0 引言

飼料調質是飼料熱加工工藝中一個重要的環(huán)節(jié)。飼料經過溫度和濕度調質可以提高后續(xù)膨化制粒等加工的效率，還能改善物料的品質，使飼料中的淀粉糊化，蛋白質變性，滅活有害的有機生物。

調質設備一直在發(fā)展，而顆粒機且形式繁多。調質設備在20世紀 50-60年代以前大都是給料和調質同軸組合，60年代末到70年代給料和調質多為分開布置，80-90年代相繼出現二、三級調質器、等直徑水平雙軸調質器、雙軸差速調質器、釜式顆粒機調質器和高壓調質器等多種調質設備，取得了不同的調質效果。從表面看各種調質設備基本都能符合制?；蚺蚧螅瑢嶋H上不同的調質設備，其調質的工藝參數（調質均勻度、調質時間等）有所不同，為此調質熟化效果亦有較顆粒機大的差別。

1 調質器形式

1.1 單軸槳葉式調質器

20世紀50-60年代，制粒機的給料是連續(xù)螺旋式的、調質是槳葉式的，若給料量需變化，轉速就需隨時調整，但為了保證調質效果，調質器轉速必須恒定，所以不能很顆粒機好兼顧給料和調質。因而，該設備調質效果較差，主要用于產量較小的場合。

由于人們認識到給料和調質同軸組合的不利因素，20世紀60-70年代，開始將給料和調質分開傳動，實現單獨進料和調質，如圖1所示，但由于顆粒機主要和制粒機配套，調質器的長度一般較短，略超過壓制室和主傳動的長度之和，一般在2000mm以內，調質器直徑一般在300～400mm，轉速為200r/min左右，物料停留時間在15～30s。給料和調質功顆粒機能分開，物料調質效果得到改善，制粒后的淀粉糊化度可達25%，調質后的淀粉的糊化度亦能在15～20，并可添加多種液體。由于淀粉的糊化度不高，顆粒耐水性就差，因此該調質工藝只能用于禽畜飼料生產，而不能用于顆粒機耐水要求較高的水產飼料。

蒸汽夾套、熱夾調質器內部結構與槳葉調質器基本相同，不同的是殼體采用夾套，或是在外部包裹一層可自動調溫的電加熱夾套。夾套內部通入蒸汽或通電起保溫作用，夾套阻止了調質室內與室外常溫顆粒機大氣直接進行熱交換，有效地減少了熱損失，使調質器內部能保持較高溫度，因此在寒冷的冬天和氣溫較低地區(qū)使用蒸汽夾套、熱夾調質器作用顯著。其另一優(yōu)點是在生產結束停機以后，夾套可對調質器繼續(xù)加熱一段時間，降低顆粒機殘留物料的水分，避免了停機時細菌的滋生繁衍，保證了飼料質量。

1.2雙軸槳葉式調質器

1.2.1等直徑水平雙軸調質器

20世紀80-90年代，出現等直徑水平雙軸調質器，如圖2所示，實際上是2個單軸調質器的組顆粒機合，僅中間無筒壁，該結構使物料可相互翻動，部分槳葉反向旋轉，延長物料在機內停留時間，增強了調質強度，物料停留時間最長達1min，淀粉的糊化度可達20，調質器轉速為100～200r/min，調質器為槳葉顆粒機式?？商砑佣喾N液體，該機可用于禽畜飼料生產，亦能用于耐水性要求不高的魚飼料生產。

1.2.2水平雙軸差速調質器

雙軸差速調質器又稱DDC，如圖3所示，其殼體內裝有2根直徑、轉速不同的槳葉調質軸，二組槳葉在顆粒機中間結合處作相向的向上翻動，故物料既有單軸的繞軸螺旋運動，同時在中間結合處又被槳葉拋向另一軸的運動區(qū)域，參加另一軸的螺旋運動，物料在二軸之間穿插向前運動，形成立體的“8”字形運動路線，因而物料的徑向運顆粒機動路線比單軸大大延長，

使得物料的軸向運動速度就有更寬的可變范圍。小筒槳葉轉速高于大筒槳葉轉速1～2倍，為200～300r/min，其槳葉全部反向推進，將物料推向進口，筒體直徑為420～480mm，大筒顆粒機槳葉轉速為100r/min 左右，槳葉進口處有3～4組將物料推向出口方向，中部槳葉與軸平行，僅起翻動作用，無推進功能，出口處槳葉有2～3組將物料推向進口方向。但槳葉推送方向根據物料性質可進行調整，同時顆粒機調整槳葉的角度來調整推進速度即物料停留時間。該機型調質時間一般可在2～3min，最長達20min，調質效果較好。調質后淀粉糊化度一般達30%，最高糊化度可在40%～50%或以上，而且可添加多種液體。雙顆粒機軸差速調質器能適應各種水產飼料的調質，但設備造價較高。

1.3多層調質器

1.3.1疊置式多層調質器

20世紀8-90年代，為增強調質器的調質效果，常將調質設備二 三層疊置，調質器總長度達3000～4000顆粒機mm，直徑在300～400mm，有些調質器對筒體采取保溫措施以減少熱量損耗，如圖4所示。第一層設蒸汽噴射口，第二層、第三層可不設蒸汽口，只起攪拌保溫作用，使粉料表層的水分慢慢吸收進內部，保證制粒時粉料顆粒機不會因水分過高而堵塞。調質部件為槳葉，槳葉排列呈現多種形式：①前半部分槳葉與軸夾角成45。，后半部分槳葉與軸平行。②相鄰兩個槳葉與軸夾角成左旋右旋各75。，轉速低速為100～200r /min，高速為顆粒機300r/min。由于增加了調質器長度，高速槳葉增強了調質強度。物料在機內停留時間大幅度增加達1～2min，使調質效果得到了改善，調質后淀粉的糊化度可達25%，可添加多種液體，又使得物料糊化充分，耐水顆粒機性提高，基本符合水產飼料使用。但這種調質器的體積較大，給設備布置帶來不便。

