饲料混合工艺
第六章 饲料混合
1．饲料混合原理
饲料混合的主要目的是将按配方配合的各种原料组份混合均匀，使动物采食到符合配方要求的各组份分配均衡的饲料。它是确保配合饲料质量和提高饲料报酬的重要环节。饲料混合机是配合饲料厂的关键设备之一，而且它的生产能力决定着饲料厂的生产规模。 1.1混合的机理
根据混合机的型式、操作条件以及粒子的物性等，混合机的混合机理主要存在以下5 种混合方式。
1.1.1体积混合 又称对流混合，移动混合。许多成团的物料在混合过程中从一处移向另一处，相互之间形成相对流动，使物料产生混合作用。体积混合决定着混合速度。
1.1.2扩散混合 混合物料的颗粒，以单个粒子为单元向四周移动，类似分子扩散过程，特别是微粒物料（粉尘），在振动下或量流化状态下，其扩散作用极为明显。扩散混合的粒子主要存在于物料中具有压缩性、吸着性及带电性的粉粒体。该种混合影响着物料混合精度。
1.1.3剪断混合 又称剪切混合，指粒子间根据相互滑动，旋转以及冲撞等而产生的局部移动，使物料彼此形成剪切面而产生混合作用。剪切混合主要影响混合精度。
1.1.4冲击混合 当物料与机件壁壳碰击时，往往造成单个物料颗粒的分散，称为冲击混合。
1.1.5粉碎混合 混合物料之间的相互作用，形成变形或搓碎结果，称为粉碎混合。 以上5种混合方式在同一混合过程中同时存在，单独发生的情况是没有的但起主要 作用的是前三者。对于不同结构形式的混合机来说，各种混合方式所起的作用程度不同。如用于微量成分预混合配合饲料工艺——图片的旋转滚筒式混合机和V型混合机，以扩散混合为主体。螺带式混合机和行星式混合机，体积混合占支配地位。再有，糖蜜混合机和快速混合机等以剪断混合为主。
以分批混合机为例，其混合过程主要包括：首先，颗粒成团地由物料中一个部位呈 层状地向另一部位渗透滑移，发生对流混合。其次，不同组份的颗粒越过所形成的分界面渐渐离散，进行扩散混合。最后在自重和离心作用下，形状大小和密度近似的颗粒分别集聚于
混合机内的不同部位，称为颗粒集聚。前两种作用有利于混合，后者是一种有碍于颗粒均布的分离作用。这三种作用在混合机内是同是发生的，但在不同的混合时间内，各自所起的作用程度不同。 1.2混合工艺
混合工艺可分为分批混合（或称批量混合）和连续混合两种。
1.2.1分批混合 分批混合就是将各种混合组分根据配方的比例配合在一起，并将它们送入周期性工作的“批量混合机”分批地进行混合。混合一个周期，即生产出一批混合好的饲料，这就是分批混合工艺。
分批混合工艺的每个周期包括配料（称重）、混合机装载、混合、混合机卸载及空转时间，流程见图6—1。分批混合机工艺的循环时间包括以上每个操作时间的总和，混合机的生产率可按下式计算：
60νΦγ
Q= —————— （Kg/h） Σt
式中，Q：混合机产量（Kg/h）；
ν：混合机容积（m3）；
Φ：物料充满系数，一般取Φ=0.80～0.85；
γ：物料容重，Kg/ m3，一般实测，参考值为400～500 Kg/ m3；
Σt：混合周期需要总时间，min，包括：进料时间、混合时间、卸料时间及空转
时间。
这种混合方式改换配方比较方便，每批之间的相互混杂较少，是目前普遍应用的一种混合工艺。这种混合工艺的秤量给料设备启闭操作比较频繁，因此大多采用自动程序控制。
1.2.2连续混合 连续混合工艺是将各种饲料组分同时分别地连续计量，并按比例配合成一股含有各种组分的料流，当这股料流进入连续混合机后，则连续混合而成一股均匀的料流，工艺流程如图6—2所示。
