冷卻過程及冷卻過程中水分控制系統

胡杰

摘 要：飼料的水分含量是一項非常重要的質量指標，它直接影響到飼料的品質和飼料生產企業的經濟效益，對其進行有效控制是保證產品質量安全的關鍵因素之一。本文較詳細地分析了水分控制系統的技術方案，并且總結了技術難點以及控制結果，希望能對研究人員和企業提供有益的幫助。

關鍵詞：冷卻過程;水分控制;技術方案

冷卻過程一般采用環境空氣，而且只能夠控制飼料在冷卻器中的溫度降低，不能夠控制冷卻過程中水分的降低;在極端的情況下，冷卻的時間會很長，水分降低的過多或者水分降低的很少;干燥過程采用高溫的空氣，只能夠控制水分的變化，需要占用很多的空間，并且需要較高的能耗和投資，并帶來額外的尾氣處理的問題;冷卻和干燥的尾氣一般直接排放會造成環境污染的問題[1]。在飼料生產過程中，控制飼料顆粒溫度降低的同時控制飼料顆粒的水分。如果水分和溫度過高會造成飼料的儲藏時間減少，并有冷凝水產生的風險，進而引起質變。如果水分和溫度過低，會造成成本的升高。尾氣循環利用，避免了尾氣的排放會，避免環境污染的問題[2]。

1 水分控制系統的技術方案

1.1 產品的組成、形狀

1.0：冷卻器;1.1：溫度傳感器;1.2：溫度濕度傳感器;1.3：布袋除塵器;1.4：風機;1.5：循環空氣管道;2.0：冷水機;2.1：散熱風扇;2.2：熱泵;3.0;冷卻水緩沖罐;3.1：循環水泵;3.2：溫度傳感器;4.0：換熱器;4.1：除水板;4.2：溫度傳感器; 5： 成品濕度傳感器;6：混合機;6.1：輸送設備;7：原料濕度傳感器;8.1：喂料絞龍;8.2：調質器;8.3：制粒機;9：其它工藝過程

1.2 描述產品各組成的相互關系

粉末狀的原料進入到混合機6后經過輸送設備6.1后進入喂料絞龍8.1，在輸送設備6.1和喂料絞龍7.1之間有原料濕度傳感器。粉末狀的原料經過調質器8.2，制粒機8.3和其它工藝過程9后進入冷卻器1.0。經過空氣冷卻和去除水分后，經過飼料出口進入到下一工序，在進入到下一個工序之前經過成品濕度傳感器5進行飼料顆粒濕度的測量。

空氣經過換熱器4.0后，經過除水板4.1后進入冷卻器1.0，空氣冷卻飼料顆粒和去除水分后經過布袋除塵器1.3，風機1.4后進入循環空氣管道1.5，然后經過換熱器4.0，除水板4.1后進入冷卻器1.0形成循環。

冷水機2.0產生冷水，冷水在冷卻水緩沖罐3.0和熱泵2.1之間循環，冷卻水緩沖罐3.0中的冷水，經過循環水泵3.1后在換熱器4.0和冷卻水緩沖罐之間循環，來冷卻循環空氣。

1.3 產品的工作原理

粉末狀的原料經過飼料入口進入到混合機6，混合后經過輸送設備6.1，輸送到喂料絞龍8.1，在喂料絞龍8.1之前經過原料濕度傳感器7測量原料的濕度，經過調質器8.2，制粒機8.3和其它工藝過程9后形成高溫高濕的飼料顆粒進入冷卻器1.0。

高溫高濕的飼料顆粒經過飼料進口進入冷卻器1.0，循環空氣經過換熱器4.0冷卻后也進入冷卻器1.0，用來冷卻和干燥高溫高濕的飼料顆粒。冷卻空氣形成高溫高濕并含有粉塵的循環空氣，經過布袋除塵器1.3分離攜帶的粉塵，粉塵經過布袋除塵器的關風器進入到下一工序，尾氣經過風機1.4后進入循環空氣管道1.5，循環管道1.5和換熱器4.0連接，形成一個閉環，可以用來控制水分和避免環境的污染。循環管道1.5之間根據不同的工藝情況可能會有其它的冷卻系統如涼水塔，換熱器等來冷卻出冷卻器1.0的尾氣。

