Механизация гранулирования и брикетирования кормов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕХАНИЗАЦИЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ И БРИКЕТИРОВАНИЯ КОРМОВ

План

корм гранулирование брикетирование пресс

1. Сущность процесса прессования кормов

2. Гранулирование кормов

3. Брикетироване кормов

4. Производство амидо-концентратных добавок

Литература

1. Сущность процесса прессования кормов

С целью улучшения транспортабельности, снижения стоимости перевозок и хранения, а также лучшей сохранности питательных веществ и витаминов корма уплотняют или прессуют. Прессованию подвергается также комбикорм и травяная мука.

Перед прессованием в корм можно добавить витамины, гормональные и лечебные препараты, различные стимуляторы роста, аминокислоты и другие необходимые и ценные добавки. В прессованных кормах эти добавки лучше сохраняются, чем в кормовых смесях. Использование прессованного корма создает условия для полной механизации и автоматизации процессов раздачи его животным и птице.

Уплотнение кормов можно осуществлять: сжатием, скручиванием, вибротряской, экструзией, окатыванием.

Основным способом уплотнения является сжатие, осуществляемое путем гранулирования и брикетирования.

В зависимости от требуемой плотности стебельчатые корма могут быть прессованы в тюки (плотность 120…160 кг/м³), которые требуют обвязки, или брикеты (плотность 600…900 кг/м³), которые сохраняют свою форму и плотность без обвязки. Комбикорма и травяная мука прессуются в гранулы плотностью 1200…1300 кг/м³.

Процесс прессования основан на свойстве сыпучих материалов уплотняться под действием внешней нагрузки и при ее определенной величине сохранять заданную форму после снятия нагрузки.

В зависимости от величины приложенной нагрузки различают следующие способы прессования:

- без связующих добавок при малых давлениях (15…20 МПа);

- без связующих добавок при высоких давлениях (30…35 МПа);

- со связующими добавками при малых давлениях (5…10 МПа);

Современное оборудование для прессования позволяет получать из мучнистых кормов гранулы диаметром до 20мм и длиной 1,5…3 диаметра плотностью 900…1300 кг/м³, из травяной и соломенной резки длиной 20…70 мм, или из полнорационных кормовых смесей брикеты диаметром до 65 мм, или нецилиндрической формы с наибольшими размерами 80 мм.

Применяемые в животноводстве корма представляют собой полидисперсную систему, состоящую из частиц разного диаметра. Эта система является также многофазной, состоящей из твердой, жидкой и газообразной фаз.

Под давлением объем газообразной фазы резко уменьшается и в процессе прессования трехфазная система практически достигает двухфазного состояния, частицы сближаются настолько, что начинают проявляться силы молекулярного сцепления.

Механизм гранулирования и брикетирования наиболее описывается молекулярной теорией в сочетании с механической. В качестве характеристики брикетируемости корма служат порции материала до прессования V к объему полученного брикета V_k. При уплотнении в камере с постоянной площадью поперечного сечения будет справедливо выражение

,

где h и h_k - высота слоя до и после прессования в камере постоянного сечения.

Выразив объемы через их массу M и плотность, можно написать

,

где с и с₀ - плотности полученного монолита и рыхлого материала до прессования.

При уплотнении в материале накапливается потенциальная энергия упругих деформаций, поэтому после снятия давления происходит его упругое расширение преимущественно в направлении прилагавшегося давления. Величина расширения характеризуется коэффициентом упругого расширения.

Наблюдения показали, что для грубостебельчатых кормов при однократном сжатии и быстром снятии давления К_у.р = 2…2,5. При этом монолиты получаются непрочными, имеют поперечные трещины и разваливаются. В то же время установлено, что если сжатый материал выдержать определенное время под тем же давлением, прочность монолита после снятия давления резко возрастает, а коэффициент упругого расширения уменьшается до К_у.р=1,1…1,15.

Это объясняется тем, что с течением времени напряжения от упругих деформаций уменьшаются, рассасываются. Такое явление называется релаксацией.

Напряжения при релаксации изменяются по формуле, предложенной Максвеллом,

,

где ф_нач - начальное напряжение в материале;

G - модуль сдвига, Па;

ф - вязкость, Па·с;

t - текущее время, с.

2. Гранулирование кормов

Гранулирование - это процесс сжатия рассыпных кормов до определенных плотностей с получением гранул различной формы: цилиндр, шар, куб. Изготовление гранул из сыпучих кормов можно осуществить окатыванием и прессованием.

