■ 魯明上 范文海 董 飚 高 健 周 輝

(1.江蘇牧羊控股有限公司，江蘇揚州225127；2.國家飼料加工裝備工程技術(shù)研究中心，江蘇揚州225127)

近年來，隨著我國水產(chǎn)飼料的突飛猛進地發(fā)展和競爭的日益加劇，生產(chǎn)高附加值的水產(chǎn)料已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)共識，而高端水產(chǎn)飼料中的高油脂添加的重要性也凸顯出來。常規(guī)的噴涂技術(shù)在液體添加量超過8%時，已經(jīng)無能為力[1]；而真空噴涂技術(shù)可以將高比例的液體(油脂及其他營養(yǎng)制劑)加入顆粒飼料，為生產(chǎn)高附加值的飼料提供了一種經(jīng)濟有效的工藝手段[2]。

1 真空噴涂技術(shù)簡介

真空噴涂技術(shù)是將顆粒料中的空氣采用真空抽除，然后將油脂噴涂到顆粒表面，最后釋放真空，利用顆粒內(nèi)外壓力差將油脂壓入到顆粒內(nèi)部，從而提高顆粒飼料的脂肪含量[3]。隨著高端水產(chǎn)料的發(fā)展，該技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，相關(guān)設(shè)備和工藝的研究也日益增多并逐漸投入到實際生產(chǎn)中。下面以最新研發(fā)的PTZL型真空噴涂機為例，介紹其主要結(jié)構(gòu)和典型的工藝流程。

2 主要結(jié)構(gòu)

PTZL真空噴涂機，主要部分為罐體，在罐體的上部設(shè)有進料口和閥門，罐體的下部設(shè)置有出料門，罐體內(nèi)豎向設(shè)置有筒狀的分料管，分料管的上、下兩端分別與罐體的頂部、底部保持預定距離，在罐體的上部設(shè)有朝向分料管與罐體之間的液體噴嘴，罐體的上部安裝有絞龍，絞龍插入分料管的內(nèi)部。罐體還連接有真空蝶閥和真空釋放閥等裝置（見圖1）。

工作時，由進料口向罐體內(nèi)投放物料，裝載完成后，封閉進料口，將罐體抽真空。絞龍將罐體底部的顆粒物料經(jīng)分料管不斷地向上提起，從分料管上部向四周拋灑，形成薄的料層，此時，噴嘴噴出的液體恰好與這部分拋灑出的顆粒物料結(jié)合，分料管與罐體之間的顆粒向下流動并進一步混合，分料管中的顆粒向上移動，罐體內(nèi)的顆粒經(jīng)多次重復上述過程，反復混合，達到液體噴涂均勻的目的。顆粒物料噴涂均勻后，打開真空釋放閥，將外界的空氣緩慢地釋放進罐體，利用內(nèi)外氣壓差將顆粒表面的油脂壓入到顆粒內(nèi)部。真空釋放完畢后，打開出料門，物料由出料口排出。

該型噴涂機其主要特點是：

①液體添加量大，最大噴涂量達36%：改設(shè)備配備一臺大功率水環(huán)泵，其最大的抽空度為40 mbar（96%的真空度）。關(guān)閉真空泵以后，真空度可以在5 min內(nèi)變化不超過100 mbar。針對浮性料，其最大的液體噴涂量可以達到36%，針對沉性料，其最大的液體添加量為25%。

圖1 PTZL真空噴涂機主要結(jié)構(gòu)

②噴涂機噴嘴布置合理：物料被提升到噴涂機頂部以后，在拋撒過程中，通過拋撒軌跡的計算，結(jié)合噴涂機上蓋的直徑和噴嘴的噴吹角度，確定最終的噴嘴安裝位置，確保油霧在噴吹的過程中，對準料流的最薄處。同時，噴嘴上蓋四周均勻布置8組噴嘴，每組噴嘴與相鄰的噴嘴有一定的重疊，確保整個噴涂過程油脂無盲區(qū)。經(jīng)過現(xiàn)場實際使用發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)最低液體添加量為1%，其噴涂變異系數(shù)CV≤7%（見圖2、圖3）。

圖2 噴涂機噴油后的物料

圖3 PTZL真空噴涂機噴嘴布置及料層的拋灑

③采用專利結(jié)構(gòu)的錐形出料門，其密封效果好，更換維護方便。

噴涂機的出料門是噴涂機的重要組成部分，要求其結(jié)構(gòu)簡單，密封可靠，密封圈使用壽命長，更換方便。下面針對兩種不同類型的出料門，分析其各自優(yōu)缺點。

