大學(xué)課件飼料設(shè)備制造與工藝-第六章-飼料擠壓膨化

1、第六章,飼料擠壓膨化,（1）膨化機（2）膨化產(chǎn)物的后熟化,主要內(nèi)容,,膨化飼料是將粉狀飼料原料（含淀粉或蛋白質(zhì)）送入膨化機內(nèi)，經(jīng)過連續(xù)的混合、調(diào)質(zhì)、升溫、增壓、擠出模孔、驟然降壓，以及切成粒段，干燥、穩(wěn)定等過程,所制得的一種膨松多孔的顆粒飼料。,第一節(jié) 飼料膨化技術(shù),一、膨化飼料的特點,膨化飼料的特點,提高了飼料的消化率和利用率,適合上層魚類采食,可殺死多種細菌,壓制不同形狀、動物所喜愛的膨化顆粒料。,對維生素C和氨基酸都有一定的破

2、壞作用,耗電量大、產(chǎn)量低,,優(yōu)點,缺點,,,二、 膨化機的分類,膨化機,單螺桿,雙螺桿,濕法膨化,干法膨化,能膨化粘稠狀物料,出料穩(wěn)定,添加水蒸汽,添加水分,含水量可達25%～35%,,,膨化機,1.膨化飼料的特點2.膨化機的分類,本節(jié)小結(jié),1.什么是膨化飼料，其有何特點？,課后思考,第一節(jié) 飼料膨化技術(shù),一、單螺桿膨化機,單螺桿膨化機,進料裝置,喂料絞龍,調(diào)質(zhì)器,膨化機構(gòu),模板,切刀,傳動裝置,,螺旋喂料器或振動喂料器,液態(tài)飼料組分

3、添加系統(tǒng),20%～30%,第二節(jié) 膨 化 機,,3、膨化機主體,膨化機主體,筒體,螺桿,成型模,切割機構(gòu),溫度調(diào)節(jié),加熱夾套,,（1）螺套（筒體）結(jié)構(gòu),雙層夾套形式,單層結(jié)構(gòu),蒸汽來加熱和保濕,加工難度,使用成本較低,螺套外的加熱組件,結(jié)構(gòu)簡單,加工容易,使用成本較高,筒體,,,,進口至出口逐漸變小,進口空隙容積與出口空隙容積之比叫壓縮比,,（2）螺桿,喂料段,壓縮段,10%～25%,雙頭螺紋,等直徑,螺槽由深變淺,50%,螺桿,擠

4、出段,雙頭螺紋,等直徑,螺槽更淺,15%～30%,模板,,,壓力和溫度驟降，使其體積迅速膨脹，水分快速蒸發(fā)，脫水凝固，即成膨化料。經(jīng)膨化后的體積要比原體積增大9～13倍。,擠壓力30～100kg/cm2，120℃～170℃，壓力最大，溫度最高，螺桿、螺套磨損最嚴重,（3）各段的壓強變化,螺桿,輸送區(qū)段,壓縮區(qū)段,擠出區(qū)段,糊化段壓力猛增,擠出段前壓力達到最高,,,（4）各工作部件材料,螺桿材質(zhì),螺套（筒體）材質(zhì),螺旋葉片,精密澆注,車床

5、加工,40Cr、16-4不銹鋼,38CrMoAl,合金噴涂,增強其耐磨性,表面硬度達60～70HRC,耐磨材料,38CrMoAl、40Cr,表面硬度達70HRC,螺套內(nèi)壁溝槽,模板,42CrMo,表面硬度40—50HRC,,,切刀裝置,1—4把,鋒利,500～600r/min,傳動裝置可移動的支架上,刀片刃口必須緊貼模板面轉(zhuǎn)動,4.切刀裝置,,二個止推軸承,軸承套,油封,端蓋,潤滑油箱,三角帶驅(qū)動主軸皮帶輪,450～550r/min,4

6、00r/min,5.主軸傳動裝置,主軸傳動裝置,,(二)擠壓膨化工作原理,200 ℃， 3～8MPa,擠壓推動,反向阻滯作用,加熱,摩擦熱,常溫常壓,爆炸,,,,,水、熱,,固化定型,(二)擠壓膨化工作原理,影響膨化產(chǎn)品質(zhì)量的因素,物料,粒度,水分,密度,化學(xué)成分,（淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪的含量）,擠壓過程,壓力,溫度,水分,螺桿的,設(shè)備性能,原料粒度,原料水分,成分含量,產(chǎn)品膨化度的要求,,,,,,,膨化制品的截面積 膨化

