迴轉容器型混合機的設計文獻綜述

1混合機的作用和特點

混合在飼料生產中是一步重要的環節，是按一定比例把各種粉狀物料攪拌均勻，在外力作用下，各種物料互相滲合，使之在任何容積裏每種成分的微粒均勻分佈，所以混合是確保飼料產品質量以提高飼養效果的重要環節，而混合的關鍵設備是混合機，所以混合機的生產率決定了整個系統規模，其產量也決定着飼料加工廠的生產規模，因此混合機是飼料加工中最關鍵的設備之一。根據飼養實踐表明，飼料中的各種成份特別是微量添加成份如果混合不均勻．將顯著影響畜禽、魚類的生長髮育，輕者降低飼養效果，重者造成疾病甚至死亡。因此，飼料混合機的設計和以後的發展都將會更加創新。

混合機的性能好壞與使用效果，直接影響生產率和產品質量。近十年來，隨着飼料加工業的發展，對混合機的性能要求越來越高。當今對混合機的要求是，混合精度高、混合速度快、能耗低、粉塵密封性好、裝載係數大、出料乾淨、噪音小、操作容易、運轉平穩、清洗維修方便、使用壽命長，對不同物性混合料有較好的適應性，混合後的製劑不產生離析分層現象，對某些混合料還要求不產生混合過熱等。為了適應這些要求，混合機的製造業出現了很多樣式。按不同分類劃分，有單軸結構與雙軸結構;有立式與卧式;有分批式與連續式;有錐形、V形或圓筒形;有攪拌式與無攪拌式;還可劃分為兩大類，容器迴轉型:滾筒型、V型、雙圓錐型、正立方型、S型。容器固定型，卧式螺帶型、立式螺帶型、行星型、犁刀型、錐式螺帶型、無重力型。這些類型的混合機分別用在不同領域。

物料混合種類很多，以攪拌最為常見。其混合作用主要有剪切混合、對流混合、擴散混合、衝擊混合和粉碎混合5種。5種混合方式在每一個混合過程中都同時存在，但起主導作用的是剪切混合、對流混合及擴散混合方式。

為了適應現代科技的發展，自動控制系統已初步應用到混合機上，以後可能會有更多的自動控制系統應用到混合機械上，使其形成全自動控制系統。混合機的加料方式、加料次序、加料速度，以及混合攪拌部件混合機迴轉速度，迴轉時間等等，為一個全自動控制系統，完全實現無人式。

目前我國混合機均向着混合精度高、速度快、殘留量小、低耗肓效、系列化和適用範圍廣等方向發展。國外流行的翻轉式雙軸槳葉式混合機是在普通雙軸槳葉式混合機基礎之上研製而成的，其進出料口合二為一，卸料時機體翻轉180，實現了快速無殘留卸料，它將為國內飼料行業發展的前景。

2國內外飼料加工機械的現狀

隨着我國的發展,飼料年產已超過5000萬t以上,成為世界上第二飼料生產大國。由於飼餵配合飼料比單一飼餵糧食飼料可減少消耗25%～30%,2000年我國工業配合飼料年產量達8000餘萬t;濃縮飼料產量達300萬～400萬t;飼料添加劑預混料產量達到150萬~200萬t,顆料飼料比重超過配合飼料總量的50%。飼料加工機械設備是飼料工業發展的重要工具,目前在我國飼料加工機械和添加劑技術還相對發展滯後。養殖業的集約化和規模化,需要飼料工業發展作支撐。飼料的加工手段對飼料產品質量,飼料的轉化率有重要影響。飼料微粒大小、配合飼料的均勻度,顆粒料的質量等,對餵養對象的生長影響頗大。先進的加工方法可提高飼料消化率、利用率、降低飼料係數。同時蛋白飼料的開源節流也離不開飼料機械。自飼料工業出現了制粒加工方法以來,由於其眾多長處而發展很快,至今顆粒飼料在發達國家早已普及。美國顆粒料佔60%以上,瑞士佔70%,德國80%,我國的顆料飼料只佔25%。即使是顆粒飼料,也由於加工中的工藝參數,如調質温度、時間、水分、顆粒堅實度等的不同,飼料轉化率也不相同。

