优化饲料颗粒的干燥冷却工艺以提高产品的质量、节约能源

计划”以优化饲料生产中的干燥冷却工艺效果。

中图分类号：S816.9 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2016）12-0047-02

饲料厂生产加工工艺不仅包括粉碎、称重配料和调质制粒，而且还包括干燥和冷却工艺。后两个过程紧接着粉碎之后进行，因为以粉状混合的饲料原料在制粒之前要借助蒸汽进行混合，以便能使它们进入制粒机模。但是，混合的粉料和蒸汽会产生热且湿的颗粒，这些颗粒必须进行冷却和彻底的干燥，以有利于保存（即防止细菌和真菌的生长），同时又符合相关法律规定（根据欧盟法规的要求，颗粒饲料的水分含量必须低于14%）。

干燥冷却的主要目的是将热和潮湿的颗粒饲料在温度和水分含量上与环境空气（标准质量）迅速而又经济地保持平衡状态，以满足储存要求。

1 环境空气带来的难题

干燥冷却工艺的特殊性正是它需要同时完成干燥和冷却这两道工序。另一个难度是由于这两个环节需要用到相同的载体和环境空气作为干燥和冷却的介质。因此，进入干燥冷却器的空气流速会对产品的冷却和干燥质量产生不利影响。确切地说，当进入干燥冷却器的气流减慢时，产品的干燥质量将得到提高，但冷却质量会受到影响。

法国饲料制造商技术中心Tecaliman主管Fabrice Putier说：“饲料厂可以利用两种类型的机器来确保颗粒的干燥与冷却，这两种机器主要分为立式和卧式两大类，法国约有2/3的饲料厂采用立式干燥冷却机。这类设备通常有一个全封闭的隔室，内部是存放饲料颗粒的烘干床，床位深度可能有所不同，但通常约为50 cm。”

用于饲料颗粒干燥冷却的周围环境空气来自干燥冷却器周围或饲料厂外的空气，并通过安装在干燥冷却机后部的风机进行流动。制粒机源源不断地产出饲料颗粒，并将颗粒送入冷却器中。冷却器通过水平感知器检测持续的饲料颗粒流：当检测到饲料颗粒时，水平感知器会自动启动位于隔室底部的提取系统，后者会将被认为已经进行正确干燥和冷却的饲料颗粒送出冷却器。

2 干燥冷却机的作用

卧式干燥冷却机的形状各不相同（图1）。经制粒机制粒后，饲料颗粒通过出料口被卸载到带有筛孔的金属传送带上，传送带按一定速度运行，将饲料颗粒输送到下方的另一条金属传送带上。一般来说，卧式干燥冷却设备有两层传送带，但一些供货商也会提供带有四层传送带的设备。空气由干燥冷却器最底部进风口进入，垂直穿过颗粒层，以对它们进行干燥和冷却。

Putier说：“现今的干燥冷却工艺并不是最理想的，大多数干燥冷却设备不能根据饲料颗粒的特征（干燥冷却器进口和出口处物料的温度和湿度特性）和设备的运行参数对生产过程进行实时控制。”

饲料颗粒在进入冷却器后，可以根据其水分含量对颗粒层的高度进行实时调整。更难得的是，这些数据还可用于调整风机速度。

3 提高生产节能水平

能源成本的上涨和对能源消耗的可持续认识提高，促进饲料厂进一步改善他们的干燥冷却工艺。

例如，在法国，干燥冷却机能量消耗大约是 3.9 kWh/t，这就意味着全法国的饲料厂每年需要消耗电能69 GWh（千兆瓦时），总成本约480万欧元（折合520万美元），二氧化碳排放当量为4 000 t。

有效控制饲料成品的温度及水分含量对保证饲料存储期间的产品品质（脆性/适口性或卫生质量）具有重要意义。此外，欧盟相关法规要求饲料的水分含量需低于14%。然而，饲料的水分含量过低可能会导致收益损失，这些损失甚至会达到饲料厂能源消耗的水平。因此，干燥冷却工艺是饲料生产中控制水分含量的关键环节。

4 旨在优化冷却过程的研究

为了更好地探索和改进饲料生产中这一重要的环节，Tecaliman发起了一项“Opsera计划”以优化饲料干燥冷却工艺，降低能耗。

Putier说道：“Opsera计划的目的是优化饲料厂生产中的干燥冷却工艺。这是一项为期3年半的计划，由法国国家能源局环境与能源控制署资助，项目总投入约为200 000欧元（折合215 266美元）。我们进行了大约30项试验，包括对饲料厂干燥冷却工艺流程进行的大量相关测定，以便更好地了解干燥冷却的物理机制及相关参数。比如，研究发现饲料颗粒的水分必须从颗粒的内部向其表面扩散。饲料厂同意调整其生产工艺参数以符合我们的研究目的；同时通过研究团队与饲料厂的强力合作，我们已经确定了冷却工艺的关键参数。我们将研究的重点放在优化立式干燥冷却机的参数上，因为在法国大多数饲料厂使用立式干燥冷却机。随后，我们模拟该机理，并在多家工程学校的试验工厂进行试验，以获得一个干燥冷却模型。”

研究表明，气流变化对饲料颗粒的水分含量仅有较小的影响（0.3%或0.4%）。饲料颗粒层的深度也会影响烘干效果，但对立式机中饲料颗粒干燥冷却效果的影响小于对卧式机中饲料颗粒的干燥冷却效果的影响。冷却工艺的一个关键参数是颗粒在制粒机出口水平面与干燥冷却机中烘干床顶部之间的饲料颗粒高度落差。此计划会帮助研究人员更好地了解了干燥冷却机中发挥干燥和冷却这两大功能的部位。

“Opsera计划”研究旨在提高有关饲料加工过程中干燥冷却这一单一工艺的认识。一个判断性支持设备已经进入生产的最后阶段，它可以根据进料口饲料颗粒的特性自动预测其在出料口的温度和水分含量。此类仪器将会通过调整风扇转速及颗粒层深度对干燥冷却工艺进行自动控制。

Tecaliman将在2016年年初发布第一款判断性支持设备。

Putier解释说：“设备的计算机系统会根据冷却器进料口处饲料颗粒的温度和含水量特性、环境中空气的温度和湿度特性，对物料高度及风机运行速度给出建议值。由于风机速度对饲料颗粒的干燥冷却效果影响尚未完全了解，这将只是我们优化的第一步。这种改进将帮助饲料厂通过监管生产流程来更好地控制能耗。这一改进还有助于调整风机大小，因为由于风机太大而不能以其最佳工作状态运行，进而需要消耗大量能源，且风机自身磨损也会加快。”

原题名：Optimizing pellet cooling for quality， energy savings（英文）

原作者：Yanne Boloh