(nèi)，受螺桿擠壓體積迅速收縮，同時(shí)還受到螺桿槳葉和剪切螺栓強(qiáng)烈的搓揉作用，吸水膨脹的顆粒被揉碎，水分?jǐn)U散和溫度傳導(dǎo)速度加快，壓力、溫度急劇升高，在接近出口處，變成融熔的塑性團(tuán)塊，溫度和壓力達(dá)到最高點(diǎn)。當(dāng)物料由出口噴出時(shí)，由于壓力驟降，物料中的水分產(chǎn)生“閃蒸”，已膨脹的顆粒進(jìn)一步脹裂，至此，膨脹調(diào)質(zhì)過程結(jié)束。以膨脹器作為調(diào)質(zhì)器，物料在極短時(shí)間內(nèi)（3～4s）產(chǎn)生高溫（溫度120～

150℃）、高壓（壓力在5MPa以上），它除能達(dá)到常壓調(diào)質(zhì)的效果外，其突出的優(yōu)點(diǎn)是：雖然溫度高，但時(shí)間短，對(duì)維生素、氨基酸等熱敏性物質(zhì)的破壞小于常壓調(diào)質(zhì)；能大量殺滅有害生物，調(diào)質(zhì)作用強(qiáng)。有資料表明，采用膨脹器調(diào)質(zhì)后，制粒機(jī)的產(chǎn)量比采用單軸槳葉式調(diào)質(zhì)器時(shí)增加20%～30%，顆粒的質(zhì)量如硬度、粉化率指標(biāo)等也大有改善，而整個(gè)制粒系統(tǒng)的能量消耗僅增加5%～35%。
 

       目前實(shí)際應(yīng)用的調(diào)質(zhì)器種類很多，調(diào)質(zhì)器的選擇應(yīng)用要根據(jù)配方中的原料特性、水產(chǎn)飼料的種類、設(shè)備的投資及飼料廠的空間等因素決定。不同使用要求選用不同形式的調(diào)質(zhì)器，當(dāng)然所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和使用效果也是不同的。調(diào)質(zhì)設(shè)備的發(fā)展也是要針對(duì)市場(chǎng)需求不斷變化，不斷創(chuàng)新發(fā)展，尤其是槳葉布置、水汽等細(xì)微結(jié)構(gòu)變化，以滿足調(diào)質(zhì)技術(shù)的需要。