飼料加工中出現過擠壓膨化技術，此技術開始與美國，到了80年代,擠壓技術已成為國外發展速度最快的飼料加工新技術。它在加工特種動物飼料、水產飼料、早期斷奶仔豬料及飼料資源開發等方面,具有傳統加工方法無可比擬的優點。擠壓膨化是一個複雜的物理、化學、生物反應過程。國外有人稱膨化機為反應器,同一飼料配方,由於膨化加工工藝(或工藝係數)不同,飼餵效果的差異很大。在過去幾年中美國的工業界已開始研究高剪切調質作為改進顆粒質量、飼料廠產量、飼料衞生的一種途徑,並研究它最終對動物生產性能的影響。國內採用膨化機始於20世紀70年代末,主要是單螺桿膨化機。對膨化機理論和技術的研究還很膚淺,機器性能不穩定,控制不便,容易悶車,裝拆清理麻煩,膨化產品質量波動較大。

近年來我國飼料加工廠數量和規模呈明顯上升趨勢,1.5萬餘家飼料廠中,時產5t以上的達1.5千餘家,特別是出現了不少時產30,40,60t的大型廠。飼料工業集中度不斷提高,產銷量向優勢企業和名牌產品集中。飼料機械製造企業不斷強化質量管理,加快新產品開發和技術改造步伐,改變了過去關鍵設備依靠進口的局面。一些產品的性能和質量已經達到或接近國外先進水平,有的已出口,打入國際市場。如溧陽正昌、揚州牧羊、松江申德、上海漁機所、廣東華達等一批擁有產品質量好,技術先進,競爭能力強的知名企業,代表了我國飼料機械製造業的發展水平,有能力參與國際競爭。近幾年來為了改善調質質量,進一步提高飼料轉化率,國外已將環隙膨化工藝引入飼料加工過程,使澱粉的糊化度進一步提高到80%～90%。由於物料在膨化機內瞬間温度可達105～140℃,所以可以殺滅沙門氏菌等有害生物,並使抗營養因子失活,從而大大提高產品質量,提高飼料轉化率。

歐洲有些國家為改進顆粒質量通常採用先混合後粉碎的工藝,顆粒飼料質量有所改進,但能耗和成本增加很多。美國在最近落成的世界最大飼料廠裏,只用了一台錘片式粉碎機,用來粉碎已粉碎穀物篩選器上的滯留物,其他該用錘片式粉碎機的地方,全由一種輥筒式粉碎機來替代。但在其他飼料廠,吸風式錘片粉碎機依然流行。

3飼料加工機械的發展前景

現代社會追求高效必然導致養殖的高密度、集約化、規模化。工業化養魚和網箱養魚是21世紀養魚業發展的主流,是投資熱點和新的經濟增長點。設計產品時應努力追求小型化(滿足要求,少用材料)和多功能化(一機多用,少佔地),並且可回收利用(考慮環保,減少廢棄物數量和污物)。也就是説要節能、省料、少廢,可卸、可回收、可維護和可重複利用,並試圖讓設備向智能化(計算機化)和機、電、聲、光等綜合一體化、綠色產品化的方向發展,這是一個多元化的發展，相信在以後會實現。

膨化機的螺桿為分段積木式,螺套成剖分式裝配,容易調換變動螺桿參數。加料器能根據主機的負載自動反饋改變送料量,克服送料脈衝現象。調質器要保證有足夠的調質時間和優質的蒸汽,可自動調控,讓調質後的飼料温度在70～80℃內,水分符合不同的制粒機的要求,對硬顆粒要有過載報警,過載保護裝置,加強監控和喂料的反饋。並要加強顆粒飼料的油脂或微量元素成分的噴塗技術及後蒸煮穩定處理,以低成本提高顆粒質量。粉碎機的粉碎細度對現代養殖顯得越來越重要,其形式很多,需要試驗研究。在細度達到要求的前提下,如何提高生產的度電產量,降低粉碎室温度,降低製造成本,便於推廣,目前需要研究。

