颗粒饲料真空喷涂系统设计和研究

上海申德机械有限公司
 
　　真空喷涂技术早已被人们成功地应用于许多领域。近年来国际上一些知名饲料工业企业将这一技术应用到成型颗粒饲料后喷涂工艺，收到了很好地效果，一些资料称之谓液体渗透或核心喷涂。这种工艺手段，可以将高比例的液体（油脂及其他营养制剂）加入膨化颗粒饲料。为生产高，提供了一种经济有效的工艺手段。

　　1. 结构原理与程序控制介绍 
 
　　系统如图由：
　　（1）进料绞龙，
　　（2）称量料斗，
　　（3）真空混合机，
　　（4）真空系统，
　　（5）液体喷洒系统，
　　（6）操作程序控制系统这几个部分组成。

　　膨化饲料经过干燥处理，（1）进料绞龙送入（2）称量料斗至设定量，称量传感器E1发出信号，进料绞龙关，真空喷涂混合机启动，气动闸门1DT开，颗粒饲进入（3）真空喷涂混合机，称量传感器E1再次发出信号，气动闸门1DT和混合机进出料口蝶阀2DT、4DT关，真空泵D2启动，真空蝶阀7DT开，放气阀6DT关，此时，对真空喷涂混合系统抽真空，同时，喷涂电磁阀3DT处于关闭位置，液体搅拌器D2和输液螺杆泵D3启动，液体在管路内形成压力后经溢流阀流入储液罐形成回路，当系统真空度达到设置值后，由电接点真空压力表E3发出信号，喷涂电磁阀3DT开启，液体油脂通过喷嘴呈雾状均匀地喷向颗粒饲料，同时，流量传感器E2对流过液体进行统计，当累计流量过到设定值时，流量传感器E2发出信号，喷涂电磁阀3DT立即关闭，结束喷涂，时间继电器开始计时，此间，抽真空与混合继续进行，到定时后，时间继电器动作，真空蝶阀7DT关，放气阀6DT开，外界空气通过消声节流阀可调节地缓慢进入喷涂混合机，直至混合机内压力与外界大气平衡。此时，电接点真空压力表再发出信号，混合机排料门5DT和出料口蝶阀4DT开，喷涂好的颗粒饲料从出料口排出，混合机排料门5DT和出料口蝶阀4DT重新关闭，系统进入下一个循环。

　　在系统运行过程中，真空泵D2、混合机D1、液体搅拌器D5、添液螺杆泵D3，始终处于工作状态，液体或气体的工艺流向是通过阀门来控制的。

　　蒸汽管路与蒸汽电磁阀8DT接通，设定电接点温度表E5上下限温度值，开始时，蒸汽电磁阀8DT打开，蒸汽通入盘管，对液体进行加热，液体温度升至上限时，电接点温度表E5发出信号，关闭蒸汽电磁阀8DT，液体温度降至下限时，电接点温度表E5再次发出信号，再次打开蒸汽电磁阀8DT，蒸汽对液体进行加热，如此循环往复实现对喷涂液体的温度的有效控制。

　　储液罐补液泵D4在系统运行时由液位控制器E4来控制的，液位降至下限时，打开补液泵D4，向罐内补液，液位升至上限时，关闭补液泵D4。

　　2. 真空喷涂液体渗透机理及优越性

　　颗粒饲料经称量后进入真空喷涂混合室，在混合过程中对混合室进行抽真空，排出混合室内空气，同时也吸出滞留在颗粒饲料内部空隙中的空气，当真空混合室内达到相当的真空度时，向颗粒饲料均匀地喷洒定量的液体，充分混合后，打开放空阀门，让外界空气缓慢进入混合室，利用混合室内外的压力差将包在颗粒饲料表面的液体压入颗粒内部空隙，替代了原在颗粒内部空隙中的空气，完成整个液体渗透过程。

