Технологии и машины для уплотнения кормов

Прессование, будучи основной операцией в процессе, производится с целью получения из рассыпных материалов монолитов необходимой плотности и прочности путем формирования их в закрытой или открытой камере (канале) прессование под воздействием приложенного усилия.

Охлаждение готовых монолитов после выхода из пресса производится для того, чтобы привести их в тепловое равновесие с окружающей средой и снять внутренние остаточные напряжения.

При этом влажность несколько понижается (на 1,5-3%) и становится равновесной, что обеспечивает прочность. Температура гранул и брикетов должна превышать температуру окружающей среды более чем на 8-10°К.

3.2. Кондиционирование кормового сырья

Основным назначением кондиционирования является повышение пластичности прессирования материала посредством воды или пара. Необходимым условием выполнения процесса кондиционирования является создание взвешенного состояния обрабатываемого материала и распыленного до туманообразного состояния пластификатора, который осаждается на частицах, обволакивая тонким слоем их поверхность. Наиболее активно протекает процесс при повышенной температуре, когда пластификатор вводится в материал в виде пара.

Время контакта частиц с влагой определяет форму связи и является одним из главных факторов в процессе образования гранул. Для наилучшего протекания процесса прессования необходимо, чтобы время контакта было бы меньше времени капиллярной конденсации влаги и набухания частиц. Время капиллярной конденсации определяется физико-механическими свойствами травяной муки (способностью ее к влагопоглащению и др.), а также физическим; состоянием воды и ее температурой.

Физическое состояние воды (сплошная струя, туманообразное состояние, пар) определяют равномерность увлажнения частиц, а температура кондиционирования - скорость протекания физических процессов (пластификации, перемещения влаги и заполнения ее ультра- и микропор, набухания частиц и др.). С повышением температуры снижается плотность воды, проникающая способность ее возрастает и время капиллярной конденсации уменьшается.

Бремя контакта частиц с влагой складывается (применительно к существующим грануляторам и брикетировщикам) из времени нахождения травяной муки в смесителе и времени перемещения ее по лотку в прессующий узел. Для получения качественных гранул и снижения затрат энергии на прессование время контакта влаги с частицами травяной муки должно'быть минимальным.

Исследования по вопросам кондиционирования кормов выполнялось под руководством профессора С.Б. Мельникова и В.Ф. Некрашевича.

Известны следующие способы кондиционирования кормов: водой (холодной или горячей), сухим паром введением связующих веществ и комбинированным способом с электронагревом. В зависимости от принятого способа конструктивные схемы кондиционеров будут различными. Основное технологическое требование, предъявляемое к системам кондиционирования, - способствовать возникновению или усилий действий сил сцепления между частицами материала. Частица, попавшая в кондиционер-смеситель, за минимальный промежуток времени должна быть покрыта снаружи молекулами воды или связующих веществ. Проникновение воды во внутрь частиц (адсорбция) нежелательна, так как при набухании их труднее прессовать.

Для кондиционирования водой или паром применяют быстроходные лопастные смесители, схемы которых приведены на рис.2 Основное отличие одного смесителя от другого - расположения патрубков для подвода пара, меласс и воды к обрабатываемому материалу. При этом достигается аффект наилучшего контакта пластификатора с частицами материала в процессе работы быстроходного смесителя.

Основным способом кондиционирования кормов перед прессованием является увлажнение водой или паром с последующим нагреванием их и тщательным перемешиванием.

Рис.2. Конструктивно-технологические схемы кондиционеров-смесителей кормов прессовального оборудования:

а - 0Г4-0,8А; б - 0ГМ-1,5А; в - Д-03(ГДР); г - ДПБ (ГДР); лд- “0 бит” (Англия)

Применение пара позволяет повысить производительность прессов и получить монолиты большей прочности. Однако для производства сухого пара давлением до 0,5 МПа требуется иметь специализированную котельную и штат дипломированных кочегаров. В силу этого пар для кондиционирования применяется лишь на предприятиях комбикормовой промышленности и крупных кормобрикетных заводах промышленных комплексов.

На фермах с ограниченным объемом производства уплотненных кормов кондиционирование ведут водой.

Давление впрыска воды в материал через форсунки с выходным отверстием диаметром 1-1,2 мм должно быть не менее 300-600 к.

4. Оборудование для уплотнения  кормов прессованием

4.1. Оборудование для гранулирования

В зависимости от типа рабочих органов прессы-грануляторы делятся на формующие (поршневые, штемпельные), прокатывающие (вальцовые), выдавливающие (экструдеры). Классификация прессов рдя гранулирования сухим способом разработана Г.Я. Фарбаном. В настоящее время наибольшее распространение; получили вальцовые прессы с кольцевой матрицей. Отечественная промышленность выпускает оборудование 0ГМ-0,8А; 0ГМ-0,8Б; 0ГМ-1,5А; ОГК-3, сходное по конструкции, но отличающееся размерами.

Рассмотрим устройство и работу оборудования 0ГМ-0,6Б, предназначенного для приготовления гранул из травяной муки.