7、度= ————————————— 擠壓機模具孔口截面積,密度是指單位體積膨化產(chǎn)品的質(zhì)量（g/l）,密度、膨化度,膨化度是指膨化后制品的體積增大倍數(shù),（三） 單螺桿膨化機的主要技術(shù)參數(shù),螺桿的技術(shù)參數(shù),螺桿的外徑Ds,螺旋升角θ,θ角小,粒狀,θ角大,粉狀,壓縮比C.R,長徑比L/D,7.5﹕1～25﹕1,1～3,,10～20度,小,膨化程度低,大,膨化程度高,大,壓力較大,小,壓力較小,

8、能被充分塑化,,,,,二、 膨 脹 器,（一）膨脹器及膨脹料的特點,膨脹器與膨化機的區(qū)別,膨脹器的出料口開度可在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié),生產(chǎn)各種膨化率不同的膨脹料,可以直接生產(chǎn)膨脹粗屑料,,膨脹料的特點,對飼料原料選擇范圍廣,受螺桿的擠壓作用，物料溫度可達110℃,增大添加液體飼料（糖蜜、油脂）的比例,.生產(chǎn)膨脹顆粒料，可提高制粒機環(huán)模的效率,提高飼料轉(zhuǎn)化率,殺死沙門菌,高能量的飼料,增加制粒機的產(chǎn)量降低制粒機的噸料電耗,,可利用廉價原料

9、，降低生產(chǎn)成本,,（二）膨脹器的工作原理,調(diào)質(zhì),膨脹器,70度-90度水分17%-21%,3-7秒140℃ 4MPa,團狀、絮狀或粗屑狀,（三）膨脹器的主要結(jié)構(gòu),膨脹器,喂料器,調(diào)質(zhì)器,主傳動箱,螺桿螺套,環(huán)形隙口出料機構(gòu),油脂添加系統(tǒng),,變頻控制器,變速調(diào)速電機,喂料絞龍,,,2.調(diào)質(zhì)器,軸向斷面上每段有四個葉片,橫向方向上按螺旋線排列,添加高比例液體,大開門式的清理門,調(diào)整槳葉角度，維修清理,添加液體飼料和蒸汽的分配閥,調(diào)質(zhì)

10、器,,3、螺桿螺套總成,螺桿,螺套,4節(jié),1.05﹕1到2.6﹕1,分體裝配式結(jié)構(gòu),彈性柱銷聯(lián)結(jié),螺桿固定軸,螺桿螺套總成,,,膨脹器的出料機構(gòu)設(shè)置在機座前端，接分料盤，機座外圈上裝有滑閥機構(gòu)，滑閥機構(gòu)后端聯(lián)結(jié)出料口開度顯示裝置，出料口開度顯示裝置與滑閥機構(gòu)和液壓系統(tǒng)連接。出料機構(gòu)的開度可根據(jù)需要通過液壓系統(tǒng)和出料開度顯示裝置驅(qū)動滑閥機構(gòu)進行大小調(diào)節(jié)和定位。 在生產(chǎn)前或生產(chǎn)過程中，根據(jù)需要給信號處理系統(tǒng)一指令，信號處理系統(tǒng)

11、隨即發(fā)出信號給液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的電機得到指令后啟動，并帶動齒輪泵工作，液壓系統(tǒng)根據(jù)指令驅(qū)動油缸活塞前進或后退，油缸的運動最終帶動滑閥中的滑板運動，從而達到調(diào)節(jié)出料口開啟度的目的。,4、環(huán)形隙口出料機構(gòu),雙螺桿膨化機與單螺桿膨化機的膨化機理基本相同，所不同的是膨化所需要熱量不只靠擠壓物料產(chǎn)生的“應(yīng)變熱”（機械熱），還設(shè)置有專門的外部熱控溫裝置，而螺桿的主要作用是推進物料。,三、 雙螺桿膨化機,螺桿為分段結(jié)構(gòu),10﹕1～20﹕1,螺桿可使

