Получайте новые материалы по кормлению животных каждую неделю на почту

Процес гранулювання комбікормів

Гранулювання кормів – це процес агломерації, тобто об’єднання дрібних частинок у більші частинки, під дією механічних процесів зволоження, нагріву та тиску.

Для чого гранулювати комбікорм

Зачем гранулировать комбикорм

Для грануляції є три головні причини, які важливо добре усвідомити, бо саме вони мають спонукати виробників та споживачів кормів до здійснення цієї недешевої операції:

  1. Поліпшення ефективності корму
    1. Відбувається желатинізація і розрив довгих молекул складових корму, що покращує засвоювання сумішей тваринами.
    2. Зникає розшарування складових корму, тому тварини споживають однорідний збалансований корм увесь час.
    3. Зменшуються витрати корму, бо тварини (особливо птиця) не може вибирати улюблені складові і викидати з годівниці нелюбимі.
  2. Покращення механічних характеристик корму
    1. Збільшується питома вага, що позитивно впливає на ефективність перевезень і ємкостей для зберіганн.
    2. Покращуються характеристики текучості.
  3. Покращується гігієна корму, знижується кількість мікробів.
Процес гранулювання комбікорму

Рис.1 Принципова схема лінії грануляції
Де 1 – спеціальний бункер; 2-шнековий дозатор; 3- кондиціонер; 4 – гранулятор; 5 – шлюзовий затвор; 6 – охолоджувач; 7 – вальці; 8 – просіювач; 9 – циклон; 10 – вентилятор

Працює лінія наступним чином. Розсипний корм із спеціального бункера відбирається дозуючим шнеком для подачі в кондиціонер. Оберти шнека змінні для регулювання необхідної подачі. Так само має бути змінний крок навивки шнека, щоб «розтягувати» продукт.

У лопатевому кондиціонері продукт насичується гострим паром (з можливим додаванням меляси). Це дозволяє його розігріти до 70-80*С, зволожити та розм’якшити. При проходженні через отвори гранулятора температура маси зростає іще на 5-15°С.

Шлюзовий затвор відсікає порожнину гранулятора від охолоджувача. В охолоджувачі через шар гранул протягується зовнішнє повітря. Тут гранула затвердіває, підсушується та охолоджується майже до температури оточуючого середовища. Далі на вальцях гранулу можна подрібнити на крупку, або, направивши по байпасному (обвідному) каналу, подати на просіювач.

Відібрана пиловидна фракція разом із пилом з циклону повертаються назад на грануляцію через окремий відсік спеціального бункера (фракція С). Крупна фракція сходу із верхнього сита (фракція А) може направлятися на повторне подрібнення на вальцях.

Як бачимо, лінія складна. У ній до кожної машини ставляться особливі вимоги. Саме тому оператори, які на ній працюють, повинні мати ґрунтовну обізнаність із усіма процесами, що відбуваються, та добре уявляти, яке регулювання на які характеристики впливає. Нажаль, нині, за моїми спостереженнями, не більше ніж один із п’яти операторів гранулятора відповідає кваліфікаційним вимогам. Це означає, що адміністрація підприємств не розуміє значення навчання свого персоналу  та втрачає вигоду там, де могла б її мати.

Огляд окремих машин технології гранулювання комбікормів

Спеціальний бункер у лінії гранулювання

До бункера (рис.2.) виставляються особливі вимоги, оскільки там перебуває важко-текуча подрібнена маса.

Лінія гранулювання комбікорму - спеціальний бункер

Рис 2. Спеціальний бункер

Стінки бункера повинні бути крутими, бажано з різними кутами нахилу, що призводить до різних швидкостей руху вздовж кожної стінки та запобігає утворенню склепінь.

Об’єм бункера бажано мати таким, що забезпечує не менше 2-х годин роботи гранулятора.

Нижній вихідний отвір повинен  бути з розширенням до низу.

В бункері повинен бути вертикальний відсік для скидання пиловидної фракції.

Також в основній частині бункера рекомендовано мати спостережне вікно, обернуте до оператора. По цьому вікну оператор орієнтується про закінчення порції одного рецепта в бункері та своєчасно подає сигнал про можливість виробництва іншого рецепту для зменшення технологічних простоїв.

