液體菌種噴涂設備在飼料生產中的應用

■芮偉軍 張 維

(1.溧陽正昌電控工程有限公司，江蘇溧陽213300；2.遼寧省農牧業機械研究所有限公司，遼寧沈陽110036)

近年來我國水產養殖業添加的菌種使用通常有兩種方法：方法一是直接投入水中，主要功能是調整養殖環境；方法二是拌餌投喂，可增強水產養殖動物的吸收功能和防病抗逆能力。菌種入水體后一方面能增加水中溶氧量（氧氣），調整養殖環境，促進養殖生態系中的正常菌群和有益藻類活化生長，保持養殖水體的生態平衡。另一方面能增強水產養殖動物的吸收功能和提高群體免疫力，促進水產養殖動物健康生長。

其中，拌餌投喂使用時先需要預混，將菌種均勻混合于飼料中。目前采用的預混方式通常為人工混合，效率低、混合均勻性差。液體菌種噴涂技術，可以很好地解決菌種和飼料混合均勻這一問題。水產養殖業的菌種添加成為了一種趨勢，液體菌種噴涂設備的使用能夠為眾多飼料廠提供一個契機。

1 在飼料生產工藝流程中的布置

液體菌種噴涂設備作為飼料加工后噴涂技術的應用，在飼料生產工藝流程中，通常安裝在成品倉下，振動篩之前，主要是為了能及時篩除因飼料個體之間粘連成塊狀的物料，同時讓液體菌種與飼料有一個混合的過程。其工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

出料閘門下方接儲料斗，儲料斗側壁安裝高料位和低料位（阻旋式料位器）。液體菌種噴涂設備則安裝在儲料斗下方，經緩沖斗接溜管進振動篩；管路系統現場就近布置，控制系統布置在中控室。

2 工作原理

當儲料斗內的飼料堆積到高料位時，控制系統同時打開飼料計量系統的進料門、液體閥和空氣閥，此時飼料計量系統開始對飼料進行瞬時流量的檢測，柱塞計量泵則根據配方設定的添加量，自動調整電機的工作頻率，將適量的液體菌種經噴涂裝置均勻地噴涂到飼料表面。當儲料斗內的飼料低于低料位時，控制系統自動關閉飼料計量系統的進料閘門、液體閥、空氣閥和柱塞計量泵。系統進入下一循環，等待高料位信號。

3 技術方案

液體菌種噴涂設備包括飼料計量系統、管路系統、噴涂裝置和控制系統等。控制系統通過飼料計量系統采集飼料的瞬時流量，結合配方預設的添加量，自動調整柱塞計量泵電機的工作頻率，將適量的液體菌種經噴涂裝置均勻地噴涂到飼料表面。其中噴嘴選用外部混合氣霧化噴嘴，噴涂時壓縮空氣經空氣閥將液體霧化后噴涂，能提高噴涂的均勻性。系統具有計量泵不工作、噴嘴堵塞、日用桶中液體不足、氣壓不正常報警提示功能。柱塞計量泵通過自動調整工作頻率來調整液體菌種的流量。

3.1 飼料計量系統

圖2 飼料計量系統示意圖

如圖2所示，進料門安裝在飼料計量系統上方，采用雙控電磁閥控制，保證進料門的開度能在任意位置停留，配有位置開關顯示進料門的開門、關門和中間位置的狀態。系統采用獨特的稱重板配以進口高精度的稱重傳感器，稱重板設計成弧形槽結構?；⌒尾鄄捎苗R面不銹鋼制作，確?；⌒尾蹆缺砻婀饣?，避免殘料、粉塵堆積，保持計量系統的零點穩定，提高計量精度。

為了避免液體菌種穿透料層，直接噴射到箱體內壁引起掛壁現象。兼顧噴涂的均勻性，飼料流的料層厚度應控制在1.5～3 cm，此時弧形槽出料端槽口寬度約12～15 cm（如圖3 所示）。在飼料計量系統出料口下部安裝緩沖板，對弧形槽下來的飼料起到緩沖作用。

