Обзор технологии гранулирования

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

по дисциплине «Технологические комплексы машин в животноводстве»

на тему «Технологические комплексы машин для гранулирования и брикетирования кормов»

 

 

Выполнил студент группы МХЗ 154101	________________	/ Аветисян О.М./
Проверил: доцент к.т.н.	________________	/ Сторожук Т.А./

 

 

Краснодар 2017

Содержание

 

Актуальность темы.. 3

Обзор технологии гранулирования. 5

Обзор технологии брикетирования. 5

Используемое оборудование для гранулирования. 13

Используемое оборудование для брикетирования. 29

Патентный пояс. 34

Список использованных источников. 39

 

 

 

Актуальность темы

 

Для интенсификации кормопроизводства необходимо изыскивать новые пути повышения качества, сохранности и эффективности использования кормов. Это объясняется тем, что оптимальное соотношение и необходимая концентрация питательных веществ в кормах, их доступность для переваривания и использования — важнейшие условия дальнейшего повышения продуктивности животных, получения продукции определенных технологических и диетических свойств.

Применение интенсивных агротехнических приемов выращивания кормовых культур, их консервирование, хранение и приготовление, брикетирование и гранулирование кормов связаны с существенными физико-химическими изменениями, которые не всегда положительно влияют на их качество и эффективность использования животными.

С точки зрения зоотехнических требований к качеству и питательности кормов очень важно знать, в какой мере интенсивные агротехнические и технологические приемы влияют на поедаемость кормов, физиологическое состояние животных, переваримость, использование и сохранность питательных веществ, уровень и качество животноводческой продукции.

При сравнительной оценке современных технологий (брикетирование, гранулирование, сенажирование) отмечено, что выход питательных веществ в подавляющем большинстве выше при брикетировании. Так, в комплексном опыте по изучению эффективности приготовления брикетов и сенажа из целого растения ячменя в фазе молочно-восковой спелости установлено, что в среднем выход питательных веществ и продукции животноводства (молоко, мясо) при скармливании брикетов был выше на 17-18 % по сравнению с сенажом. Это объясняется, с одной стороны, более высокими потерями питательных веществ при заготовке сенажа, с другой — более низкой их переваримостью.

Для жвачных животных большое значение имеет физическая форма корма. Установлена определенная закономерность переваримости и использования питательных веществ животными при скармливании им травяной резки, сенажа, сена, силоса, брикетов и гранул. Брикетированный корм превосходил по показателям переваримости питательных веществ сено, приготовленное из аналогичного сырья (злаково-клеверная смесь) методом активного вентилирования.
Переваримость органического вещества этих кормов составила 60,0 и 52,3 %, протеина — 58,7 и 56,3 %, клетчатки — 59,7 и 55,8 %, БЭВ — 63,0 % и 55,4 % соответственно. Переваримость органического вещества и азота гранул в среднем была на 10 % ниже, чем травяной резки (при использовании одного и того же исходного сырья).

Гранулированные корма оказались более эффективными по переваримости питательных веществ, чем сенажированные. Однако полученные данные показывают, что для жвачных по показателям переваримости гранулированные корма менее эффективны, чем брикетированные.При гранулировании снижается переваримость протеина, жира, БЭВ и особенно клетчатки. Различие в переваримости и использовании питательных веществ гранулированных и брикетированных кормов объясняется прежде всего размером частиц грубого компонента. Размер частиц в гранулах не превышает 6 мм, а в брикетах — 9-12 мм и более, что существенно влияет на переваримость питательных веществ, физиологическое состояние и продуктивность коров.

Для чего нужно прессование растительных материалов?

1. Прежде всего, прессование нужно для уменьшения объема с целью снижения расходов на хранение и транспортировку (именно это было главной причиной возникновения производств топливных гранул и брикетов).

2. Для превращения сырья в товар. Сырье может иметь различную влажность и другие сильно варьируемые характеристики. Сырье, конечно, можно купить и продать, но товаром в полном смысле слова оно не является. Прессование производится до установленной стандартной плотности материала, при этом достигают заданных стандартом величин и другие параметры сырья. В итоге мы получаем продукт с определенными потребительскими свойствами, т.е. в результате мы получаем товар.