Бажано щоб на стінках бункера були встановлені вібратори. Причому, краще, щоб включення вібраторів здійснювалося автоматично та нециклічно в час роботи дозуючого шнека.

Між бункером і дозуючим шнеком бажано встановлювати шибер з квадратним отвором (див. лекцію 3 Дозування).

Дозуючий шнек у лінії гранулювання

Робота та конструкція дозуючого шнека достатньо викладені в описі роботи всієї лінії. Ця машина досить надійна і особливих клопотів не завдає.

Хоча, при виробництві престартерів на матриці із тоненькими отворами 2…2,5мм можна зіштовхнутися із проблемою необхідності дуже малих подач. В цьому випадку частотні регулятори, які керують обертами дозуючого шнека, можуть не забезпечити достаній крутний момент при малих обертах.

В таких випадках ми досягали стабільних малих подач за допомогою шибера із квадратним отвором, що описаний вище.

Також інколи нам доводилось  модернізувати дозуючий шнек та оснащувати його форсунками для розпилення води в жаркий літній період, коли сировина була пересушена і часу знаходження продукту в кондиціонері було недостатньо. Такий прийом суттєво підвищував міцність гранул та знижував енергозатрати на основному двигуні гранулятора на 15…20%.

Кондиціонер у лінії гранулювання

Кондиціонер є надзвичайно важливою машиною, що потребує періодичного контролю. В принципі, це простий вал з лопатками, що можуть встановлюватися під різним кутом, який обертається з постійною швидкістю.

Теоретично, він лише транспортує сипучий продукт і пар  із одного кінця труби в інший кінець та перемішує їх між собою. Однак, задача стоїть таким чином, щоб час знаходження продукту в кондиціонері був якомога довший, щоб волога встигла просякнути в частинки сухої зернової маси. В зв’язку з цим постає обмеження: з одного боку, продуктивність кондиціонера не повинна бути меншою, ніж продуктивність дозуючого шнека; з іншого боку, вона повинна бути якомога меншою.

Дуже добре, якщо продукт знаходиться в кондиціонері до 40 секунд, але в більшості випадків це 20 секунд і менше.  Щоб цього досягти , часто доводиться частину лопаток повертати в зворотній бік. Тільки ці лопатки не повинні бути навпроти завантажувального вікна, інакше відбудеться забивання продукту у дозуючому шнеці.

Щоб збільшити час кондиціювання деякі виробники збільшують довжину кондиціонера, або ставлять два вала паралельно.

Так чи інакше, у кого є грануляційна лінія, я раджу присвятити час вивченню цього питання та налаштуванню лопаток на максимальний час кондиціювання. В моїй практиці навіть були випадки, коли доводилось замінювати електродвигун і привод, встановлений заводом-виробником, щоб досягнути бажаного. Але воно того було варте!

Гранулятори

Гранулятори бувають двох типів: з плоскою та циліндричною матрицею. Вони можуть бути маленькими, з потужністю біля  15 кВт і величезними – до 600 кВт. Діаметр отворів матриці 2–19 мм. Товщина матриці від 3 до 15 см. Гранулятори використовують не лише для грануляції кормів, а також і для грануляції соломи, жому, деревної тирси, тваринного посліду, тощо.

Гранулювання циліндричної матрицею

Рис.3 Гранулювання на циліндричній матриці
1 – матриця; 2 – пресуючий ролик; 3 – фільєри; 4 – ніж

Процес гранулювання полягає у стисканні розсипного комбікорму в клиновому зазорі між пресуючими роликами і внутрішньою поверхнею матриці до стану, коли він під дією вологи, тепла і тиску набуває термопластичних властивостей.

На цьому етапі відбувається попереднє стискання розсипного комбікорму. Надалі, по мірі зростання тиску зростають пружні та пластичні деформації, виникають значні зусилля розклинювання.

