檸條顆粒飼料專用壓制設備現狀及其設計路線研究

韓葆穎

（山西省農業機械化科學研究院，山西太原030031）

檸條顆粒飼料專用壓制設備現狀及其設計路線研究

韓葆穎

（山西省農業機械化科學研究院，山西太原030031）

檸條在我國分布面積廣大，是一種來源廣泛、營養價值高、發展潛力大的飼草料。根據檸條的特性，針對國內一般加工設備存在主機配件易變形、抗磨損能力差、機械性能不穩定、生產效率低、加工成本高、安全可靠性較差等問題，在顆粒飼料生產線成套設備的基礎上研制出新型檸條顆粒飼料壓制機，優化了環模內徑、壓輥直徑、調質器功率、環模孔徑等設計及關鍵零部件的設計，為檸條的合理開發和利用提供了設備技術支撐，為檸條產業化開發打下良好基礎。

檸條；顆粒飼料；壓制設備；設計；研究

0 引言

隨著人們對檸條營養價值研究的不斷深入，對檸條顆粒飼料產品的不斷認識及檸條顆粒飼料加工工藝不斷創新，檸條飼料加工中的新概念、新工藝、新設備不斷被提出和應用。檸條顆粒飼料加工技術是指檸條平茬后，采用檸條粉碎機進行粉碎，再經配料后壓制成顆粒狀，最后將加工好的檸條顆粒飼料裝袋于陰暗干燥的地方貯藏。檸條飼料顆粒壓制技術主要涉及機械加工，特別是所用設備的效率、耐磨性和成本等問題。本文主要探究檸條顆粒飼料專用壓制設備的研制，在多年與山西信成源飼料裝備科技有限公司聯合研究顆粒飼料生產線成套設備的基礎上，開發了新型檸條顆粒飼料壓制機。

1 檸條的自然特性及其飼料化利用

檸條是多年生豆科灌木，是我國“三北”地區防風固沙的先鋒樹種，能林草兼用，具有抗旱、抗寒、耐貧瘠、生物量高、生長旺盛、營養豐富等特性。檸條鮮枝營養豐富，粗蛋白含量16%～19%，在冬季平茬3年生檸條粗蛋白含量可達8.4%，相當于玉米的粗蛋白含量，是優質豆科飼料[1]。

常見的4種飼草營養成分對比見表1。

表1常見的4種飼草營養成分對比/%

隨著畜牧業和養殖業的發展，顆粒飼料以其具有貯運便利、浪費少、營養全面科學、促進動物快速生長、經濟效益高的優點，為廣大養殖戶所青睞。檸條主要成分有粗蛋白、纖維素、木質素、粗灰分等，檸條經過機械粉碎混合添加反芻動物所需的礦物質及VA，VD，VE等其他原料制成顆粒后，其粗蛋白含量提高了6%～10%，其生物利用率提高了12%～20%，可以作為反芻動物的基礎飼喂食糧，被形象地稱為“牛餅干”。檸條所含氨基酸種類超過19種，達125.3 g/kg，是苜蓿的11倍左右，其中家畜日糧中所必需的10種氨基酸占氨基酸總量的44%～53%。檸條作為一種非競爭性飼料來源，利用檸條加工技術制成飼料，不僅能實現飼草料的工廠化生產、商品化流通，還能緩解草場壓力、促進節糧型畜牧業的發展及農業生態系統的良性循環，逐步實現現代化畜牧業持續健康的發展。

2 檸條顆粒飼料壓制設備的應用現狀

目前，檸條顆粒飼料加工技術主要采用農作物秸稈顆粒飼料加工成套技術原理，運用機械將檸條粉碎、高壓熟化，進而加工成顆粒飼料的機械化技術。主要設備有粉碎機、攪拌機、顆粒壓制機、裝袋機及輸送裝置等，其中顆粒壓制機是檸條加工的核心設備，制粒時需要先把飼料配方將各組成成分按規定的配比與檸條粉草混合，再把攪拌好的物料擠壓成一定直徑大小的顆粒料，最后冷卻至室溫，使其達到安全貯藏水分的要求。

顆粒壓制機按照模盤形狀的不同可分為平模顆粒機和環模顆粒機，按照擠壓原理的不同可分為干壓式和蒸汽調質式，一般平模顆粒機和產量800 kg以下的環模顆粒機為干壓式，產量超過1 t的環模顆粒機都是蒸汽調質式。顆粒壓制機工作時，其生產顆粒品質的提高主要與環模內徑、壓輥直徑、調質器功率、環模孔徑等設計及關鍵零部件的優化有關。