Для изготовления гранул окатыванием применяют эллипсовидные, цилиндрические (барабанные) и тарельчатые (чашечные) грануляторы. Для получения таких гранул материал должен быть тонко измельчен и увлажнен до 30…35 %. После окатывания гранулы сушат. Как видим, технологический процесс усложнен. Поэтому промышленное производство таких гранул-окатышей из комбикормов не получило широкого распространения.

При сухом прессовании прочные гранулы получаются, если исходное сырье обработать паром и добавить в него мелассу или другое связующее вещество.

Прессы для гранулирования кормов классифицируются:

- по принципу прессования - на прессы с закрытой и открытой камерами, в которых противодавление создается соответственно глухой стенкой и силой трения о боковую стенку камеры;

- по типу рабочих органов, создающих усилие прессования, на следующие.

Формирующие прессы, образование гранул в которых происходит при прохождении продукта между двумя вращающимися навстречу друг другу ячеистыми вальцами.

Естественно, что форма ячеек может быть самой разнообразной. Продукт, попадая в ячейки вальцов, подвергается обжатию, а затем выпадает из них в виде спрессованных гранул определенной формы. Вследствие кратковременного усилия гранулы получаются непрочными.

К недостаткам таких прессов относится также низкая производительность и большая энергоемкость. Поэтому такие прессы нашли лишь ограниченное применение.

Шестеренчатые прессы.

Рабочим органом шестеренчатых прессов служит пара зубчатых колес, находящихся в зацеплении вращающихся навстречу друг другу. У основания зубьев имеются сквозные радиальные отверстия, через которые продавливается прессуемый материал. Выходящие из отверстий гранулы срезаются неподвижными ножами. Диаметр гранул 10…13,5 мм.

Шнековые грануляторы могут быть цилиндрическими и коническими, одно- и двухшнековыми, с горизонтальным и вертикальным расположением шнеков.

В любом из них сырье захватывается шнеком, перемешивается, нагнетается к матрице и продавливается через отверстия соответствующего диаметра.

Выходящие из матрицы гранулы срезаются вращающимися ножами. В конических шнеках масса предварительно подпрессовывается. Матрицы могут быть плоские, сферические и сегментные.

Шнековые прессы применяют главным образом для гранулирования влажного исходного сырья (влажный способ).

Прессы с плоской горизонтальной вращающейся матрицей, через отверстия которой материал продавливается прессующими вальцами и формируется в гранулы. Вальцы могут быть коническими и цилиндрическими с активным и пассивным приводом. В прессах с цилиндрическими вальцами из-за разности окружных скоростей неравномерно изнашиваются матрицы и вальцы.

Недостатком является при определенной окружной скорости относ материала под действием центробежных сил к периферии матрицы и, как следствие, неравномерная нагрузка на ее рабочую поверхность.

Прессы с кольцевой горизонтальной или вертикальной вращающейся матрицей. Через формирующие отверстия последний материал продавливается прессующими вальцами активными или пассивными.

Главной особенностью такого рабочего органа является равенство окружных скоростей по линии контакта матрицы и вальца, поэтому трение между ними отсутствует и вся энергия тратится на прессование. По такому принципу работают наиболее распространенные прессы: ДГ; ОГМ-0,8; ОГМ-1,5; Бб-ДГЛ;

"Сайзер", "Орбит". Прессы с вертикальной кольцевой матрицей (ДГ) гранулируют комбикорма сухим способом. Их преимущества: возможность быстрой и легкой замены матриц и вальцов при переходе с одного диаметра гранул на другой.

Комплектуется семью матрицами с различными отверстиями (3…19 мм). Производительность гранулятора 8…10 т/ч, мощность 78 кВт, расход пара 500…600 кг/ч.

Оборудование ОГМ-0,8А и ОГМ-1,5 предназначено для гранулирования травяной муки и работает в комплекте с агрегатами для ее производства АВМ-0,65 и АВМ-1,5. Сменные матрицы имеют отверстия 6…16 мм (5 шт.)