Коли напруження стискання переважить сили опору стиснутого комбікорму, він продавлюється через фільєри (отвори) матриці 1, набуваючи форму гранул, діаметр яких близький до діаметра фільєри матриці. Довжина гранул визначається положенням ножа 4. Як правило, довжина гранул не повинна перевищувати півтора діаметра.

Робота ролика у грануляторі

лінія гранулювання комбікорму - схема роботи ролика

Рис.4 Робота ролика

Ролики сильно зношуються, тому що мають менший діаметр і частіше вступають в роботу, а тому повинні мати дуже міцну і тверду поверхню, що запобігає ковзанню.

Чим тонший шар продукту, тим простіше ролику накотитися на нього і протиснути крізь отвір. Якщо шар продукту товстий, то більшою виявляється горизонтальна складова реакції ролика, що викликає ковзання. В такому випадку продукт накопичується перед роликом та виникає сильна вібрація, що може пошкодити увесь вузол.

Оператор гранулятора має негайно скинути продукт через запобіжний клапан, перекрити подачу пару та стабілізувати роботу гранулятора, зменшивши подачу дозуючим шнеком.

лінія гранулювання комбікорму - схема роботи ролика

Рис.5 Сили пресування

Існує три типи поверхні роликів:

  1. Наварена міцним карбідним електродом (ширшава).
  2. З канавками по твірній робочої поверхні (схожа на широку шестерню).
  3. Із засверленими заглибинами на робочій поверхні (перфорована).

Тип поверхні ролика обирається методом індивідуального підбору. Найчастіше зустрічається 2 тип.

Важливо! Слідкувати за рівномірним зношенням бокової поверхні ролика. Цей знос повністю залежить від кута нахилу закидальних лопаток на конусі матриці. Це дуже тонка настройка. Але, якщо ви не здійсните її правильно, то й ролики і матриця виходитимуть з ладу вдвічі швидше, ніж очікується. А якість гранул також буде незадовільною.

Інколи зустрічаються випадки занадто частого виходу з ладу підшипників на роликах. В цьому разі варто перевірити систему змащення та температурні характеристики застосовуваного мастила. А трапляється, що режими роботи гранулятора нaстільки тяжкі, що доводиться замінювати і тип підшипника.

Стан робочої поверхні матриці

Також вкрай важливо слідкувати за станом робочої поверхні матриці. При  сильному її зносі досягти якісної гранули не вдасться.

Пропоную уважно розглянути та зрозуміти конструктивні особливості отвору матриці, що зображений на рис.6. Зрозуміло, що при зношеності поверхні суттєво зменшується компресійне співвідношення D/d.

Також при частій реставрації зі шліфуванням робочої поверхні, зменшується загальна та ефективна товщина  матриці. А разом з нею погіршується інший важливий показник – робоче співвідношення h/d, яке задає час знаходження матеріалу в отворі  і формування міцності гранули

линия гранулирования комбикорма - матрица в разрезе

Рис.6 Отвір матриці в розрізі

Розріз отвору матриці: В – повна товщина; h – ефективна товщина; t – глибина виходу; d – діаметр гранули;

D –  вхідний діаметр; Ф – вхідний кут; h/d – робоче співвідношення; D/d – компресійне співвідношення.

Охолоджувачі у лінії гранулювання

Гаряча гранула через шлюзовий затвор потрапляє до охолоджувача.

В принципі, будь-яка сушарка може виконувати функції охолоджувача. Але в нашій промисловості, зазвичай, використовуються охолоджувачі чотирьох типів: вертикальні – охолоджуючі колонки та протитечійні охолоджувачі; та горизонтальні – ланцюгові та барабанні.

Про всі ці машини, їх переваги та недоліки, варто поговорити окремо. Зараз же ми коротко розглянемо деякі особливості  найбільш популярного в останній час протитечійного охолоджувача.

линия гранулирования комбикорма - охладитель

Рис.7 Протитечійний охолоджувач

Даний тип охолоджувача набув популярності через  високу продуктивність, простоту конструкції та надійність. В цьому охолоджувачі шар гранул виконує роль повітряного фільтра, через який протягується зовнішнє повітря. Саме тому, треба розуміти, що гранулу не вдасться охолодити нижче температури оточуючого повітря tзовн.