同時，在檸條顆粒飼料的壓制過程中，經常有異常外觀的顆粒產生，如表面出現各種裂紋、凹凸不平、花料、腮須狀等顆粒。分析其產生原因，除了飼料混合不均勻、原料中各組分配比、檸條含水量等方面的影響外，主要與加工顆粒飼料時蒸汽壓力的調節、環模的壓縮比、模孔的有效長度等因素有關，因此有必要進一步研制自動化程度較高、生產效率高、能耗較低、顆粒飼料品質較高的顆粒飼料壓制設備，以促進檸條的合理開發及科學利用。

39 KLH-55型檸條顆粒飼料壓制機的工作部件、工藝流程及主要技術參數

3.1 工作部件及工藝流程

9KLH-55型檸條顆粒飼料壓制機主要工作部件由喂料器、調質器、顆粒機主機、潤滑系統、電器控制系統等組成[2]。以20%檸條草粉顆粒飼料的加工為例，首先根據飼料的配方要求，將含水率為15%～18%的檸條草粉，含水率為5%～13%的玉米和葵花秸稈草粉及精料補充料，依次按照20%，70%和10%的添加量進行配比；經過全日糧混合機充分混合后，進入待制粒倉備用；最后將成品粉料通過喂料機送入調質器，使之與蒸汽充分混合后，經調質的物料溫度在65～90℃，濕度可達到14%～18%，送入制粒機壓制成合格的檸條顆粒飼料。制粒時，要注意調控檸條草粉的含水率不應超過18%，以免堵塞模孔；剛成型的顆粒含水率一般不超過11%～13%，此時較適合貯藏。

檸條草粉見圖1。

圖1 檸條草粉

3.2 主要技術參數

9KLH-55型檸條顆粒飼料壓制機的主要技術參數：①主電機功率55 kW；②加工效率1 t/h（環模孔徑10 mm純檸條顆粒）；③環模內徑350 mm，工作寬度100 mm；④壓輥直徑171 mm，工作寬度100 mm；⑤喂料器功率1.1 kW；⑥調質器功率4 kW；⑦環模孔徑，大小可調，3～20 mm；⑧環模工作溫度≤90℃；⑨蒸汽壓力0.3～0.6 MPa。

9KLH-55型檸條顆粒飼料專用壓制機結構見圖2。

圖2 9KLH-55型檸條顆粒飼料專用壓制機結構

3.3 主要工作部件設計

3.3.1 喂料器

顆粒壓制機喂料器調質器見圖3。

圖3 顆粒壓制機喂料器調質器

9KLH-55型檸條顆粒飼料專用壓制機喂料器由電磁調速減速電機、皮帶傳動裝置、喂料攪龍組成。工作時，在調速器作用下調整減速電機轉速，喂料攪龍以最大轉速140 r/min進行轉動，從而得到較理想的物料流，并通過皮帶傳動裝置勻速地將物料送入調質器。

3.3.2 調質器

調質器攪拌器槳葉結構見圖4。

圖4 調質器攪拌器槳葉結構

調質器主要由減速電機及以不銹鋼材料制作成的主軸、槳葉、殼體、蒸汽入口等組成，其主要目的是使物料與蒸汽等添加物充分進行混合，將物料調質到一定溫度、濕度，以達到制粒工藝的要求。9KLH-55型檸條顆粒飼料壓制機應保證蒸汽壓力達到0.2～0.4 MPa，且需配置1 t以上的蒸汽鍋爐；進入調質器的蒸汽應干燥，冷凝水應由蒸汽系統管路排出，不得留在調質器內。

3.3.3 顆粒機主機

顆粒機主機主要由機架、55 kW主電機、主軸、環模系、壓輥系、機門系、潤滑系、導流刮刀、切斷刀等組成。

工作時，將含水率≤18%的配合飼料，均勻地從調質器機門系導料口進入制粒室，在刮刀推動下進入環模與壓輥間的壓制區，高速運轉的環模、壓輥抓取物料并不斷地擠壓至環模孔內，物料在環模孔內經擠壓成型，在切斷刀的作用下形成同樣長度的圓柱體形顆粒，完成制粒過程[3]。

