飼料廠混合機(jī)的選擇

褚慎強(qiáng)

(上海朗效生物科技有限公司，上海 200131)

混合工藝，作為飼料廠重要的生產(chǎn)工藝，其設(shè)備也成為飼料生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備。它對最終產(chǎn)品的質(zhì)量起到了至關(guān)重要的作用。

1 混合機(jī)的混合原理

混合機(jī)對粉體的混合是通過多種混合原理實(shí)現(xiàn)的。其中，主要的混合原理包括對流混合、擴(kuò)散混合和剪切混合。

對流混合是指在混合過程中，固體顆粒群在循環(huán)流動(dòng)的過程中相互交換位置，實(shí)現(xiàn)混合。這種混合過程比較容易觀察，混合速度較快。對流混合主要是根據(jù)流體的速度大小和方向的變化實(shí)現(xiàn)的。擴(kuò)散混合是指在混合過程中，固體顆粒群與相鄰固體顆粒群之間通過互相改變位置發(fā)生局部混合。在連續(xù)旋轉(zhuǎn)的混合設(shè)備中，粉體在原料交界面不斷地分散、展開，并且與相鄰顆粒之間相互滲透、摻和，使原料達(dá)到完全均勻化的混合。擴(kuò)散混合主要是通過顆粒間的相對運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。剪切混合是指在混合過程中，固體顆粒群發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，在原料表面形成若干滑移面并且相互混合、摻和及融合。剪切混合主要是通過顆粒間的相對運(yùn)動(dòng)以及原料表面的摩擦作用實(shí)現(xiàn)的。

一般的混合機(jī)擁有兩種以上的混合原理，如轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)。有的混合機(jī)可以同時(shí)包含三四種混合原理，如槳葉式或螺帶式混合機(jī)。這四種混合原理從作用形式和發(fā)生條件上看不盡相同，但是在大多數(shù)混合過程中都是同時(shí)發(fā)生并且相互影響的。混合機(jī)可以根據(jù)需要選擇不同的混合原理，以達(dá)到更好的混合效果。

2 混合機(jī)的選擇

面對市面上各種不同型號的混合機(jī)以及各種宣傳，我們該如何選擇？混合機(jī)只有適合自己產(chǎn)品的，沒有所謂最好的。應(yīng)主要關(guān)注混合機(jī)的升溫速度、混合均勻度、殘留、混合效率等參數(shù)。

如果飼料原料對溫度非常敏感，應(yīng)選擇剪切力小的混合機(jī)，如V 型混合機(jī)或方錐式混合機(jī)。這類混合機(jī)由于合理的內(nèi)腔壁形狀設(shè)計(jì)，可引導(dǎo)原料在內(nèi)壁做對流和擴(kuò)散，沒有機(jī)械攪動(dòng)，密閉性能相對較好，通常可以水洗。但因?yàn)闆]有機(jī)械攪動(dòng)，所以這類混合機(jī)缺少足夠的剪切力，混合效率較低，通常用于對溫度敏感、衛(wèi)生指標(biāo)要求較高、產(chǎn)能要求不大的應(yīng)用場景。

如果追求產(chǎn)能，原料對溫度的敏感度不是很高，可以選擇有機(jī)械攪動(dòng)的混合機(jī)，如槳葉式混合機(jī)。這類混合機(jī)的混合效率較高，使用較多的是臥式雙軸槳葉式混合機(jī)(圖1)，但是由于外形的機(jī)械設(shè)計(jì)原因，會(huì)有較大的殘留，適合用于對產(chǎn)能要求高、生產(chǎn)線上產(chǎn)品品種相對單一的應(yīng)用場景。臥式單軸槳葉式混合機(jī)(圖2) 的混合效率略低，但是可以很好地控制原料殘留問題，比較適合用于產(chǎn)能要求高、生產(chǎn)線品種較多的應(yīng)用場景。

圖1 臥式雙軸槳葉式混合機(jī)

圖2 臥式單軸槳葉式混合機(jī)

此外，還有行星錐形混合機(jī)、螺帶式混合機(jī)、三維旋轉(zhuǎn)式混合機(jī)、快拆式混合機(jī)、雙錐形混合機(jī)、滾筒式混合機(jī)，都需要使用者根據(jù)自身的使用需求做出合理的選擇。

3 混合均勻度的控制

混合均勻度，是一個(gè)重要的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)，也是飼料企業(yè)的關(guān)鍵質(zhì)控指標(biāo)之一。混合均勻度一般用變異系數(shù)(coefficient of variation，CV)來表示。CV ＝(標(biāo)準(zhǔn)偏差÷平均值)×100%。在實(shí)際生產(chǎn)中，可能對飼料混合均勻度造成影響的主要因素有：混合時(shí)間、混合速度、混合形式、原料性狀、原料劑型、如何到達(dá)包裝等。