Виробники обладнання гарантують, що достатньою температурою гранул є tзовн + 5°С. Тобто, якщо в приміщенні, де розташований охолоджувач +10°С прийнятною температурою гранул є 15°С. Якщо в цьому приміщенні 32°С, то прийнятною температурою гранул є 37°С. Це звичайні закони фізики, з якими треба змиритись. Виробники обладнання чесні перед експлуататорами цього обладнання…

Але виробників кормів це приводить до головного болю, коли нічна температура падає на 15-20 градусів, а в бункерах готової продукції знаходяться теплі комбікорми, вироблені вдень. І вони починають відволожуватися.

В нашій зоні ми маємо такі проблеми в другій половині літа та під час морозних ночей взимку. Є кілька технічних та організаційних заходів для боротьби з цим явищем.

Ось деякі з них:

Інший аспект, на який потрібно звернути увагу при експлуатації  протитечійних охолоджувачів – це різна температура гранул на виході. Справа в тому, що витяжний патрубок конструктивно направлено вбік та зміщено  відносно центра.

Повітря «ледаче» і шукає шляху найменшого опору. Якщо відсутній верхній шлюзовий затвор (я зустрічав такі випадки), основна маса повітря витягуватиметься вхолосту із гранулятора.

В стандартному ж випадку основна маса повітря протягується через тонший шар гранул зі сторони повітряного патрубка, а не по діагоналі. Таким чином, з протилежного боку гранула буде теплішою, і це може викликати проблеми при зберіганні. Щоб урівноважити потоки повітря з обох боків ми прикривали отвори для забору повітря зі сторони витяжного патрубка щоб змусити більше повітря забирати з протилежного боку.

лінія гранулювання комбікорму - робота охолоджувача

Рис.8. Рух повітря в охолоджувачі

Вальці у лінії гранулювання

Будова вальців показана на рис.9. З їх регулюванням та відновленням бокових поверхонь роликів постійно доводиться мати справу.

Поверхневий шар вальців цементований на глибину до 10 мм і має високу твердість та зносостійкість. Тому, при їх зносі є можливість до двох (інколи трьох) разів реставрувати їх шляхом шліфування циліндричної поверхні та нарізання зубців.

Слід пам’ятати, що після кожної обробки бокова площа зменшується, вальці вступають в роботу частіше, а тому термін роботи реставрованих вальців зменшується. Як правило, час реставрації займає час не менше одного тижня, а тому на підприємствах мають бути щонайменше два комплекти роликів.

лінія гранулювання комбікорму - вальці

Рис.9 Елементи конструкції вальців

Просіювачі у лінії гранулювання

В нашій промисловості використовують зворотно-поступальні або дискові просіювачі. Найкраще, коли просіювачі мають два сита. Хоча, я зустрічав і просіювачі лише з одним ситом, призначеним для відбору пилу.

Якщо порівнювати роботу зворотно-поступальних і дискових просіювачів, я віддаю перевагу другим: менше шуму, менше травмують гранулу, менша висота машини, довше служить сито.

До їх недоліків можна віднести більшу ціну всієї машини та її змінної частини – просіюючого диску.

Хоча, останню проблему ми успішно долали, виготовляючи диски власними силами  – розкроюванням листа та зварюванням напів-автоматичним зварювальним апаратом. У будь-якому випадку, розміри отворів сит потрібно підбирати індивідуально.

линия гранулирования комбикорма - просеиватель

Рис.10 Зовнішній вигляд дискового просіювача гранул

Ось ми розглянули майже всі машини лінії грануляції. Залишили без уваги лише вентиляцію та систему забезпечення паром. Деякі дрібні підприємства працюють без пари, лише додають просту воду, або гарячу воду. В таких випадках якість грануляції значно погіршується.

Система забезпечення парою – це окрема складна тема, що включає водо-підготовку, пароутворення, крапеле-відділення, повернення конденсату, тощо. При введенні в корми меляси,  система іще більше ускладнюється, але міцність гранул та смакові якості кормів сильно покращуються. І той, хто має можливість вводити мелясу в корм ніколи про це не пошкодує. Але, це теми інших лекцій, якщо  наші шановні читачі проявлять до них інтерес.

