ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОИЗВОДСТВА КОМБИКОРМОВ
[66]
Рыбоводные хозяйства нашей страны используют для выращивания всех видов рыб - стартовые и продукционные комбикорма, полученные путем:
· прессования комбикормов, увлажнением сухим паром;
· прессования предварительно экструдированных компонентов с последующим измельчением и увлажнением сухим паром;
· прессования комбикормов, увлажненных водой;
· экструдирования;
· центробежного гранулирования;
· микрокапсулирования.
Эти способы в основном надежно апробированы и внедрены в производство, что отражено в справочной литературе.
Стартовые комбикорма получают способами прессования комбикормов с их увлажнением сухим паром и водой, центробежным гранулированием и микрокапсулированием, продукционные - всеми способами, кроме центробежного гранулирования и микрокапсулирования.
При сухом прессовании рассыпного комбикорма основными технологическими параметрами, имеющими первостепенное значение, являются:
· влажность комбикорма до поступления в смеситель пресса-гранулятора;
· влажность комбикорма после выхода из смесителя;
· влажность гранул послематрицы;
· крупность тонины помола;
· давление пара;
· температура комбикорма;
· состояние матрицы и зазор между прессующим роликом и внутренней поверхности матрицы;
· величина загрузки пресса-гранулятора;
· условия охлаждения гранул.
Влажность всех компонентов регламентируется нормативно-технической документацией. Этот показатель колеблется от 8 до 15%. При движении по транспортным средствам, измельчении происходит потеря влажности на 1-1,5%. Для гранулирования комбикорм обычно поступает с первоначальной влажностью 10-11%.
Основное увлажнение комбикорма происходит в смесителе пресса-гранулятора, куда через форсунку под давлением подается сухой пар. Максимальное увлажнение комбикорма необходимо осуществлять при наличии в нем зерновых культур (пшеница, кукуруза, ячмень), и минимальное, когда комбикорм имеет повышенную жирность или в нем присутствуют термочувствительные компоненты (дрожжи). Обычно предел общей влажности комбикорма после смесителя пресса-гранулятора не должен превышать 17,2%. Желательно комбикорм увлажнить с нижнего предела (10%) его влажности с тем, чтобы обеспечить измельченным частицам комбикорма необходимые условия для выделения клейковины. При мгновенном увлажнении комбикорма этого эффекта ожидать не следует. Поэтому для получения водостойких гранул в смеситель пресса-гранулятора подают пар под давлением до 0,7 МПа и температуре 140-180 0С из расчета до 65 кг на 1 т комбикорма.
При гранулировании комбикорма с содержанием рыбной муки от 20% и более увлажнение не должно превышать 13-14%. Даже при высокой температуре пара рыбная мука не способна поглощать частицы воды. При продавливании увлажненного комбикорма через отверстия матрицы часть излишней влаги будет выжиматься, а оставшаяся часть будет способствовать ослаблению прочности гранул.
Сухой пар должен подаваться в смеситель без влаги в виде капель. В противном случае возможны случаи локального увлажнения комбикорма, который будет поступать на гранулирование в виде слипшихся комков. Такой продукт не гранулируется, а забивает отверстия матрицы. Влажность пара зависит от условий его производства, температуры окружающего воздуха, расстояния его прохождения по трубопроводам и величины потерь тепла при его подаче на пресс-гранулятор. Часть влаги можно удалить в результате дросселирования пара в регулирующем клапане. Согласно основным законам термодинамики единица теплоты при дросселировании остается постоянной. Так как давление пара уменьшается, соответствующая температура кипения падает и остаточная влага испаряется. Чем выше перепад давления, тем лучше используется эффект сушки. При кондиционировании рассыпного комбикорма пар полностью конденсируется, влажность его увеличивается. Для определения массовой доли влаги в рассыпном комбикорме после обработки ее паром применяют следующую эмпирическую зависимость: повышение температуры комбикорма на 10-110C в результате кондиционирования в смесителе паров равносильно увеличению его влажности на 0,7-1,0%. При высокой начальной влажности рассыпного комбикорма добавление пара должно производится в известных пределах, при чрезмерном увлажнении рассыпного комбикорма (более 17,2%) кормосмесь трудно гранулируется. Причинами является наличие в увлажненном комбикорме дополнительной поверхностной влаги, которая при прессовании выжимается из комбикорма и увеличивает ангезионные свойства присущие материалу, а также рост коэффициента динамического трения увлажненного комбикорма, что улучшает условия прохождения через отверстие матрицы.
