液体菌种喷涂设备在饲料生产中的应用

■芮伟军 张 维

(1.溧阳正昌电控工程有限公司，江苏溧阳213300；2.辽宁省农牧业机械研究所有限公司，辽宁沈阳110036)

近年来我国水产养殖业添加的菌种使用通常有两种方法：方法一是直接投入水中，主要功能是调整养殖环境；方法二是拌饵投喂，可增强水产养殖动物的吸收功能和防病抗逆能力。菌种入水体后一方面能增加水中溶氧量（氧气），调整养殖环境，促进养殖生态系中的正常菌群和有益藻类活化生长，保持养殖水体的生态平衡。另一方面能增强水产养殖动物的吸收功能和提高群体免疫力，促进水产养殖动物健康生长。

其中，拌饵投喂使用时先需要预混，将菌种均匀混合于饲料中。目前采用的预混方式通常为人工混合，效率低、混合均匀性差。液体菌种喷涂技术，可以很好地解决菌种和饲料混合均匀这一问题。水产养殖业的菌种添加成为了一种趋势，液体菌种喷涂设备的使用能够为众多饲料厂提供一个契机。

1 在饲料生产工艺流程中的布置

液体菌种喷涂设备作为饲料加工后喷涂技术的应用，在饲料生产工艺流程中，通常安装在成品仓下，振动筛之前，主要是为了能及时筛除因饲料个体之间粘连成块状的物料，同时让液体菌种与饲料有一个混合的过程。其工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

出料闸门下方接储料斗，储料斗侧壁安装高料位和低料位（阻旋式料位器）。液体菌种喷涂设备则安装在储料斗下方，经缓冲斗接溜管进振动筛；管路系统现场就近布置，控制系统布置在中控室。

2 工作原理

当储料斗内的饲料堆积到高料位时，控制系统同时打开饲料计量系统的进料门、液体阀和空气阀，此时饲料计量系统开始对饲料进行瞬时流量的检测，柱塞计量泵则根据配方设定的添加量，自动调整电机的工作频率，将适量的液体菌种经喷涂装置均匀地喷涂到饲料表面。当储料斗内的饲料低于低料位时，控制系统自动关闭饲料计量系统的进料闸门、液体阀、空气阀和柱塞计量泵。系统进入下一循环，等待高料位信号。

3 技术方案

液体菌种喷涂设备包括饲料计量系统、管路系统、喷涂装置和控制系统等。控制系统通过饲料计量系统采集饲料的瞬时流量，结合配方预设的添加量，自动调整柱塞计量泵电机的工作频率，将适量的液体菌种经喷涂装置均匀地喷涂到饲料表面。其中喷嘴选用外部混合气雾化喷嘴，喷涂时压缩空气经空气阀将液体雾化后喷涂，能提高喷涂的均匀性。系统具有计量泵不工作、喷嘴堵塞、日用桶中液体不足、气压不正常报警提示功能。柱塞计量泵通过自动调整工作频率来调整液体菌种的流量。

3.1 饲料计量系统

图2 饲料计量系统示意图

如图2所示，进料门安装在饲料计量系统上方，采用双控电磁阀控制，保证进料门的开度能在任意位置停留，配有位置开关显示进料门的开门、关门和中间位置的状态。系统采用独特的称重板配以进口高精度的称重传感器，称重板设计成弧形槽结构。弧形槽采用镜面不锈钢制作，确保弧形槽内表面光滑，避免残料、粉尘堆积，保持计量系统的零点稳定，提高计量精度。

为了避免液体菌种穿透料层，直接喷射到箱体内壁引起挂壁现象。兼顾喷涂的均匀性，饲料流的料层厚度应控制在1.5～3 cm，此时弧形槽出料端槽口宽度约12～15 cm（如图3 所示）。在饲料计量系统出料口下部安装缓冲板，对弧形槽下来的饲料起到缓冲作用。

