Производство и использование гранулированных кормов

ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОМБИКОРМОВ

1.1. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ГРАНУЛИРОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Превращение дисперсных материалов в гранулы (зер­на) с заданными физико-механическими свойствами может осуществляться различными способами.

В соответствии с ГОСТ 21669—76 в комбикормовой промышленности приняты следующие термины и опреде­ления.

Комбикорм — сложная однородная смесь очищен­ных и измельченных до необходимой крупности различных кормовых средств и микродобавок, вырабатываемая по на­учно обоснованным рецептам и обеспечивающая полноцен­ное кормление животных.

Комбикорм-концентрат — комбикорм с повы­шенным содержанием протеина, минеральных веществ и ми­кродобавок, скармливаемый с зерновыми, сочными или гру­быми кормами для обеспечения биологически полноценного кормления животных.

Полнорационный комбикорм — полностью обеспечивающий потребность животных в питательных, минеральных и биологически активных веществах.

Гранулированный комбикорм — в виде

плотных комочков определенной формы и размеров.

Брикетированный комбикорм — в виде

плиток геометрически правильной формы определенных размеров.

Комбикормовая крупка — готовый продукт, получаемый измельчением гранулированного комбикорма.

Комбикормовая крошка — продукт, образую - IIIимея при разрушении гранулированных,- брикетирован­ных комбикормов и комбикормовой крупки в процессе их производства, транспортирования и хранения.

В технической литературе, особенно в зарубежной, час - м| при описании процессов гранулирования и характерис - пмі основного продукта используется и другая термино - ми мя, в частности: пеллеты — гранулы, вафли — брике - M. I и другие. Однако широкого практического применения казанная терминология не нашла.

Известны принципиально различные способы связывй - ния сыпучих материалов в агрегаты — окатывание (накатывание) и прессование (брикетирование, таб - летирование, гранулирование). Выбор способа и средств для уплотнения дисперсных сред зависит от физико-меха­нических свойств исходного материала и требований к по­казателям качества конечного продукта.

Ниже рассматриваются основные схемы технологичес­ких процессов гранулирования, принципы работы машин, отдельные конструктивные и кинематические особенности их рабочих органов, а также факторы, влияющие на про­цесс и качество продукции.

Гранулирование окатыванием — разновидность струк­турной нарастающей грануляции — можно сравнить с процессом образования снежного кома. Существуют тео­рии послойного накатывания (процесс сухого гранулиро­вания) и теория поверхностного натяжения (процесс влажного гранулирования). Основной отличительной осо­бенностью процесса является перемещение (окатывание) гранулируемой массы по поверхностям аппарата, его ра­бочих органов и самого материала. Следовательно, при гра­нулировании этим способом происходит выбор самых бла­гоприятных возможностей сцепления частиц порошка.

Кинетику процесса и механизм гранулообразования можно выяснить при изучении работы барабанного аппа­рата. Поступающий во вращающийся горизонтальный или наклонный барабан сыпучий материал при входе обраба­тывается высокодиспергированной жидкостью, в большин­стве случаев водой или водными растворами других ве­ществ. Поэтому одним из основных условий образования гранул является гидрофильность сырья. При смачивании частицы порошка соединяются посредством, адсорбционных, капиллярных и сил поверхностного натяжения, окатыва­ются по поверхностям аппарата, друг друга и внедряются в гранулы на конечной стадии* процесса. В результате про­дукт приобретает шарообразную форму, определенную плотность и размеры.

Гранулирование окатыванием осуществляется в цирку - ляционно-перекатывающем потоке обрабатываемого сыпу­чего вещества на барабанных, тарельчатых (дисковых), конических, лопастных или в развитом циркуляционном потоке вещества на вибрирующих и других подобных ап­паратах. При окатывании большинство материалов необ­ходимо увлажнять или добавлять к ним связующие ком­поненты. Технико-экономические показатели технологии и

качество готового изделия зависят от физико-химических свойств исходного материала, технологических и конструк­тивных факторов процесса и применяемого оборудования.

Серийное оборудование для окатывания пищевых и дру­гих сыпучих материалов малопроизводительно (до 1 т/ч), имеет большие металлоемкость и размеры.

Гранулированный комбикорм на дисковом грануляторе впервые в стране был изготовлен Институтом горючих ис­копаемых (ИГИ) в 1964 г. на Новотульском металлурги­ческом заводе. В последующие 1965—1966 гг. ИГИ сов­местно с ВНИИ зерна провели опыты по гранулированию комбикормов на дисковых грануляторах диаметром 1500 и 3000 мм. Исследованиями установлено влияние крупности частиц рассыпного комбикорма на гранулообразование, основные этапы технологии и режимы гранулирования.

