18. Система машин и технология приготовления травяной муки и гранул.

Технология производства витаминной травяной муки состоит из скашивания с одновременным измельчением и погрузкой травы комбайнами КСК-100 (Е-280), КПН-23,4, косилками КУФ-1,8; транспортировки, измельченной массы тракторными прицепами ПСЕ-12,5 2ПТС-4, ПИМ-40, выгрузки массы в питатель ПЗМ-1,5, высушивании ее на агрегатах АВМ-0,65, АВМ-1,5, измельчении сухой массы, охлаждении муки, затаривании в мешки, взвешивании и отправки на хранение.

Для лучшей сохранности каротина муку обрабатывают антиоксидантами и гранулируют (сантонин, дилудин, бутилокситолуол). Искусственная сушка требует больших затрат топлива. Поэтому сушат наиболее ценные травы, люцерну, клевер. Используют различные приемы для снижения расхода топлива: провяливание, плющение, дополнительное измельчение.

Чтобы травяная мука отвечала зооветеринарным требованиям, необходимо выдерживать температурные режимы сушки. Сушильный барабан включают в работу после его прогрева (температура сушильного агента на выходе – 100 °С). Регулируя подачу массы и расход топлива, добиваются, чтобы температура сушильного агента на выходе из барабана составляла 95…115 °С. Частота вращения барабана для бобовых трав устанавливается 2…5 мин ^—1, для злаковых – 5...9 мин ^—1.

Температура сушильного агента у входа в сушильный барабан устанавливается при начальной влажности меньше 75 % для смеси зерновых культур – 500…700, клевера – 650…700, люцерны – 400...600 °С. С увеличением влажности температура может быть повышена до 950 °С. Хранят муку в защитных трехслойных бумажных мешках на складах с температурой зимой 2…4 °С, летом 10...20 °С при относительной влажности окружающего воздуха 55…65 %. Окна склада затеняют. Однако и при этих условиях за год хранения теряется до 50 % каротина.

Имеется опыт хранения муки в герметических емкостях. Потери каротина за 10...12 месяцев хранения не превышают 40 %. Если из герметичных емкостей воздух вытеснить инертным газом (азотом, углекислым газом, продуктом сгорания природного газа), потери за год хранения можно снизить до 6…10 %. В свежеприготовленном 1 кг травяной муки из бобовых трав содержится до 250 мг каротина, 100…140 г переваримого протеина и до 0,85 к.е. Для приготовления 1 т травяной муки необходимо затратить 300 кг жидкого топлива.

Если прессование  сено - соломистых материалов (с последующей обвязкой тюков и рулонов) известно еще с XVIII в, то гранулирование  и брикетирование  кормов, как разновидности прессования, появились лишь в XX в.

Выявлено, что гранулирование  и брикетирование по сравнению с традиционными способами заготовки кормов имеют следующие преимущества:

-снижают потери питательных веществ  при хранении;

-способствуют улучшению усвояемости грубых кормов, а также уменьшают отходы при их подготовке;

-уменьшают потери кормов при кормлении и снижают их расход на единицу продукции;

-облегчают  механизацию и автоматизацию раздачи кормов;

-повышают культуру производства.

Прессование в гранулы или брикеты осуществляется в зависимости от назначения и гранулометрического состава кормов и кормовых смесей. Гранулы – это спрессованные до плотности 800 - 1300 кг/м³ в цилиндрические или фигурные кусочки толщиной или диаметром до 25 мм кормовые компоненты или смеси, измельченные в муку. Брикеты – это спрессованные  грубые корма  (травяная или соломенная резка) и кормовые смеси, включающие грубые корма,  размер частиц которых 20 - 70мм,  сформированные в цилиндрическую,  диаметром до 65 мм,  или другую форму с наибольшими размерами  80 мм, плотностью 500 - 900 кг/м³. В соответствии с     ГОСТ 23513—79 плотность брикетов, предназначенных для последующей переработки или закладываемых па хранение сроком свыше 2 месяцев, установлена в пределах 700 - 1200 кг/м³, крошимость  гранул и брикетов – не более 12 и 15%.

В мировой практике для уплотнения кормов наибольшее распространение получили штемпельные и кольцевые прессы. Штемпельные рабочие органы осуществляют процесс по принципу порционной подачи. Они могут быть с открытой (рис.1.34 а) или закрытой (см. рис.1.34, б) прессовальной камерами.

В открытой камере противодавление создается трением спрессованного материала о стенки, при этом уплотнение и выталкивание выполняются за один ход штемпеля. В закрытой камере эти операции производятся раздельно, а противодавление создается неподвижным упором.

 Штемпельные рабочие органы с закрытой камерой менее энергоемки, чем с открытой, поскольку здесь исключается работа  на проталкивание ряда брикетов при максимальном усилии штемпеля. Однако в закрытых камерах требуется одинаковая подача материала для каждого хода штемпеля, что представляет чрезвычайно сложную задачу. Вторым недостатком закрытых камер  является малая выдержка брикета под давлением.