Большая массовая доля влаги проводит к тому, что при выходе из матрицы гранулы набухают, на их поверхности образуются трещины, она становится шероховатой. Все это уменьшает прочность гранул.
Для обеспечения оптимального внедрения технологического процесса гранулирования и экономного расходования пара необходимо поддерживать его постоянный расход. Этим достигаются не только оптимальное кондиционирование и гранулирование, но и снижение раскола электроэнергии, увеличение срока службы прессующих роликов и дорогостоящей матрицы и, главное, улучшается качество готовой продукции.
В технологических линиях по производству комбикормов, имеющих небольшую производительность и смонтированных в рыбоводных хозяйствах, для увлажнения комбикорма применяют воду (подогретую до 35-450С). Если при сухом прессовании кондиционирование рассыпного комбикорма сухим паром осуществляется в течение 7-9 сек. то при кондиционировании водой температурой 35-450С это время увеличивается до 10-14 с. Основными технологическими условиями, в данном случае, являются уменьшение величины крупности помола рассыпного комбикорма (до 0,3-0,4 мм), равномерность увлажнения, прогрев матрицы до 70-75 0С.
Вода при гранулировании значительно облегчает продавливание комбикорма через отверстия матрицы. Например для продавливания рассыпного комбикорма влажностью 11% через отверстия диаметром 4,5 мм необходимо создать давление, равное 370 Мпа, тогда как этот комбикорм влажностью 16,3% можно продавить через это отверстие при давлении до 120 МПа.
Вода способствует понижению температуры и уменьшению трения, повышает долговечность матрицы и производительность пресса-гранулятора. В настоящее время существуют экспресс-методы определения влажности рассыпного комбикорма, однако, их не всегда можно применять при регулировке технологических параметров операций кондиционирования и гранулирования. С целью более оперативного контроля за влажностью комбикорма можно рекомендовать весьма простой и доступный метод. Отбирают контрольную пробу комбикорма, ссыпают ее на ладонь и слегка сжимают в кулаке. По образовавшемуся комку слегка ударяют указательным пальцем. Если продукт хорошо увлажнен и перемешан, то комок распадается на большие куски. Если эта форма разваливается на мелкие части, которые, в свою очередь, также рассыпаются, то комбикорм увлажнен недостаточно.
При продавливании увлажненного комбикорма через отверстия матрицы его влажность уменьшается в зависимости от диаметра от 0,7 (на диаметр гранул 6 и 8 мм) до 1,2% (на диаметр гранул 3,2-4,5 мм). Водостойкость и прочность готовой продукции можно прогнозировать и на этом участке. Если мягкая влажная гранула после легкого нажатия на нее пальцем старается принять первоначальную форму, то после охлаждения ее в охладительной колонке она будет соответствовать требованиям технических условий по водостойкости и крошимости. Если гранула после нажатия ее пальцем рассыпается, то эта партия комбикормов будет некондиционной.
Гранулометрический состав рассыпного комбикорма определяет среднее значение крупности помола комбикорма. Это значение, зависящее от типа дробилки, диаметра сменных сит молотковых дробилок, определяют путем просеивания измельченной кормосмеси через сита с круглыми или квадратными отверстиями соответствующего размера. По остатку на сите, который, как правило, не должен превышать 10%, судят о значении крупности помола.