На Братцевской птицефабрике эксплуатировался цех по производству гранулированных комбикормов для цыплят, взрослой птицы и рыб методом окатывания.

Основными этапами технологического процесса при гранулировании комбикормов указанным способом явля­ются: измельчение комбикорма до необходимого размера частиц, дозирование и увлажнение, накатывание увлаж­ненного комбикорма на дисковом грануляторе, сушка гра­нул на специальных установках и сортирование гранул по фракциям.

Основные недостатки — это низкая (до 1 т/ч) производи­тельность линии при значительных габаритах основного технологического оборудования (диаметр гранулятора 3 м), высокая энергоемкость, вызванная необходимостью измельчения комбикорма до размера частиц не более 0,3 мм и увлажнения до 40—42% с последующей сушкой і ранул до 14—15%, незначительное по сравнению с рас­сыпным комбикормом увеличение объемной массы готово - ю продукта. Кроме того, гранулы неоднородны по размеру (от 2 до 30 мм) и составу и со сравнительно большей вы - mi, таемостью питательных веществ.

Институтом технической теплофизики АН УССР разра - fioi. jna установка УСГ-1, принцип работы которой основан на методе скоростного окатывания. Составными частями мтаповки являются: собственно скоростной гранулятор, <мльсатор для приготовления эмульсий или растворов,

< сміїїопное устройство для сушки гранул в псевдоожижен­ном слое и классификатор, разделяющий гранулы на тре - г. и'мыс фракции. Оборудование предназначено для грану - .пфоиания различных порошкообразных материалов: мед­

препаратов, алмазных порошков, катализаторов, удобрений и комбикормов. Размеры получаемых на установке гранул колеблются от 0,3 до 6 мм. Установка УСГ-1 с 1977 г. экс­плуатируется в рыбколхозе «Банга» Латвийской ССР.

Гранулирование прессованием — один из наиболее рас­пространенных’ в промышленности способов связывания сыпучих материалов в агрегаты, который относится к ти­пичным процессам, направленным на получение определен­ной структуры с помощью внешних механических воздейст­вий. Для этой цели применяют формирующие (прессующие материал в закрытой матрице), прокатывающие (прессу­ющие материал между валками) и выдавливающие уста­новки. Сущность процесса — объемное сжатие и сдвиг прес­суемой смеси, в большинстве случаев ее пластификация и структурирование и затем формирование массы в гранулы.

Брикетирование основано на принципе формования ма­териалов в замкнутом объеме с целью придания ему стро­го определенных форм и размеров. Основной операцией, обеспечивающей необходимое уплотнение исходных про­дуктов, является прессование. Процесс характеризуется оп­тимальными значениями достигнутых параметров давле­ния и скорости прессования, имеющими первостепенное значение для технико-экономических показателей техноло­гии и качества иізделия (Мартыненко Я. Ф., 1975, и др.).

В технике применяют прессы периодического действия (штемпельные, рычажные, карусельные, гидравлические и др.) и непрерывного ротационного принципа (кольцевіле, вальцовые). Наибольшее распространение получили валь­цовые прессы, отличающиеся простотой конструкции, малой металло - и энергоемкостью, высокой производительностью.

Прессованием на вальцовых прессах вырабатывают брикетированные уголь, древесину, пластмассы, металлоиз­делия, пищевые продукты и др.

Этим способом получают также на межколхозных ком­бикормовых предприятиях брикеты для крупного рогатого скота, в состав которых входят измельченная солома, тра­вяная резка, сухой свекловичный жом, концентраты и ме­ласса. Брикетированные комбикорма выпускают как круг­лой формы диаметром до 130 мм, так и в виде плиток овальной или прямоугольной формы размерами 35Х Х35 мм, 40X60 мм, трапециевидные брикеты сечением 30X40 мм, 55X65 мм и др. Энергоемкость процесса брике­тирования на 40—50% ниже по сравнению с гранулирова­нием, что объясняется возможностью использования рас­сыпного комбикорма с размером частиц более 10 мм (Б$-

ляевский Ю. М., Сазонова ї. Н., 1977; Артюшин A. A., Рей - ссвич А. А., 1980, и др.).

С 1964 г. в ряде хозяйств Белоруссии для кормления рыбы применяли брикетированные корма. Механизирован­ные линии по их приготовлению размещены непосредствен­но в рыбоводных хозяйствах. Они состоят из измельчителя зеленой растительности, двух кормораздатчиков, кормосме- сителя и торфобрикетного пресса. Брикеты получают мас­сой 0,09—0,1 кг, влажностью до 18% и плотностью более единицы. Крошимость брикетов не превышает 5%, а водо­стойкость находится в пределах 2,5—3 ч. Важным являет­ся и то, что при изготовлении брикетированных кормов в их состав вводят до 10—35% местного сырья, зеленую мас­су, отходы различных производств.