3. Для лучшей сохранности полезных свойств сырья при длительном хранении.

4. Для утилизации, если это касается отходов.

5. Для большей безопасности хранения, в т.ч. пожарной, биологической и экологической.

Обзор технологии гранулирования

 

На комбикормовых заводах применяют два способа производства гранулированных комбикормов — сухой и влажный. При первом способе сухие рассыпные комбикорма перед прессованием пропаривают, иногда добавляют в них жидкие связующие добавки (мелассу, гидрол, жир и т. д.). При влажном способе в комбикорм добавляют горячую воду (70…80°С) в количестве, обеспечивающем получение теста с влажностью 30…35 %, затем из теста формуют гранулы, сушат и охлаждают.

 

Гранулирование сухим способом. Для этого используют пресс с вращающейся кольцевой матрицей. Наиболее распространены установки ДГ производительностью до 10 т/ч и прессы ДГВ и ДГЕ, имеющие несколько большую производительность. В комплект установки входят пресс-гранулятор, охладительная колонка, измельчитель гранул.

Вначале комбикорм поступает через питатель-дозатор в смеситель. Питатель-дозатор представляет собой шнек, который приводится во вращение электродвигателем через редуктор и вариатор, позволяющий увеличить или уменьшить подачу комбикорма в десять раз.

Рисунок 1 ­­– Технологическая линия гранулирования комбикормов

1 – рассеивать на две фракция с воздушным охлаждением; 2 – гранулятор ГР–400; 3­­ – горизонтальный смеситель СГ-3; 4­­ – бункер разгрузочный 15 м3 с дозатором и циклоном; 5 ­­– измельчитель зерна; 6 ­­– вертикальный шнековый смеситель; 7 ­­– приемный бункер с весовым дозатором; 8 ­­– скребковый цепной конвейер 4 шт.

 

В лопастном смесителе установлены форсунки для подачи горячей воды или какой-либо связующей жидкости, а также камеры для подачи пара. Подготовленный комбикорм поступает в прессующую часть гранулятора, представляющую собой вращающуюся кольцевую матрицу и два прессующих ролика (в некоторых конструкциях — три).

Продукт в прессующей части затягивается в клиновидный зазор между вращающейся матрицей и валком, приводимым во вращение материалом, (за счет трения). При перемещении продукта в клиновидном зазоре происходит прессование материала, что увеличивает его плотность. В момент, когда напряжение сжатия превысит сопротивление материала, ранее запрессованного в фильеры матрицы, продукт, находящийся в клиновидном зазоре, начинает вдавливаться в фильеры и перемещаться в них. Процесс сопровождается выдвижением гранул за внешнюю поверхность матрицы, которое заканчивается в момент прохождения фильеры через сечение, где клиновидный зазор имеет наименьшую высоту. Пройдя через фильеры, продукт принимает форму и размеры гранул с соответствующей плотностью и прочностью. При выходе из матрицы гранулы срезаются двумя ножами, приближая или отодвигая которые можно регулировать длину гранулы. Прочность гранул можно изменять различной подготовкой продукта, изменением зазора между валком и матрицей.

В результате пропаривания и выделения тепла при прессовании гранулы выходят из пресса с температурой до 80 °С. Горячие гранулы непрочны, легко раздавливаются и разрушаются. Поэтому сразу же после выработки их охлаждают в охладительной колонке до температуры не более чем на 5…10°С выше температуры окружающей среды.

Эффективность гранулирования определяют содержанием мелкой фракции, проходящей через сита с отверстиями 0 2 мм, причем количество ее не должно превышать 5 %.

После охлаждения гранулы просеивают на ситах, так как наличие мелкой фракции вызывает потери и перерасход комбикорма. Размер отверстий сит обычно выбирают 0 2…2,5 или № 1,6…2 мм для металлотканых сит.

Эффективность работы прессов определяется их производительностью, коэффициентом полезного действия, удельным расходом энергии на прессование.

Коэффициент полезного действия пресса представляет собой отношение количества целых гранул ко всему продукту, получаемому после прессования. Чем выше прочность гранул, тем выше и коэффициент полезного действия. Прочность гранул является важным показателем их качества. Если гранулы недостаточно прочны, то они разрушаются при транспортировании, загрузке в бункера, хранении, перевозках.

