打粒作业中心(一)

前   言

        打粒可以定义为藉机械过程结合水份,热量及压力 ,将小的粒子集结成较大粒子的一种结块作用。

打粒被归类为技艺已有多年,因为其过程靠感觉来控制甚於用仪表。然而经过业者多年来的努力与研究发展,打粒渐摆脱技艺的范畴,而渐归类於科学。现在打粒过程已可由电脑控制而自动化。

有甚多文献说明饲料之所以要打粒的理由。其中主要有以下两点:

1.打粒改善饲料效率。水份、热量及压力的结合,使得饲料原料中的成份糊化或被细分,而能为禽畜好好利用。打粒可以减少饲料成品之分离现象,而使禽畜随时获取较均衡的营养,也可避免禽畜因为尽挑食饲料中可口的成份,而导致嗜口性不佳的成份被糟蹋掉。结合上述各种因素,就足以改善饲料效率。

2.打粒改善饲料储运特性。打粒增加容积密度,使得制造商在一定的空间内可以储存或运搬更多的产品。随着打粒原料的变化,其密度的增加也有所不同。一般而言,纤维性原料经过打粒,其密度的增加比非纤维性原料大得多。而比较起粉状饲料,粒料的流动性要好多了。粉状饲料由筒仓流到进料器及蒸汽液体添加处之调质器。调质後的粉料流到打粒室使粒子成形後流入冷却器。热的粒料流经冷却器,由风扇抽取大气的空气将粒料冷却。粉末随空气流动到收集器後回收到打粒机重新打粒。冷却後的粒料,则经碾碎机碾成碎粒,或经由旁路流到筛选机,合格的成品送入成品仓,粉末则流到打粒机再次打粒。

机械及设备

筒   仓

        供料筒仓或打粒机上之筒状结构物,随着个别的装置而有所变化。但一般共同的设计是将一组数个筒仓共用一个进料漏斗,再连结到打粒机的进料器。供料筒仓的大小要适当,以提供连续的粉料到打粒机。而其大小更应该与混合系统相匹配,以确保整体运转的效率。良好的筒仓设计对打粒作业非常重要,因为流到打粒机的粉料要很稳定。假如粉料流动慢了下来,或是架桥,则打粒机的负载会突然变化,也可能因为粉料调质过度而堵塞机械。

直接装在打粒机进料器上面的筒仓必须有两个相邻的垂直面,而其中一面必须在进料螺旋的开头。该处即进料螺旋大部负载之所在,亦即粉料流动最大处。

筒仓的其他两面应有不同的斜度,以便饲料流下斜面时产生剪力效果,以避免拱形产生。可能的话,一面与水平交角的斜度为60度,另一面与水平交角的斜度为70度。

粉末回流到打粒机再次打粒的情形亦应考虑。粉末回流的路线应在供应筒仓之後垂直面。筒仓後面部份必须设置调节板,使得回流粉末能优先处理,以防止粉末堆积在回流系统。只要在冷却系统中没有凝结问题产生,则8英寸的回流管是够用了。

同时要注意的是供料筒顶部调节粉末流向的板子。假如回流的粉末量很多,受到额外调节板的作用,粉末会先被打粒。此一系统的另一优点是其在每一次操作完後,收集粉末的能力。当每一次操作完毕,冷却器及其他设备的料排空後,打粒机随即停鹸。那些回流的粉末将蓄积在打粒机上面的筒仓,因此可使全部的粉末同时调质与打粒。假如打粒机伴随少量的回流粉末连续地运转,则因为打粒铸模与滚压轮间的饲料非常少,而增加互相间锤击的潜在不利因素。

连结漏斗出口到打粒机进料器的斜槽,其形状为下大上小。此点对於流动性较差的饲料特别需要,以防止饲料离开漏斗口後有任何堵塞的情形发生。

任何时候,在供料筒仓与入口漏斗间要装置滑动门,此一活动滑门可以供必要时阻隔饲料,不使进入打粒机。在这种状况下,假如进料器或调质室内有问题发生时,可以不必施出所有饲料以进行换修工作。必要时,须於进料器顶上之漏斗预留取样孔以备取样。

各供应筒仓与共用缓冲筒间的隔绝门可为手动亦可为自动。滑动门的设计要注意能随时开启而不致於被卡死 ,因为饲料与水份能导致饲料蓄积於滑动门与导轨间。有种设计能避免这种情形发生,即滑动导轨置於门的上面,而将密封的滚子轴承置於门的下面。连结筒仓的滑槽与水平面的交角最少要有60度的斜度。

打粒机

        打粒机的大小范围很广。一极大的打粒机,700马力(522kw)与一极小的打粒机,其马力约20~40之间(14.9~29.8kw),其大小比较的情况,两者之打粒铸模之内径分别为32英寸(81.3公分)对12英寸(30.5公分)。铸模的工作面积则分别为:804平方英寸(5,190平方公分)对90平方英寸(581平方公分)。

