回转容器型混合机的设计文献综述

1 混合机的作用和特点
混合在饲料生产中是一步重要的环节，是按一定比例把各种粉状物料搅拌均匀，在外力作用下，各种物料互相渗合，使之在任何容积里每种成分的微粒均匀分布，所以混合是确保饲料产品质量以提高饲养效果的重要环节，而混合的关键设备是混合机，所以混合机的生产率决定了整个系统规模，其产量也决定着饲料加工厂的生产规模，因此混合机是饲料加工中最关键的设备之一。根据饲养实践表明，饲料中的各种成份特别是微量添加成份如果混合不均匀．将显著影响畜禽、鱼类的生长发育，轻者降低饲养效果，重者造成疾病甚至死亡。因此，饲料混合机的设计和以后的发展都将会更加创新。
混合机的性能好坏与使用效果，直接影响生产率和产品质量。近十年来，随着饲料加工业的发展，对混合机的性能要求越来越高。当今对混合机的要求是，混合精度高、混合速度快、能耗低、粉尘密封性好、装载系数大、出料干净、噪音小、操作容易、运转平稳、清洗维修方便、使用寿命长，对不同物性混合料有较好的适应性，混合后的制剂不产生离析分层现象，对某些混合料还要求不产生混合过热等。为了适应这些要求，混合机的制造业出现了很多样式。按不同分类划分，有单轴结构与双轴结构;有立式与卧式;有分批式与连续式;有锥形、V形或圆筒形;有搅拌式与无搅拌式;还可划分为两大类，容器回转型:滚筒型、V型、双圆锥型、正立方型、S型。容器固定型，卧式螺带型、立式螺带型、行星型、犁刀型、锥式螺带型、无重力型。这些类型的混合机分别用在不同领域。
物料混合种类很多，以搅拌最为常见。其混合作用主要有剪切混合、对流混合、扩散混合、冲击混合和粉碎混合5种。5种混合方式在每一个混合过程中都同时存在，但起主导作用的是剪切混合、对流混合及扩散混合方式。
为了适应现代科技的发展，自动控制系统已初步应用到混合机上，以后可能会有更多的自动控制系统应用到混合机械上，使其形成全自动控制系统。混合机的加料方式、加料次序、加料速度，以及混合搅拌部件混合机回转速度，回转时间等等，为一个全自动控制系统，完全实现无人式。
目前我国混合机均向着混合精度高、速度快、残留量小、低耗肓效、系列化和适用范围广等方向发展。国外流行的翻转式双轴桨叶式混合机是在普通双轴桨叶式混合机基础之上研制而成的，其进出料口合二为一，卸料时机体翻转180，实现了快速无残留卸料，它将为国内饲料行业发展的前景。
2 国内外饲料加工机械的现状
随着我国的发展,饲料年产已超过5 000万t以上,成为世界上第二饲料生产大国。由于饲喂配合饲料比单一饲喂粮食饲料可减少消耗25%～30%,2000年我国工业配合饲料年产量达8000余万t;浓缩饲料产量达300万～400万t;饲料添加剂预混料产量达到150万~200万t,颗料饲料比重超过配合饲料总量的50%。饲料加工机械设备是饲料工业发展的重要工具,目前在我国饲料加工机械和添加剂技术还相对发展滞后。养殖业的集约化和规模化,需要饲料工业发展作支撑。饲料的加工手段对饲料产品质量,饲料的转化率有重要影响。饲料微粒大小、配合饲料的均匀度,颗粒料的质量等,对喂养对象的生长影响颇大。先进的加工方法可提高饲料消化率、利用率、降低饲料系数。同时蛋白饲料的开源节流也离不开饲料机械。自饲料工业出现了制粒加工方法以来,由于其众多长处而发展很快,至今颗粒饲料在发达国家早已普及。美国颗粒料占60%以上,瑞士占70%,德国80%,我国的颗料饲料只占25%。即使是颗粒饲料,也由于加工中的工艺参数,如调质温度、时间、水分、颗粒坚实度等的不同,饲料转化率也不相同。
