柠条颗粒饲料专用压制设备现状及其设计路线研究

韩葆颖

（山西省农业机械化科学研究院，山西太原030031）

柠条颗粒饲料专用压制设备现状及其设计路线研究

韩葆颖

（山西省农业机械化科学研究院，山西太原030031）

柠条在我国分布面积广大，是一种来源广泛、营养价值高、发展潜力大的饲草料。根据柠条的特性，针对国内一般加工设备存在主机配件易变形、抗磨损能力差、机械性能不稳定、生产效率低、加工成本高、安全可靠性较差等问题，在颗粒饲料生产线成套设备的基础上研制出新型柠条颗粒饲料压制机，优化了环模内径、压辊直径、调质器功率、环模孔径等设计及关键零部件的设计，为柠条的合理开发和利用提供了设备技术支撑，为柠条产业化开发打下良好基础。

柠条；颗粒饲料；压制设备；设计；研究

0 引言

随着人们对柠条营养价值研究的不断深入，对柠条颗粒饲料产品的不断认识及柠条颗粒饲料加工工艺不断创新，柠条饲料加工中的新概念、新工艺、新设备不断被提出和应用。柠条颗粒饲料加工技术是指柠条平茬后，采用柠条粉碎机进行粉碎，再经配料后压制成颗粒状，最后将加工好的柠条颗粒饲料装袋于阴暗干燥的地方贮藏。柠条饲料颗粒压制技术主要涉及机械加工，特别是所用设备的效率、耐磨性和成本等问题。本文主要探究柠条颗粒饲料专用压制设备的研制，在多年与山西信成源饲料装备科技有限公司联合研究颗粒饲料生产线成套设备的基础上，开发了新型柠条颗粒饲料压制机。

1 柠条的自然特性及其饲料化利用

柠条是多年生豆科灌木，是我国“三北”地区防风固沙的先锋树种，能林草兼用，具有抗旱、抗寒、耐贫瘠、生物量高、生长旺盛、营养丰富等特性。柠条鲜枝营养丰富，粗蛋白含量16%～19%，在冬季平茬3年生柠条粗蛋白含量可达8.4%，相当于玉米的粗蛋白含量，是优质豆科饲料[1]。

常见的4种饲草营养成分对比见表1。

表1常见的4种饲草营养成分对比/%

随着畜牧业和养殖业的发展，颗粒饲料以其具有贮运便利、浪费少、营养全面科学、促进动物快速生长、经济效益高的优点，为广大养殖户所青睐。柠条主要成分有粗蛋白、纤维素、木质素、粗灰分等，柠条经过机械粉碎混合添加反刍动物所需的矿物质及VA，VD，VE等其他原料制成颗粒后，其粗蛋白含量提高了6%～10%，其生物利用率提高了12%～20%，可以作为反刍动物的基础饲喂食粮，被形象地称为“牛饼干”。柠条所含氨基酸种类超过19种，达125.3 g/kg，是苜蓿的11倍左右，其中家畜日粮中所必需的10种氨基酸占氨基酸总量的44%～53%。柠条作为一种非竞争性饲料来源，利用柠条加工技术制成饲料，不仅能实现饲草料的工厂化生产、商品化流通，还能缓解草场压力、促进节粮型畜牧业的发展及农业生态系统的良性循环，逐步实现现代化畜牧业持续健康的发展。

2 柠条颗粒饲料压制设备的应用现状

目前，柠条颗粒饲料加工技术主要采用农作物秸秆颗粒饲料加工成套技术原理，运用机械将柠条粉碎、高压熟化，进而加工成颗粒饲料的机械化技术。主要设备有粉碎机、搅拌机、颗粒压制机、装袋机及输送装置等，其中颗粒压制机是柠条加工的核心设备，制粒时需要先把饲料配方将各组成成分按规定的配比与柠条粉草混合，再把搅拌好的物料挤压成一定直径大小的颗粒料，最后冷却至室温，使其达到安全贮藏水分的要求。

颗粒压制机按照模盘形状的不同可分为平模颗粒机和环模颗粒机，按照挤压原理的不同可分为干压式和蒸汽调质式，一般平模颗粒机和产量800 kg以下的环模颗粒机为干压式，产量超过1 t的环模颗粒机都是蒸汽调质式。颗粒压制机工作时，其生产颗粒品质的提高主要与环模内径、压辊直径、调质器功率、环模孔径等设计及关键零部件的优化有关。

