混合饲料添加液体时喷嘴的选用

■华 焜 程 亮 梁贺新

（江苏牧羊集团研究院，江苏扬州 225127）

饲料粉体原料在混合阶段有时需要添加液体成分。为了使添加的液体成分与原料更加均匀的混合，需要用特定的装置将液体成分均匀喷洒在混合的粉体物料中。在实际生产过程中，添加液体后的粉体物料在混合时，常常会产生一些结团的物料，以下简称油团；且饲料中的油团重量常常会超标，生产浓缩饲料时显得尤为突出。当饲料中的油团超过一定量时，对饲料的品质或下道工序的生产会产生较大的影响。

目前各个饲料生产企业对浓缩饲料中所含油团的重量与工序间饲料中所含油团重量的要求是不一样的，一般采用随机抽样的方法检测。

油团主要是由混合的粉体物料和添加的液体两部分粘接而成，油团的大小及重量多少与粉料成分和粒度及添加液体的成分、重量和雾化质量相关。由于粉料和添加液体的成分及重量是由饲料配方决定的，在此不讨论它们对产生油团的影响，而添加液体雾化质量的优劣，对产生油团是有明显的影响。

喷嘴是将一定黏度的液体分解为雾滴（液态“粒子”）的必要装置，按其雾化方式，分为压力雾化喷嘴、旋转雾化喷嘴和气压雾化喷嘴，由于旋转雾化喷嘴的结构复杂，成本高，雾化效果与压力雾化喷嘴相当，在混合机添加液体中通常不被采用。目前在添加液体时使用较多的是压力雾化喷嘴（75°扇形喷嘴、扇形喷嘴）和气压雾化喷嘴。

由喷嘴喷射出来的雾滴，在其范围内所有的雾滴并非一样大小和均匀分布，一组雾滴尺寸的大小，相差可达数十倍。评定喷嘴雾化质量最为常用的指标，一是雾滴尺寸，常用的雾滴尺寸有邵特平均直径（SMD、D32）和体积(质量)中值直径（VMD、DV0.5、MMD）两种；二是雾滴尺寸分布，常用图示（曲线）法来表示[4]。在不同的压力下，不同型式、不同规格的喷嘴雾化质量是各不一样的，选择适当的喷嘴的型式、规格和使用压力等参数，可以得到较好的雾化质量，从而会对油团的大小和重量的多少产生影响。

本文将就喷嘴的选用进行较为深入细致的研究，当然，油团还与混合机的类型、喷嘴的安装和混合物料（如豆粕自身就易结团）及添加液体自身特性（如液体的粘度）等因素相关，需要通过其它研究来解决。

1 试验材料与方法

1.1 试验方案

由于喷嘴的性能及雾化质量的测试指标较多，特别是雾滴尺寸及雾滴尺寸分布的测试很复杂，需专用的检测设备，难以进行。故采用以下两种方法进行试验，一是在喷嘴性能测试台上，对实心锥形喷嘴、75°扇形喷嘴、扇形喷嘴和气压雾化喷嘴四种不同类型结构的常用喷嘴进行喷雾试验，目测和记录其雾化状况，并进行雾化质量的影像对比；二是在饲料生产现场，将不同类型的喷嘴分别安装在同一台单轴混合机上，用浓缩饲料分别进行三次混合添加液体试验，按抽样检测方法，在打包出口处取样，每次随机抽取样品2000 g，过2.5 mm检验筛，称取筛上油团的重量并记录；然后通过对检验数据的对比分析，验证其使用效果；确定雾化性能较佳喷嘴的型式，解决饲料中油团重量过多的问题。

1.2 喷嘴雾化性能测试

在喷嘴标准压力条件下（气压雾化喷嘴除外），对流量基本相同，但类型、结构不同的喷嘴进行雾化质量比较，其雾化效果分别见图1（a）、图1（b）、图1（c）、图1（d）。