Рис. 1.34. Типы рабочих органов для уплотнения кормовых материалов: а – штемпельный с закрытой камерой; б – штемпельный с открытой камерой; в – кольцевой

Достоинство штемпельных прессов – небольшой расход энергии, получение брикетов большого диаметра, что  важно для уменьшения поверхности корма, где развивается процесс окисления. Кроме того, устройство матричного канала  позволяет регулировать давление  прессования, и, следовательно, плотность и прочность брикетов. Штемпельные прессы более универсальны, на них можно брикетировать разнообразное сырье.

Штемпельные рабочие органы действуют по принципу порционной подачи.

Кольцевые прессы (см. рис. 1.34 в) имеют кольцевые матрицы с размещенными по периметру прессовальными каналами, через которые продавливается корм. Преимуществом кольцевых рабочих органов является непрерывность технологического процесса.

Однако они сравнительно энергоемки (до 100 кДж/кг) и требуют тщательной подготовки материала перед гранулированием и  брикетированием - однородного измельчения  и равномерной влажности. Тем не менее, кольцевые рабочие органы широко распространены и применяются как при гранулировании, так и при брикетировании кормов. Чаще всего для уплотнения в гранулы  используют прессы с вертикально вращающейся матрицей, для уплотнения в брикеты – с вращающимися роликами. Известны также прессы с горизонтальной кольцевой неподвижной матрицей.

Другие рабочие органы: шнековые, рулонные, вальцовые - в силу тех или иных причин не нашли применения в практике кормоприготовления.

Для получения гранул сухим способом наибольшее распростра­нение получили вальцовые прессы с кольцевой матрицей. К ним относятся: для гранулирования травяной муки – ОГМ-0,8А, ОГМ-0,8Б, ОГМ-1,5А, ОПК-2А; для гранулирования комбикормов – ДГ-1 и ОГК-3. На оборудовании типа ОПК можно выполнять брикетирование травяной резки и кормовых соломистых смесей.

В оборудовании ОГМ травяная   мука   из   сушильных агрегатов   поступает   через   заборник   1 (рис. 1.38) в циклон 2 и из него – в расходный бункер 4. Циклон 3 служит для улавливания пыли, уносимой с потоком воздуха из циклона 2. Чтобы мука равномерно поступала на гранулирование, и в бункере не образовывались своды, в нем установлена планетарная мешалка, приводимая в действие от вала шнекового дозатора 5, который регулирует количество муки, поступающей на гранулирование, путем изменения частоты вращения, так как он приводится в действие от автономного электродвигателя через клиноременный вариатор. При выходе из дозатора мука увлажняется водой, по­ступающей через систему ввода воды в распылитель 6. Вместе с во­дой   могут   вводиться   антиоксиданты   и   связующие   вещества. Равномерность увлажнения и однородность смешивания обеспечи­вает быстроходный лопастной кондиционер-смеситель 7, который также имеет автономный привод от электродвигателя.

Из смесителя кондиционированная травяная мука самотеком поступает в приемник пресса 8, откуда направляющими лопатками подводится на внутреннюю поверхность матрицы. Выдавленные прессующими вальцами из рабочих отверстий матрицы монолиты спрессованного материала встречаются с неподвижными ножами и обламываются, образуя гранулы. Выходящие из пресса гранулы имеют высокую температуру (75...85 °С) и непрочны. Они поступа­ют по лотку в норию 9, которая поднимает их и направляет в охлади­тельную колонку 11. Просасываемый через колонку вентилятором циклона 10 воздух охлаждает гранулы, которые попадают на сор­тировальное сито 12 и с него – в отборник 13, откуда направляются на затаривание в мешки или транспортируются к месту хранения россыпью. Часть муки может не сгранулироваться (до 5 - 7 %). Часть горячих гранул может рассыпаться в крошку. Эта мелочь про­ходит под сито, через отборник 14 воздухом транспортируется в циклон 10 и направляется на повторное гранулирование.

Рис. 1.38. Схема технологического процесса работы оборудования типа ОГМ: 1 – заборник муки; 2, 3 и 10 – циклоны; 4 – бункер; 5 – дозатор;        6 –  распылитель воды; 7 – кондиционер-смеситель, 8 – пресс; 9 – нория,      11 – охладительная колонка, 12 – сортироваль­ное сито; 13 – отборник гранул; 14 – отборник крошки и негранулированного корма

Основная часть в комплекте оборудования типа ОГМ – гранулятор, который состоит из шнекового дозатора 5, лопастного сме­сителя 7, пресса 8, редуктора привода дозатора. Основа гранулятора – пресс (рис. 1.39), состоящий из редуктора и узла прес­совании с вертикальной кольцевой матрицей и двумя пассивными вальцами.