12、用不同的斷面,套筒也為分段式,螺桿的嚙合方式,異向旋轉(zhuǎn)嚙合式,同向旋轉(zhuǎn)嚙合式,異向旋轉(zhuǎn)非嚙合式,同向旋轉(zhuǎn)非嚙合式,,,雙螺桿膨化機結(jié)構(gòu)特點,,同向旋轉(zhuǎn)嚙合式,異向旋轉(zhuǎn)嚙合式,異向旋轉(zhuǎn)非嚙合式,同向旋轉(zhuǎn)非嚙合式,雙螺桿膨化機與單桿膨化機相比優(yōu)點,加工高油脂的飼料,可大于17%,加工高水分物料,超過30%的,加工特別小的水生動物飼料,0.8～1.0mm直徑的產(chǎn)品,加工配方中油脂含量超過22%的物料,保持高效率地轉(zhuǎn)換機械能,滯留的時間分布范圍

13、比較窄,物料溫度比較容易控制,產(chǎn)量和質(zhì)量均很穩(wěn)定,,構(gòu)造較復(fù)雜，機械加工精度要求高，投資要大得多,單桿膨化機、膨脹機及雙螺桿膨化機,本節(jié)小結(jié),1.簡述單桿膨化機擠壓膨化的工作原理。2.結(jié)合工作原理簡述膨脹機與膨化機有何不同？3.與單桿膨化機相比，雙螺桿膨化機有何優(yōu)點？,課后思考,第二節(jié) 膨 化 機,浮性,半浮性飼料,慢沉性,沉性飼料,,水分,22%～28%,溫度,80～135℃,出機顆粒,,第三節(jié) 膨化產(chǎn)品的后熟化,一、膨化產(chǎn)品的

14、干燥,料層的厚度,空氣速度,1m/s,溫度范圍,100～200℃,干燥面積,多層形式,最初的4～6分鐘內(nèi)177～190℃,后一半時間內(nèi)，空氣溫度應(yīng)降低,,連續(xù)輸送式干燥機,產(chǎn)品經(jīng)過干燥以后，物料水分降低了，但溫度較高，必須降低其溫度、冷卻。通常將干燥機和冷卻器設(shè)計成整體，即干燥/冷卻機。在這種設(shè)計中，多通道干燥機的上部為干燥，下部為冷卻。物料的冷卻一般采用吸風(fēng)的方法，借助周圍空氣來完成冷卻，降溫，干燥。 如果未經(jīng)冷卻就包裝

15、產(chǎn)品或散料貯存，產(chǎn)品中的剩余水分會轉(zhuǎn)移到包裝或貯存裝置（例如容器壁）的最冷處。因而，在這些較冷處含水量會增加，從而引起產(chǎn)品變質(zhì)。,二、膨化產(chǎn)品的冷卻,三、選擇干燥/冷卻機注意事項,不應(yīng)把產(chǎn)品堆得太厚,應(yīng)被翻轉(zhuǎn)和攪動,氣流應(yīng)相對較快而均勻,停留時間和料層厚度可調(diào),選擇干燥/冷卻機注意事項,,膨化產(chǎn)品的干燥、冷卻及選擇干燥/冷卻機應(yīng)注意的事項。,本節(jié)小結(jié),1.膨化產(chǎn)品為什么要進行后熟化，通常的方法是什么？2.簡述選擇干燥/冷卻機應(yīng)注意的

16、事項,課后思考,第三節(jié) 膨化產(chǎn)品的后熟化,一、擠壓膨化過程中的淀粉,第四節(jié) 擠壓膨化過程中物料成分的變化,賦形作用,密度控制作用,硬度控制作用,吸水速度控制作用,,（一）淀粉的作用,天然淀粉,1～100μm,氫鍵,吸水性很小,硬,不易被淀粉酶,糊化淀粉,氫鍵斷裂,吸水性增大,易受酶的作用,α－淀粉,淀粉在一定的水分含量和一定的溫度下，其顆粒會溶脹分裂，內(nèi)部有序態(tài)的分子之間的氫鍵斷裂，分散成無序狀態(tài)，這個作用稱為糊化作用,,,,（二）淀