　　为了提高饲料的能量水平，以往通常采用以下二种方法，一是在饲料成粒前超量添加微量成分，对于这种方法来说，由于饲料在成粒过程中，特别经过膨化加工，饲料要经受温度、压力、以及机械剪切力等的作用，造成微量成分的破坏和损失。由于大多数微量添加剂的价格较高，导致生产成本增加；二是在饲料成粒后进行表面喷涂，而对于常规的（在常压下）表面油脂喷涂来说，其油脂添加量最高不会超过8%，对于某些水产饲料来说，其能量水平还远远不够。真空喷涂与常规的表面喷涂相比是一个飞跃，该技术能够保证液体喷涂的准确性和均匀性，在不影响产品质量即稳定性的前提下，大幅度地提高液体的添加量，对膨化颗粒饲料，其液体油脂的添加量可超过30%；由于液体油脂被迫吸入饲料颗粒内部，又因为该喷涂过程是发生在饲料经受了各种机械加工和热处理之后，因而，其液体中的营养成分和活性物质，能够得到充分的保护。对于水产饲料来说，在水中减少了油脂从颗粒内部的折出，降低了油脂对水面的污染程度。另外，由于油脂渗透入颗粒内部，阻挡了外界水分的进入，可以起到隔湿防潮的作用，有利于饲料的保存。

　　3. 影响真空喷涂效果的工艺因素

　　3.1 真空喷涂混合室真空度

　　合适的真空度是使液体向颗粒饲料内部渗透的必要条件。液体的添加量越多，要求真空度越高。也就是说，真空度越高，液体渗透性越好。根据需要真空度可控制在-0.5bar-0.9bar（表压力）之间。

　　3.2 真空压力释放时间

　　真空压力释放时间，是指真空喷涂后外界大气缓慢进入混合室促使液体向颗粒内部渗透的时间。它对颗粒液体渗透量至关重要，如果压力释放时间太短，由于液体添加量多，来不及充分渗透，适当延长释放时间，使液体有足够的时间逐渐渗入颗粒内部空隙，这样可以促使颗粒饲料充分吸收液体，使产品质量稳定。压力释放时间可控制在60-180秒之间。原则上，添加量越多，压力释放时间越长。

　　3.3 颗粒饲料的品质

　　为了达到满意的喷涂效果，高比例的添加液体，颗粒饲料内部必须有足够的空隙度。经膨化加工的颗粒饲料，颗粒内部体积膨胀，空隙度增加，极有利于提高颗粒饲料对液体的吸收能力，因此，颗粒饲料膨化度（不低于45%）越高，真空喷涂效果越好。如果对制粒机加工的颗粒料进行真空喷涂，其液体的添加量仅增加7%。

　　另外，颗粒饲料进入喷涂机时的温度，对喷涂效果也有一定的影响，如果颗粒饲料温度过低，液体油脂喷向颗粒表面后，即开始凝固，粘度增大，影响油脂往颗粒内部渗透的速度。因此，颗粒饲料进入涂机时的温度应控制在50℃左右。一般在工艺流程中作如下的安排：膨化挤出颗粒→干燥→真空喷涂（称量→抽真空→混合喷涂→压入外界大气）→冷却。

　　3.4 液体油脂的温度

　　在真空喷涂时，适当地控制油脂的温度，使之保持合适的流体粘度，以适应向颗粒内部渗透的条件，油脂温度过低，粘度大，流动性差，渗透效果就差；油脂温度过高，油脂产生氧化，破坏营养成分。一般油温控制在30-60℃之间。

　　4. 饲料真空喷涂系统满足使用的必备条件

　　4.1 系统应配备与其产量相适应的称量传感器控制系统。

　　4.2 为了满足系统真空度要求，要根据真空容器的容积、批次、真空喷涂作业时间等条件，选用合适的真空泵（流量及极限真空度）；设计时要考虑对系统的真空度能够调整与控制；对于系统的容器、管路、进出料口、旋转轴等的设计，在满足其使用要求的同时，必须符合真空密封的要求；真空压力释放的时间、速度能够得到有效控制。

　　4.3 液体喷洒系统的设计，要做到喷洒液体应充分雾化；液体添加量能够得到精确控制；液体的温度在30-60℃之间可以控制。

　　4.4 喷涂混合机的结构形式设计，尽量采用混合时间短，混合均匀度好的形式；结构设计时应考虑在混合过程中对饲料的破损要尽可能减少。

　　4.5 为了确保真空泵在比较恶劣环境下（在对系统抽真空时饲料的粉尘、油雾也会部分吸出）正常运行，在系统中必须设计一套可靠的真空过滤分离装置。

　　4.6 必须配备一套可靠的操作程序控制系统。