圖3 弧形槽示意圖

3.2 管路系統

圖4 管路系統示意圖

如圖4 所示，管路系統主要有柱塞計量泵、日用桶、管路和液體計量秤等部分組成。

3.2.1 計量泵選擇

由于菌種的水溶性不是很好，為了提高菌種在飼料表面的粘結效果，常用的方法是采用液體粘結劑（如：液體蛋清）作為菌種的載體，將液體菌種粘結到飼料表面。因為使用了液體粘結劑，增大了液體菌種粘性，所以計量泵選用柱塞式計量泵較為合適。此時電機應選用變頻電機，以適應不同添加比例的需求。

3.2.2 日用桶設計

粘結劑（液體蛋清）不適宜在高溫下長時間存放，通常是冷藏保存，使用時取出，人工倒入日用桶。綜合水產飼料生產線的產量和液體菌種的添加比例，日用桶的容積選擇不超過80 L 為宜。因為車間內環境溫度影響，日用桶必須帶有隔熱功能的隔層。為減少液體中雜質堵噴嘴，在日用桶的1/2高度處設計提籃式過濾裝置，加液口部分做大開口設計，尺寸450 mm×280 mm，一方面方便于過濾裝置裝拆；另一方面便于日用桶內壁的清洗。

3.2.3 管路設計

如圖4 所示，為防止液體中的微小雜質阻塞噴頭，在液體進柱塞計量泵之前設計安裝100目濾網的過濾器組件。柱塞計量泵是脈沖式輸送液體，會在管道內產生的脈沖式沖擊，導致噴嘴處的液體斷斷續續。因此計量泵出液管路上需要設計安裝脈動阻尼器。計量泵出液管路還應該設計泄壓閥和背壓閥，管道內壓力超過設定的安全壓力值（0.4 MPa）時，泄壓閥自動打開，液體泄壓回到日用桶中（日用桶頂部接回液管）；背壓閥能穩定出液口液體流量，避免計量泵停止工作時液體回流和滴漏現象，并將管道內的壓力保持在設定范圍（0.2 MPa），保證計量泵停機再啟動時，液體能以一定的壓力繼續噴涂，提高噴涂精度。液體菌種采用液體計量秤計量，系統實時檢測液體的實際用量并與理論用量做比對，當誤差大于設定值時，及時給出報警提示。

3.3 噴涂裝置

圖5(a)中1 為氣霧化扇形噴頭，2 為液體電磁閥，圖5(b)是液體扇形噴流截面。噴涂裝置采用噴流角30°的氣霧化扇形噴嘴，噴嘴帽選用外部混合，壓縮空氣與噴嘴出來的液體在噴頭混合，調整壓縮空氣的壓力來改變液體流的形狀至扇形，液體經霧化后噴涂均勻度更高。噴頭的安裝角度可調，可保證噴涂時的方向完全對準物料。液體電磁閥與噴頭通過外絲直接連接，距離盡可能近，可避免滴漏現象發生。按液體添加量需求可配多組噴頭。

3.4 控制系統

控制系統采用人機界面與PLC 組態控制。系統具有手動操作和自動操作模式，可以隨時進行操作模式切換。系統具有一鍵啟動功能，生產時按下“自動運行”鍵，系統自動運行，整個過程無需人工干預，且可靠性高、操作簡單。其中柱塞計量泵具有自動校準功能。系統具有生產報表，能自動統計并保存成品料產量和液體菌種的實際用量。生產界面中可以實時動態顯示成品的實時產量、液體菌種的理論用量、實際用量。系統具有計量泵不工作、噴嘴堵塞、日用桶中液體不足、氣壓不正常報警提示功能。

圖5 噴涂裝置示意圖

4 結語

近年來我國水產養殖業水資源的超容量開發、亂用濫用藥物造成了環境的污染。抑制病原微生物和有害物質，調整養殖生態環境，改善水質，保持養殖水體的生態平衡迫在眉睫。水產養殖過程中應當有意識培養定植養殖水體和水產動物腸道的有益微生物菌群，以建立苗期對水產動物腸道良好的菌落環境，保證水產動物的正常消化吸收機能，防控弧菌、病原微生物對水產動物腸道的侵害。常使用一些酵母菌、乳酸菌、地衣芽孢桿菌和糞鏈球菌等。有助于提高水產動物的成活率，液體菌種噴涂設備的推廣和普及必將引起養殖業的一場變革。