饲料加工中出现过挤压膨化技术，此技术开始与美国，到了80年代,挤压技术已成为国外发展速度最快的饲料加工新技术。它在加工特种动物饲料、水产饲料、早期断奶仔猪料及饲料资源开发等方面,具有传统加工方法无可比拟的优点。挤压膨化是一个复杂的物理、化学、生物反应过程。国外有人称膨化机为反应器,同一饲料配方,由于膨化加工工艺(或工艺系数)不同,饲喂效果的差异很大。在过去几年中美国的工业界已开始研究高剪切调质作为改进颗粒质量、饲料厂产量、饲料卫生的一种途径,并研究它最终对动物生产性能的影响。国内采用膨化机始于20世纪70年代末,主要是单螺杆膨化机。对膨化机理论和技术的研究还很肤浅,机器性能不稳定,控制不便,容易闷车,装拆清理麻烦,膨化产品质量波动较大。
近年来我国饲料加工厂数量和规模呈明显上升趋势,1.5万余家饲料厂中,时产5 t以上的达1.5千余家,特别是出现了不少时产30,40,60 t的大型厂。饲料工业集中度不断提高,产销量向优势企业和名牌产品集中。饲料机械制造企业不断强化质量管理,加快新产品开发和技术改造步伐,改变了过去关键设备依靠进口的局面。一些产品的性能和质量已经达到或接近国外先进水平,有的已出口,打入国际市场。如溧阳正昌、扬州牧羊、松江申德、上海渔机所、广东华达等一批拥有产品质量好,技术先进,竞争能力强的知名企业,代表了我国饲料机械制造业的发展水平,有能力参与国际竞争。近几年来为了改善调质质量,进一步提高饲料转化率,国外已将环隙膨化工艺引入饲料加工过程,使淀粉的糊化度进一步提高到80%～90%。由于物料在膨化机内瞬间温度可达105～140℃,所以可以杀灭沙门氏菌等有害生物,并使抗营养因子失活,从而大大提高产品质量,提高饲料转化率。
欧洲有些国家为改进颗粒质量通常采用先混合后粉碎的工艺,颗粒饲料质量有所改进,但能耗和成本增加很多。美国在最近落成的世界最大饲料厂里,只用了一台锤片式粉碎机,用来粉碎已粉碎谷物筛选器上的滞留物,其他该用锤片式粉碎机的地方,全由一种辊筒式粉碎机来替代。但在其他饲料厂,吸风式锤片粉碎机依然流行。
3 饲料加工机械的发展前景
现代社会追求高效必然导致养殖的高密度、集约化、规模化。工业化养鱼和网箱养鱼是21世纪养鱼业发展的主流,是投资热点和新的经济增长点。设计产品时应努力追求小型化(满足要求,少用材料)和多功能化(一机多用,少占地),并且可回收利用(考虑环保,减少废弃物数量和污物)。也就是说要节能、省料、少废,可卸、可回收、可维护和可重复利用,并试图让设备向智能化(计算机化)和机、电、声、光等综合一体化、绿色产品化的方向发展,这是一个多元化的发展，相信在以后会实现。
膨化机的螺杆为分段积木式,螺套成剖分式装配,容易调换变动螺杆参数。加料器能根据主机的负载自动反馈改变送料量,克服送料脉冲现象。调质器要保证有足够的调质时间和优质的蒸汽,可自动调控,让调质后的饲料温度在70～80℃内,水分符合不同的制粒机的要求,对硬颗粒要有过载报警,过载保护装置,加强监控和喂料的反馈。并要加强颗粒饲料的油脂或微量元素成分的喷涂技术及后蒸煮稳定处理,以低成本提高颗粒质量。粉碎机的粉碎细度对现代养殖显得越来越重要,其形式很多,需要试验研究。在细度达到要求的前提下,如何提高生产的度电产量,降低粉碎室温度,降低制造成本,便于推广,目前需要研究。