17、粉在擠壓過程中的變化,大米淀粉：68～78℃ 小麥淀粉：59～64℃玉米淀粉：62～70℃ 馬鈴薯淀粉：56～66℃,糊化溫度,糊化度,糊化淀粉與總淀粉含量之比,吸水指數(shù)（WAI）,表示擠壓膨化后，物料吸收水分的能力。,水溶性指數(shù)（WSI）,將一定水分含量的物料懸浮于水中，在樣品經(jīng)過離心以及除去上層清液之后，每克樣品所形成的膠凝體的質(zhì)量。,上述試驗的上層清液中所含原始樣品的百分率，淀粉糊化程度高，降解程度大的樣品水

18、溶性指數(shù)大。,,糊化程度,螺桿的轉(zhuǎn)速,溫度,水分,,,,,影響到剪切力和擠出時間,直鏈淀粉,支鏈淀粉,促進膨化,變輕、變松、變脆,較硬，吸水速度較慢，水中穩(wěn)定性好,膨化度、溶解度較小,,,二、 擠壓膨化過程中的蛋白質(zhì),擠壓溫度高,變性程度大,組織化程度好,溫度低,溶解性好,生產(chǎn)組織化蛋白,140～160℃,有較好的溶解度,水分為20%～40%,溫度可低一些,,,賴氨酸,蛋氨酸,其余的氨基酸,蛋白質(zhì)含量有所下降,淀粉（糖）含量,溫度,水分

19、,美拉德反應(yīng),,,影響蛋白質(zhì)含量有所下降的因素,易受酶的作用,低檔次的原料,膨化程度低,提高擠壓溫度和適量調(diào)整水分含量。,粘稠度大,能耗大,蛋白質(zhì)經(jīng)擠壓后,,,,,三、 擠壓過程中的脂肪,膨化飼料有較長的保質(zhì)期,淀粉糊化,蛋白質(zhì)變性,生長抑制因子破壞,脂肪氧化酶和脂肪水解酶也被破壞,殺菌作用,脂肪與淀粉和蛋白質(zhì)形成復(fù)合物,游離脂肪降低,,溫度,水分,螺桿轉(zhuǎn)速,,游離脂肪,,,復(fù)合體的生成的影響因素,,四、 擠壓膨化過程中的維生素和礦物

20、質(zhì),高溫短時,空氣接觸少,維生素損失也不太嚴重,,表 擠壓膨化對維生素穩(wěn)定性的影響,四、 擠壓膨化過程中的維生素和礦物質(zhì),五、 擠壓膨化過程中的抗營養(yǎng)因子,抗營養(yǎng)因子,抗胰蛋白酶,棉酚,芥籽甙,單螺桿擠壓機,雙螺桿膨化機,95%以上失活,完全喪失,,,表1 棉籽和去皮大豆各占50%的混合物 經(jīng)擠壓膨化后的棉酚減少情況,擠壓膨化加工過程中淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)及抗營養(yǎng)因子的變化。,本節(jié)小結(jié),1.簡述擠壓膨化過程中

21、主要物料成分的變化. 2.簡述擠壓膨化過程中淀粉的作用。,課后思考,第四節(jié) 擠壓膨化過程中物料成分的變化,溫度,壓力,膨化率,淀粉的含量,密度,水分,,480g/L,8%,21%～24%,34～37個大氣壓,125～138℃,25%～27%,模頭,320～400g/L,一、 浮性飼料的生產(chǎn)技術(shù),第五節(jié) 不同類型飼料的擠壓膨化技術(shù),二、 沉性飼料的生產(chǎn)技術(shù),調(diào)質(zhì)器,70～90℃,20%～24%,膨化機,28%～30%,水,水,,在450

22、～550g/L,120℃,26%,10%～12%,少量的蒸汽,物料,10%的淀粉,不高于12%的脂肪,物料,顆粒,26～30個大氣壓,干燥,三、膨化加工工藝,（一） 全脂大豆膨化工藝,清理,粉碎,配料,混合,擠壓膨化,冷卻,包裝,去皮,,,（二） 魚、蝦類膨化飼料加工工藝,1.浮性飼料生產(chǎn)技術(shù)2.沉性飼料生產(chǎn)技術(shù)3.膨化加工工藝,本節(jié)小結(jié),1.簡述浮性與沉性飼料生產(chǎn)技術(shù).2. 簡述全脂大豆膨化加工工藝.3.簡述魚蝦類膨化飼料加工