顆粒飼料真空噴涂系統設計和研究
來源: 作者: 時間: 2003-01-01
上海申德機械有限公司
真空噴涂技術早已被人們成功地應用于許多領域。近年來國際上一些知名飼料工業企業將這一技術應用到成型顆粒飼料后噴涂工藝,收到了很好地效果,一些資料稱之謂液體滲透或核心噴涂。這種工藝手段,可以將高比例的液體(油脂及其他營養制劑)加入膨化顆粒飼料。為生產高能量飼料,提供了一種經濟有效的工藝手段。
1. 結構原理與程序控制介紹
系統如圖由:
(1)進料絞龍,
(2)稱量料斗,
(3)真空混合機,
(4)真空系統,
(5)液體噴灑系統,
(6)操作程序控制系統這幾個部分組成。
膨化飼料經過干燥處理,(1)進料絞龍送入(2)稱量料斗至設定量,稱量傳感器E1發出信號,進料絞龍關,真空噴涂混合機啟動,氣動閘門1DT開,顆粒飼進入(3)真空噴涂混合機,稱量傳感器E1再次發出信號,氣動閘門1DT和混合機進出料口蝶閥2DT、4DT關,真空泵D2啟動,真空蝶閥7DT開,放氣閥6DT關,此時,對真空噴涂混合系統抽真空,同時,噴涂電磁閥3DT處于關閉位置,液體攪拌器D2和輸液螺桿泵D3啟動,液體在管路內形成壓力后經溢流閥流入儲液罐形成回路,當系統真空度達到設置值后,由電接點真空壓力表E3發出信號,噴涂電磁閥3DT開啟,液體油脂通過噴嘴呈霧狀均勻地噴向顆粒飼料,同時,流量傳感器E2對流過液體進行統計,當累計流量過到設定值時,流量傳感器E2發出信號,噴涂電磁閥3DT立即關閉,結束噴涂,時間繼電器開始計時,此間,抽真空與混合繼續進行,到定時后,時間繼電器動作,真空蝶閥7DT關,放氣閥6DT開,外界空氣通過消聲節流閥可調節地緩慢進入噴涂混合機,直至混合機內壓力與外界大氣平衡。此時,電接點真空壓力表再發出信號,混合機排料門5DT和出料口蝶閥4DT開,噴涂好的顆粒飼料從出料口排出,混合機排料門5DT和出料口蝶閥4DT重新關閉,系統進入下一個循環。
在系統運行過程中,真空泵D2、混合機D1、液體攪拌器D5、添液螺桿泵D3,始終處于工作狀態,液體或氣體的工藝流向是通過閥門來控制的。
蒸汽管路與蒸汽電磁閥8DT接通,設定電接點溫度表E5上下限溫度值,開始時,蒸汽電磁閥8DT打開,蒸汽通入盤管,對液體進行加熱,液體溫度升至上限時,電接點溫度表E5發出信號,關閉蒸汽電磁閥8DT,液體溫度降至下限時,電接點溫度表E5再次發出信號,再次打開蒸汽電磁閥8DT,蒸汽對液體進行加熱,如此循環往復實現對噴涂液體的溫度的有效控制。
儲液罐補液泵D4在系統運行時由液位控制器E4來控制的,液位降至下限時,打開補液泵D4,向罐內補液,液位升至上限時,關閉補液泵D4。
2. 真空噴涂液體滲透機理及優越性
顆粒飼料經稱量后進入真空噴涂混合室,在混合過程中對混合室進行抽真空,排出混合室內空氣,同時也吸出滯留在顆粒飼料內部空隙中的空氣,當真空混合室內達到相當的真空度時,向顆粒飼料均勻地噴灑定量的液體,充分混合后,打開放空閥門,讓外界空氣緩慢進入混合室,利用混合室內外的壓力差將包在顆粒飼料表面的液體壓入顆粒內部空隙,替代了原在顆粒內部空隙中的空氣,完成整個液體滲透過程。