При всій різноманітності аспектів при роботі лінії грануляції є два основних, які найчастіше турбують виробників: це міцність гранул і бажання підвищити продуктивність.

Що впливає на якість і продуктивність гранулювання?

Технология гранулирования комбикормов

Як би ми не налаштовували машини, слід завжди пам’ятати, що міцність гранули найбільше залежить від рецептури! І, якщо ваше підприємство прагне до успіху, ваш спеціаліст із написання рецептів повинен у цьому питанні глибоко розібратись та керуватись не лише критеріями поживність/ціна, а ще й додатковими характеристиками суміші. Тут я коротко про них нагадаю:

  1. Більше 5% жирів в рецепті призводить до крихкості гранул;
  2. Чим більше білку, тим краще – гранула пластифікується, стає міцною;
  3. Високий вміст мінеральної частини цементує гранулу. Гранули для несучок, зазвичай досить міцні;
  4. Пшениця і висівки – гранула міцна;
  5. Високий вміст кукурудзи – призводить до крихкості гранул;
  6. Введення меляси склеює частинки між собою, немов карамель. Дуже позитивно впливає на міцність та зменшує утворення пилу.

Але, коли у нас зненацька виникають проблеми із якістю гранул, ми, як не дивно, не беремося за аналіз рецептів. В першу чергу ми перевіряємо роботу охолоджувача: чи, часом, гранула із нього не виходить теплою. Якщо з якоїсь причини (а найчастіше через осад у повітряних трубах) з охолоджувача виходить не достатньо холодна гранула  – будуть проблеми і з її крихкістю. Інший негативний фактор – підвищена відносна вологість повітря, що трапляється в період осінньої непогоди.

Що впливає на продуктивність грануляції?

На  продуктивність грануляції найбільший вплив справляє діаметр отворів матриці. При діаметрі отворів 5 мм продуктивність гранулятора більша в 5 разів, ніж при діаметрі 2,5 мм. Саме тому, випуск гранул малих діаметрів дуже затратний. Через це багато-хто для виробництва пре-стартерів  та стартерів виробляють гранули на матрицях з отворами 4,5-5мм, а потім «колють» їх на вальцях і просіюють крупку.

Як перевірити міцність гранул?

Перевірка міцності гранул проводиться на спеціальних приладах шляхом дії на наважку заданої ваги лопаток, що обертаються в замкнутому об’ємі з цими гранулами. Після «травмування» гранул протягом 1 хв  наважка просіюється на ситах 1,5 мм та визначається відсотковий вміст фракції пилу. Чим менше пилу, тим гранула міцніша.

Вологість сировини та гранул

В попередніх лекціях ми кілька разів говорили про втрати маси сировини наприклад, при помолі, зберіганні або  очистці. Грануляція ж – одна з небагатьох операцій при виробництві комбікормів, де ми маємо можливість збільшити вагу продукта внаслідок додавання вологи. Саме тому досвідчені виробники приділяють цьому аспекту дуже серйозну увагу, адже врешті-решт  тут можна законно заробити (або не заробити) великі гроші. Порахуйте, в яку суму на вашому підприємстві оцінюється додатковий вихід продукції, наприклад, на 0,5 %? Чи варто за це поборотись?

Але, щоб цього досягти, потрібно лінію модернізувати та додатково навчити операторів і, бажано, заохотити їх преміальними. Додаткове введення рідини можливе і в дозаторі, і в кондиціонері. Тут важливі всі параметри: час експозиції, попередня вологість суміші, дисперсність розпилу води, вологість меляси, якщо вона додається.

Продуктивність гранулятора та величина спожитого основним двигуном струму також змінюються, зазвичай, в кращу сторону. Однак, сам режим гранулювання стає менш стабільним, збільшується ймовірність буксування.