Доказано, что на молотковых дробилках со сменными ситами при производстве продукционных комбикормов (с диаметром гранул 3,2 и 4,5 мм) необходимо устанавливать сита с отверстиями диаметром не более 2,0 мм, производстве стартовых комбикормов - сита с диаметром 1,0-1,5 мм, в этом случае обеспечивается крупность помола для продукционных комбикормов со значением до 0,45 мм, а для стартовых – 0,15-0,24 мм.
С целью достижения необходимой крупности помола на многих комбикормовых заводах применяют двух- и трехступенчатое измельчение, т.е. измельчение осуществляется в 2-3 последовательно установленных дробилках. В последней дробилке предусматривается ситовой контроль качества измельчения, который позволяет направлять недостаточно измельченный комбикорм на повторное измельчение.
Качество помола зависит и от состояния сит. В случае пробоя сит металлопримесями или камнями в виде гальки увеличивается выход не измельченного комбикорма.
Состав комбикорма также оказывает значительное влияние на операцию измельчения. При значительном включении в комбикорм тонкодисперсных компонентов (дрожжи, витамины и т.д.), не требующих измельчения, но направленных на данную операцию, они при попадании в дробилку, сразу же проходят через отверстия сита. В результате этого, наблюдается их выделение из обшей кормосмеси. Без повторного смешения возможно гранулирование компонентов, подвергшихся измельчению и прошедших через отверстия сит без измельчения.
Особенно трудно измельчать хлопчатниковый шрот, состоящий из 70% ваты и 30% твердых частиц семян хлопчатника. При значительном включении в рецепт (до 40%) хлопчатникового шрота производительность дробильного оборудования уменьшается в 1,0-2,0 раза и увеличиваются возможности пожаров и взрывов, поскольку при его измельчении сита отверстий дробилки забиваются волокнистым материалом. В связи с этим желательно измельчать хлопчатниковый шрот отдельно и по достижении необходимой крупности помола вводить в комбикорм.
Особое внимание следует обращать на состояние поверхности гранул, которая должна быть полированной, без заусенцев на торцах излома.
Соответствие геометрических размеров матрицы легко установить по физико-механическим свойствам влажных гранул.
Известно, что увлажненный комбикорм при гранулировании проходит две стадии сжатия: предварительное - в конической части (рабочей камере) отверстия и основное - в цилиндрической части.
Соотношение объемов рабочей и цилиндрической частей цилиндров определяет степень сжатия увлажненного комбикорма. Следовательно, чем больше диаметр отверстия матрицы, тем меньше величина удельного прессования. Это значит, что между частицами комбикорма слабы действия молекулярных сил и гранулы после выхода из матрицы увеличиваются в объеме, распадаются. На их поверхности появляются продольные трещины, что свидетельствует о плохом качестве гранул. По шероховатой поверхности гранулы судят о качестве поверхности отверстия матрицы, которая должна быть полированной и без задиров (результат продавливания комбикорма с металлопримесями). Состояние отверстий отражается на производительности пресса-гранулятора. Для предотвращения повреждения поверхности отверстий необходимо по окончании работы, особенно после изготовления комбикормов для прудового карпа, запрессовать отверстия пшеничными отрубями, пропитанными в растительном масле. Если в отверстиях остается комбикорм, он разбухает, и оставшаяся влага вызывает коррозию металла.
При смене матриц, кроме запрессовки отверстий, их нужно покрыть антикоррозийной густой смазкой или поместить в емкость с растительным маслом. При таких условиях их можно хранить до 1 года. Следует учесть, что матрицы изготовляют из легированной стали, обрабатывают термически, поэтому они отличаются высокой поверхностной твердостью. Различные ударные воздействия на матрицу твердыми предметами запрещены, в случае необходимости ударных воздействий рекомендуется применять молотки из мягкого дерева или мягкого металла (бронза). Различные сварочные работы с матрицей недопустимы. При постановке новой матрицы нельзя ее сразу нагружать. Вначале ее следует использовать при изготовлении комбикормов на рецептах с большим содержанием жирного и термочувствительного продуктов, обращая при этом особое внимание на качество рассыпного комбикорма. Не рекомендуется ее обкатывать всухую при минимальном прессующем зазоре. Матрицу нельзя чистить от прессованного продукта.