同时，在柠条颗粒饲料的压制过程中，经常有异常外观的颗粒产生，如表面出现各种裂纹、凹凸不平、花料、腮须状等颗粒。分析其产生原因，除了饲料混合不均匀、原料中各组分配比、柠条含水量等方面的影响外，主要与加工颗粒饲料时蒸汽压力的调节、环模的压缩比、模孔的有效长度等因素有关，因此有必要进一步研制自动化程度较高、生产效率高、能耗较低、颗粒饲料品质较高的颗粒饲料压制设备，以促进柠条的合理开发及科学利用。

39 KLH-55型柠条颗粒饲料压制机的工作部件、工艺流程及主要技术参数

3.1 工作部件及工艺流程

9KLH-55型柠条颗粒饲料压制机主要工作部件由喂料器、调质器、颗粒机主机、润滑系统、电器控制系统等组成[2]。以20%柠条草粉颗粒饲料的加工为例，首先根据饲料的配方要求，将含水率为15%～18%的柠条草粉，含水率为5%～13%的玉米和葵花秸秆草粉及精料补充料，依次按照20%，70%和10%的添加量进行配比；经过全日粮混合机充分混合后，进入待制粒仓备用；最后将成品粉料通过喂料机送入调质器，使之与蒸汽充分混合后，经调质的物料温度在65～90℃，湿度可达到14%～18%，送入制粒机压制成合格的柠条颗粒饲料。制粒时，要注意调控柠条草粉的含水率不应超过18%，以免堵塞模孔；刚成型的颗粒含水率一般不超过11%～13%，此时较适合贮藏。

柠条草粉见图1。

图1 柠条草粉

3.2 主要技术参数

9KLH-55型柠条颗粒饲料压制机的主要技术参数：①主电机功率55 kW；②加工效率1 t/h（环模孔径10 mm纯柠条颗粒）；③环模内径350 mm，工作宽度100 mm；④压辊直径171 mm，工作宽度100 mm；⑤喂料器功率1.1 kW；⑥调质器功率4 kW；⑦环模孔径，大小可调，3～20 mm；⑧环模工作温度≤90℃；⑨蒸汽压力0.3～0.6 MPa。

9KLH-55型柠条颗粒饲料专用压制机结构见图2。

图2 9KLH-55型柠条颗粒饲料专用压制机结构

3.3 主要工作部件设计

3.3.1 喂料器

颗粒压制机喂料器调质器见图3。

图3 颗粒压制机喂料器调质器

9KLH-55型柠条颗粒饲料专用压制机喂料器由电磁调速减速电机、皮带传动装置、喂料搅龙组成。工作时，在调速器作用下调整减速电机转速，喂料搅龙以最大转速140 r/min进行转动，从而得到较理想的物料流，并通过皮带传动装置匀速地将物料送入调质器。

3.3.2 调质器

调质器搅拌器桨叶结构见图4。

图4 调质器搅拌器桨叶结构

调质器主要由减速电机及以不锈钢材料制作成的主轴、桨叶、壳体、蒸汽入口等组成，其主要目的是使物料与蒸汽等添加物充分进行混合，将物料调质到一定温度、湿度，以达到制粒工艺的要求。9KLH-55型柠条颗粒饲料压制机应保证蒸汽压力达到0.2～0.4 MPa，且需配置1 t以上的蒸汽锅炉；进入调质器的蒸汽应干燥，冷凝水应由蒸汽系统管路排出，不得留在调质器内。

3.3.3 颗粒机主机

颗粒机主机主要由机架、55 kW主电机、主轴、环模系、压辊系、机门系、润滑系、导流刮刀、切断刀等组成。

工作时，将含水率≤18%的配合饲料，均匀地从调质器机门系导料口进入制粒室，在刮刀推动下进入环模与压辊间的压制区，高速运转的环模、压辊抓取物料并不断地挤压至环模孔内，物料在环模孔内经挤压成型，在切断刀的作用下形成同样长度的圆柱体形颗粒，完成制粒过程[3]。