為了提高飼料的能量水平,以往通常采用以下二種方法,一是在飼料成粒前超量添加微量成分,對于這種方法來說,由于飼料在成粒過程中,特別經過膨化加工,飼料要經受溫度、壓力、以及機械剪切力等的作用,造成微量成分的破壞和損失。由于大多數微量添加劑的價格較高,導致生產成本增加;二是在飼料成粒后進行表面噴涂,而對于常規的(在常壓下)表面油脂噴涂來說,其油脂添加量最高不會超過8%,對于某些水產飼料來說,其能量水平還遠遠不夠。真空噴涂與常規的表面噴涂相比是一個飛躍,該技術能夠保證液體噴涂的準確性和均勻性,在不影響產品質量即穩定性的前提下,大幅度地提高液體的添加量,對膨化顆粒飼料,其液體油脂的添加量可超過30%;由于液體油脂被迫吸入飼料顆粒內部,又因為該噴涂過程是發生在飼料經受了各種機械加工和熱處理之后,因而,其液體中的營養成分和活性物質,能夠得到充分的保護。對于水產飼料來說,在水中減少了油脂從顆粒內部的折出,降低了油脂對水面的污染程度。另外,由于油脂滲透入顆粒內部,阻擋了外界水分的進入,可以起到隔濕防潮的作用,有利于飼料的保存。
3. 影響真空噴涂效果的工藝因素
3.1 真空噴涂混合室真空度
合適的真空度是使液體向顆粒飼料內部滲透的必要條件。液體的添加量越多,要求真空度越高。也就是說,真空度越高,液體滲透性越好。根據需要真空度可控制在-0.5bar-0.9bar(表壓力)之間。
3.2 真空壓力釋放時間
真空壓力釋放時間,是指真空噴涂后外界大氣緩慢進入混合室促使液體向顆粒內部滲透的時間。它對顆粒液體滲透量至關重要,如果壓力釋放時間太短,由于液體添加量多,來不及充分滲透,適當延長釋放時間,使液體有足夠的時間逐漸滲入顆粒內部空隙,這樣可以促使顆粒飼料充分吸收液體,使產品質量穩定。壓力釋放時間可控制在60-180秒之間。原則上,添加量越多,壓力釋放時間越長。
3.3 顆粒飼料的品質
為了達到滿意的噴涂效果,高比例的添加液體,顆粒飼料內部必須有足夠的空隙度。經膨化加工的顆粒飼料,顆粒內部體積膨脹,空隙度增加,極有利于提高顆粒飼料對液體的吸收能力,因此,顆粒飼料膨化度(不低于45%)越高,真空噴涂效果越好。如果對制粒機加工的顆粒料進行真空噴涂,其液體的添加量僅增加7%。
另外,顆粒飼料進入噴涂機時的溫度,對噴涂效果也有一定的影響,如果顆粒飼料溫度過低,液體油脂噴向顆粒表面后,即開始凝固,粘度增大,影響油脂往顆粒內部滲透的速度。因此,顆粒飼料進入涂機時的溫度應控制在50℃左右。一般在工藝流程中作如下的安排:膨化擠出顆粒→干燥→真空噴涂(稱量→抽真空→混合噴涂→壓入外界大氣)→冷卻。
3.4 液體油脂的溫度
在真空噴涂時,適當地控制油脂的溫度,使之保持合適的流體粘度,以適應向顆粒內部滲透的條件,油脂溫度過低,粘度大,流動性差,滲透效果就差;油脂溫度過高,油脂產生氧化,破壞營養成分。一般油溫控制在30-60℃之間。
4. 飼料真空噴涂系統滿足使用的必備條件
4.1 系統應配備與其產量相適應的稱量傳感器控制系統。
4.2 為了滿足系統真空度要求,要根據真空容器的容積、批次、真空噴涂作業時間等條件,選用合適的真空泵(流量及極限真空度);設計時要考慮對系統的真空度能夠調整與控制;對于系統的容器、管路、進出料口、旋轉軸等的設計,在滿足其使用要求的同時,必須符合真空密封的要求;真空壓力釋放的時間、速度能夠得到有效控制。
4.3 液體噴灑系統的設計,要做到噴灑液體應充分霧化;液體添加量能夠得到精確控制;液體的溫度在30-60℃之間可以控制。
4.4 噴涂混合機的結構形式設計,盡量采用混合時間短,混合均勻度好的形式;結構設計時應考慮在混合過程中對飼料的破損要盡可能減少。
4.5 為了確保真空泵在比較惡劣環境下(在對系統抽真空時飼料的粉塵、油霧也會部分吸出)正常運行,在系統中必須設計一套可靠的真空過濾分離裝置。
4.6 必須配備一套可靠的操作程序控制系統。