圖4 錐形出料門

圖4所示為錐形出料門，其密封依靠錐形門體與密封圈的配合來實現(xiàn)。開關(guān)門過程中，只有當出料門關(guān)門到位以后，門體對密封圈才有擠壓作用，門體與密封圈接觸距離較短，故密封圈使用壽命較長，同時，更換密封圈時，并不需要將整個出料門拆卸，工作量小。同時，因為料理的沖刷作用，所以錐形面上是不會有物料殘留。但是，該結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，對導柱的加工和裝配都提出很高的精度要求。圖5所示為插板型出料門，其密封依靠插板與密封圈的配合來實現(xiàn)。結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，通用性強，使用較為廣泛。但是因為開關(guān)門時插板與密封圈接觸行程較長，所以密封圈的使用壽命較短，同時，該密封圈更換時，需要將整個出料門拆下，工作量較大。

圖5 插板型出料門

3 工藝流程

圖6 真空噴涂典型工藝流程

單獨的噴涂機無法完成噴涂任務(wù)，為了最大程度地發(fā)揮出噴涂機的性能，良好的工藝流程是必需的[4]。下面以單批噴涂顆粒料M千克，油脂添加量p%為例，介紹一種典型的工藝流程以及注意事項。

膨化后的物料，經(jīng)過烘干和篩分以后，進入待噴涂倉(1)，當待噴涂倉的下料位檢測到物料后，皮帶機(2)將以正常頻率運行，將待噴涂倉的中物料輸送到配料秤(3)中；當配料秤中物料重量達到批次混合量M的80%時，調(diào)整皮帶機運行頻率至低頻，以降低輸送速度，從而提高配料精度。當物料重量達到M時，皮帶機停止運行，配料秤下方的閘門打開，將物料放到噴涂機(4)中；放料結(jié)束以后，關(guān)閉配料秤下方的閘門。同時，啟動真空泵(5)，開始對噴涂機中的物料抽真空；與此同時，根據(jù)物料重量M與配方設(shè)置的噴油比例p%，油秤(6)將需要的油n=M×p%放置到下方的緩沖筒，等待噴油；當達到設(shè)定的真空度V時，關(guān)閉噴涂機上的真空蝶閥，然后停止真空泵的運行；打開噴油閥，通過泵送系統(tǒng)(7)將已經(jīng)配置好的油脂n通過罐體四周的噴嘴噴入到噴涂機中，噴油完畢以后，關(guān)閉噴油閥；同時，打開真空釋放閥，通過控制閥門開度來控制真空釋放時間；當真空完全釋放以后，關(guān)閉真空釋放閥，同時，打開罐體下方的出料門，將噴涂以后的物料放到下方的緩沖倉中；物料放完以后，關(guān)閉出料門，一個完整的噴涂流程結(jié)束，開始進入下一個流程。

需要注意的是:

①該真空噴涂機采用批次性工作方式，所以待噴涂倉(1)和噴涂緩沖倉(8)都是必需的，同時，為了提高整個流程的連貫性，其具體的倉容應(yīng)該≥1.5×批次噴涂量；

②如果采用熱噴涂方式，即物料先噴涂后冷卻，需要防止物料在配料秤(3)中結(jié)拱，從而影響流程的正常運行；

③當噴涂機內(nèi)真空度達到設(shè)定的要求后，需要先關(guān)閉罐體上的真空閥，然后再關(guān)閉真空泵(5)，以防止真空泵的工作介質(zhì)倒流到噴涂機內(nèi)，污染物料；

④油秤(6)采用的是雙筒秤：上方的稱量筒和下方的緩沖筒，在噴涂前，可以提前在稱量筒中準備一定量的油脂(多于單批實際需要油脂)，然后噴油時只需將實際所需重量的油脂放到緩沖筒中。油脂放完以后，即可開始下一次稱量，從而避免“料等油”現(xiàn)象，這種雙筒結(jié)構(gòu)對于卵磷脂等流動性差的液體添加具有重要意義；

⑤泵送系統(tǒng)(7)實際上是由兩套單獨泵送系統(tǒng)組成，針對不同液體添加量選擇合適的泵送系統(tǒng)；同時，為了提高最終的噴涂效果，需要在液體壓力達到一定程度以后再打開噴油閥，以保證良好的霧化效果。