Гранулирование выдавливанием, в зависимости от тех­нологии подготовки исходного порошкообразного материа­ла, может осуществляться двумя способами — влажным и сухим. При влажном гранулировании прессуемую массу с помощью дисперсионной среды (вязкие жидкости, вода) вначале переводят в пастообразное спластифициро - панное состояние, а затем подвергают формованию и кри­сталлизации.

Первый цех по производству гранулированных комби­кормов способом влажного прессования в нашей стране был введен в эксплуатацию в 1956 г. на Саратовском ком­бикормовом заводе. Технология выработки гранул вклю­чала контрольное просеивание комбикорма, увлажнение горячей водой до 33—37% для образования тестообразной массы, прессование смеси, сушку гранул до стандартной влажности, охлаждение и просеивание гранул. Для этого использовали шнековые прессы, применяемые в макарон­ной промышленности МПД-11, ГМП-ТА *и шахтную су­шилку непрерывного действия ВИС-2. Цех вырабатывал гранулированный комбикорм для кур-несушек. Вследствие небольшой производительности шнековых прессов (до L'00 кг/ч) и значительной энергоемкости процесса указан­ная технология не нашла широкого применения.

Из-за значительной энергоемкости, отсутствия специ­ального оборудования и недостаточной разработки техно­логии влажное гранулирование комбикормов промышленно - I о внедрения у нас в стране не нашло. За рубежом влажное прессование рекомендуют применять, в основном, при из - ютовлении гранулированных кормов для форели. Целесо­образность этого способа объясняется физическими свой­ствами прессуемой массы, влажность которой превышает

30% йз-за наличия в корме До 50% отходов Мясо-Молочной промышленности.

В Японии и в ряде других стран для промышленного выращивания ценных пород рыб и животных, а также для домашних животных в небольших количествах вырабаты­вают корма методом таблетирования. Этот способ прессо­вого гранулирования представляет собой непосредственное формование сыпучих продуктов в таблетки заданных раз­меров и формы. В связи со спецификой механизма табле­тирования продукт значительно уплотняется, в результате увеличивается его прочность. Таблетируемые комбикорма продолжительное время не раскисают в воде и сохраняют питательную ценность. Имеющиеся в промышленности наи­более распространенные эксцентриковые (ударные) и ро­тационные таблетирующие машины малопроизводительны, а технологический процесс, из-за необходимости тонкого измельчения прессуемой массы, энергоемок.

Известны таблетирующие машины ряда зарубежных фирм, выпускающие таблетки, покрытые специальными пленками. Способ покрытия пищевых продуктов и других изделий пленкообразующими веществами находит все большее распространение в мировой практике. За рубежом с этой целью применяют пленкообразующие полимеры, вы­сокобелковые вещества, технические жиры и др.

В нашей стране работы по увеличению водостойкости гранулированных комбикормов для рыб путем покрытия их поверхности гидрофобными веществами проводили ВНИИКП, ВНИИПРХ, Львовский ордена Ленина политех­нический институт (ЛОЛПИ) и др. Были опробованы та­кие вещества, как крахмал, технический жир, парафин, бен­тонитовые глины, поливиниловый спирт и др. Однако гра­нулы с искусственным покрытием имеют ряд недостатков, снижающих эффективность их производства и использо­вания. Недостаточно разработана и технология обработки гранул различными пленкообразующими веществами. В результате, несмотря на определенный интерес и пер­спективность, промышленного применения указанный спо­соб также не нашел.

Наибольшее распространение, как в нашей стране, так и за рубежом, получил способ сухого гранулирования комбикормов. После контроля по примесям рассыпной ком­бикорм подается в прессующую установку, где обрабаты­вается паром и посредством выдавливания смеси через от­верстия матрицы формуется в гранулы, которые после охлаждения на специальной колонке и просеивания посту­пают в склад готовой продукции. Режимы прессования под­бирают из расчета обеспечения технической производи­тельности установки при требуемых показателях качества гранул. В охлажденных гранула», в зависимости от их на­значения, допускается наличие до 5—10% мелких частиц (проход сита с отверстиями диаметром 2 мм) комбикорма. При необходимости из гранул вырабатывают крупку.

Технология сухого прессования имеет ряд преимуществ но сравнению с другими способами гранулирования: нали­чие высокопроизводительного (до 10—30 т/ч) прессующего оборудования при относительно небольших расходах элек­троэнергии (15—20 кВт-ч/т). Кроме того, обработка па­ром способствует достижению требуемых санитарно-гигие­нических показателей качества комбикормов.

В настоящее время способ сухого гранулирования при­меняется в комбикормовой промышленности при производ­стве продукции для всех видов сельскохозяйственных жи­вотных, птицы и рыб.