При смене матрицы меняют и прессующие ролики. На пресс-гранулятор всегда устанавливают пригнанные друг к другу матрицы и прессующие ролики. В противном случае наблюдается преждевременный износ внутренней поверхности матрицы, в результате чего уменьшается объем рабочей камеры прессования, а следовательно, плотность готовой продукции. В крайнем случае, при неравномерном зазоре между образующей прессующего ролика и внутренней поверхности матрицы допускается перешлифовка рифлей ролика "до чистоты" со снятием минимального слоя металла рабочего участка на внутренней поверхности ее, непосредственно соприкасающегося с роликом.
Категорически запрещается эксплуатация прессующих роликов с неравномерным прилеганием их поверхностей соприкосновения. Нарушение этого правила приводит к преждевременному износу рабочей поверхности матрицы.
Доказано, что периферийная оптимальная скорость матрицы в зависимости от ее диаметра должна составлять 6-8 м/с. В случае превышения этой скорости увеличивается скорость продавливания увлажненного комбикорма, уменьшается время пребывания прессуемого комбикорма в отверстиях матрицы. С увеличением окружной скорости, например, в 2,5 раза производительность пресса-гранулятора возрастает почти в 2,2 раза. т.е. пропорционально. Время прессования при этом сокращается в 2,7 раза, а процент крошки, возвращаемой сепаратором на повторное гранулирование, увеличивается на 92%.
Максимальной производительности пресса-гранулятора можно достичь только после некоторого периода работы матрицы. Особое внимание следует обращать на приработку матриц с диаметром 3,2 и 4,5 мм. Их следует использовать при влажности комбикорма 12,5-14,3% и крупности тонины помола до 0,35 мм. Перегрузка матрицы не допускается, матрицу следует загружать постепенно, внимательно следя за нагрузкой, которая должна составлять 120-130 А. Если комбикорм удовлетворительно проталкивается через отверстия матрицы, нагрузку увеличивают. Когда стрелка приблизится к значению нормальной загрузки (170 А), увеличивают подачу пара. Влажность комбикорма увеличивается, нагрузка падает. Снова увеличивают подачу до нормальной загрузки и влажность комбикорма. Такими этапами добиваются максимальной производительности пресс-гранулятора.
При производстве гранулированных комбикормов диаметром 6,0 и 8,0 мм обеспечивают достаточное количество пара для лучшего заполнения отверстий влажной массой. Первые гранулы будут мягкими, затем при увеличении подачи сухого комбикорма можно несколько уменьшить количество пара и таким образом улучшить качество гранул.
Зазор между прессующими роликами и внутренней поверхностью матрицы влияет на все показатели: производительность, износ оборудования энергоемкость и качество готовой продукции. В зависимости от состава рецепта комбикорма этот прессующий зазор должен составлять 0,2-0,6 мм. Меньший зазор не допускается: возможна работа роликов и матрицы «металл о металл», что связано с чрезмерным износом рабочих поверхностей. При большем зазоре наблюдается уменьшение основных силовых факторов, ухудшающих условия прессования. Установлено, что для больших значений зазора действие его 24 на силовые факторы проявляется в меньшей степени. Так, увеличение зазора от 0,8 до 1,4 мм вызывает уменьшение среднего давления в зоне прессования от 11 до 7 МПа для матрицы с диаметром отверстия 4 мм и от 7,3 до 5 МПа для матрицы с диаметром отверстия 8 мм. Более толстый слой предварительно сжатого материала способствует образованию смазки между металлом ролика и матрицы, уменьшающей износ последним. Это, однако, касается комбикормов с незначительным содержанием рыбной муки и достаточным количеством зерновых, способных клейстеризоваться при температуре 75-880С. При гранулировании комбикормов с высоким содержанием рыбной муки и термочувствительных компонентов желательно выдерживать минимальный зазор (0,2-0,3 мм). В этом случае коэффициент гранулирования увеличивается за счет лучшего продавливания комбикорма, и сама рыбная мука является хорошей смазкой, что уменьшает износ роликов и матрицы.
