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饲料厂常用混合设备性能特点及应用

混合是饲料生产中的一个重要工序,为生产合格的成品提供保障,是饲料安全性的重要保证之一。混合机是混合工序的关键设备,科学设计和合理选用混合机与饲料的产品质量、生产效率密切相关。“饲料生产企业许可条件”和“混合型饲料添加剂生产企业许可条件”中“第四章”对混合设备的混合均匀度变异系数进行了如下规定:固态添加剂预混合饲料、混合型饲料添加剂生产企业所使用混合机的混合均匀度变异系数CV≤5%,浓缩饲料、配合饲


混合是饲料生产中的一个重要工序,为生产合格的成品提供保障,是饲料安全性的重要保证之一。混合机是混合工序的关键设备,科学设计和合理选用混合机与饲料的产品质量、生产效率密切相关。“饲料生产企业许可条件”和“混合型饲料添加剂生产企业许可条件”中“第四章”对混合设备的混合均匀度变异系数进行了如下规定:固态添加剂预混合饲料、混合型饲料添加剂生产企业所使用混合机的混合均匀度变异系数CV≤ 5% ,浓缩饲料、配合饲料、精料补充料饲料生产企业所使用混合机的混合均匀度变异系数CV≤ 7% 。目前国内饲料生产中所使用的混合机基本上以单轴双螺带式混合机、双轴桨叶式混合机、单轴桨叶式混合机为主,本文主要对上述3种形式混合机的混合机理、性能特点及应用做探讨。

1  单轴双螺带式混合机

1.1 结构特点及工作原理

       单轴双螺带式混合机主要由机体、焊有双螺带的转子、动力传动部分、卸料装置和液体喷涂装置组成。该机型以对流混合为主。螺带分为内外两圈且旋向相反,各组分的物料按配方比例计量后送入混合机,在带状螺旋叶片的推动下,外螺带将物料从一端向另一端推动,内螺带则使物料往相反的方向运动,在对流过程中两股物料互相渗透混合,并在两侧翻滚过程中再次混合,如此反复进行多次,最后通过卸料装置将混合均匀的物料从卸料门排出。

1.2 性能特点

       单轴双螺带式混合机适宜的充满系数为0.6~0.8,混合均匀度变异系数CV≤ 7% ,混合周期一般为3~ 6min,混合周期长短主要与混合物料的性质有关。该机型在混合过程中容易产生偏析和自动分级现象,不适宜用于混合配方中各组分比重、粒度有较大差异

(如矿物质、添加剂等)的物料。

1.3 应用情况

       20世纪80年代至90年代中期,螺带混合机在饲料工业得到广泛的应用。在饲料生产工艺过程中,混合工序与配料工序相辅相成,两者组成一个不可分割的配料混合系统,混合机的混合周期应与配料周期相同或相近,才能充分发挥配料混合系统的能力,发挥生产线最佳效率。随着高性能电脑配料秤电子技术的迅速发展,配料周期已经大幅度缩短,可至2min之内,螺带混合机已经无法与越来越先进的电脑配料秤相匹配,阻碍了成套设备生产率的提高。螺带混合机因其混合周期较长及混合均匀度较低,目前大多应用于中小型浓缩料、配合饲料、精料补充料饲料生产企业的大料一道混合,也有部分应用于配合饲料厂原料均质混合以及大量膏状液体添加混合的场合。国内螺带混合机主要有SLHY 系列,混合腔有效容积为0.4~15m3。
 

