饲料粉碎技术研究新进展
发布时间：2007-11-06 来源：
摘要:粉碎是饲料加工生产过程中重要工序之一，粉碎作业涉及到饲料加工成本（电耗、易损部件）、重量损耗（水分和粉尘〕、混合、颗粒饲料质量届禽鱼的生产性能和家畜的健康（溃疡）（Keith C．Behnke，1999）、操作环境的改善（粉尘、噪声〕。因此，饲料粉碎技术改进对提高饲
粉碎是饲料加工生产过程中重要工序之一，粉碎作业涉及到饲料加工成本（电耗、易损部件）、重量损耗（水分和粉尘〕、混合、颗粒饲料质量届禽鱼的生产性能和家畜的健康（溃疡）（Keith C．Behnke，1999）、操作环境的改善（粉尘、噪声〕。因此，饲料粉碎技术改进对提高饲料生产效率、饲料产品质量和降低生产成本有着重要的经济意义，也是许多研究人员一直探索的课题。研究主要内容有粉碎效率的提高、合理的粉碎工艺、粉碎机结构、粉碎机电耗、粉碎机操作的方便性、粉碎粒度的大小和均匀性、易损部件的耐磨性、粉碎机噪声的控制、粉碎机的自动控制、对产品质量和畜禽鱼生产性能的影响等。本文对饲料粉碎技术发展进行综合分析，以使饲料粉碎技术能更好地为饲料生产服务。
1 粉碎机的类型与粉碎机的结构
粉碎机类型的不同及粉碎机结构的变化，对粉碎物料的影响相当大。根据粉碎物料的粒度可分为普通粉碎机、微粉碎机、超微粉碎机；根据粉碎机的结构可分为销连锤片式、劲锤式、对辊式和齿爪式。一般的畜禽料通常采用普通的锤片粉碎机或对辊粉碎机，幼小动物、普通的水产饲料可采用微粉碎机、水滴式锤片粉碎机、爪式粉碎机，而特种水产饲料和水产的开口饲料需要采用超微粉碎机，有的甚至需要用胶体磨才能达到开口饲料所需要的粒度要求。
1．l 普通锤片粉碎机是饲料工业生产中应用最广泛的。其粉碎原理是无支承式的冲击粉碎，在粉碎过程中，锤片与物料的碰撞绝大部分为偏心冲击，使物料在粉碎室内发生旋转，会消耗一部分的能量，这也是锤片粉碎机耗能高的重要原因之一。同时，由于锤片粉碎机的粉碎室结构和物料受高速锤片的冲击作用，物料在离。动力作用下会贴着筛面形成圆周运动，产生环流层，大颗粒的物料在外层，小颗粒的物料在内层，粉碎达到粒度要求后小颗粒不能及时从筛孔正常排出，出现了物料与锤片的反复冲击，形成物料的过度粉碎，粉碎电耗增加，粉料的温度升高，使物料内的水分形成水蒸汽，水蒸汽与细粉末会粘附于筛板，更加严重堵塞筛孔，粉碎效率下降，尤其是在物料细粉碎时，环流对粉碎效率的影响更严重。要提高锤片粉碎机效率，就必须破坏粉碎过程的环流产生。
1．2 水滴型粉碎机是研究人员针对普通锤片粉碎机结构特点，将粉碎室从圆形变为水滴形，这样既增大了粉碎室筛板的有效筛理面积，又能破坏物料在粉碎室形成环流，有利于粉碎后物料排出粉碎室，粉碎效率提高15％。另外水滴型粉碎机有主粉碎室和再粉碎室，物料在粉碎室内可形成二次打击，同一台粉碎机就能实现粗。细、微细3种粉碎形式，粉碎后的物料平均粒度为100～500μm。适应畜禽鱼对物料粉碎粒度的不同要求，综合性饲料厂粉碎工艺中应用水滴型粉碎机有独特的优势。
1．3 立轴式粉碎机也是锤片粉碎机的一种，粉碎过程可分成预粉碎和主粉碎2个区域，其特征是采用了360°环筛，还有底面的筛板，筛理面积大，有助于粉碎后物料快速排料，同时由于物料的重力作用，环筛的垂直筛面上粘附物料少，筛孔通过能力强；粉碎机转子上的利板保证了底筛的有效利用，且产生一定的风压，促进粉碎后物料的快速排出，有效提高了整个粉碎室的筛落能力，无需在排料中设置独立吸风系统，既省去吸风系统的设备投资，又解决了长期困扰饲料厂因吸风系统故障而产生的粉碎效率低下的问题，且减少了物料在粉碎过程中水分损失。粉碎效率和粉碎机产量有较大程度的提高，粉碎后的物料粒径均匀，潜在的细粉少，粉碎电耗可以节省25％。立轴式锤片粉碎机适合于饲料粗粉碎及二次粉碎工艺前道粉碎，但不适用于物料的细粉碎。
