發(fā)酵飼料生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)用
摘 要 ：研究根據(jù)發(fā)酵飼料的功能特性、作用機(jī)理與應(yīng)用現(xiàn)狀設(shè)計(jì)一套發(fā)酵飼料生產(chǎn)工藝流程，并對發(fā)酵飼料的生產(chǎn)工藝、加工裝備與控制技術(shù)進(jìn)行探索創(chuàng)新，設(shè)計(jì)開發(fā)出一套易清洗混合機(jī)和變螺距輸送設(shè)備等優(yōu)化改進(jìn)加工設(shè)備機(jī)構(gòu)，減少殘留，提高發(fā)酵飼料的品質(zhì)與應(yīng)用價(jià)值，降低加工成本和料肉比，促進(jìn)發(fā)酵飼料的推廣應(yīng)用。
在動(dòng)物生產(chǎn)中疫病種類越來越多，而人們的食品安全意識(shí)逐漸增強(qiáng)，促使養(yǎng)殖業(yè)向“無抗”方向發(fā)展。同時(shí)，隨著生活水平的提高，人們對畜禽肉品質(zhì)口感要求也有所提高。面對養(yǎng)殖業(yè)面臨的困境與挑戰(zhàn)，飼料行業(yè)逐漸向生物發(fā)酵飼料轉(zhuǎn)型。發(fā)酵飼料的特性：（1）原料來源廣泛（關(guān)注地源），可以是雜粕與農(nóng)副產(chǎn)品的下腳料等，變廢為寶，可避免人畜爭糧，解決資源緊缺問題；（2）功能性飼料，具有良好的適口性，增強(qiáng)畜禽的免疫力；（3）動(dòng)物性蛋白資源緊缺和價(jià)格居高不下，急需豆粕植物性蛋白替代。發(fā)酵飼料的興起能提高經(jīng)濟(jì)效益與品質(zhì)，而發(fā)酵飼料的生產(chǎn)離不開價(jià)廉的原料與精準(zhǔn)的配方及精良的加工設(shè)備，優(yōu)良的生產(chǎn)工藝及設(shè)備需根據(jù)產(chǎn)品特性及企業(yè)需求。本課題設(shè)計(jì)的發(fā)酵豆粕的生產(chǎn)工藝流程，在前人研究設(shè)備加工的基礎(chǔ)上，改進(jìn)加工設(shè)備結(jié)構(gòu)與性能，從而提高生產(chǎn)發(fā)酵料品質(zhì)。
1發(fā)酵豆粕的生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計(jì)
豆粕是大豆提油后的副產(chǎn)品，我國豆粕產(chǎn)量約6 000萬t /年，豆粕蛋白質(zhì)含量高達(dá)40%，是1種重要的優(yōu)質(zhì)植物蛋白資源。而發(fā)酵豆粕的營養(yǎng)價(jià)值、抗?fàn)I養(yǎng)因子與發(fā)酵豆粕生產(chǎn)工藝息息相關(guān)，發(fā)酵生產(chǎn)過程中物料發(fā)酵溫度、pH值、水分含量、發(fā)酵時(shí)間及接種量都是生產(chǎn)控制的關(guān)鍵參數(shù)。良好的發(fā)酵豆粕不但需要優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵菌種與品質(zhì)控制，還需要先進(jìn)的生產(chǎn)加工設(shè)備技術(shù)做保證。本研究在滿足客戶生產(chǎn)功能需求情況下，對設(shè)備參數(shù)選型、結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)、操作程度及參數(shù)等進(jìn)行分析，以提高發(fā)酵豆粕的品質(zhì)而設(shè)計(jì)的發(fā)酵豆粕生產(chǎn)工藝流程圖如圖1所示，該工藝流程主要包括 ：菌種添加混合工段、發(fā)酵烘干工段、冷卻包裝工段。
2混合工段優(yōu)化設(shè)計(jì)
設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)是在滿足其功能的前提下，需要降低設(shè)備加工費(fèi)用與操作費(fèi)用，混合工段的核心是混合機(jī)，發(fā)酵飼料由多種物料與菌種噴濕混合，濕料混合后進(jìn)行發(fā)酵，因此混合機(jī)是影響發(fā)酵飼料品質(zhì)的因素之一。在設(shè)計(jì)混合機(jī)時(shí)，除了利用動(dòng)力學(xué)平衡確定混合時(shí)間外，還需要考慮混合機(jī)混合均勻度與物料的物理特性、經(jīng)濟(jì)成本等影響因素。發(fā)酵飼料對混合機(jī)選型設(shè)計(jì)要素如圖2所示，即在設(shè)計(jì)功能滿足下，盡量節(jié)省成本與操作的方便性。為防止發(fā)酵飼料殘料在設(shè)備內(nèi)部殘留，難以清理且相互交叉，尤其是發(fā)酵飼料需更換品種時(shí)需要清理殘留，設(shè)計(jì)的混合機(jī)操作方便、維護(hù)性及易拆卸易清洗。本研究設(shè)計(jì)了單軸抽來式混合軸結(jié)構(gòu)，如圖3所示。這種結(jié)構(gòu)的混合機(jī)可減少不同品種發(fā)酵間交叉污染，進(jìn)而提高發(fā)酵物料的品質(zhì)。