2  双轴桨叶式混合机

2.1 结构特点及工作原理

       双轴桨叶式混合机主要由具有ω形状构成混合室的机体、两条焊有桨叶的转子、动力传动部分、卸料装置和液体喷涂装置组成。转子由多组桨叶和轴焊合而成,轴上焊有支撑杆,每条支撑杆末端各焊有一片桨叶,绝大部分桨叶与轴中心线之间的夹角为45°,但其中一条轴最左端的桨叶和另一条轴最右端的桨叶与轴中心线之间的夹角<45° ,这样的结构布置是为了让物料在此处获得更大的抛幅而较快进入另一个转子的混合区域。两条转子之间的中心距小于两组桨叶长度之和,转子旋转时,两条轴上相应桨叶端部在机体中央部分形成交叉区域,由于两轴上的桨叶对应交错布置,所以不会产生相互碰撞。动力传动部分一般由一台减速器和两个主链轮加一个中间过渡轮的链传动系统组成,45kW 以上的大型混合机也可采用两台减速机分别驱动两条转子相向旋转的传动形式。

       工作时,两轴相向旋转,机内物料形成多方位的复合运动状态:有沿转轴方向的对流混合,有物料因速度梯度分布产生相互碰撞和滑动而形成的剪切混合,还有特殊的扩散混合。两侧物料相互掺入对方混合区域内,在混合机中央部位形成一个流态化的失重区,在该区域,运动着的物料虽然是固体,但表现却像液体一样。当物料被桨叶以特定速度提升后形成旋转涡流,这种处于失重状态的涡流产生混合作用,使物料得到快速、充分混合。失重区的形成可使物料颗粒自由运动,混合作用轻而平和,混合物无分级现象。

2.2 性能特点

       双轴桨叶式混合机适宜的充满系数为0.4~1.4,可变范围大,混合均匀度变异系数CV≤5% ,混合周期一般为40~120s ,混合能力强,速度快。对比重、粒度、形状等物性差异较大的物料,不易产生偏析和分级,液体添加量范围大,最高添加量可达20% ,油脂添加量可达20% ,混合过程柔和,不破坏物料原始物理特性,双卸料门排料速度快,残留量较低,吨料电耗比普通卧式螺带混合机约低64%。

2.3 应用情况

       挪威Forberg公司于20世纪80年代首先推出双轴桨叶式混合机。该机型最初用于颗粒饲料的油脂喷涂,后推广应用于配合饲料生产中的主混合机、预混合饲料混合机。20世纪90年代中期至21世纪初,挪威Forberg公司推出新型卧式双轴桨叶式混合机并被引进中国,引起我国饲料科技工作者和饲料企业高度重视。在较短时间内,众多饲料机械厂消化吸收并生产出相应的新产品。新型双轴桨叶式混合机因其显著的优良性能基本取代了传统卧式单轴螺带式混合机,目前一般应用于浓缩料、配合饲料、精料补充料饲料生产企业的大料一道、二道混合的主混合机,也广泛应用于预混合饲料生产的主要混合设备。国内常用的双轴桨叶式混合机目前普遍采用底部大开门卸料结构,但因其混合结构构件复杂以及卸料门的结构限制,仍存在约0.5%左右的饲料残留率,用于预混合饲料,极可能引起饲料间的交叉污染。目前国内双轴桨叶式混合机主要有SLHS系列,混合腔有效容积为0.06~12m3。
 

3  单轴桨叶式混合机

3.1 结构特点及工作原理

       单轴桨叶式混合机主要由水滴形机体、一条焊有桨叶的转子、动力传动部分、卸料装置和液体喷涂装置组成。机体截面为水滴形,转子包角约240,以加强桨叶对物料的作用。转子由4片或6片桨叶通过支撑杆焊合固定在主轴上,桨叶与支撑杆形成一定的角度,同时支撑杆与主轴偏转一定的角度。固定有桨叶的支撑杆分为2 组或3组,按混合室中心线对称布置。卸料门采用全长敞开式双开门结构,2扇卸料门采用气动系统控制,安装有锁紧凸轮的第3转轴待2扇卸料门关闭后动作,起到强制锁紧卸料门的作用,保证卸料门在转子旋转混合冲击下不会产生松动和振动现象。主轴传动采用轴装式硬齿面平行轴斜齿减速电机直联传动,传动可靠,效率高,结构紧凑。工作时物料在一侧桨叶叶面的驱动下转向另一侧的桨叶叶面,形成强烈的对流混合,桨叶附近的物料团块和颗粒在桨叶的作用下相互滑动和碰撞,形成剪切混合,物料被桨叶翻动离开桨叶的瞬间,在惯性作用下呈散落状态,散落过程中物料互相摩擦渗透,物料颗粒在自由运动中充分进行扩散混合,混合作用轻而柔和,混合物无离析和分级现象,特别是微粒物料(微量添加剂)在扩散作用下混合效果更佳。单轴桨叶混合机综合对流、剪切、扩散混合3种作用,达到高效混合效果。