Получение достаточно прочных гранул обеспечивается физико-химическими свойствами прессуемого продукта, параметрами прессования.

Рациональная подготовка продуктов к прессованию существенно влияет как на прочность гранул, так и на их выход, коэффициент полезного действия, производительность и расход энергии.

Наиболее эффективный способ подготовки продукта — пропаривание, которое пластифицирует продукт, повышает его температуру, что облегчает прохождение продукта через фильеры. Оптимальными параметрами подготовки продукта являются его увлажнение до 15… 16 % и прогрев до 75…80 °С при давлении пара в магистрали 0,2…0,4 МПа. Высокая температура может привести к некоторой модификации химических веществ, например частичной клейстеризации и декстринизации крахмала, денатурации белков и т. д., что способствует лучшему образованию гранул.

Важное значение имеют так называемые связующие вещества, которые вводят не только для повышения прочности гранул, но и для сокращения расхода пара, энергии, повышения производительности. В качестве таких веществ используют чаще всего жидкие продукты, такие, как жир, гидрол, меласса и др., и порошкообразные — бентониты. Некоторые из перечисленных веществ повышают питательную ценность комбикормов (жир, меласса), обогащают комбикорма микроэлементами (бентониты). Количество добавляемых связующих веществ обычно невелико — до 3 %. Однако в рецепты некоторых комбикормов для птиц рекомендуется вводить большое количество жира—до 6%. Жир, введенный в количестве более 3’%, перестает быть связующим компонентом. Более того, при вводе большего количества жира снижаются производительность пресса и прочность гранул. В таком случае возможно применение другого связующего вещества, например бентонита, что позволяет улучшить процесс гранулирования комбикорма.

При использовании связующих веществ комбикорм можно не пропаривать, однако лучшие результаты получают при одновременном применении связующих веществ и пропаривания.

На эффективность прессования влияет также дисперсность комбикорма. Работа комбикормовых заводов показала, что комбикорм со средним размером частиц около 1 мм образует более прочные гранулы при относительно высокой производительности пресса. Образованию прочных гранул способствует рациональный размер рабочего зазора между валком и матрицей. Умеренно прочные гранулы могут быть получены при зазоре 0,2…0,4 мм. При зазорах меньших размеров быстро изнашиваются «матрицы и валки, при большем — гранулы получаются более прочными, но производительность пресса снижается.

Снижению потребления энергии, повышению производительности способствуют рациональная форма и расположение фильеров в матрице, а также их состояние. Высокая чистота внутренней поверхности канала является важным условием нормальной работы прессов. Шероховатая поверхность фильеры увеличивает коэффициент трения продукта о стенки, повышает давление прессования, снижает производительность пресса.

При использовании новой матрицы ее сначала прирабатывают, пропуская смесь комбикорма, песка и масла. При хранении матрицы, если она в течение долгого времени остается в нерабочем состоянии, требуется ее консервация, заключающаяся в заполнении отверстий смесью масла и отрубей.

Гранулирование влажным способом. Применяют этот способ значительно реже. Исследования показывают, что влажный способ наиболее удобен для получения комбикорма для рыбы. Гранулируют комбикорм в специальных прессах.

Схема гранулирования включает автоматические весы, просеивающую машину с ситами. Комбикорм, пройдя магнитную защиту, поступает в пресс, куда также подают горячую воду. Полученные гранулы высушивают в калориферной сушилке, затем охлаждают в колонке и контролируют в просеивающей машине, где отделяют мелкие фракции. Мелкие частицы, полученные проходом через сита с отверстиями 0 2…2,5 мм, возвращают на повторное гранулирование. Исследования процесса влажного гранулирования показали, что на производительность пресса и энергоемкость влияют влажность теста, температура, состав и крупность комбикорма. Величина оптимальной влажности теста зависит от материала, из которого изготовлена матрица. С увеличением влажности уменьшаются удельная энергоемкость процесса, плотность и объемная масса гранул. Снижение удельной энергоемкости при увеличении влажности объясняется повышением пластичности комбикорма, снижением коэффициента трения о стенки матрицы и прессующего шнека, а уменьшение плотности — снижением давления прессования. При низкой влажности комбикорма (16…20 %) могут быть получены гранулы, плотность которых менее 1000 кг/м3. Применение фторопластовых вкладышей в матрице улучшает прессование. Повышение температуры воды приводит к повышению технологических показателей, увеличению плотности и объемной массы гранул, но

Несколько снижает их водостойкость. С повышением крупности рассыпного комбикорма снижается расход энергии на гранулирование и повышается плотность гранул.