У цьому випадку, якщо не забезпечити надійну автоматизацію відсікання подачі води, то відбудеться “заливання” зернової маси водою та перетворення її в тісто з наступною утилізацією. Кожному запуску цієї системи в роботу повинен передувати попередній розрахунок, заснований на початковій вологості подрібненої маси та бажаній кінцевій вологості гранул. При цьому треба врахувати, що при охолодженні гранула також втратить і вологість. Що й казати, про необхідність більш частого контролю вологості та температури гранул на виході з охолоджувача!

Існують компанії, які постачають спеціальне комп”ютеризоване обладнання для дозволоження та контролю вологості гранул. У мене в цьому також був досвід із відомим європейським авторитетом. Однак, при всій його дороговизні та багаторазових приїздах спеціалістів, система не запрацювала впевнено і від неї довелось відмовитись. А ось простіші технічні рішення при зацікавленості операторів працювали чітко і приносили гарний результат.

Завершення

Ну ось, дорогі друзі, ми закінчили наш коротенький курс із п’яти лекцій по технології виробництва кормів. Надіюсь, він був корисним  для спеціалістів, які професійно зайняті у виробництві кормів. Можливо, він також був цікавим деяким споживачам кормів та пролив світло на нашу внутрішню кухню? Можливо, він додасть  вашої поваги до тих, хто займається цією непростою та кропіткою справою – виробництвом їжі для ваших тварин?

Я буду щиро вдячний отримати ваші коментарі та побажання. Зрозуміло, що в таких рамках неможливо висвітлити всі тонкощі процесу, з якими доводилось зіштовхуватись протягом 20-ти років, від коли я займаюсь цією справою. Я також не хотів занадто розтягувати матеріал, щоб не втомити вас і щоб ви дочитали його до кінця. Ну, а чи вдалося це мені, судити вам.

Щиро ваш, Ярошенко Володимир


Автор курсу: Володимир Володимирович Ярошенко, експерт із промислового виробництва комбікормів, багаторічний консультант рубрики «Виробництво комбікормів» інформаційного порталу soft-agro.com


Завантажити статтю у форматі .pdf

З нетерпінням чекатиму відгуків та коментарів. Велике Вам спасибі!

Знайшли цей матеріал корисним? Поділіться з колегами в соціальних мережах або надішліть посилання прямо на пошту!


2 Коментарів до статті "Процес гранулювання комбікормів"

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

  1. Добрий день. Зі святом! Потрібна консультація. Яка вологість суміші повинна бути перед грануляцією (при виробництві КР 1)? Ніде не можу знайти. Грануляція “сухим” способом. Без пропарювання. Питання скільки води додавати?

    • Мені здається, Ви не знайдете ніде рекомендацій по вологості при грануляції, чи екструдації. Навіть, якби так, це мало допомагає на практиці – краще зрозуміти принцип і далі рухатись шляхом маленьких змін(регулювань) у потрібному напрямку. Грануляція може відбуватися у широких межах вологостей, температур, рівней протеїну, клітковини, золи, тощо. Але, потрібен хоч трохи досвідчений оператор гранулятора, щоб правильно виставив ролики – максимально близько до матриці. Також бажано мати тонкий, або хоча б середній помол продукта. Якщо матриця нова – її треба поганяти будь- яким жорстким продуктом, щоб отримати дзеркало на отворах. (Я розказую елементарні підготовчі речі, які всі мають знати). Гранулятор візьме стільки води, скільки буде потрібно – не більше, інакше почнеться буксування в грануляційній камері. Орієнтовно, вологість суміші має знаходитись в межах 13-16%. Але починайте гранулювати з меншої вологості, починайте з сухого продукту. Головне, щоб пішов процес протискування продукту через матрицю, навіть якщо він буде розсипатись. Робіть це на мінімальних подачах. Далі, коли процес хоч трохи пішов, поступово збільшуйте подачу, скільки це можливо, без добавки води – нехай Гранулятор прогріється ( браковану продукцію поверніть назад у бункер). Через 3-5 хв можете почати додавати воду. При цьому Ампераж на основному двигуні почне падати. Ви знову додайте трохи продуктивності на дозаторі, а потім знову додайте вологості, поки процес не стабілізується при максимальній продуктивності і достатній якості гранул.
      Удачі.