3.3.4 環模與壓輥

檸條顆粒專用壓制機環模壓輥結構見圖5。

圖5 檸條顆粒專用壓制機環模壓輥結構

環模采用高鉻合金鋼鍛制，經機加工后真空熱處理，小孔尺寸精度高、光潔度高，使用壽命長；環模厚度尺寸、環模孔徑可根據用戶要求制作。

3.3.5 電器及自動控制系統

為了使制粒機長時間穩定地工作，避免堵料等不正常停機情況的發生，調試制粒系統時，檸條顆粒專用壓制機的電器及自動控制系統應適度調整，即當制粒機過負荷或是皮帶打滑過量時，能迅速切斷喂料器調質器的物料以及蒸汽的供給，并及時將環模上多余的物料排出機外；當電流恢復到額定值后，再以原來設定的參數給顆粒機供料和蒸汽[4]。

4 樣機性能試驗

根據“十二五”農村領域國家科技計劃課題“檸條飼料智能收獲、制粒裝備開發/2012AA10A 509-03”的要求，山西省農業機械化科學研究院委托山西省農機試驗鑒定站對檸條顆粒飼料專用壓制設備進行試驗鑒定。

4.1 試驗儀器及準備工作

試驗所用儀器儀表由山西省農機試驗鑒定站提供，包括電子秤、秒表、取樣器、噪聲測定儀、粉塵測定儀，以及水分測定儀、化學分析儀器和電工工具、檢測儀表。山西省農業機械化科學研究院提供三相電度表，并按設計要求將AC380V動力線接入電控柜。試驗前，先啟動空壓機，使空氣壓力達到設計要求以備生產之需；清理車間生產場地，保證生產時通道暢通；按試驗要求，準備連續生產48 h的檸條草粉，并要求其品質達到生產出廠要求，完成對生產各系統操作人員、生產班、組長的崗前培訓，獨立操作。

4.2 性能測試

顆粒飼料專用壓制機試驗數據見表2。

表2顆粒飼料專用壓制機試驗數據

由表2可知，此次測試是在冬季進行，試驗中檸條的含水率較低，但是檸條飼料顆粒的品質較好，且能耗較低、生產效率較高。

5 結論

檸條顆粒飼料專用壓制機設計見圖6。

通過以上研究，現對檸條顆粒飼料專用壓制機的研究得出以下結論。

（1）喂料系統設計了主動破拱裝置，解決了檸條草粉在輸送過程中的堵塞問題，同時還注重了調

圖6 檸條顆粒飼料專用壓制機設計

質、制粒等加工工藝過程中各工作部件最佳技術參數，使制得的檸條顆粒飼料達到較理想的狀態。

（2）利用吸風系統的風循環在制粒倉形成負壓，使原料輸送和制粒速度得以匹配，保證了檸條飼料顆粒的順利成型，提高了生產效率。

[1]溫學飛，王峰，黎玉瓊，等.檸條顆粒飼料開發利用技術研究[J].草業科學，2005，22（3）：26-29.

[2]郝秋菊.9KLH-55型檸條顆粒飼料壓制機設計[J].農業工程，2017，7（1）：86-89.

[3]張小剛.檸條制粒機械研制技術路線及方案探討[J].農業機械，2015（23）：100-102.

[4]劉全明，李樹青.反芻動物舔磚加工技術及關鍵設備研究[J].農業機械，2010（18）：87-90.◇

Study on the Design Route of Special Equipment for Caragana Pellet Feed

HAN Baoying
（Shanxi Academy of Agricultural Mechanization，Taiyuan，Shanxi 030031，China）

In China，the distribution area of Caragana korshinskii is wide.It is a kind of forage with high nutrition value and great development potential.According to the characteristics of Caragana，aiming at the problems of domestic general processing equipment are host accessories ability，easy deformation，unstable mechanical properties and wear resistance of low production efficiency,high processing cost，safety and reliability is poor.At pellet production line based on the equipment to develop a new type of Caragana pellet mill，improved design ring die diameter，roller diameter，power conditioner，ring die aperture and key parts，for the rational development and utilization of Caragana provides technical support，lay a solid foundation for the industrialization development of Caragana.

Caragana korshinskii；pellet feed；pressing equipment；design；research

S817.12

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.05.014

1671-9646（2017）05a-0046-03

2017-04-15

韓葆穎（1974—），女，本科，工程師，研究方向為農業機械化及其自動化。