顆粒的干燥與冷卻

中圖分類號：S816.9 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2016）07-0059-03

顆粒冷卻是顆粒成型后保持顆粒質量的第一步。顆粒離開制粒機的高壓艙時是濕熱 （79.5 ℃～93.3 ℃）、易碎的。

有效冷卻的要素包括顆粒的溫和處理、粉料產生量最小、去除水分以便安全存貯以及排風系統中無冷凝水。

冷卻和干燥是通過流經飼料顆粒的氣流完成，空氣通過蒸發和對流的方式將顆粒表面的水分和熱量帶走。因此，為了讓顆粒中心的熱量和水分有足夠的時間遷移到表面并被氣流帶走，顆粒在冷卻器中要有充足的滯留時間，這很重要。

環境中的空氣進入冷卻器后，最先與最底層的飼料顆粒接觸并被預熱，使空氣的相對濕度下降，從而增加了空氣的持水能力。事實上，空氣溫度每增加11.1 ℃（20 ℉），其持水能力將增加1倍。

1 冷卻器的類型

飼料工業中使用的冷卻器大多數為臥式平帶或平盤式冷卻器，或垂直逆流式冷卻器（圖1和圖2）。

在臥式冷卻器（Horizontal Cooler）中，飼料顆粒借助重力離開制粒機，落入一個有固定開口的緩沖料斗中，該料斗再將顆粒均勻分散在穿孔帶或一系列穿孔盤上，再由穿孔帶或穿孔盤將顆粒從冷卻器的入口帶到出口。當顆粒通過冷卻器時，吸風機將空氣拉入，通過進風口均勻地與橫流的料床交叉流動。

冷卻的時間取決于冷卻器長度、甲板數量（單元數）和傳送帶速度，而冷卻器的寬度、料層深度及顆粒密度則決定了冷卻能力。

臥式冷卻器通常有兩層甲板（雙程），用兩個短單元代替一個長單元（單程），這樣可以節省地面空間。兩層式甲板可以讓空氣在底層甲板（冷卻區）預熱，在上層甲板帶走水分（干燥區）。臥式冷卻器的風量需求大約為每噸765 m3/h[450 cfm（立方英尺/min）]。因此，一臺時產50 t顆粒飼料的制粒機對風量的需求約為38 250 m3/h（22 500 cfm）。

在逆流冷卻器（Couterflow Cooler）中，飼料顆粒在向下流動過程中與較冷的氣流逐漸接觸而被冷卻。當空氣從飼料顆粒床由下向上流動時，空氣被加熱，持水能力不斷增加。這種設計也意味著進入冷卻器的顆粒最先與最熱的空氣接觸，這就減緩了溫度對顆粒的沖擊。溫度沖擊能破壞毛細管作用，降低顆粒中心水分向表面遷移的速率，導致顆粒表面產生應力裂紋。

逆流冷卻器的風量需求約為每噸595 m3/h （350 cfm）。因此，時產50 t顆粒飼料的制粒機對風量的需求約為29 750 m3/h（17 500 cfm）。

逆流冷卻器的優點是占地面積小、風量需求小，機械結構簡單易于管理。

2 性能

影響冷卻器性能的主要因素有顆粒溫度及其水分含量、進風口空氣溫度和相對濕度、料層厚度和均勻度以及風量。由于我們不能控制進風口空氣溫度和相對濕度等外界因素，所以我們需要關注料層厚度和風量的管理（表1）。

如果飼料成品的水分含量高于預期，那么料層厚度應該增加。增加料層厚度可以增加空氣與顆粒的接觸時間，這樣可提高空氣的溫度和持水能力，因此飼料顆粒的出料溫度更高，而水分含量更低。

臥式和逆流式冷卻器內的料層厚度會存在差異。請記住，氣流總是選擇阻力最小的路徑，在冷卻器中就是選擇料層厚度最薄的地方。例如，在臥式冷卻器中，如果邊緣料層厚度低于中間，那么外側邊緣的顆粒溫度較低，而中間的顆粒更熱且含水量更高。圓形逆流冷卻器的邊緣或方形逆流冷卻器的角落也會出現這種情況。

顆粒厚度不均勻通常是由冷卻器的顆粒進入方式造成的。大多數臥式冷卻器在進料口處有一個機械布料裝置，但是由于顆粒從環模擠出的速度不同，冷卻器一側的顆粒可能會厚一些。這同樣適用于逆流式冷卻器：調整冷卻器中的機械布料器或支架將會影響料層厚度。

風速和風量在冷卻效果中起主要作用。顆粒冷卻太快會使顆粒表面結皮，阻礙顆粒中心的水分向表面遷移，導致顆粒軟且水分高。由于在隨后的貯存過程中會發生水分平衡，結果是顆粒的含水量高易碎，這種顆粒在料倉內易結拱，在運輸過程中粉化率高。

另外，冷卻過程中的水分增量對動物生產性能和運輸成本有巨大的影響。例如，每周生產10 000 t顆粒料的飼料廠，0.5 %的水分增量意味著要將增加的50 t水分從飼料廠運輸至農場。這表示每周有兩卡車或者每年有104卡車的水被拉到農場。此外，顆粒中多余的水分會稀釋飼料的養分含量，對飼料效率產生不利影響。

冷卻期間必需還要考慮顆粒質量和粉化率，因為過量的粉料會增加靜壓力，阻礙空氣通過顆粒床。此外，過量的粉料還會進入排氣管，堵塞排氣系統。如果存在發生此類問題的憂慮，則考慮通過給冷卻風扇電機使用變頻驅動來降低空氣流速，防止粉料被拉入管道系統。

觀察冷卻系統的性能是唯一能很好控制它的方法。目視檢查料層厚度是評價冷卻效率的一個很好的指標，因為，如前所述，料層厚度不均勻通常會導致冷卻器內的溫度和濕度分布差異。

監測并記錄排風速度和溫度并采取恰當的步驟以避免排風系統中出現冷凝水也是一個好主意。進入管道的是濕熱空氣，所以在通過風機排出前，管道、收集器和風扇必需要經過正確的隔離處理以避免空氣冷卻和凝結。

監測成品料的水分含量是對冷卻效果的最終驗證。考慮到冷卻不是靜態的，需求在一年中不斷變化，特別是在夏季和冬季之間。當有必要調整時，準備調整料層厚度和風量，記住，對變化及其影響記錄越多，將來這個過程就越簡單。