1．4 对辊粉碎机是有支承的粉碎。物料的粉碎作用主要由对辊的剪切、挤压作用产生，外力的作用绝大部分用于物料的粉碎，物料的粉碎效率比较高，大大降低了粉碎的能耗（没有物料的旋转、过度粉碎，物料的温度升高较小），据介绍，Roskamp辊式粉碎机与传统的锤片粉碎机系统相比，节约能量在60％以上。可减少粉尘产生和维持费用，降低噪音。粉碎过程中物料水分损失少，粉碎产品的粒度均匀性好，产品的物理特征极佳，有利于物料流动和混合。在物料的粗粉碎中能取得较好的粉碎效果，但辊式粉碎机木适用于细粉碎，对多种物料的通用性也较差，尤其是各种物料混合以后的粉碎性能就更差，轧辊的维修需要专用设备，这些特性限制了对辊粉碎机在饲料生产中的应用。目前国内的一些次质小麦因价格便宜而广泛应用于饲料生产，开发粉碎小麦的专用粉碎机有相当的市场需求，对辊粉碎机在这方面应有一席之地。
l.5 微粉碎机，一般用于水产饲料或乳仔猪饲料的原料粉碎，这些饲料粉碎粒度较细，采用普通粉碎机效率极低，甚至不能完成其工作。在生产250μm粒度的粉料时，锤片式粉碎机的效率是30％，而气流排料式微粉碎机的效率则是95％。对于要求粒度分布在500μm以下时，应该考虑使用专用的微粉碎机来进行粉碎，粉碎后物料的平均粒度可达到100～500Pmo
1.6 超微粉碎机一般为无筛式粉碎机，粉碎物料粒度由气流速度控制，粉碎粒度要求95％通过0.15mm（100目），一般用于特种水产饵料或水产开口饵料，超微粉碎通常由超微粉碎机、气力输送、分级机配套来完成。原料的粉碎粒度非常细，可能显示出意想不到的特性，但也带来了比较多的问题，如静电吸附，物料的流动性差，粉碎消耗的能量大，提高了生产成本，对加工操作的影响比较大，这些不利影响可以采取不同的方法加以克服（如改变饲料加工工艺）。
1.7 其它类型的粉碎机，如爪式粉碎机、其特点是体积小，重量轻，工作转速高，产品粒度细，对加工物料的适应性广，但其不足之处是功率消耗大、噪声高、单机粉碎产量小。
2 饲料粉碎粒度与粒度的均匀性
饲料粉碎粒度大小是根据畜禽消化生理特点、粉碎的成本、后续加工工序和产品质量等要求来确定。确定适宜的各种动物的物料最佳粉碎粒度，并用相应的粉碎技术达到其要求，这方面的研究已有一些报道，但主要集中在少数谷物类物料粉碎粒度（Wondra，1998、王卫国，2000、孙剑，1999），而饲料中其它物料粉碎粒度的研究和辅助原料的粉碎粒度大小对畜禽鱼生产性能影响的报道较少，并且也没有将生产成本与最佳粉碎粒度的关系作系统的研究，这些原料在畜禽生产中起较重要作用，对辅助原料进行系统的研究，可以更好地提高饲料的利用率和减少饲料生产成本，值得进一步研究。饲料粉碎粒度可由筛板的开孔大小。对辊粉碎机的轧距或气流风速大小进行控制。锤片粉碎机筛板孔径较大时，其粉碎后排料状况比较理想，其粉碎后物料的粒度均匀性比较好，而筛板孔径较小时，物料不易排出粉碎室，产生过度粉碎，物料的均匀性分布不均，造成粉碎电耗的浪费。如何使粉碎物料达到所要求的粒度，减少粉碎过程中的能量损耗，这是粉碎技术中值得进一步探讨的课题。目前采取的措施是增大筛理面积、破坏物料在粉碎室形成的环流层、使用开孔率大的筛板和有利于物料排出的筛板（如布勒公司DNZF系列粉碎机的鱼鳞形筛网)。加强粉碎后的吸风，有利于粉碎物料排出粉碎室。横宽形振动筛粉碎机是一种新型粉碎机，它的独特结构是具有两层可振动的筛片，内筛孔径大，可使物料迅速通过筛面，外筛孔径小，用于精确控制物料的粒度。振动筛面可保持面不堵，避免物料过度粉碎。能较好地适应水分含量较高和含有纤维原料的粉碎。另外，为增加筛片的筛理能力，亦有采用编织筛替代冲孔筛以增加筛片的开孔率，但筛片的强度和使用寿命应进一步提高。