连续混合工艺包括喂料器、集料输送机和连续混合机三部分组成。喂料器使每种物料连续地按配方比例由集料输送机均匀地将物料输送到连续混合机，完成连续混合操作。这种工艺的优点是可以连续地进行，容易与粉碎及制粒等连续操作的工序相衔接，生产时不需要频繁地操作。但是在换配方时，流量的调节比较麻烦，而且在连续输送和连续混合设备中的物料残留较多，所以两批饲料之间的互相混合问题比较严重。近年来，由于添加微量元素以及
饲料品种增多，连续配料、连续混合工艺的配合饲料厂日趋少见。一般均以自动化程序不同的批量混合进行生产。 1.3混合效果
在许多混合过程中，混合效果随着混合时间而迅速增加，达到最佳混合均匀状态，通常称之为“动力学平衡”状态。但当物料已经充分混合时，若再延长混合时间，就有分离倾向，使混合均匀度反而降低，这种现象为过度混合。混合愈充分，则潜在的分离性愈大，所以应在达到最佳混合之前将混合物从混合机内排出，否则将会在以后的输送过程中出现分离现象。对于不同的物料不同的混合机有其最佳混合时间。
混合效果的好坏主要通过混合均匀性来反映。物料的物理机械特性（如参与混合的各种物料组份所占的比例粒度、粘附性、形状、容重、含水量、静电效应等）的不同，往往会影响其混合均匀性。在混合物料时，其密度和颗粒大小对混合均匀性有很大影响。重颗粒或小颗粒会在轻的、大的颗粒间滑动，集中在混合机底部。粒径越趋于一致，越容易混合均匀，所需的混合时间也越短。粉料的相对湿度在14%~15%以下时，可以得到较适宜的物料密度，有助于达到所要求的混合均匀度。若湿度等于或高于这个范围，则需要增加混合时间或采取其他措施才能达到一定的混合效果。此外，某些微量成分还会产生静电效应附着在机壳上，破坏混合作用。 2．饲料混合设备 2.1混合机的分类
2.1.1根据容器的状态分类
（1）容器固定型混合机：在固定的容器内装有转动的搅拌机构。螺带式混合机、立 式螺旋式混合机、行星式混合机等属于这种类型。
（2）容器旋转型混合机：通过容器旋转使内部物料混合的型式，如V型混合机和滚筒式混合机。
2.1.2根据物料流动情况分类
（1）分批式混合机：混合操作分批，反复进行混合的型式。 （2）连续式混合机：混合操作不间断地连续进行的型式。 2.1.3根据机器外部形态分类
（1）卧式混合机：混合机外形为平卧式，通过机器内的螺旋带或浆叶的旋转，对物料进行混合。
（2）立式混合机：混合机外形为立式，通过机器内输送螺旋的转动，使物料达到混合
目的。
2.2容器固定型混合机
2.2.1分批式混合机 2.2.1.1卧式螺带式混合机
卧式螺带式混合机是配合饲料厂的主流混合机。该机有单轴式和双轴式两种。单轴式的混合室多为U型，也有O型；双轴式则为W型。其中O型适用于预混合料的制备，亦可用于小型配合饲料加工厂；U型是普通的卧式螺带混合机，也是目前国内外配合饲料厂应用最广泛的一种混合机；W型则使用较少，多用于大型饲料加工厂。U型卧式螺带单轴式混合机的结构示意见图6—3。
在卧式混合机的顶部，一般有1~4个进料口。螺带转子是在一根水平转轴上装有几套带状螺旋叶片的物件。为了加强混合能力，多数混合机采用双层螺旋。内外圈叶片分别按左右设置，按照内外叶片的排料能力应相等的原则设计内外叶片宽度。内外叶片的排列形式也有两种：一种是外螺旋叶片将物料从两端往中间推送，内螺旋叶片将物料从中间往两端推送，或外螺旋叶片将物料从中间往两端推送，内螺旋叶片将物料从两端往中间推进；另一种是外螺旋叶片将物料由一端向另一端推送，而内螺旋叶片推送物料的方向与其相反。螺旋有单头的也有双头的。外圈叶片与机壳之间的间隔为5~10mm，有的混合机此间隙为2 mm。这种间隙小的混合机，每批混合2t物料，机内的残留量只有50g，仅是总重量的四万分之一。这对减少各种配方的饲料相互间的污染，提高混合质量是很有意义的。