3輸送機(jī)構(gòu)應(yīng)用改進(jìn)和烘干設(shè)備的選型應(yīng)用
3.1 輸送機(jī)構(gòu)應(yīng)用改進(jìn)
豆粕經(jīng)過菌種添加混合發(fā)酵數(shù)天之后，其含水率高、黏性大 。在進(jìn)干燥之前，由于發(fā)酵料具有黏性，易積料堵塞，在輸送過程易壓實(shí)結(jié)塊，甚至堵死破壞絞龍及下料口進(jìn)而影響烘干效率。在實(shí)際生產(chǎn)中，烘干前的進(jìn)料輸送量與烘干量配比控制與烘干速率及能耗息息相關(guān)，如何均勻地把發(fā)酵豆粕送入烘干機(jī)連續(xù)烘干工作，經(jīng)過方案設(shè)計(jì)及現(xiàn)場應(yīng)用更換，設(shè)計(jì)成變螺距輸送絞龍機(jī)構(gòu)來解決上述問題，變螺距結(jié)構(gòu)如圖4所示。使得發(fā)酵料輸送工作狀態(tài)，物料越輸送越輕松且易在下料口落下，不會(huì)發(fā)生黏堵現(xiàn)象。選用變頻電機(jī)，目的是用頻率調(diào)整物料供給量控制烘干機(jī)進(jìn)入的物料量，保證烘干機(jī)的最佳烘干效益與經(jīng)濟(jì)效益。
3.2 烘干設(shè)備的選型應(yīng)用
發(fā)酵原料有濕料直接使用和烘干后使用2種方式，各有優(yōu)缺點(diǎn)。烘干是一個(gè)傳熱、傳質(zhì)復(fù)雜的熱質(zhì)交換過程，氣候條件、干燥工藝、物料特性及介質(zhì)參數(shù)等變量參數(shù)都會(huì)影響烘干過程狀況指標(biāo)。發(fā)酵飼料具有顆粒粗、含水率較高、易黏結(jié)成塊、益生物質(zhì)烘干損失大等特性。同時(shí)，烘干設(shè)備也是能耗較大的設(shè)備之一，其涉及多組變量參數(shù)。在熱量、質(zhì)量及動(dòng)量平衡條件下，干燥過程前后參數(shù)的輸入與輸出是判斷烘干工況能耗及干燥過程的經(jīng)濟(jì)性。目前，干燥設(shè)備比較成熟，提供干燥物料類型特點(diǎn)、烘干產(chǎn)量、干燥過程輸出參數(shù)、物料終水分、排料溫度、干燥后物料品質(zhì)及排氣溫度等特性就可對烘干設(shè)備選型。本研究結(jié)合烘干物料特性、烘干效率及場地實(shí)際情況選用管束烘干機(jī)，其特點(diǎn)是傳熱面積大、熱耗低、烘干產(chǎn)量大，對不同水分不同物料根據(jù)要求可對調(diào)整干燥時(shí)間實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)、作業(yè)環(huán)境清潔、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，其外形結(jié)構(gòu)如圖5所示。
4結(jié) 論
發(fā)酵飼料是飼料行業(yè)研究開發(fā)應(yīng)用的熱點(diǎn)，主要優(yōu)點(diǎn)包括 ：（1）提高動(dòng)物免疫力與肉的品質(zhì) ；（2）增加養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益 ；（3）實(shí)現(xiàn)糞污零排放。研究從發(fā)酵飼料工藝流程出發(fā)闡述了發(fā)酵過程所需設(shè)備，解決每個(gè)工段所遇到棘手問題。但這些問題的解決并不意味著生產(chǎn)工藝無瑕疵，發(fā)酵飼料的推廣應(yīng)用過程中既迎來了機(jī)遇，也面臨諸多挑戰(zhàn)。要提高發(fā)酵飼料品質(zhì)應(yīng)該開發(fā)地源原料、菌種與生產(chǎn)工藝、設(shè)備性能相結(jié)合控制品質(zhì)。生物飼料發(fā)展仍需不斷探索、更新、改進(jìn)生產(chǎn)工藝建立在產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)流程的規(guī)范性基礎(chǔ)上，一些研究方向仍需進(jìn)一步探討。
（1）重視生產(chǎn)工藝的安全性、穩(wěn)定性及標(biāo)準(zhǔn)化，保證配套設(shè)備完整先進(jìn)性與實(shí)時(shí)監(jiān)控。
（2）設(shè)備結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)與能耗優(yōu)化設(shè)計(jì)配套組合。
（3）拓展配料動(dòng)態(tài)化、精準(zhǔn)化、加工工藝與營養(yǎng)配方、發(fā)酵條件深入研究，優(yōu)化組合增效提品質(zhì)。
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