Гранулы сушат в калориферных сушилках ВШ-2 подогретым воздухом при температуре 100..110 °С и скорости движения 3,5…4 м/с. После охлаждения гранулы сортируют. Недостаток существующей схемы малая производительность линии — до 0,5 т/ч.

Сушат гранулы также в вибрационных сушилках. Виброкипящий слой создает условия, при которых поверхность частиц равномерно обдувается, в результате чего скорость сушки увеличивается. Продолжительность сушки в виброкипящем слое невелика, поэтому нагрев продукта кратковременно и не разрушаются биологически активные вещества.

Влажное гранулирование дороже, чем сухое. Однако высокая эффективность кормов, полученных при влажном гранулировании, оправдывает дополнительные затраты. Опыты показали, что эффективность скармливания гранул, полученных влажным гранулированием, выше, чем сухим, на 18…21 %, кроме того, влажный способ позволяет получить гранулы с различными физико-химическими свойствами. В частности, можно изготовить гранулы, которые тонут в воде, плавают на поверхности, зависают в воде, т. е. медленно погружаются.

 

В процессе гранулирования уничтожается до 95% колоний плесневых грибов, вырабатывающих токсины. Одним из важных преимуществ процесса гранулирования является не только сведение до минимума риска заражения сальмонеллезом, но и улучшение потребления корма, уменьшение запыленности кормов и их расслоения в процессе доставки и скармливания. В зависимости от влажности кормосмеси в процес­се гранулирования получаются гранулы с различными структурно-механическими ха­рактеристиками.

Принцип действия

Подготовленный комбикорм поступает в питатель, являющийся одновременно регулятором производительности установки. В смесителе комбикорм подвергается обработке сухим паром при температуре 120—140°С. После перемешивания пропаренный комбикорм поступает в прессующую камеру.

Под действием непрерывно поступающего в камеру гранулирования сырья матреиал, попавший в отверстия постепенно продвигается сквозь них наружу. В результате создаваемого давления материал нагревается до температуры 100-120 градусов Цельсия. При этой температуре происходит размягчение лигнина и других веществ, содержащихся в сырье или добавленных специально (при необходимости). С внешней стороны матрицы через отверстия наруже поступают готовые гранулы, которые при соблюдении технологии подготовки сырья и гранулирования обладают высокой прочностью и специфической плотностью 1,1-1,3 (в зависимости от материала).

Конечно же, гранулятор сам по себе работать не может, он лишь часть линии грануляции корма. Еще нужен охладитель, крэмблер для получения крупки, просеиватель крошки, парогенератор. Все это нужно скомпоновать, увязать, управлять работой. Эти аспекты задачи нами успешно и недорого решаются, есть определенные наработки. Само собой, поможем с монтажом, наладкой и запуском, обучением персонала.

 

Для чего нужно прессование растительных материалов?

1. Прежде всего, прессование нужно для уменьшения объема с целью снижения расходов на хранение и транспортировку (именно это было главной причиной возникновения производств топливных гранул и брикетов).

2. Для превращения сырья в товар. Сырье может иметь различную влажность и другие сильно варьируемые характеристики. Сырье, конечно, можно купить и продать, но товаром в полном смысле слова оно не является. Прессование производится до установленной стандартной плотности материала, при этом достигают заданных стандартом величин и другие параметры сырья. В итоге мы получаем продукт с определенными потребительскими свойствами, т.е. в результате мы получаем товар.

3. Для лучшей сохранности полезных свойств сырья при длительном хранении.

4. Для утилизации, если это касается отходов.

5. Для большей безопасности хранения, в т.ч. пожарной, биологической и экологической.