混合時(shí)間、混合速度、混合形式、原料性狀這幾個(gè)指標(biāo)之間是有因果關(guān)系的。通常情況下，通過設(shè)備廠家的設(shè)備參數(shù)可以大致決定混合時(shí)間，如混合機(jī)的轉(zhuǎn)速、混合原理以及原料的性狀。混合機(jī)的轉(zhuǎn)速快，混合時(shí)間自然會(huì)縮短，轉(zhuǎn)速和時(shí)間是成反比的。在確定混合速度和時(shí)間之前，首先要確定產(chǎn)品對溫度的敏感度，再確定混合機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后大致確定混合時(shí)間。為什么說是大致確定呢？因?yàn)樽罱K的混合時(shí)間，需要質(zhì)量人員通過進(jìn)行不同時(shí)間、不同批量、不同配方的混合均勻度測試才能得到所要的結(jié)果。這樣得到的混合時(shí)間，無論是能耗、對組分的保護(hù)還是對生產(chǎn)效率的影響都是較合理的。如果不這樣做，會(huì)有什么問題呢？過快的速度會(huì)引起料溫上升，在摩擦力和溫度的共同作用下，破壞一些原料顆粒的包被，引起原料性狀的改變，從而引發(fā)質(zhì)量問題。

從原料性狀方面來說，如果參與混合的原料的比重、粒度、流動(dòng)性等指標(biāo)越接近，原料越容易混合均勻。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，由于很難控制原料的比重、粒度等指標(biāo)，需要科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄊ够旌暇鶆蚨冗_(dá)標(biāo)。其中，原料劑型對混合均勻度有較大影響。

在生產(chǎn)飼料所用的原料中，粉劑占比最大。粉劑通常都不是純品，而是由一定百分比含量的有效成分構(gòu)成，如有維生素類原料(2%生物素)、微量元素類原料(1%亞硒酸鈉)、氨基酸類原料(80%賴氨酸)等。

以維生素類原料為例，2%生物素表示每100 g 原料中含有2 g 生物素。將98 g 載體與2 g 生物素經(jīng)過相對完美的混合后，可以理解為每100 個(gè)顆粒中有2 個(gè)生物素顆粒。這樣的原料在混合過程中，由于有效成分的顆粒數(shù)相對較少，該有效成分的混合均勻度很難合格。

如果將生物素與可溶性載體一起溶解，重新制成微粒，由于溶解可以使物質(zhì)接近納米尺度的混合，就可以得到幾乎每個(gè)顆粒都含有2%生物素的粉末產(chǎn)品。這就意味著，這種劑型的有效顆粒是上一種的50 倍，相對容易獲得好的混合均勻度。

除了原料劑型的影響外，原料顆粒的形狀、粒度分布等也是影響混合均勻度的重要指標(biāo)，需要合理選擇，尤其是對于添加量很小的成分。

4 混合后的產(chǎn)品到達(dá)包裝流程

原料混合好后，要把產(chǎn)品通過包裝設(shè)備包裝成最終銷售的產(chǎn)品。

混合好的產(chǎn)品通過緩沖倉、包裝緩沖斗等中間暫存設(shè)施進(jìn)入包裝秤。現(xiàn)在需要注意的是產(chǎn)品運(yùn)送到包裝秤后如何保持混合均勻的狀態(tài)。

混合的產(chǎn)品由不同比重、不同粒徑的物質(zhì)構(gòu)成，在下落或由外力攪動(dòng)的過程中，比重高、粒徑小的物質(zhì)會(huì)下沉，比重低、粒徑大的物質(zhì)會(huì)上浮，這就是分層現(xiàn)象。如何判斷產(chǎn)品在下落過程中產(chǎn)生了分層現(xiàn)象？如果包裝中前面部分和后面部分的粒度分布差異較為明顯，就說明分層現(xiàn)象較為嚴(yán)重。如果從包裝線上采樣來進(jìn)行CV 值分析，會(huì)發(fā)現(xiàn)比重高、粒徑小的物質(zhì)和比重低、粒徑大的物質(zhì)的CV 值都比較差。

通常情況下，為了確保粉料混合體在放料過程中不產(chǎn)生分層現(xiàn)象，會(huì)采用相對較快地放料速度以盡可能避免粉料凌空下落。在原料的選擇上，各種單一原料的粒徑分布盡可能控制在一個(gè)相對合理的區(qū)間。確保全程混合均勻的產(chǎn)品安全到達(dá)包裝流程。

5 飼料廠混合機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面

混合效果：混合機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)確保原料在混合過程中能夠充分混合，以達(dá)到最佳的混合效果。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：混合機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊、穩(wěn)定，便于操作和維護(hù)。

原料適應(yīng)性：混合機(jī)應(yīng)適應(yīng)不同種類的原料，包括粉狀、顆粒狀、塊狀等。

衛(wèi)生安全：混合機(jī)應(yīng)符合衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)，如防塵、防爆等。

生產(chǎn)能力：混合機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)滿足生產(chǎn)需求，以確保生產(chǎn)效率。

維護(hù)保養(yǎng)：混合機(jī)應(yīng)容易清洗、調(diào)整和維護(hù)，以確保長期的穩(wěn)定運(yùn)行。