Электродвигатель через эластичную муфту соединен с валом-шестерней 1. В постоянном зацеплении с валом-шестерней нахо­дится зубчатое колесо 5, жестко закрепленное шпонкой и гайкой 4 на полом главном валу 6. К фланцу главного вала сегментами 7 при­креплена матрица 8, которая зафиксирована шпонками от провора­чивания.

К наружному торцу вращающейся матрицы прикреплен кони­ческий приемник 10, образующий вместе с ее внутренней полостью камеру прессования. Внутри главного вала размещена  ось 2, на од­ном ее конце установлены две плиты, между которыми на эксцент­ричных осях смонтированы прессующие вальцы 9. Зазор между ра­бочими поверхностями вальцов и матрицы, равный 0,3 - 0,5 мм, ре­гулируют с помощью специальных рычагов и болтов на передней плите вальцов. На другом конце оси 2 на шлицах посажен фланец с лыской, который через срезной штифт 3 жестко соединен со стака­ном заднего роликового подшипника.

Рис. 1. 39. Схема пресса-гранулятора типа ОГМ: 1 – вал-шестерня; 2 – ось; 3 – срезной штифт; 4 – гайка; 5 – зубчатое колесо; 6 – главный вал ;  7 – крепежный сегмент; 8 – матрица; 9 – прессующие вальцы; 10 – приемник муки

При обычной нагрузке срезной штифт удерживает ось от враще­ния, и прессующие вальцы вращаются лишь вокруг своих непод­вижных осей. Если пресс окажется чрезмерно перегруженным гра­нулируемой массой, или в зазор между вальцами и матрицей попа­дет посторонний предмет, то валец заклинится, и вращающий мо­мент от матрицы будет передаваться на ось 2, а через нее – на срезной штифт 3. После срезания штифта фланец начнет поворачи­ваться и имеющейся на нем лыской нажмет на толкатель конечного выключателя, который отсоединит от сети все электродвигатели и остановит пресс, предохраняя его от поломки.

Рабочие органы пресса (комплект матриц и вальцов) считаются дорогостоящими, поэтому в процессе эксплуатации необходимо обеспечить за ними надлежащий уход.

Срок службы матрицы и вальцов будет на 15 - 20% больше, а производительность пресса и качество гранул более высокими, если для кондиционирования травяной муки использовать сухой пар под давлением 0,2 - 0,3 МПа.

Основные составные части оборудования ОПК-2: системы на­копления травяной муки или комбикорма, забора резки, дозирова­ния и смешивания кормов с водой или паром, охлаждения и сортирования гранул или брикетов, пресс и электрооборудование. При гранулировании травяная мука или комбикорм подаются шнековыми транспортерами 1 (рис. 1.40) в накопительный бункер 3, откуда забираются дозатором 2 и направляются в смеситель 6, куда поступают вода или пар для кондиционирования. Травяная мука или соломенная резка забираются с помощью циклона 11 и вентилятора 12, подаются на транспортер 10, а оттуда непосредственно в сме­ситель на кондиционирование. После кондиционирования отдель­ные виды корма или их смеси, приготовленные по заданной рецеп­туре, направляются в пресс 7 для получения гранул или брикетов. Обычно резка или кормосмеси с резкой брикетируются, а мука и комбикорм – гранулируются, для чего в прессе меняются прессующие узлы.

Полученные гранулы или брикеты ленточным транспортером 8 и норией 9 движутся в охладительно-сортировальную колонку 14 жалюзийного типа, где охлаждаются потоком воздуха, создаваемым вентилятором 15, и сортируются. Неспрессованный корм и крошка через сортировальные отборщики 13 и 16 потоком воздуха, создаваемым вентилятором 4, направляются в циклон 5, а оттуда на повторное гранулирование в бункер-накопитель или на брикетирование в смеситель. Отсортированные гранулы или брикеты идут на склади­рование или непосредственно на скармливание.

Рис. 1.40. Схема технологического процесса оборудования ОПК-2:           1 и 8 – шнековый и ленточный транспортеры; 2 – дозатор; 3 – накопительный бункер; 4 – вентилятор сортировки; 5 и 11-  циклоны сортировки и резки;      6 – смеситель; 7 –  пресс; 9 – нория; 10 – транспортер резки; 12 – вентилятор резки; 13 и 16 –сортировальные отборщики; 14 – охладительно-сортировальная колонка, 15 – вентилятор для охлаждения гранул и брикетов

Узлы гранулирования оборудования типов ОПК и ОГМ имеют примерно одинаковую конструкцию, за исключением того, что у первого матрица стационарная, а у второго вращающаяся. Узел брикетирования оборудования типа ОПК имеет матрицу с радиаль­ными каналами сечением 35 х 35 мм, выходная часть которых регу­лируется пружинами.