顆粒飼料水分控制與測定

       顆粒飼料在生產(chǎn)過程中，成品料中水分受到粉碎、調(diào)質(zhì)、其他液體添加物、制粒和冷卻等因素的影響，是比較復雜、不斷變化、不易控制的檢測指標。

1.1 粉碎過程的影響因素 

       粉碎工藝是飼料產(chǎn)品加工過程中的關鍵環(huán)節(jié)，水分在粉碎過程中會有損失。通過對不同孔徑的粉碎機篩片，粉碎前后物料水分含量進行對比檢測分析發(fā)現(xiàn)，隨著物料粉碎粒度減小，水分損耗明顯增加；對不同梯度水分含量的物料，粉碎前后物料水分含量對比檢測分析發(fā)現(xiàn)，隨著物料水分含量增加，粉碎后物料水分損耗增加，最大損耗接近1%，粉碎效率顯著降低，能耗明顯增加。 
 

1.2 混合過程的影響因素 

       當混合后粉料水分含量遠低于12.5%時，可考慮在混合時噴加霧化水。但目前這方面存在很多問題：添加量不能超過2%；保水性能差，添加2%水分僅有40%～50%保水率；最好使用熱水，可以防霉；要考慮混合時間和水分添加時間的一致性；保證均勻，調(diào)整噴頭位置和噴水口大??；需要加防霉劑；要注意清理混合機內(nèi)壁。諸多因素限制了在混合機加水，而且加的游離水會使成品料發(fā)霉機會增加。 
 

1.3 調(diào)質(zhì)過程的影響因素 

       調(diào)質(zhì)水分、溫度和時間是控制最終物料調(diào)質(zhì)效果的關鍵因素。在蒸汽調(diào)質(zhì)過程中，水分是熱能的載體，調(diào)質(zhì)水分的多少影響著調(diào)質(zhì)溫度的高低，調(diào)質(zhì)時間決定著蒸汽中水分和熱能的利用率。調(diào)質(zhì)水分可以通過調(diào)節(jié)蒸汽量添加量和調(diào)質(zhì)時間來控制，調(diào)質(zhì)時間長短可以通過改變調(diào)質(zhì)器內(nèi)物料的充滿系數(shù)來調(diào)節(jié)。

1.4 制粒過程的影響因素 
       制粒所用壓模設備壓模的孔徑大小不同，生產(chǎn)出來的顆粒飼料產(chǎn)品水分也不同?？讖叫〉膲耗?，其生產(chǎn)的飼料顆粒直徑較小，冷卻風容易穿透顆粒，因此冷卻時帶走的水分多，產(chǎn)品水分較低；反之，孔徑大的壓模，飼料顆粒直徑較大，冷風不容易穿透顆粒，冷卻時帶走的水分少，產(chǎn)品水分較高。

1.5 冷卻過程的影響因素 

       冷卻是加工過程中控制產(chǎn)品水分的最后環(huán)節(jié)。在這過程中，首先要保證水分不超過質(zhì)量控制指標，其次是控制溫度在適當范圍內(nèi)，保證產(chǎn)品不會因溫度過高而帶來不利影響。目前多使用逆流式冷卻機，效果很好。在冷卻時，水分降低和溫度降低是相關的，正如在調(diào)制器內(nèi)，水分提高和溫度升高呈對應關系。通常溫度每升高（或降低）10 ℃，物料水分將增加（或減少）0.6%。 同一批次生產(chǎn)原料在相同的生產(chǎn)工序里其水分變化也不盡相同，成品料含水量與生產(chǎn)流程中原料含水量非線性相關，沒有特別有效的方法能預測出最終產(chǎn)品的水分含量。因此，顆粒飼料生產(chǎn)最有效的水分測控方法是在線水分實時檢測與控制，動態(tài)報告和調(diào)整產(chǎn)品水分含量。  
 

       顆粒飼料實時在線水分檢測與控制技術(shù)有兩種方案，一種是反饋式控制，即在線檢測已經(jīng)冷卻后的顆粒飼料水分含量；另一種是前饋式控制，即在線檢測調(diào)質(zhì)前粉料水分含量。兩個方法檢測出數(shù)值后與預設定值進行對比，根據(jù)對比結(jié)果誤差來控制調(diào)質(zhì)蒸汽水分添加量和制粒機壓縮室噴霧加水量，兩種方案都可使顆粒飼料成品含水量保持在預定標準值范圍內(nèi)，有利于成品料水分含量的穩(wěn)定性，但前饋式比反饋式對最終產(chǎn)品的控制效果更好，實時性更強。 
 