При зазоре более 0,3 мм возникает опасность ускользания такого комбикорма от проталкивания. Комбикорм в этом случае пересыпается через ограничительный бурти направляется на повторноегранулирование.
Комбикорм с низким содержанием протеина и высоким содержанием углеводов и клетчатки допускается гранулировать с прессующим зазором, равным до 0,5 мм. Установлено, что при таком составе комбикорма и зазоре в толстом слое поглощаются тангенциальные силы, появлявшиеся вследствие движения роликов по матрице. Для обеспечения безаварийной работы пресса-гранулятора, работающего с матрицей и прессующими роликами, рабочие поверхности которых не подогнаны друг к другу, допускается более толстый слой комбикорма. Это предупреждает преждевременный износ и поломку матрицы. Недостаточная подгонка роликов вызывает их проскальзывание при вращении, что приводит к налипанию комбикорма на ролики и заклиниванию матрицы. Таким образом, к рабочей паре ролик-матрица предъявляют ряд требований. От них зависят все производственные показатели и качество гранул. При соблюдении условий хранения и эксплуатации одна матрица с диаметром отверстий 4,5 мм может обеспечить выработку около 10 тыс.т комбикормов, диаметром3,2 ммс для стартовых комбикормов) - около 1,2 тыс.т.
Процесс экструдирования биополимеров можно отнести к термодинамическому методу обработки, в основе которого лежат два явления - механохимическая деструкция, сопровождаемая на всех этапах обработки материала, и расширение продукта, являвшегося эффектом «взрыва» материала. Последнее наблюдается при резком перепаде значений давления между внутрикамерным и атмосферным.
Основное назначение экструдера заключается в том, чтобы шнек непрерывно развивал соответствующие температуру и давление, при которых обрабатываемый материал становится способным к расширению при выходе из головки экструдера.
Исходя из этого, в экструдере должны выполняться следующие операции:
· транспортирование обрабатываемого материала к прессующей зоне;
· нагрев материала до необходимой температуры за счет послойного перемешивания и внутреннего превращения механической энергии в тепловую:
· пластификация материала;
· гомогенизация:
· продавливание гомогенизированной массы через отверстия формующей головки.
В результате статистического режима воздействия и динамического эффекта давления, температуры увлажненного компонента (комбикорма) в обрабатываемом продукте происходят явления денатурации белка, инактивных и антипитательных веществ, декстринизации крахмала, практически полной стерилизации продуктов экструзии, создание пористой структуры продукта.
Такая обработка приемлема для производства плавающих комбикормов и комбикормов с различной плотностью.
Полученные результаты при кормлении карпа экструдированными (экструдатами) и гранулированными (гранулами) комбикормами показали явное преимущество экструдатов: на воде до 100% экструдатов в течение 1 сут могут находиться на плаву. Экстракция питательных веществ из экструдатов через 1 ч после их плавания составляет 6,6-11,4%, что вдвое меньше потери сухого вещества промышленных образцов гранул. Активность ингибитора трипсина в экструдатах на 33-58% ниже, чем в гранулах. Это позволяет включать в состав экструдатов большее количество соевого шрота, гороха и других компонентов из растений семейства бобовых. Исходя из необходимости проведения сложной термодинамической обработки материала, в конструкции экструдера предусмотрено выполнение ряда технологических операций, к числу этих операций относятся прием (загрузка), сжатие,гомогенизация и принудительное выдавливание (экструзия), в большинстве современных конструкций экструдеров прием и гомогенизация обрабатываемого продукта производятся в отдельном узле экструдера, после чего продукт направляется на дальнейшую обработку.
Дата добавления: 2020-08-31; просмотров: 873;