褚慎強

(上海朗效生物科技有限公司，上海 200131)

混合工藝，作為飼料廠重要的生產(chǎn)工藝，其設備也成為飼料生產(chǎn)過程中的關鍵設備。它對最終產(chǎn)品的質量起到了至關重要的作用。

1 混合機的混合原理

混合機對粉體的混合是通過多種混合原理實現(xiàn)的。其中，主要的混合原理包括對流混合、擴散混合和剪切混合。

對流混合是指在混合過程中，固體顆粒群在循環(huán)流動的過程中相互交換位置，實現(xiàn)混合。這種混合過程比較容易觀察，混合速度較快。對流混合主要是根據(jù)流體的速度大小和方向的變化實現(xiàn)的。擴散混合是指在混合過程中，固體顆粒群與相鄰固體顆粒群之間通過互相改變位置發(fā)生局部混合。在連續(xù)旋轉的混合設備中，粉體在原料交界面不斷地分散、展開，并且與相鄰顆粒之間相互滲透、摻和，使原料達到完全均勻化的混合。擴散混合主要是通過顆粒間的相對運動實現(xiàn)的。剪切混合是指在混合過程中，固體顆粒群發(fā)生相對運動，在原料表面形成若干滑移面并且相互混合、摻和及融合。剪切混合主要是通過顆粒間的相對運動以及原料表面的摩擦作用實現(xiàn)的。

一般的混合機擁有兩種以上的混合原理，如轉鼓式混合機。有的混合機可以同時包含三四種混合原理，如槳葉式或螺帶式混合機。這四種混合原理從作用形式和發(fā)生條件上看不盡相同，但是在大多數(shù)混合過程中都是同時發(fā)生并且相互影響的?；旌蠙C可以根據(jù)需要選擇不同的混合原理，以達到更好的混合效果。

2 混合機的選擇

面對市面上各種不同型號的混合機以及各種宣傳，我們該如何選擇？混合機只有適合自己產(chǎn)品的，沒有所謂最好的。應主要關注混合機的升溫速度、混合均勻度、殘留、混合效率等參數(shù)。

如果飼料原料對溫度非常敏感，應選擇剪切力小的混合機，如V 型混合機或方錐式混合機。這類混合機由于合理的內腔壁形狀設計，可引導原料在內壁做對流和擴散，沒有機械攪動，密閉性能相對較好，通?？梢运础５驗闆]有機械攪動，所以這類混合機缺少足夠的剪切力，混合效率較低，通常用于對溫度敏感、衛(wèi)生指標要求較高、產(chǎn)能要求不大的應用場景。

如果追求產(chǎn)能，原料對溫度的敏感度不是很高，可以選擇有機械攪動的混合機，如槳葉式混合機。這類混合機的混合效率較高，使用較多的是臥式雙軸槳葉式混合機(圖1)，但是由于外形的機械設計原因，會有較大的殘留，適合用于對產(chǎn)能要求高、生產(chǎn)線上產(chǎn)品品種相對單一的應用場景。臥式單軸槳葉式混合機(圖2) 的混合效率略低，但是可以很好地控制原料殘留問題，比較適合用于產(chǎn)能要求高、生產(chǎn)線品種較多的應用場景。

圖1 臥式雙軸槳葉式混合機

圖2 臥式單軸槳葉式混合機

此外，還有行星錐形混合機、螺帶式混合機、三維旋轉式混合機、快拆式混合機、雙錐形混合機、滾筒式混合機，都需要使用者根據(jù)自身的使用需求做出合理的選擇。

3 混合均勻度的控制

混合均勻度，是一個重要的技術質量指標，也是飼料企業(yè)的關鍵質控指標之一?；旌暇鶆蚨纫话阌米儺愊禂?shù)(coefficient of variation，CV)來表示。CV ＝(標準偏差÷平均值)×100%。在實際生產(chǎn)中，可能對飼料混合均勻度造成影響的主要因素有：混合時間、混合速度、混合形式、原料性狀、原料劑型、如何到達包裝等。