选择打粒机的型式与大小时,应该由所要生产的产品型态,所希望的产能、厂房空间及价格等因素来决定。

皮带驱动的打粒机型式较简单,动作的零件较少,价格较便宜,日後保养的费用也较低。然而其机型较大,所需的空间较多。

齿轮驱动的打粒机型式较复杂,然而可以改变铸模转速,并且可以将铸模连固定座拆除,换模较为迅速。通常很大动力的打粒机都采用齿轮驱式。

各种配方打粒机的马力数与所需铸模面积的关系,一旦知道所要打粒的饲料种类,以及打粒机的马力,有助於决定所需铸模的大约面积。最近的趋势是增加铸模面积以得到最大的产率。而对於所需的产量,打粒机的马力应与铸模面积相匹配。

所有打粒机都有减速装置,因为制粒模的转速不能与马达的转速相等。制粒模的转速不能太慢,以免造成饲料在打粒室内堵塞,也不能太快,其周边速率要保持粒料在被切断而投出打粒机口时不致造成品质问题。通常打粒机铸模转速在每分钟100转到400转之间。其转速与铸模的直径有直接的关系。对不同大类的饲料,不同的产量,应配合不同的转速。

制粒模

        一个典型打粒机铸模。I.D.代表铸模内径。O代表全宽,W代表工作宽度。这些尺寸即可表明铸模的大小。

铸模的厚度应该由所要生产的粒料品质与产率来决定。较厚的铸模所生产的粒料品质较佳,但产率较低。较难打粒的原料如纤维、尿素等,通常使用较薄的铸模,而高谷物的饲料,通常使用较厚的铸模。

打粒机铸模的重要部份,其定义如下:

d=粒料直径。 其大小通常由1/8英寸(0.318公分)到3/4英寸(1.905公分)。

L=有效长度。铸模实际上对原料作功的长度。

T=全厚。即铸模的全厚。通常全厚比有效长度长,因为如此设计,铸模才足以抵抗外来的压力。铸模的全厚,与打粒时对铸模产生的压力大小有关。铸模愈厚愈强硬,通常铸模的厚度增量为1/4英寸,最小为1 1/4英寸(3.175公分),最大为5英寸厚度(12.70公分)。此一范围的变化对饲料商的需要,与铸模制造商铸模的标准化,都很适合。

X=孔出料端扩张口深度。此即为铸模孔全长与有效长度之差。通常此扩张口是在铸模的出料端,用较粗的钻头将原孔洗一下,其作用在使原料於扩张口处,不再受到铸模的压力 。数种不同数目扩张口的铸模。最上是标准铸模,没有扩张口或释压处。其次是标准释压铸模,所有模孔皆有同等深度的扩张口。此种设计的主要目的是一方面拥有所需的有效长度,并可增加铸模的强度,第三种是两旁各有两排等深的扩张口,供释压用。其主要目的是对某些产品在打粒时,有向铸模两旁挤压的倾向时,此种设计可避免边排阻塞,第四种铸模的扩张口有不同变化的深度。此种设计的基本功能与第三种一样,但可应特殊的需要使用。

D=入料口径。大部份铸模的入料口都是锥状,使原料较易入洞。原料一碰到此处即开始受压,因此入料口也有作功。

压缩比=D/d (入口面积与粒料截面积之比)。原料进到铸模室时。所受挤压的情形,可由此压缩比作为指标。小颗粒料的压缩比通常为1.56到1。对於大的粒料,压缩比变得特别重要。

大颗粒料铸模的入口面积,因为所需的有效模厚较长,所以与小口径铸模不同。大颗粒料铸模的厚度通常大於5英寸(12.7公分);为了使大的粒料成型,需增大其压缩比,即扩大入口,使对原料作更大的功。这就是压缩比与入口角度对大颗粒特别重要的理由

ψ=入口角。小粒铸模孔也应该有此一倾斜角,通常入口角为30°,可使原料较易进入铸模。在生产一段时间後,铸模会均匀地磨损到其自有的角度,因此,锥形有利用原料开始流动。

L/d=性能比。即为铸模的有效厚度与粒料直径的比例。每种原料都有适当的L/d比率,才能形成坚固的粒料。当粒料的直径改变时,L/d比更形重要,有了此一数据,便可决定铸模的厚度,以维持其原来直径下相同的产率与品质。

铸模的材质可加以选择,以得到较长寿命的铸模。不锈钢制品可用於生产具有腐蚀性原料的粒状饲料。若铸模的损耗主要是因为磨擦引起时,便要使用硬化处理的碳钢。

 

饲料营养杂志(52~59)-许福来.八九年七期

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