Схема технологического процесса оборудования ОГМ4-О,6Б представлена на рис. 3. Травяная мука из агрегата ABiM-0,65P 18 поступает через заборник 1 в бункер дозатора 2. Ворошилка 3 равномерно подает муку в дозатор, который регулирует ее поступление в смеситель 7 путем изменения частоты вращения шнека 6. По выходе из дозатора мука увлажняется водой, поступающей из емкости 4 с помощью насоса 5 через систему ввода и распылитель. Вместе с водой могут вводится антиоксиданты и связующие вещества равномерность увлажнения и однородность смешивания обеспечивает быстроходный лопастной смеситель-кондиционер 7. Из смесителя кондиционированная мука самотеком поступает в приемник пресса 8, откуда направляющими лопатками подводится на внутреннюю поверхность матрицы 9. Выдавленные прессующими вальцами из рабочих отверстий матрицы монолиты (столбики) спрессованного материала встречаются с неподвижными ножами и обламываются, образуя гранулы. Температура выходящих из пресса гранул составляет 350-380°К. Гранулы направляются в охладитель 11, представляющий собой ленточный транспортер 10, сверху и с боков закрытий кожухом. Транспортерная лента состоит из сетки, которая загружается слоем гранул, а через нее и гранулы с нижней части транспортера просасывается воздух, поток которого создает вентилятор циклона 17, Одновременно воздушный поток отсасывает часть негранулированной муки. Несгранулированная мука травяная оседает в циклоне и направляется в дозатор для повторного гранулирования.

В процессе охлаждения влажность гранул снижается на 1,5-2%, гранулы обретают необходимую твердость, прочность влажность и температуру.

Из охладителя  гранулы выводятся и сортировочную колонку 13, где в потоке воздуха, создаваемом вентилятором, происходит отделение кондиционных гранул от крошки и не гранулированной муки. Кондиционные гранулы пневмотранспортером подаются в бункер временного накопления 14 или отбираются в мешки. Из бункера гранулы транспортным средством россыпью отводят в хранилища. Негранулированная мука и крошка отсасываются Воздушным потоком, создаваемым вентилятором 17, и направляются в дозатор д.ля повторного гранулирования.

Основная сборочная единица в комплекте оборудования ОГМ-0,8А - гранулятор, который состоит из шнекового дозатора, лопастного смесителя, пресса и редуктора привода дозатора. Пресс гранулятор состоит из узла прессования с вертикальной кольцевой матрицей и двумя пассивными вальцами, редуктора и привода. В грануляторе предусмотрена защита пресса от чрезмерных перегрузок.

При попадании в прессующую пару (матрицу и валец) постороннего твердого предмета происходит - заклинивание и нагрузка передается через крестовину на вал вальца. Противоположный шлицевой конец вала вальцов закреплен фланцем через срезные штифты к корпусу редуктора. Возросшая нагрузка, передаваемая фланцем на штифты, вызывает их срез, и вал вальцов может вращаться вместе с матрицей как одно целое. Установленный конечный включатель отсоединяет от сети электродвигатель и останавливает пресс, предохранив его от поломки.

Между рабочими поверхностями вальцов и матрицы выдерживается зазор 0,3-0,5 мм, который устанавливают развалом вальцов с помощью специальных рычагов и болтов на передней плите прессующего узла.

Таблица 2

Техническая характеристика грануляторов 

4.2. Оборудование для брикетирования

Несмотря на общность законов уплотнения кормов и единую конструктивную схему, брикетировачные прессы составляют самостоятельную группу, машин, отличающихся от прессов-грануляторов. Эти отличия обусловлены разнообразием свойств уплотняемых кормов, широкой их номенклатурой и различиями в требованиях, предъявляемых к брикетам и гранулам. В частности, необходимость иметь брикеты разной плотности привела к созданию регулируемых каналов прессования, у которых может изменяться площадь поперечного сечения или длина канала. Брикеты, предназначенные для крупного рогатого скота (в состав входит грубые корма), имеют размеры, во много раз превосходящие размеры гранул. Брикетные прессы по конструкции могут быть штемпельные и вальцовые с кольцевой матрицей выдавливающего типа,

Пресс брикетный четырехштемпельный ПБС-3 конструкции BUM состоит из рамы, приемной камеры, брикетирующего узла, камеры прессования, увлажнителя-кондиционера и электрооборудования. Брикетирующий узел состоит из двух параллельно работающих кривошипно-шатунных механизмов и делительной камеры. Крейцкопф (ползун) каждого шатуна несет на себе по два штемпеля, формирующих брикеты цилиндрической формы. Производительность пресса - до 3 т/ч, мощность электродвигателя - 55 кВт. Прессы такого типа используют сравнительно редко.

Наибольшее распространение получили вальцовые прессы с неподвижной кольцевой матрицей и приводным водилом вальцов, работающие в составе комплектов оборудования 0ПК-2А, ОПК-3, ОПК-5. Оборудование ОПК предназначено для приготовления брикетов из кормовых смесей, включающих сечку из высушенных на агрегатах АБМ трав, измельченную солому, комбикорма и балансирующие добавки, а также для приготовления гранул из травяной муки или комбикормов, получаемых от агрегатов типа ОЦК. Комплекты оборудования имеют единую технологическою схему и различаются между собой производительностью и размерами основных сборочных единиц. Б качестве примера рассмотрим универсальный комплект оборудования ОПК-2А, предназначенный для получения гранул и брикетов. Его модификация ОПК-2А-1 служит для гранулирования; ОПК-2А-1СК - для гранулирования комбикормов и получения крупки для кормления птицы; ОПК-2А-2 - для брикетирования кормов.

Оборудование 0IK-2A состоит из пресса и целого ряда узлов, объединенных в системы; питания, смешивания, накопления корма и его дозирования, кондиционирования, сепарирования зерновых кормов, охлаждения гранул и брикетов.

Основной рабочий орган - пресс, который состоит из редуктора, сменных прессующих узлов, подъемника для смены матрицы и электродвигателя, установленного на общей плите с редуктором. Прессующий узел состоит из сборной неподвижной матрицы с механизмом для регулирования длины