3.3.4 环模与压辊

柠条颗粒专用压制机环模压辊结构见图5。

图5 柠条颗粒专用压制机环模压辊结构

环模采用高铬合金钢锻制，经机加工后真空热处理，小孔尺寸精度高、光洁度高，使用寿命长；环模厚度尺寸、环模孔径可根据用户要求制作。

3.3.5 电器及自动控制系统

为了使制粒机长时间稳定地工作，避免堵料等不正常停机情况的发生，调试制粒系统时，柠条颗粒专用压制机的电器及自动控制系统应适度调整，即当制粒机过负荷或是皮带打滑过量时，能迅速切断喂料器调质器的物料以及蒸汽的供给，并及时将环模上多余的物料排出机外；当电流恢复到额定值后，再以原来设定的参数给颗粒机供料和蒸汽[4]。

4 样机性能试验

根据“十二五”农村领域国家科技计划课题“柠条饲料智能收获、制粒装备开发/2012AA10A 509-03”的要求，山西省农业机械化科学研究院委托山西省农机试验鉴定站对柠条颗粒饲料专用压制设备进行试验鉴定。

4.1 试验仪器及准备工作

试验所用仪器仪表由山西省农机试验鉴定站提供，包括电子秤、秒表、取样器、噪声测定仪、粉尘测定仪，以及水分测定仪、化学分析仪器和电工工具、检测仪表。山西省农业机械化科学研究院提供三相电度表，并按设计要求将AC380V动力线接入电控柜。试验前，先启动空压机，使空气压力达到设计要求以备生产之需；清理车间生产场地，保证生产时通道畅通；按试验要求，准备连续生产48 h的柠条草粉，并要求其品质达到生产出厂要求，完成对生产各系统操作人员、生产班、组长的岗前培训，独立操作。

4.2 性能测试

颗粒饲料专用压制机试验数据见表2。

表2颗粒饲料专用压制机试验数据

由表2可知，此次测试是在冬季进行，试验中柠条的含水率较低，但是柠条饲料颗粒的品质较好，且能耗较低、生产效率较高。

5 结论

柠条颗粒饲料专用压制机设计见图6。

通过以上研究，现对柠条颗粒饲料专用压制机的研究得出以下结论。

（1）喂料系统设计了主动破拱装置，解决了柠条草粉在输送过程中的堵塞问题，同时还注重了调

图6 柠条颗粒饲料专用压制机设计

质、制粒等加工工艺过程中各工作部件最佳技术参数，使制得的柠条颗粒饲料达到较理想的状态。

（2）利用吸风系统的风循环在制粒仓形成负压，使原料输送和制粒速度得以匹配，保证了柠条饲料颗粒的顺利成型，提高了生产效率。

[1]温学飞，王峰，黎玉琼，等.柠条颗粒饲料开发利用技术研究[J].草业科学，2005，22（3）：26-29.

[2]郝秋菊.9KLH-55型柠条颗粒饲料压制机设计[J].农业工程，2017，7（1）：86-89.

[3]张小刚.柠条制粒机械研制技术路线及方案探讨[J].农业机械，2015（23）：100-102.

[4]刘全明，李树青.反刍动物舔砖加工技术及关键设备研究[J].农业机械，2010（18）：87-90.◇

Study on the Design Route of Special Equipment for Caragana Pellet Feed

HAN Baoying
（Shanxi Academy of Agricultural Mechanization，Taiyuan，Shanxi 030031，China）

In China，the distribution area of Caragana korshinskii is wide.It is a kind of forage with high nutrition value and great development potential.According to the characteristics of Caragana，aiming at the problems of domestic general processing equipment are host accessories ability，easy deformation，unstable mechanical properties and wear resistance of low production efficiency,high processing cost，safety and reliability is poor.At pellet production line based on the equipment to develop a new type of Caragana pellet mill，improved design ring die diameter，roller diameter，power conditioner，ring die aperture and key parts，for the rational development and utilization of Caragana provides technical support，lay a solid foundation for the industrialization development of Caragana.

Caragana korshinskii；pellet feed；pressing equipment；design；research

S817.12

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.05.014

1671-9646（2017）05a-0046-03

2017-04-15

韩葆颖（1974—），女，本科，工程师，研究方向为农业机械化及其自动化。