随着饲料工业的发展,干燥机的作用日趋重要。饲料原料,普通颗粒料,水产料,膨化料等都需干燥。而所选用的干燥机类型又不尽相同,目前用得最多且有效的饲料干燥机有:立式振动干燥机、卧带式烘干机、流化床干燥机等。在提高热效率方面需深入研究。世界各地饲料厂使用液体饲料的数量正在不断增长,在工业化国家尤为明显。使用液体饲料可节省原料的运输,加工和储存费用;在营养、质量和饲料产品的加工方面同样大有益处。国内需要能适应不同液体原料(如油脂、糖蜜)的加工和使用设备,如高速糖蜜掺合机和压模油脂技术,精确计量和喷雾设备等。要提高饲料质量需对饲料原料进行热处理,其方法很多。笼统地说有制粒前的调质,双制粒、膨化和制粒后的热喷及稳定干燥。设备主要包括调质器、制粒机、膨胀器及稳定器。膨胀器,国外早将它作为制粒前的调质设备来增加产量,可利用廉价原料提高颗粒耐水性,还能添加更多的液体,以及杀灭沙门氏菌等各种病菌,所以膨化工艺在全世界受到普遍的欢迎。我国希望集团在原40 t/h制粒机组上增加了膨胀工艺,开创了应用推广的美好前景。膨化机的淀粉糊化度为80%～95%;膨胀器为80%左右;挤压机为60%～70%;硬颗粒制粒机为25%～40%。而加工成本排序正好相反。国外最近推出一种制粒-膨化两用机,可以制作从硬颗粒到浮性鱼饲料等多种产品,其加工的淀粉糊化度在25%～95%范围。颗粒饲料的质量包括淀粉糊化率、粉化率、硬度、含水率及表观质量等方面。工业管理系统的基本点,是将产品质量控制在生产过程中,从而降低成本,提高效益。首先要提高原料因素(原料所含成分、粒度、水分等);其次是提高调质质量(调质时间、调质均匀度、蒸汽品质、水、汽添加量,有仪表显示及反馈);第三是均匀可调的饲料供给量,这些对提高生产率,提高度电产量都是有益的,这方面应加强投入。有些饲料工业公司和研究单位正试图研究开发一套系统,该系统可快速分析饲料营养成分,并将分析结果迅速输入电脑,及时调整配方;还有些饲料技术开发公司正着手研究膨化饲料产品中水分的控制,克服饲料霉变,建立一个反馈自动控制系统,减少烘干过程的产品水分变异。这些都是需多学科人员合作的系统工作研究。膨化机可用于羽毛、血粉、大豆、食品下脚料等蛋白源的开发,以及膨化制粒;还可用于食品业、医药业、酿造发酵业、建筑业等。在我国的食品行业,已开始使用膨化机。但食品膨化的现状仍处于低水平,主要表现在设备比较差,生产厂家少、品种单调、产销量小等方面。另外对膨化技术研究和设备开发工作做得很不够,今后应加强膨化机的物料适应性、降低能耗、新工艺、新配方及减少损失等方面的研究。在单螺杆机加工困难的情况下,采用双螺杆膨化机来替代。在美国水产用颗粒料100%是膨化饲料,而在国内还不到10%。由于膨化饲料的生产度电产量只是硬颗粒料的1/3(膨化饲料13 kg/(kW·h)而硬颗粒料40 kg/(kW·h))所以不易被接受。采用膨胀器可折衷它们的长处和短处。饲料添加剂是饲料高效与安全的关键,是高新技术的集合点。美国和欧共体各有300多种和260多种添加剂,而我国只有80多种。在开发添加剂的同时,需要研究它们的粉碎与混合的工艺及设备,提高细度,降低温度,减少损失,提高混合均匀度,降低变异系数,无残留量,操作控制自动可靠。
总之，饲料加工工艺和设备的研究与产品质量和企业效益密切相关。应把总体系统研究和单机具体设计相结合,营造出一个有市场需要、技术可靠、经费保证、试验条件充足的运行环境,让中国的饲料机械稳定快速地向大型化、集团化、一体化的趋势发展。智能化混合机是以后发展的标准，混合机的前景会更加的敞亮。