蝦料破碎成品率應用研究

姜明明，吳 夏，周 翔

（1.江蘇豐尚智能科技有限公司，江蘇 揚州 225127；2.國家飼料加工裝備工程技術研究中心，江蘇 揚州 225127）

輥式破碎機是將制粒機生產、并經過冷卻后的大顆粒按需破碎成較小顆粒飼料產品的設備，用于滿足生產經濟性和不同規格飼喂需求[1]。采用破碎機方法加工，整體加工能耗和加工難度都優于制粒機直接加工小顆粒方法，是目前蝦料加工中生產微細顆粒最常見的流程方案[2-4]。常見的輥式破碎機的原理是借助于一對或者兩對轉向不同的帶齒破碎輥進行破碎，借助于兩只破碎輥運動的速度差、齒型差異對上游輸送過來的大粒徑顆粒進行擠壓、剪切操作，從而變成微細顆粒，見圖1[5-7]。

圖1 破碎過程原理

1 行業現狀

由于蝦采食的特殊性，不同生長周期的蝦，必須選擇不同細度、規格的顆粒飼料進行飼喂[9-11]。目前行業內，成年魚蝦飼料加工一般采用環模孔徑＞1.5 mm直接制粒不經過破碎的方式來實現；但是針對飼喂前期的幼蝦，必須有針對性的使用＜1.0 mm 粒徑的飼料進行飼喂[12-14]。所以目前蝦料前期飼料都是采用制粒生產后破碎的方式來實現小顆粒的生產。例如對蝦前期料經制粒、冷卻后必須經破碎加工，經篩分去粉去雜后分成相應飼料號，粒徑分布一般為0.2～1 mm，生產企業根據需求，利用不同規格的篩網將破碎后的蝦飼料分為2～3 種規格顆粒飼料用于飼喂不同生長周期的蝦，常見的蝦料篩分篩網規格為12～50目。

生產成本和差異化需求是驅動破碎成品率提升的動力，影響蝦料破碎成品率的因素很多，包含配方、水分、環模孔徑和壓縮比、破碎輥材質和速比、破碎輥齒型和間隙控制等[15-18]。本文主要針對破碎輥形式和間隙控制對蝦料破碎成品率進行應用研究。

2 破碎成品率的應用研究

目前蝦料破碎輥形式主要有經緯齒和斜齒破碎，破碎輥齒距規格主要有1.0、1.2、1.6、1.8 mm等尺寸，齒型主要有正三角形和斜三角形兩種，見圖2、3[19]。成品率應用研究選用豐尚MUSL系列破碎機，針對環模孔徑φ1.2 和φ1.8、經緯齒和斜齒、齒距1.0和1.2 mm、不同間隙的破碎成品率進行應用研究，并進行比對分析。

2.1 輥間隙對破碎成品率的影響

測試基本情況：環模孔徑φ1.2 mm，經緯齒破碎，齒距1.0 mm。不同破碎輥間隙下的蝦料成品分布見圖4。

圖2 經緯齒蝦料破碎

圖3 斜齒蝦料破碎

圖4 不同破碎輥間隙下的蝦料成品分布

由圖4 可見，調整破碎輥間距會對蝦料破碎成品率做到一定的控制，變化規律為隨著輥間隙的增大，成品含粉逐漸減少，即50目篩下物由9%減小為3%；在小間隙0.2 mm 情況下，微細顆粒占比可以達到82%，即50 目篩上20 目篩下占比合計82%（粒徑范圍0.34～0.97 mm），可以作為幼蝦飼料；在大間隙0.6 mm 情況下，小顆粒占比可以達到89.7%，即28 目篩上14 目篩下占比合計89.7%（粒徑范圍0.66～1.46 mm），可以作為成長前期蝦料。

2.2 齒型對破碎成品率的影響

測試基本情況：環模孔徑φ1.8 mm，經緯齒和斜齒破碎，齒距都是1.2 mm。經緯齒破碎輥在不同間隙下的蝦料成品分布見圖5。

圖5 經緯齒破碎輥在不同間隙下的蝦料成品分布

根據圖4 和圖5 可以看出，無論經緯齒距1.0還是1.2 mm 進行蝦料破碎時，調整破碎輥間隙得到成品分布的規律是相同的；都呈現出隨著破碎輥距離變小，顆粒破碎后微細顆粒（粒徑＜1.0 mm）呈增多的趨勢，其原因是經緯齒破碎時，顆粒料在兩輥間受到的力來源于兩輥的垂直方向剪切，斜向撕扯、相互擠壓的力很小，所以成品分布可以和兩輥間隙和齒距呈規律性變化。

由圖5可以看出，隨著兩輥間隙從0.2 mm調整到0.6 mm，成品中微細顆粒占比從49.2%降低到39.3%（粒徑為36～24目，即0.51～0.8 mm）；小顆粒從7.3%增加到27.4%（粒徑為24～16 目，即0.8～1.27 mm）；與圖4所示的規律相符。斜齒破碎輥在不同間隙下的蝦料成品分布見圖6。

圖6 斜齒破碎輥在不同間隙下的蝦料成品分布

根據圖6 可以看出，雖然齒距都是1.2 mm 的蝦料破碎，但是隨著兩輥間隙的不斷增加，斜齒破碎后微細顆粒的占比并沒有像經緯齒破碎一樣出現明顯的減少，基本上處于一種均衡的狀態；即斜齒破碎輥間隙從0.2 mm 調整到0.6 mm，成品中微細顆粒占比從53.1%變化到54%（粒徑為36～24 目，即0.51～0.8 mm），并沒有表現出下降的趨勢。究其原因，主要是斜齒破碎時，除了受到兩輥上齒的剪切力以外，由于斜齒存在斜向撕扯和帶有方向的擠壓力，這些斜向擠壓作用在顆粒上是無規律的。研究表明，在一定范圍內，調整斜齒破碎輥間隙對于斜齒破碎的成品分布無顯著影響。

4 結 論

本試驗對破碎輥齒型、兩輥間隙、齒距與成品率進行了應用研究。試驗結果表明，緯齒破碎輥破碎時，顆粒受到的絕大多數力為垂直剪切力，所以兩輥間隙和成品率存在一定的對應規律；隨著間隙的增大，微細顆粒會減少，大顆粒會增加；斜齒破碎輥破碎時，顆粒除了受到兩輥垂直剪切力以外，還受到斜向擠壓力，間隙和成品率的無對應規律；兩輥間隙的變化對微細顆粒占比無絕對影響。本研究結論對蝦料破碎操作生產和設備選型應用都有一定的參考價值。