循環空氣經過換熱器4.0，冷卻到系統需要的溫度，即4.2溫度傳感器顯示的溫度，冷卻后的環境空氣含有一定量的冷凝水，冷凝水經過除水板4.1后去除，不含水的冷空氣進入冷卻器1.0。換熱器4.0內會形成一定量的冷凝水，冷凝水進行二次利用或者處理后排放。

冷卻空氣的溫度越低，飼料顆粒和空氣的溫度梯度大，冷卻速度越快;冷卻空氣的溫度越低，飼料顆粒內外的水分梯度越小，干燥速度越慢。經過溫度傳感器4.2，可調節式高料位計1.6，溫度傳感器1.1，濕度溫度傳感器1.2，成品濕度傳感器5，原料濕度傳感器7以及風機1.4來平衡冷卻風進口溫度，出口溫度和濕度以及冷卻器進口風量，從而使飼料顆粒的溫度和濕度達到品質的要求。

簡單控制來說，由溫度傳感器1.1來調節可調節式高料位計1.6;由溫度濕度傳感器1.2來調節可調節式高料位計1.6以及風機1.4;由成品濕度傳感器5和原料濕度傳感器7之間的差值調節可調節式高料位計1.6;但是一個完整的控制系統應該是溫度傳感器4.2，溫度傳感器1.1，高料位計1.6，濕度溫度傳感器1.2，成品濕度傳感器5和原料濕度傳感器7和風機1.4依據冷卻模型建立的動態平衡的一個結果。其中高料位計1.6為可移動式料位計或者可調節式料位計。

經過對比成品濕度傳感器5和原料濕度傳感器7之間的值，可以知道原料水分和成品水分的差值，當成品濕度傳感器5的數值小于原料濕度傳感器的值時，調節可移動式料位計1.6，使成品濕度傳感器5的數值等于原料濕度傳感器7的值;當成品濕度傳感器5的數值大于原料濕度傳感器的值時，調節可移動式料位計1.6，使成品濕度傳感器5的數值等于原料濕度傳感器7的值.從而避免水分的損失照成損失和質量不達標。

換熱器4.0的冷卻水經過循環水泵3.1，在冷卻水緩沖罐3.0和換熱器4.0之間循環，溫度傳感器3.2控制循環水泵3.1控制循環水量，從而控制環境溫度出換熱器4.0的溫度。

冷水機2.0用來冷卻水緩沖罐3.0內的冷卻循環水，冷卻水緩沖罐3.0內的熱水側的熱水進入熱泵2.1冷卻后進入冷卻水緩沖罐的冷水側，完成循環。熱泵2.1置換出的熱量經過散熱風扇2.2散熱。

2 技術關鍵點和欲保護技術點

技術關鍵點（希望保護的技術點）：1：通過控制環境空氣進入冷卻器溫度的方法來控制飼料顆粒的溫度以及水分;2：通過溫度傳感器4.2，溫度傳感器1.1，可調節式高料位計1.6，溫度濕度傳感器1.2，成品濕度傳感器5和原料濕度傳感器7以及風機1.4一個或者多個設備或傳感器相互聯系的方法來控制飼料顆粒的溫度和水分。

3 技術效果

只使用冷卻工藝來冷卻飼料顆粒和控制飼料顆粒的水分，優化了工藝，提高產品的質量，減少設備使用量，減少損失，并能夠節省投資。還能夠循環利用冷卻空氣，避免環境的污染。

4 結束語

飼料水分的控制亦是影響飼料加工廠經濟效益重要因素之一，對一些工藝設計和設備結構進行調整，通過對飼料中水分減少損耗和添加的水分能穩定的留在飼料內部，每一個工序雖能帶來飼料水分的變化是極微量的，但大量微量的積聚就是一個較大量數值，預計能減少 0.2%～0.3%的水分損耗，使飼料加工廠能獲得較好的經濟效益。特別在市場競爭十分激烈的今天，要求飼料加工廠的工藝設計是精細化的，飼料加工廠管理亦要精細化，需從抓大的與抓微量同步進行，才能使飼料加工廠獲得較好的經濟效益，在激烈的市場競爭中占據有利地位。

參考文獻

[1]王若蘭，等.糧食儲運安全與技術管理[M].化學工業出版社，2019：5.

[2]屠康，等.食品物性學[M].東南大學出版社，2019：9.