2.1 顆粒飼料合理的水分含量 

       生產(chǎn)所用原料的來源及品種的多樣性，導致了顆粒飼料產(chǎn)品含水量的多變性?；旌虾蟀氤善贩哿纤肿兓瘧刂圃?%～14%；調(diào)質(zhì)前粉料水分含量應控制在12.5%，任何時候都不應超過13%，否則容易發(fā)霉變質(zhì)。調(diào)質(zhì)后入模粉料水分含量應控制在15%～16%，這樣生產(chǎn)出的顆粒飼料質(zhì)量較好，光潔度均勻，粉化率低，成品料水分含量也可以達到標準要求。

2.2 顆粒飼料水分含量的調(diào)質(zhì) 

       在實際生產(chǎn)中要根據(jù)粉料含水量進行調(diào)整，使入模粉料達到理想的溫度和水分含量。正常含水量的粉料，調(diào)質(zhì)需要干蒸氣，含水蒸汽會對調(diào)質(zhì)、制粒帶來負面影響。對于水分含量較低的粉料需要增加粉料水分含量，可通過降低蒸汽壓力、關閉所有或部分疏水閥、添加不飽和蒸汽、增加調(diào)質(zhì)時間等方法來增加調(diào)質(zhì)后物料水分含量，以提高顆粒水分。對于水分含量較高的粉料，應采用高壓超飽和蒸汽，使調(diào)質(zhì)后粉料溫度達到要求而含水量不至于過高。冷卻過程是為了降低顆粒飼料溫度，使其不超過室溫3～5 ℃，帶走顆粒中水分，使顆粒飼料產(chǎn)品水分含量符合規(guī)定標準。冷卻后顆粒飼料溫度和水分必須都達到要求才能進行包裝，否則成品在貯存過程中易發(fā)霉變質(zhì)。因此應根據(jù)剛脫模出來顆粒飼料的產(chǎn)量、溫度、水分、顆粒大小及其成分及時調(diào)整冷卻風量和時間，對于較干、較小的顆粒飼料所用的冷卻風量應小些、冷卻時間應短些；對于較濕、較大的顆粒飼料則應加大風量、延長冷卻時間。當原料本身含水量較低，使得混合后粉料含水率遠低于12.5%時，應在混合時噴加霧化水以提高顆粒飼料質(zhì)量，減少產(chǎn)品重量損耗，提高經(jīng)濟效益。

2.3 顆粒飼料水分的添加 

       目前常用的是水分自動添加系統(tǒng)，適用于向混合機內(nèi)添加水。水添加系統(tǒng)主要由不銹鋼儲水罐、防銹電磁閥、水泵、防銹流量計和智能流量儀等組成，噴水量和噴水延時時間可在智能流量儀上設定。該系統(tǒng)采用PLC自動控制技術(shù)，具有自動化程度高、添加比例準確、控制可靠、操作方便等特點。
 

       顆粒飼料水分控制精度與在線水分傳感器的精度有著直接關系。傳感器分為靜態(tài)和實時在線兩種。靜態(tài)傳感器已經(jīng)過時淘汰，在新的飼料生產(chǎn)線中不再使用。在線水分傳感器能實時得到水分值，水分值通過4～20 mA或 0～5 V輸出到 PLC或其他控制模塊，實時在線水分傳感器檢測時間一般在0.03 s以內(nèi)，精度高、誤差小。在線水分傳感器又可以分為接觸性測量系統(tǒng)和非接觸性測量系統(tǒng)。非接觸性在線測量系統(tǒng)可使用微波或紅外水分測量方式。微波水分測量方式誤差低于0.4%，且重復性誤差小于0.2%，瞬時采樣讀數(shù)為10次/s，抗干擾和抗沖擊能力強，可以為飼料加工過程提供全程水分監(jiān)控，是非常安全的、具有可觀性和可控性的系統(tǒng)。微波實時在線水分測量與控制系統(tǒng)包括微波檢測單元、測量信號處理單元、系統(tǒng)邏輯控制單元、加水與水量控制單元、顯示與監(jiān)視單元等。紅外水分測量方式使用光學轉(zhuǎn)換器和可被材料所含水分吸收的近紅外NIR光源，檢測效果誤差小、準確率高。被測材料越潮濕，被反射的光就越少。該測量系統(tǒng)是由鹵元素燈發(fā)出光束，通過反射鏡和透鏡的組合被分成測量光束和參照光束，兩束光都會經(jīng)過濾器過濾后排除無用的光譜范圍的光，被測材料上突出的紅外線區(qū)域的那束光被保留下來，將反射光束與參照光束對比用來判斷材料含水率。
 

       顆粒飼料非接觸性實時在線水分檢測控制研究是關系到飼料成本、質(zhì)量和經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)，通過高精度水分檢測和控制來影響顆粒料水分含量，從而實現(xiàn)最大投入產(chǎn)出比和最佳產(chǎn)品質(zhì)量。