Производительность грануляторов с вращающейся матрицей:

кг/с,

где d₀ - диаметр формирующего отверстия матрицы, м;

Дl - толщина запрессованного в отверстие матрицы слоя материала за один проход вальца, обычно равна (4…6)·10^-4м;

z₀ - число формирующих отверстий в матрице;

z_в - число вальцов;

с - плотность запрессованного в отверстие материала, кг/м3;

n - частота вращения матрицы относительно вальцов, с^-1

Мощность на прессование

Вт,

где F_тр - сила трения в формирующем отверстии

Н,

где f - коэффициент трения материала о стенки канала матрицы;

= 0,4…0,45 - коэффициент бокового давления (для стебельчатых кормов);

Р_max - наибольшее осевое давление прессования, Па

Па,

где S - площадь внутренней поверхности канала, м²;

· С и а - коэффициенты, зависящие от структурно-механических свойств материала (прочность, крупность частиц, влажность), а = (4,6…5,1)·10^-3 м³/кг, С= (0,33…0,59)·10⁶ Па;

· - средняя скорость перемещения гранулы в канале

м/с,

где -число каналов, в которых происходит прессование одновременно,

,

где в - угол зоны захвата одним вальцом, град.

3. Брикетирование кормов

Брикеты готовят из смесей грубых кормов (соломы, стержней кукурузных початков, овсяной, ячменной и гороховой лузги) 83…85 % с концентратами 15 % и минеральными добавками (соль, мел, карбамид). Наиболее ценными являются брикеты из зеленой массы искусственной сушки, ячменя, свекловичного жома, шротов, премиксов и др. компонентов. Количество концентратов в них является полнорационным кормом и наиболее охотно поедается животными.

Процесс брикетирования не сопровождается значительным увеличением температуры корма, поэтому исключена возможность порчи нетермостойких элементов.

Для брикетирования кормов применяют следующие типы прессов: штемпельные с закрытой и открытой камерами, вальцовые, кольцевые, шнековые и мундштучные.

В комбикормовой промышленности применяются прессы штемпельного типа одно-, двух- и четырехштемпельные. Для приготовления полнорационных брикетов применяются штемпельные и кольцевые прессы.

Штемпельные прессы относятся к прессам периодического действия, остальные все - к прессам непрерывного действия.

Превращение сыпучей массы в брикет в штемпельных прессах осуществляется в матричном канале под воздействием штемпеля, совершающего возвратно-поступательное движение. Поперечное сечение матричного канала определяет форму брикета. Длина канала определяется плотностью брикета и временем релаксации.

Широкое применение для брикетирования кормов получило оборудование ОПК-2. Оно снабжено сменными матрицами для брикетов и для гранул.

Теоретическая производительность штемпельного пресса

кг/с,

где i - количество штемпелей у пресса;

n - число ходов штемпеля в секунду;

m - масса одного брикета, в кг.

4. Производство амидо-концентрированных добавок

Наукой и практикой установлено, что протеиновую недостаточность кормовых рационов можно восполнить путем скармливания карбамида животным. Карбамид или мочевина - белое кристаллическое азотосодержащее вещество, которое само белка не содержит, но в результате гидролиза в рубце животного выделяется азот. Последний под действием микроорганизмов рубца синтезируется в бактериальный усваиваемый белок. Простая добавка карбамида к кормам может оказаться токсичной вследствие быстрого гидролиза его и интенсивного выделения аммиака. Поэтому его используют в ограниченных дозах.

Разработан способ, при котором карбамид скармливают в виде амидо-концентратной добавки (АКД), состоящей из карбамида (20…25 %), комбикорма (70…75 %) и бентонита натрия (5 %). Бентонит - это высушенная и тонко измельченная белая глина.

Процесс производства АКД сводится к следующему. Материал в экструдере (шнек высокого давления) сдавливается до 1,4…1,5 Мпа при проталкивании его через щели 2,5…5 мм, образованные специальными диафрагмами, поставленными в 2…3 местах по пути движения обрабатываемой смеси. От трения смесь нагревается до 127…147 ⁰С. Под влиянием высокого давления и температуры происходит клейстеризация крахмала, плавление карбамида, абсорбция его бентонитом и внедрение азота в массу клейстеризованного крахмала. Частицы карбамида обволакиваются пленкой крахмала, что не позволяет ему быстро гидролизоваться в рубце. Гидролиз происходит за 3…4 часа.

Экструдирование карбамида повышает эффективность его использования в 3…3,5 раза.

В России выпускается экструдер КМЗ-2 с коническим шнеком. Процесс экструдирования длится одну минуту - время прохождения массы через экструдер.

Литература

1. Способы механизированного приготовления полнорационных кормов. Мн.: Урожай, 2006.

2. Белявский Ю.И., Сазонова Т.Н. Полнорационные брикеты и гранулы для животных. М., Госсельхозиздат, 2007.

3. Особов В.И. и др. Машины и оборудование для уплотнения сеносоломистых материалов. М., 2004.

Размещено на Allbest.ru