1.3.2高效調質器

在2003-2004年，與水平雙軸差速調質器結構相似的上下雙軸調質器問世，如圖5所示，其結構類似雙層調質器顆粒機，上層高速調質混合，下層均質保溫，既保證調質均勻度，又能確保調質時間。其工作原理是：物料在上攪拌轉子的螺旋槳葉的推動下，快速進入小槳葉攪拌區(qū)，在小槳葉的高速攪拌下，物料與蒸汽及液體充分混合，液體添加由顆粒機噴頭噴入；物料然后進入下部的熟化腔進行保溫熟化，變頻電機控制下層轉子轉速，物料可在這里進行充分的調質。上筒是高速調質，調質效果一定程度上取決于調質過程中傳熱和傳質的速度，傳熱和傳質的速度又決定于蒸汽和顆粒機粉狀顆粒物料內部與界面層的溫度梯度、速度梯度、濕度梯度及物料性質（密度、顆粒大小、含水量）等因素；而高速調質，就增加了粉狀物料和蒸汽、粉狀物料表面與物料內部的溫度梯度、速度梯度、濕度梯度，因而就提高了顆粒機調質效果，其特殊的內部結構也保證飼料先進先出，出料均勻，大大提高飼料品質，改善顆粒性能。下筒是保溫均質，由于要達到調質要求，須要有一定的時間，才能使物料調質更均勻，確保調質效果。所以，上下高速調質，均顆粒機質保溫的雙軸調質器的調質效果必將優(yōu)于水平雙軸差速調質器。該調質器液體添加量在10%以上。

1.4釜式調質器

釜式調質器如圖6所示，主要由機殼、傳動和攪拌轉子3大部分組成。其工作原理是：需制粒的原料經過單軸顆粒機槳葉式調質器預調質后通過釜式調質器的進料口進入腔體內，同時通過蒸汽棒向腔體和雙層筒壁夾套內通入飽和蒸汽（機體內也可根據物料調質情況不通蒸汽，因為預調質中已加入蒸汽），在槳葉的攪拌作用下，物料與蒸汽充分顆粒機混合，通過控制進料與出料的速度（根據產量），物料能夠在機體內停留3～7min，在水分、溫度、攪拌的混合作用下，物料進行充分調質和熟化，從而大大提高飼料品質，改善其制粒性能。經過調質的物料由排料機構和輸顆粒機送系統(tǒng)再進入顆粒機進行制粒。

釜式調質器調質時間長，調質效果好，它主要用于普通調質器不能滿足調質要求的情況下，對一些纖維含量比較高的飼料（如牛、羊飼料）水產飼料（如魚、蝦飼料）及特種水產飼料進行調質，以顆粒機期達到改善飼料營養(yǎng)結構、殺菌、提高飼料的適口性和消化率等目的。

1.5高溫短時調質器

膨脹調質俗稱為高溫短時（HTST）調質，最近幾年，歐美等國家普遍認可了以膨脹器作為調質器的工藝，如圖7所示。膨脹器由喂顆粒機料口、主軸、輸送螺桿、擠壓螺桿、剪切螺栓、膨脹腔、錐形出口和錐形閥等部分組成。膨脹器工作原理類似于膨化機，物料進入膨脹腔后，在很短的時間內，受螺桿擠壓體積迅速收縮，同時還受到螺桿槳葉和剪切螺栓強烈的搓顆粒機揉作用，吸水膨脹的顆粒被揉碎，水分擴散和溫度傳導速度加快，壓力、溫度急劇升高，在接近出口處，變成融熔的塑性團塊，溫度和壓力達到最高點。當物料由出口噴出時，由于壓力驟降，物料中的水分產生“閃蒸”，已膨脹顆粒機的顆粒進一步脹裂，至此，膨脹調質過程結束。以膨脹器作為調質器，物料在極短時間內（3～4s）產生高溫（溫度120～

150℃）、高壓（壓力在5MPa以上），它除能達到常壓調質的效果外，其突出的優(yōu)點是：雖然顆粒機溫度高，但時間短，對維生素、氨基酸等熱敏性物質的破壞小于常壓調質；能大量殺滅有害生物，調質作用強。有資料表明，采用膨脹器調質后，制粒機的產量比采用單軸槳葉式調質器時增加20%～30%，顆粒的質量如硬度顆粒機、粉化率指標等也大有改善，而整個制粒系統(tǒng)的能量消耗僅增加5%～35%。

2 小結

目前實際應用的調質器種類很多，調質器的選擇應用要根據配方中的原料特性、水產飼料的種類、設備的投資及飼料廠的空間等因素決定。顆粒機不同使用要求選用不同形式的調質器，當然所帶來的經濟效益和使用效果也是不同的。調質設備的發(fā)展也是要針對市場需求不斷變化，不斷創(chuàng)新發(fā)展，尤其是槳葉布置、水汽等細微結構變化，以滿足調質技術的需要。

作者：中國顆粒機農業(yè)機械化科學研究院 李 輝 閆 飛 邊 遠