混合時間、混合速度、混合形式、原料性狀這幾個指標之間是有因果關系的。通常情況下，通過設備廠家的設備參數(shù)可以大致決定混合時間，如混合機的轉速、混合原理以及原料的性狀。混合機的轉速快，混合時間自然會縮短，轉速和時間是成反比的。在確定混合速度和時間之前，首先要確定產(chǎn)品對溫度的敏感度，再確定混合機的轉速，最后大致確定混合時間。為什么說是大致確定呢？因為最終的混合時間，需要質量人員通過進行不同時間、不同批量、不同配方的混合均勻度測試才能得到所要的結果。這樣得到的混合時間，無論是能耗、對組分的保護還是對生產(chǎn)效率的影響都是較合理的。如果不這樣做，會有什么問題呢？過快的速度會引起料溫上升，在摩擦力和溫度的共同作用下，破壞一些原料顆粒的包被，引起原料性狀的改變，從而引發(fā)質量問題。

從原料性狀方面來說，如果參與混合的原料的比重、粒度、流動性等指標越接近，原料越容易混合均勻。但是在實際生產(chǎn)中，由于很難控制原料的比重、粒度等指標，需要科學、嚴謹?shù)姆椒ㄊ够旌暇鶆蚨冗_標。其中，原料劑型對混合均勻度有較大影響。

在生產(chǎn)飼料所用的原料中，粉劑占比最大。粉劑通常都不是純品，而是由一定百分比含量的有效成分構成，如有維生素類原料(2%生物素)、微量元素類原料(1%亞硒酸鈉)、氨基酸類原料(80%賴氨酸)等。

以維生素類原料為例，2%生物素表示每100 g 原料中含有2 g 生物素。將98 g 載體與2 g 生物素經(jīng)過相對完美的混合后，可以理解為每100 個顆粒中有2 個生物素顆粒。這樣的原料在混合過程中，由于有效成分的顆粒數(shù)相對較少，該有效成分的混合均勻度很難合格。

如果將生物素與可溶性載體一起溶解，重新制成微粒，由于溶解可以使物質接近納米尺度的混合，就可以得到幾乎每個顆粒都含有2%生物素的粉末產(chǎn)品。這就意味著，這種劑型的有效顆粒是上一種的50 倍，相對容易獲得好的混合均勻度。

除了原料劑型的影響外，原料顆粒的形狀、粒度分布等也是影響混合均勻度的重要指標，需要合理選擇，尤其是對于添加量很小的成分。

4 混合后的產(chǎn)品到達包裝流程

原料混合好后，要把產(chǎn)品通過包裝設備包裝成最終銷售的產(chǎn)品。

混合好的產(chǎn)品通過緩沖倉、包裝緩沖斗等中間暫存設施進入包裝秤。現(xiàn)在需要注意的是產(chǎn)品運送到包裝秤后如何保持混合均勻的狀態(tài)。

混合的產(chǎn)品由不同比重、不同粒徑的物質構成，在下落或由外力攪動的過程中，比重高、粒徑小的物質會下沉，比重低、粒徑大的物質會上浮，這就是分層現(xiàn)象。如何判斷產(chǎn)品在下落過程中產(chǎn)生了分層現(xiàn)象？如果包裝中前面部分和后面部分的粒度分布差異較為明顯，就說明分層現(xiàn)象較為嚴重。如果從包裝線上采樣來進行CV 值分析，會發(fā)現(xiàn)比重高、粒徑小的物質和比重低、粒徑大的物質的CV 值都比較差。

通常情況下，為了確保粉料混合體在放料過程中不產(chǎn)生分層現(xiàn)象，會采用相對較快地放料速度以盡可能避免粉料凌空下落。在原料的選擇上，各種單一原料的粒徑分布盡可能控制在一個相對合理的區(qū)間。確保全程混合均勻的產(chǎn)品安全到達包裝流程。

5 飼料廠混合機的設計應考慮以下幾個方面

混合效果：混合機的設計應確保原料在混合過程中能夠充分混合，以達到最佳的混合效果。

結構設計：混合機的結構應簡單、緊湊、穩(wěn)定，便于操作和維護。

原料適應性：混合機應適應不同種類的原料，包括粉狀、顆粒狀、塊狀等。

衛(wèi)生安全：混合機應符合衛(wèi)生安全標準，如防塵、防爆等。

生產(chǎn)能力：混合機的生產(chǎn)能力應滿足生產(chǎn)需求，以確保生產(chǎn)效率。

維護保養(yǎng)：混合機應容易清洗、調整和維護，以確保長期的穩(wěn)定運行。