3.2 性能特点

        单轴桨叶式混合机适宜的充满系数为0.4~1,可变范围大,混合均匀度变异系数CV≤5%,最佳可至CV≤3%,混合周期一般为40~120s,混合能力强,速度快。适用于不同密度、粒度物料的混合,液体最大添加量5%,脂肪和糖蜜添加量为8%,固体粉状原料最小混合比例达10g/1000kg,混合腔全长敞开式卸料门卸料速度快(约10s),残留量极低(可低至0.05%),极大降低饲料产品交叉污染现象,

特别适用于预混合饲料的生产。转子直径大,长度短,配4或6片可调桨叶,操作维修方便。卸料门四周采用硅橡胶密封条密封,密封条使用一段时间后出现磨损或破损导致漏料情况时,需及时更换密封条。

3.3 应用情况

        AHML系列单轴桨叶式混合机为瑞士Buhler公司近期推出的新型产品,因其在预混合饲料运用方面优异的性能而备受国内饲料界关注,目前占领着高端预混合饲料的市场。该机型混合均匀度高、混合周期短、残留率极低,特别适用于预混合饲料加工生产。但该机型价格昂贵,目前仅应用于集团企业或综合实力较强的生产厂家,中小企业出于成本考虑一般优先选择双轴桨叶式混合机,这也限制了单轴桨叶式混合机在福建省饲料工业的进一步推广运用。国产SJHS系列单轴双层桨叶式混合机是由江苏牧羊集团有限公司开发的新产品。该机型工作原理和AHML系列混合机基本一致,不同之处在转子结构上增加一层桨叶,即增加了过渡搅拌件,使该区域物料的剪切混合作用显著增加,增强了对流混合作用,达到加快混合速度、提高混合质量的目的。目前国内单轴桨叶式混合机主要有SJHS系列,混合腔有效容积为0.2~8m3。
 

4  饲料加工常用混合机在生产中的应用

        图1是某饲料厂8~ 12t/h对虾饲料配料混合粉碎工段生产工艺流程图,该工艺方案采用了“一次混合——微粉碎——二次混合”的主体工艺,一次混合机采用SLHY型号的螺带式混合机,混合室有效容积4m3,混合均匀度变异系数CV≤ 7% ;二次混合机采用SLHS型号的双轴桨叶式混合机,混合室有效容积2m3,混合效率高,混合均匀度变异系数CV≤ 5% ;小料采用SJHS型号的单轴桨叶式混合机混合后按批次分装投料,混合室有效容积0.5m3,混合均匀度变异系数CV≤5% ,残留率低。混合机的选用在生产效率和使用性能上均满足该生产线技术参数要求,该工艺多年来已成功应用于高档水产饲料的生产,不需要一次粉碎的物料如维生素等预混料直接进行二次投料混合,有效保证了产品质量。


 5  结束语

       混合均匀度变异系数、残留率、混合周期是评定混合设备效果的重要指标,可作为混合设备性能是否优异的判定标准。目前国内混合机均向着混合均匀度高、混合周期短、残留率低、低耗高效方向发展,不同形式的混合机有不同的性能特点,设计和选用时应符合生产线需求配置。螺带式混合机一般应用于中小型饲料厂配合饲料的一次混合;双轴桨叶式混合机因其优异的性能应用广泛,目前是饲料加工混合设备的主流机型;单轴桨叶式混合机因混合结构构件简单,残留率极低,混合均匀度高将在预混合饲料生产上得到越来越广泛的应用。
 



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