出料口在机体下部，小型混合机出料活门多用手动控制，大型混合机多用机械控制。排料门的形式有全长排料、端头排料或中部排料。往往料门关闭不严，在混合过程中容易产生漏料现象，这是影响混合均匀度的一大弊端。
在批量混合机的下面必须装有缓冲仓，以保证混合料在短时间内排出时不致冲塞机下的输送设备，尤其是全长排料的混合机应注意这一问题。缓冲仓的容积应大于一批料的容积。
传动部分由电动机、减速器等组成。它们通过支架直接安装在机体上，由减速器通过联轴器直接带动螺旋轴，也可由减速器经过链轮减速器带动螺旋轴，电动机安装在机体下部或上部视具体情况而定。
此外，尚可设自动控制装置。当盖板在开启的情况下，混合机不能启动以保证安全。按生产的需要调整每批产量和混合时间，防止重复进料。混合时间可以预先在控制台上调好，时间一到，混合机就自动打开卸料门，将物料卸入料箱中去。
工作时，各种组份的物料按配方比例经过精确计量以后，送入混合机。物料在螺旋叶
片的推送下按逆流原理进行充分混合，外圈螺旋叶片若使物料沿螺旋轴的一个方向流动，内圈螺旋叶片则使物料沿着相反方向流动，物料在混合机中不断翻滚、对流，从而达到均匀一致的混合物料。混合时间一般是每批4min，通常在2~6min之间，包括进料、卸料总计在6min左右，其长短取决于物料品种、各种物料特性（如水分含量、粒度均匀性等）的差异，油脂、糖蜜的含量多少等等。螺旋轴的转速一般为25~60r/min，也有高达100~200 r/min的，主要视机型的大小和结构的不同而异。多数场合是小容量的混合机转速较高，大容量的混合机转速较低，卸料时适当提高转速，可以获得彻底卸空的效果。
卧式螺带混合机的优点是混合速度快，混合质量好，卸料时间短，物料在机内的残留量少，所以，目前在一般加工厂中普遍采用。缺点是占地面积大、动力消耗大。由于混合时间短，故单位产品能量消耗不比立式混合机大。
2．2．1．2．双轴浆叶式混合机
双轴浆叶式混合机属于混合精度较高的新型混合机，其结构和工作原理如图6-4和6-5所示。主题结构由传动机构、卧式筒体、双搅拌轴、喷液装置和出料阀六部分组成。其工作原理是通过减速机、链条（或齿轮）带动两根主轴以一定的速度作等速反向转动，以一定角度安装在主轴上的桨叶将一部分物料抛洒在整个容器空间，在一定的圆周速度下，物料在失重的状态下，形成流动层混合，物料被桨叶沿轴向和径向运动，从而在容器内形成复合循环。因此在极短的时间可以达到均匀混合。进行固-液混合时，液体由装在顶端的喷嘴雾化喷入，筒体上部的分散棒可将结固的松散物料打散。
WZ型双轴浆叶式混合机的设备参数见表6-1。该混合机的特点是：① 可进行固～固（粉体和粉体）混合、固～液（粉体和液体）混合，能在真空下进行混合、干燥作业，也可用作反应设备。②物料在机内受机械作用而处于瞬间失重状态，广泛交错产生对流、扩散混合，从而达到均匀混合。对被混合的物料适用范围广，尤其对比重、粒度等物性差异较大的物料混合时不产生偏差，而获得十分均匀的混合物。③混合精度高，固～固混合在1：1000配比时，标准偏差为十万分之三～八（0.003～0.008%）。含量波动误差<2%（变异因子）。④混合速度快，一般粉体的混合只需1分钟左右。⑤混合过程温和，不破坏物料的原始状态。⑥能耗低，是一般混合机的四分之一～十分之一。⑦可密闭操作，运转平稳可靠，维修方便。
表6-1 WZ型双轴浆叶式混合机的设备参数
型号 装填系数
WZ-25 WZ-50 WZ-100 WZ-150 WZ-300 WZ-500 WZ-750 0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
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