隨着飼料工業的發展,乾燥機的作用日趨重要。飼料原料,普通顆粒料,水產料,膨化料等都需乾燥。而所選用的乾燥機類型又不盡相同,目前用得最多且有效的飼料乾燥機有:立式振動乾燥機、卧帶式烘乾機、流化牀乾燥機等。在提高熱效率方面需深入研究。世界各地飼料廠使用液體飼料的數量正在不斷增長,在工業化國家尤為明顯。使用液體飼料可節省原料的運輸,加工和儲存費用;在營養、質量和飼料產品的加工方面同樣大有益處。國內需要能適應不同液體原料(如油脂、糖蜜)的加工和使用設備,如高速糖蜜摻合機和壓模油脂技術,精確計量和噴霧設備等。要提高飼料質量需對飼料原料進行熱處理,其方法很多。籠統地説有制粒前的調質,雙制粒、膨化和制粒後的熱噴及穩定乾燥。設備主要包括調質器、制粒機、膨脹器及穩定器。膨脹器,國外早將它作為制粒前的調質設備來增加產量,可利用廉價原料提高顆粒耐水性,還能添加更多的液體,以及殺滅沙門氏菌等各種病菌,所以膨化工藝在全世界受到普遍的歡迎。我國希望集團在原40t/h制粒機組上增加了膨脹工藝,開創了應用推廣的美好前景。膨化機的澱粉糊化度為80%～95%;膨脹器為80%左右;擠壓機為60%～70%;硬顆粒制粒機為25%～40%。而加工成本排序正好相反。國外最近推出一種制粒-膨化兩用機,可以製作從硬顆粒到浮性魚飼料等多種產品,其加工的澱粉糊化度在25%～95%範圍。顆粒飼料的質量包括澱粉糊化率、粉化率、硬度、含水率及表觀質量等方面。工業管理系統的基本點,是將產品質量控制在生產過程中,從而降低成本,提高效益。首先要提高原料因素(原料所含成分、粒度、水分等);其次是提高調質質量(調質時間、調質均勻度、蒸汽品質、水、汽添加量,有儀表顯示及反饋);第三是均勻可調的飼料供給量,這些對提高生產率,提高度電產量都是有益的,這方面應加強投入。有些飼料工業公司和研究單位正試圖研究開發一套系統,該系統可快速分析飼料營養成分,並將分析結果迅速輸入電腦,及時調整配方;還有些飼料技術開發公司正着手研究膨化飼料產品中水分的控制,克服飼料黴變,建立一個反饋自動控制系統,減少烘乾過程的產品水分變異。這些都是需多學科人員合作的系統工作研究。膨化機可用於羽毛、血粉、大豆、食品下腳料等蛋白源的開發,以及膨化制粒;還可用於食品業、醫藥業、釀造發酵業、建築業等。在我國的食品行業,已開始使用膨化機。但食品膨化的現狀仍處於低水平,主要表現在設備比較差,生產廠家少、品種單調、產銷量小等方面。另外對膨化技術研究和設備開發工作做得很不夠,今後應加強膨化機的物料適應性、降低能耗、新工藝、新配方及減少損失等方面的研究。在單螺桿機加工困難的情況下,採用雙螺桿膨化機來替代。在美國水產用顆粒料100%是膨化飼料,而在國內還不到10%。由於膨化飼料的生產度電產量只是硬顆粒料的1/3(膨化飼料13kg/(kW·h)而硬顆粒料40kg/(kW·h))所以不易被接受。採用膨脹器可折衷它們的長處和短處。飼料添加劑是飼料高效與安全的關鍵,是高新技術的集合點。美國和歐共體各有300多種和260多種添加劑,而我國只有80多種。在開發添加劑的同時,需要研究它們的粉碎與混合的工藝及設備,提高細度,降低温度,減少損失,提高混合均勻度,降低變異係數,無殘留量,操作控制自動可靠。

總之，飼料加工工藝和設備的研究與產品質量和企業效益密切相關。應把總體系統研究和單機具體設計相結合,營造出一個有市場需要、技術可靠、經費保證、試驗條件充足的運行環境,讓中國的飼料機械穩定快速地向大型化、集團化、一體化的趨勢發展。智能化混合機是以後發展的標準，混合機的前景會更加的敞亮。