真空噴涂技術早已被人們成功地應用于許多領域。近年來國際上一些知名飼料工業企業將這一技術應用到成型顆粒飼料后噴涂工藝,收到了很好地效果,一些資料稱之謂液體滲透或核心噴涂。這種工藝手段,可以將高比例的液體(油脂及其他營養制劑)加入膨化顆粒飼料。為生產高能量飼料,提供了一種經濟有效的工藝手段。
1. 結構原理與程序控制介紹
系統如圖由:
(1)進料絞龍,
(2)稱量料斗,
(3)真空混合機,
(4)真空系統,
(5)液體噴灑系統,
(6)操作程序控制系統這幾個部分組成。
膨化飼料經過干燥處理,(1)進料絞龍送入(2)稱量料斗至設定量,稱量傳感器E1發出信號,進料絞龍關,真空噴涂混合機啟動,氣動閘門1DT開,顆粒飼進入(3)真空噴涂混合機,稱量傳感器E1再次發出信號,氣動閘門1DT和混合機進出料口蝶閥2DT、4DT關,真空泵D2啟動,真空蝶閥7DT開,放氣閥6DT關,此時,對真空噴涂混合系統抽真空,同時,噴涂電磁閥3DT處于關閉位置,液體攪拌器D2和輸液螺桿泵D3啟動,液體在管路內形成壓力后經溢流閥流入儲液罐形成回路,當系統真空度達到設置值后,由電接點真空壓力表E3發出信號,噴涂電磁閥3DT開啟,液體油脂通過噴嘴呈霧狀均勻地噴向顆粒飼料,同時,流量傳感器E2對流過液體進行統計,當累計流量過到設定值時,流量傳感器E2發出信號,噴涂電磁閥3DT立即關閉,結束噴涂,時間繼電器開始計時,此間,抽真空與混合繼續進行,到定時后,時間繼電器動作,真空蝶閥7DT關,放氣閥6DT開,外界空氣通過消聲節流閥可調節地緩慢進入噴涂混合機,直至混合機內壓力與外界大氣平衡。此時,電接點真空壓力表再發出信號,混合機排料門5DT和出料口蝶閥4DT開,噴涂好的顆粒飼料從出料口排出,混合機排料門5DT和出料口蝶閥4DT重新關閉,系統進入下一個循環。
在系統運行過程中,真空泵D2、混合機D1、液體攪拌器D5、添液螺桿泵D3,始終處于工作狀態,液體或氣體的工藝流向是通過閥門來控制的。
蒸汽管路與蒸汽電磁閥8DT接通,設定電接點溫度表E5上下限溫度值,開始時,蒸汽電磁閥8DT打開,蒸汽通入盤管,對液體進行加熱,液體溫度升至上限時,電接點溫度表E5發出信號,關閉蒸汽電磁閥8DT,液體溫度降至下限時,電接點溫度表E5再次發出信號,再次打開蒸汽電磁閥8DT,蒸汽對液體進行加熱,如此循環往復實現對噴涂液體的溫度的有效控制。
儲液罐補液泵D4在系統運行時由液位控制器E4來控制的,液位降至下限時,打開補液泵D4,向罐內補液,液位升至上限時,關閉補液泵D4。
2. 真空噴涂液體滲透機理及優越性
顆粒飼料經稱量后進入真空噴涂混合室,在混合過程中對混合室進行抽真空,排出混合室內空氣,同時也吸出滯留在顆粒飼料內部空隙中的空氣,當真空混合室內達到相當的真空度時,向顆粒飼料均勻地噴灑定量的液體,充分混合后,打開放空閥門,讓外界空氣緩慢進入混合室,利用混合室內外的壓力差將包在顆粒飼料表面的液體壓入顆粒內部空隙,替代了原在顆粒內部空隙中的空氣,完成整個液體滲透過程。
