小型制粒机组的介绍

使用小型制粒机组可以进行多种测试，例如测试新原料的制粒性能，评估制粒过程如何影响配方的营养价值或添加剂对加工工艺的适应性。使用小机组测试可以节约成本，并且在短时间内进行多次测试以获得更多的测试参数(每小时最多可进行6次)。图1展示了一个典型的小型制粒机组。这条小型生产线模拟了一条工业生产线，它包括一个料斗、一个绞龙、一个装有温度传感器和蒸汽流量控制阀的调质器，最后是一个带有模具和压辊的制粒机。该机组配备一个3kW的电机(大多数工业用制粒机的功率为200至250kW)，蒸汽的流量通常在30~100kg/h(工业机组的蒸汽流量为3~20t/h)。

图1  小型制粒机组

小型制粒机不仅有不同的规格尺寸，并且可以设计成不同的制粒方式。与常见的工业用制粒机不同，本文介绍的小型机组配置了一个模具和两个由马达驱动的压辊(图2)。调整切刀可以将颗粒切割成所需的长度。因为模具是被固定不动的，所以可以在模具上钻一个孔，插入一个连接到中控的热电偶。这样就可以记录模具每秒钟的温度变化情况，此外还可以检测调制器出口的温度、制粒机的功率等参数。这条小型生产线能够传递和记录饲料所承受的最高温度，这是评估原料或添加剂加工特性的一个重要参数。最后，一个配备有7升料仓的冷却器-干燥机对生产的饲料颗粒进行干燥和冷却。

工业测试往往耗时长，难以实施，并且涉及到不容易控制的参数，而这种小型试验制粒机组的灵活性和仪表可视化使其成为工业测试的替代方案。问题是：使用这种小型制粒机进行测试的有效性与在工业生产线上进行的测试的有效性相比如何？两者之间如何换算？下文将讨论这些问题。

小型制粒机组的测试结果和实际工业生产之间的换算

有几个参数可以用来参考确定小型制粒机组是否可以模拟实际工业生产线：生产的颗粒的物理质量；饲料在模具中受到的温度；以及最后，饲料暴露在最高温度下的时长(在模具中的时间)。图3对比了猪饲料在八条不同的工业生产线(蓝点)和上述小型制粒机组模具中承受的温度，除蓝点外的其他点表示小型制粒机组使用了不同模具(黄色点代表模具1；橙色点代表模具2；红色点代表模具3)。结果表明，当选择适当的模具时，在小型制粒机模具中的温度与实际工厂中观察到的温度一致。

图3  小型制粒机组加工猪料模具温度对比工业化机组模具温度

图4  使用小机组和工业机组生产的饲料耐久性对比

图4所示的测试使用相同的饲料配方，对使用工业化机组及不同模具的小机组对所生产的颗粒的耐久性进行了测量。该指标可用于评估颗粒的抗冲击和抗磨损能力，这是颗粒物理质量的主要指标。耐久性接近100%的颗粒具有良好的结合力和 “抗冲击性”。

对于兔饲料，用4/16模具的小机组制作的饲料的耐久性与用工业制粒机相同。对于猪饲料，用4/24模具的小机组制作饲料似乎更接近实际情况。压缩比指模孔的长度和直径之间的比率，实验结果表明若要获得相同的产品质量，需要在工业模具和试验模具之间增加4倍的系数。如果模具选择得当，小型制粒机也可以生产出具有与工厂观察到的相同质地的饲料。

最后，我们能够通过模具中饲料颗粒的质量和颗粒的瞬时流速来测量饲料在模具中停留的时间长度。在8个猪饲料的工厂中进行的测试表明，在模具中停留的时间在2.5秒和13.1秒之间。对于禽饲料，在模具中花费的时间在1.9秒和9.8秒之间。在使用小机组进行的测试中，饲料在模具中停留的时间在3秒到9秒之间，涵盖了在工厂观察到的时间范围。

图5  工业实际生产和小机组测试物料在模板中停留的时间

(数据来源于Tecaliman在2006-2009年间的测试)

结论

尽管本文描述的小机组使用的技术与工厂中使用的技术略有不同，但它能够模拟在工厂中观察到的时间/温度组合，生产的颗粒具有与工业颗粒相同的物理质量。这条试验线由法国动物饲料技术中心Tecaliman开发，被添加剂制造商广泛用于测试制粒过程对产品的影响。通过多次测试，使用这条小型制粒线进行小批量测试可以替代复杂工业测试。