图1 不同类型喷嘴雾化效果的比较

在喷嘴标准压力条件下，对流量规格不同的扇形喷嘴进行雾化质量比较，其雾化效果分别见图2（a）、图2（b）、图2（c）。

图2 不同规格扇形喷嘴雾化效果的比较

1.3 现场验证

现场生产试验条件，试验用浓缩饲料的原料主要成分见表1，设备为单轴混合机，添加液体的系统压力为喷嘴标准压力，在不改变混合系统其它技术参数的条件下，对75°扇形喷嘴、扇形喷嘴和气压雾化喷嘴三种喷嘴进行现场验证试验，实际比较不同喷嘴与油团重量间的关系。

2 试验结果与分析

在喷嘴性能测试台上，不同类型、不同流量的喷嘴，在喷嘴标准压力下，其雾滴尺寸和雾化质量的影响情况见表2。

表1 原料主要成分

从图1的影像比较中，可以看出实心锥形雾滴尺寸大，雾化质量差，不合适在混合添加液体时使用；扇形喷嘴随着流量的增加，雾滴尺寸和雾化质量变化较小，但喷嘴的通经增加较多，较大流量的扇形喷嘴可以减少喷嘴被堵塞的可能性，增加使用的稳定性。

生产现场对75°扇形喷嘴、扇形喷嘴和气压雾化喷嘴三种喷嘴各进行三次试验测试，其检测数据见图3，图中折线为检测数据的平均值。

表2 雾化质量及雾滴尺寸影响因素

图3 喷嘴类型与油团重量关系

由图3中可以看出，油团的重量并不是随着喷嘴雾滴尺寸的由大到小、雾化质量的变好而增加，而是扇形喷嘴产生油团的重量最小，且气压雾化喷嘴与扇形喷嘴产生油团的重量相差不大，75°扇形喷嘴产生油团的重量最大。75°扇形喷嘴产生油团的重量大，这是由于添加的液体在通过喷嘴，转变为雾滴时，其雾滴尺寸较大引起的，部分大的雾滴直接与粉体物料粘接为油团。而气压雾化喷嘴产生油团的重量较大，则是由于添加的液体在通过喷嘴转变为雾滴时，其雾滴尺寸过小引起的。从物料产生结团的角度考虑，雾滴尺寸小是有利的，但在实际使用时，随着混合机桨叶转动，混合腔内的气流会不断运动，过细过小的雾滴会随气流飘动，当触碰到混合机机槽或端板等处时，飘动雾滴会越聚越多，重新汇集为液体，与被抛起的物料粘接在其壁表面，如此重复粘接，越粘越厚，脱落后成为油团，由于此部分比例较小，因此产生油团的重量不多，故使得油团的重量略有上升。扇形喷嘴则由于转变为雾滴的尺寸大小合适，故而产生油团的重量较小。除此以外，还对一台双轴混合机，用扇形喷嘴对浓缩饲料进行了类似的试验，其结果也符合图3的曲线规律，随后在一台双轴混合机双液体添加部分进行改造时，直接采用了扇形喷嘴，其使用效果也都达到了企业的产品质量和使用要求。由此可见，在生产浓缩饲料时，喷嘴处添加液体的压力为喷嘴标准压力，使用压力雾化扇形喷嘴，是能够满足饲料产品质量要求的。而75°扇形喷嘴和气压雾化喷嘴在饲料生产时，也是能够满足饲料工序间质量要求的。

3 结论

通过实例对油团的大小及重量多少与喷嘴选用间关系的研究与验证，在一定使用条件下，当不同类型和规格的混合机，混合需要添加液体成分时，根据添加量的要求，选用恰当规格的压力雾化扇形喷嘴，是能够满足饲料的产品质量和工序质量要求的；同时应尽量选择流量规格较大的喷嘴，这样可降低油团的重量。当不生产浓缩饲料时，亦可选择75°扇形压力喷嘴和气压雾化喷嘴。当然，喷嘴的选用只是解决了产生油团的部分因素，但它是其中重要的因素，还需要对影响产生油团的其它因素进行调整和控制，从而可更好地解决油团问题，满足饲料的品质和生产的需求。