為了提高飼料的能量水平,以往通常采用以下二種方法,一是在飼料成粒前超量添加微量成分,對于這種方法來說,由于飼料在成粒過程中,特別經過膨化加工,飼料要經受溫度、壓力、以及機械剪切力等的作用,造成微量成分的破壞和損失。由于大多數微量添加劑的價格較高,導致生產成本增加;二是在飼料成粒后進行表面噴涂,而對于常規的(在常壓下)表面油脂噴涂來說,其油脂添加量最高不會超過8%,對于某些水產飼料來說,其能量水平還遠遠不夠。真空噴涂與常規的表面噴涂相比是一個飛躍,該技術能夠保證液體噴涂的準確性和均勻性,在不影響產品質量即穩定性的前提下,大幅度地提高液體的添加量,對膨化顆粒飼料,其液體油脂的添加量可超過30%;由于液體油脂被迫吸入飼料顆粒內部,又因為該噴涂過程是發生在飼料經受了各種機械加工和熱處理之后,因而,其液體中的營養成分和活性物質,能夠得到充分的保護。對于水產飼料來說,在水中減少了油脂從顆粒內部的折出,降低了油脂對水面的污染程度。另外,由于油脂滲透入顆粒內部,阻擋了外界水分的進入,可以起到隔濕防潮的作用,有利于飼料的保存。
3. 影響真空噴涂效果的工藝因素
3.1 真空噴涂混合室真空度
合適的真空度是使液體向顆粒飼料內部滲透的必要條件。液體的添加量越多,要求真空度越高。也就是說,真空度越高,液體滲透性越好。根據需要真空度可控制在-0.5bar-0.9bar(表壓力)之間。
3.2 真空壓力釋放時間
真空壓力釋放時間,是指真空噴涂后外界大氣緩慢進入混合室促使液體向顆粒內部滲透的時間。它對顆粒液體滲透量至關重要,如果壓力釋放時間太短,由于液體添加量多,來不及充分滲透,適當延長釋放時間,使液體有足夠的時間逐漸滲入顆粒內部空隙,這樣可以促使顆粒飼料充分吸收液體,使產品質量穩定。壓力釋放時間可控制在60-180秒之間。原則上,添加量越多,壓力釋放時間越長。
3.3 顆粒飼料的品質
為了達到滿意的噴涂效果,高比例的添加液體,顆粒飼料內部必須有足夠的空隙度。經膨化加工的顆粒飼料,顆粒內部體積膨脹,空隙度增加,極有利于提高顆粒飼料對液體的吸收能力,因此,顆粒飼料膨化度(不低于45%)越高,真空噴涂效果越好。如果對制粒機加工的顆粒料進行真空噴涂,其液體的添加量僅增加7%。
另外,顆粒飼料進入噴涂機時的溫度,對噴涂效果也有一定的影響,如果顆粒飼料溫度過低,液體油脂噴向顆粒表面后,即開始凝固,粘度增大,影響油脂往顆粒內部滲透的速度。因此,顆粒飼料進入涂機時的溫度應控制在50℃左右。一般在工藝流程中作如下的安排:膨化擠出顆粒→干燥→真空噴涂(稱量→抽真空→混合噴涂→壓入外界大氣)→冷卻。
3.4 液體油脂的溫度
在真空噴涂時,適當地控制油脂的溫度,使之保持合適的流體粘度,以適應向顆粒內部滲透的條件,油脂溫度過低,粘度大,流動性差,滲透效果就差;油脂溫度過高,油脂產生氧化,破壞營養成分。一般油溫控制在30-60℃之間。
4. 飼料真空噴涂系統滿足使用的必備條件
4.1 系統應配備與其產量相適應的稱量傳感器控制系統。
4.2 為了滿足系統真空度要求,要根據真空容器的容積、批次、真空噴涂作業時間等條件,選用合適的真空泵(流量及極限真空度);設計時要考慮對系統的真空度能夠調整與控制;對于系統的容器、管路、進出料口、旋轉軸等的設計,在滿足其使用要求的同時,必須符合真空密封的要求;真空壓力釋放的時間、速度能夠得到有效控制。
4.3 液體噴灑系統的設計,要做到噴灑液體應充分霧化;液體添加量能夠得到精確控制;液體的溫度在30-60℃之間可以控制。
4.4 噴涂混合機的結構形式設計,盡量采用混合時間短,混合均勻度好的形式;結構設計時應考慮在混合過程中對飼料的破損要盡可能減少。
4.5 為了確保真空泵在比較惡劣環境下(在對系統抽真空時飼料的粉塵、油霧也會部分吸出)正常運行,在系統中必須設計一套可靠的真空過濾分離裝置。
4.6 必須配備一套可靠的操作程序控制系統。
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