3 易损部件的耐久性
锤片粉碎机是一个高速运转的设备。粉碎过程易损部件是粉碎机的锤片和筛片，也是粉碎过程中影响粉碎成本的一个关键因素，高质量的锤片可以降低粉碎过程中锤片的消耗，提高单位时间内的粉碎机产量。因此，加强锤片表面强化工艺的研究十分必要，以提供各饲料厂家迫切需求的高耐磨性，高使用寿命的锤片。粉碎机锤片的寿命与机械加工的性能有关，锤片的材质选用和热处理方式的不同是影响其寿命的主要因素。为了增加锤片的使用寿命，研究人员对锤片的结构参数和热处理进行了一系列的研究，锤片强化研究应从耐磨、耐冲击、高寿命、低成本等方面综合考虑。主要有3种途径：①采用高合金的耐磨材料作为耐磨件，如高、中锰钢、高铬铸铁等；②利用表面抗磨处理工艺，如表面渗硼、渗碳、硬质合金堆焊等表面强化处理；③用热处理的手段来改变材料的组织，获得各种耐磨的、高硬度的结构来提高耐磨性。要防止筛片在粉碎过程中的破损，就必须保证筛片的强度和刚度，合理的开孔率和冲孔技术优劣对筛片的强度有较大的影响，筛片耐磨性亦应主要从材料的选择和热处理技术上考虑。
4 粉碎工艺的设计
粉碎工艺是饲料粉碎技术中比较重要的一个环节，合理的粉碎工艺能使粉碎粒度符合要求和生产量合理，同时可节省粉碎过程中的能量消耗。粉碎工艺的选择应由产品质量、粉碎粒度、加工成本、投资额大小等来确定、从粉碎的先后有先配料后粉碎、先粉碎后配料或者是两者的综合；从粉碎的次数有一次粉碎、二次粉碎和单一循环粉碎。先配料后粉碎工艺有利于控制饲料产品粒度的均匀性，有利于某些油性物料和粘性物料等粉碎适合于加工含副产品较多的畜禽饲料和水产饲料以及宠物饲料；先粉碎后配料工艺可根据物料的特性配备相应的粉碎机，针对性强，但对于多品种物料粉碎带来不便；对较粗的粒料进行先粉碎，然后配料混合后进行粉碎，是先粉碎与后粉碎工艺综合应用，有利于物料混合均匀，有利于物料粉碎粒度的降低，该工艺适合于特种水产饲料；大型的畜禽饲料生产厂可采用二次粉碎或单一循环粉碎工艺，前道粉碎可采用筛孔较大粉碎机或对辊粉碎机，以提高粉碎机的产量和节省粉碎电耗；小型饲料生产厂可采用一次粉碎工艺，以节省设备的投资。
5 粉碎机吸风形式
设计优良的粉碎系统应有恰当的吸风系统，它有助于降低电耗，提高粉碎机的产量，控制粉碎粒度，降低物料温升，控制粉尘和粉碎机内的压力。带吸风系统与不带吸风系统相比，前者可提高粉碎机生产率15％～40％。当然，吸风系统的设计关键是正确选择吸风量，控制吸风口的风速，应根据不同的粉碎机要求和不同物料粉碎粒度选择，同时在操作过程要经常维护吸风系统和根据不同的要求进行调整，以保证有良好的运行状态，否则，吸风的效果就会受到影响。
6 粉碎机操作方便性
粉碎机的锤片和筛片是易损部件，经常需要进行更换，饲料厂生产的饲料品种不同，物料的粉碎粒度亦不一样，粉碎机就经常需要停机更换不同孔径的筛片，为提高粉碎机在单位时间内的生产量，这就要研究粉碎机快速更换锤片和筛片技术，以缩短操作时间。目前的不停机换筛技术可增加粉碎机产量5％，另外锤片调头用的双销轴孔技术得到应用。以上技术的应用是为了减轻操作工人的劳动强度和提高单位时间粉碎机的生产量。
7 粉碎成本控制