图3 弧形槽示意图

3.2 管路系统

图4 管路系统示意图

如图4 所示，管路系统主要有柱塞计量泵、日用桶、管路和液体计量秤等部分组成。

3.2.1 计量泵选择

由于菌种的水溶性不是很好，为了提高菌种在饲料表面的粘结效果，常用的方法是采用液体粘结剂（如：液体蛋清）作为菌种的载体，将液体菌种粘结到饲料表面。因为使用了液体粘结剂，增大了液体菌种粘性，所以计量泵选用柱塞式计量泵较为合适。此时电机应选用变频电机，以适应不同添加比例的需求。

3.2.2 日用桶设计

粘结剂（液体蛋清）不适宜在高温下长时间存放，通常是冷藏保存，使用时取出，人工倒入日用桶。综合水产饲料生产线的产量和液体菌种的添加比例，日用桶的容积选择不超过80 L 为宜。因为车间内环境温度影响，日用桶必须带有隔热功能的隔层。为减少液体中杂质堵喷嘴，在日用桶的1/2高度处设计提篮式过滤装置，加液口部分做大开口设计，尺寸450 mm×280 mm，一方面方便于过滤装置装拆；另一方面便于日用桶内壁的清洗。

3.2.3 管路设计

如图4 所示，为防止液体中的微小杂质阻塞喷头，在液体进柱塞计量泵之前设计安装100目滤网的过滤器组件。柱塞计量泵是脉冲式输送液体，会在管道内产生的脉冲式冲击，导致喷嘴处的液体断断续续。因此计量泵出液管路上需要设计安装脉动阻尼器。计量泵出液管路还应该设计泄压阀和背压阀，管道内压力超过设定的安全压力值（0.4 MPa）时，泄压阀自动打开，液体泄压回到日用桶中（日用桶顶部接回液管）；背压阀能稳定出液口液体流量，避免计量泵停止工作时液体回流和滴漏现象，并将管道内的压力保持在设定范围（0.2 MPa），保证计量泵停机再启动时，液体能以一定的压力继续喷涂，提高喷涂精度。液体菌种采用液体计量秤计量，系统实时检测液体的实际用量并与理论用量做比对，当误差大于设定值时，及时给出报警提示。

3.3 喷涂装置

图5(a)中1 为气雾化扇形喷头，2 为液体电磁阀，图5(b)是液体扇形喷流截面。喷涂装置采用喷流角30°的气雾化扇形喷嘴，喷嘴帽选用外部混合，压缩空气与喷嘴出来的液体在喷头混合，调整压缩空气的压力来改变液体流的形状至扇形，液体经雾化后喷涂均匀度更高。喷头的安装角度可调，可保证喷涂时的方向完全对准物料。液体电磁阀与喷头通过外丝直接连接，距离尽可能近，可避免滴漏现象发生。按液体添加量需求可配多组喷头。

3.4 控制系统

控制系统采用人机界面与PLC 组态控制。系统具有手动操作和自动操作模式，可以随时进行操作模式切换。系统具有一键启动功能，生产时按下“自动运行”键，系统自动运行，整个过程无需人工干预，且可靠性高、操作简单。其中柱塞计量泵具有自动校准功能。系统具有生产报表，能自动统计并保存成品料产量和液体菌种的实际用量。生产界面中可以实时动态显示成品的实时产量、液体菌种的理论用量、实际用量。系统具有计量泵不工作、喷嘴堵塞、日用桶中液体不足、气压不正常报警提示功能。

图5 喷涂装置示意图

4 结语

近年来我国水产养殖业水资源的超容量开发、乱用滥用药物造成了环境的污染。抑制病原微生物和有害物质，调整养殖生态环境，改善水质，保持养殖水体的生态平衡迫在眉睫。水产养殖过程中应当有意识培养定植养殖水体和水产动物肠道的有益微生物菌群，以建立苗期对水产动物肠道良好的菌落环境，保证水产动物的正常消化吸收机能，防控弧菌、病原微生物对水产动物肠道的侵害。常使用一些酵母菌、乳酸菌、地衣芽孢杆菌和粪链球菌等。有助于提高水产动物的成活率，液体菌种喷涂设备的推广和普及必将引起养殖业的一场变革。