粉碎成本占饲料加工成本的很大部分，降低粉碎成本对饲料加工生产有很大的经济意义。涉及粉碎成本是多方面的，只要重视粉碎过程中每一个环节，就能提高粉碎的生产效率和降低粉碎生产成本。
7．1 采用相应粉碎工艺和不同的粉碎设备。不同畜禽鱼有不同的粉碎粒度要求，应采用不同的粉碎设备和相应的粉碎工艺来满足生产要求。这就要在工艺设计时加以考虑，专业性饲料厂粉碎工艺和粉碎设备相对简单，而综合性饲料厂就较复杂。
7．2 控制设备易损件的成本。粉碎机的锤片、筛片在生产过程中消耗很大，也是影响饲料粉碎成本主要因素，饲料厂家应根据锤片与筛片的使用寿命和价格来确定，通过大量的试验以找出最经济的易损件的生产厂家。
7.3 充分发挥粉碎机的生产能力。粉碎机应在最佳负荷条件下运行，既可提高粉碎的产量，又可节省粉碎的电耗，自动喂料器使用能较好地控制粉碎机的经济运行。
7.4 减少生产过程中饲料的损耗。饲料粉碎过程中的损耗主要为水分损失和粉尘损失，尤其是在物料进行细粉碎时这种现象更为严重，控制水分损耗的方法是要避免过度粉碎，降低粉碎室内的温度；而控制粉尘损失的方法是要对粉碎的物料进行有效的吸风，防止粉尘的外扬，同时还应将吸出的粉尘回到饲料中。
7.5 确定最佳粉碎粒度和产品的均匀性。物料的粉碎粒度应根据畜禽鱼消化生理特点来确定，不能过度粉碎，这样会降低产量，增加电耗，同时应使物料粉碎粒度均匀。
7.6 减少非生产成本。在物料进入粉碎机之前，应加强对磁性杂质的清理，以避免磁性杂质对粉碎机、锤片和筛片的损伤，同时粉碎机不能超负荷工作，以免电机的烧毁，对粉碎机应进行日常的保养维护，使粉碎机处于正常的工作状态，使单位时间内粉碎机的工作效率达到最高。
8 粉碎机噪声的控制
粉碎机噪声控制主要降低粉碎机本身噪声和对粉碎机进行隔声处理。控制粉碎机噪声关键在保证锤片未端线速度达到粉碎要求前提下，降低粉碎机的转速，因此大直径的粉碎机有利于降低粉碎机的噪声，同时要保证粉碎机各部件的加工精度和装配精度，锤片要进行动平衡，以减少粉碎机的振动。此外，在粉碎机整体噪声没有达标下，控制噪声的传播是有效手段，最实用的方法是对粉碎机进行隔声处理。
9 粉碎机的自动控制
粉碎肯定是一个应当完全自动化的作业。从选定供料仓、进料安排到自动启动和停机，每个环节都要考虑到。在无人照管时，通过恰当的仪表和控制系统可以安全地实现均匀的粉碎。目前在生产中应用的有根据粉碎机负荷特性，通过喂料器调节喂料量，使其粉碎的产量最高。根据用电峰谷电价规律，可以控制粉碎机在用电低谷时进行粉碎，以节约粉碎成本，这种粉碎方式应与饲料工艺设计配合，主要是粉碎后物料的料仓设置，值得进一步的研究。
10 粉碎技术的发展方向
在过去的二十几年中，饲料粉碎技术，特别是粉碎设备和粉碎工艺技术方面取得了长足的进步，将来的粉碎技术研究主要集中在以下几个方面：
10．1 研究各种畜禽鱼饲料的最佳粉碎粒度，以达到有利于畜禽消化吸收，饲料加工方法可行，粉碎成本的经济合理。
10．2 新型锤片粉碎机开发研究，对锤片粉碎机的结构进行优化，锤筛间隙可在线调整。同时开发一些专用粉碎机。
10. 3 粉碎机与微粉碎系统对饲料粉碎粒度和电耗的影响研究。通过对粉碎机结构的改进、粉碎工艺系统的合理配置，以获得最佳运行效果。
10．4 进一步提高锤片和筛片的质量，降低单位产量的锤片和筛片消耗率，延长其使用寿命，降低易损耗件对粉碎成本的影响。
10．5 进一步提高粉碎系统作业的效率，同时对与粉碎机相配套设备和操作参数进行研究。
10．6 提高粉碎机加工精度与装配精度，从结构上进行优化，降低粉碎机的噪声。
