《发酵豆粕干燥技术研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发酵豆粕干燥技术研究.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、生物发酵豆粕饲料枯燥技术的争论虞宗敢 高翔周荣摘要针对生物发酵豆粕物料的特性，对其在枯燥过程中物性的水分变化过程进展争论。本文依据生产实际中采集的数据与理论计算进展比较分析，得动身酵豆粕在烘干过程中的干 燥特性曲线，为生产发酵豆粕的烘干工艺争论与设备的设计供给参考。关键词生物；发酵；豆粕；饲料；枯燥近几年生物发酵豆粕作为兴起的型高蛋白饲料在我国的进展相当快速，发酵豆粕承受高科技生物技术，利用微生物发酵和酶解，消退了豆粕中的抗养分因子，含有丰富的有益于动物生长发育消化的蛋白小肽，各种氨基酸、益生菌、乳酸菌等养分成分，使豆粕中的蛋白质被动物充分吸取利用。该产品可替代鱼粉、酵母粉及等量的乳清粉，作为
2、高效能的多酶蛋白饲料添加剂和高档蛋白饲料。由于其拥有优良的品质饲用价值提高，所以市场的价格大大高于豆粕。发酵豆粕本身的生产本钱较低廉，所产生的利润格外巨大，已被越来越多的饲料生产企业作为一种正式的战略型饲料产品来进展开发。在湖北、广东、江西、河北等地，发酵豆粕饲料的生产已形成相当的规模，从进展趋势上看，发酵豆粕在禽蓄、水产养殖应用潜力巨大前景相当宽阔。但是从目前的生产状况看，工艺技术上仍有很多缺乏之处，其中发酵后的豆粕烘干就是一个薄弱环节，枯燥局部约占加工本钱的 50%以上，对产品的质量和利润的掌握影响较大。目前很多生产厂家发酵豆粕的枯燥工艺主要是依据以往饲料的烘干工艺和设备进展操作，并依据临
3、场阅历进展调整，没有专用的烘干装备， 产品质量不能令人满足，枯燥时往往会消灭物料温度不均匀，外表干了内部未干或温度太高破坏品质外表焦化等现象。消灭这种状况是由于生产者不清楚发酵豆粕的物料特性，没有把握正确的烘干工艺和针对发酵豆粕研制的专用烘干装备。因此对发酵豆粕的物性和烘干过程进展争论，了解其烘干特性对产品质量的提高本钱的降低和规模化生产有重大意义。1 发酵豆粕所含水分性质及特点1.1 结合水分结合水分主要是指物料细胞或纤维管及毛细管中所含的水分。这种水分是以化学力或物理化学力与物料结合的，结合力较强。结合水分的水蒸气分压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压，降低了水蒸气向空气集中的传质推动力，难以去
4、除。如豆粕本身的内涵水分。1.2 非结合水分非结合水分指存在与豆粕外表的吸附水分及空隙间的水分。这种水分与豆粕以机械力结合，结合力较弱。非结合水的蒸汽压与同温度下纯水的饱和蒸汽压一样，故交易去除。如豆粕发酵时参加的水。1.3 平衡水分当发酵豆粕与肯定温度及湿度的空气相接触时，势必会放出或吸取水分而到达肯定平衡状态，此时豆粕外表的水蒸气压等于空气中的水蒸气分压，豆粕中所含的水分就称为豆粕在此空气状态下的平衡水分。1.4 自由水分物料中所含大于平衡水分的那局部水分，即发酵豆粕在烘干过程中可以去处的那局部水分。1.5 物料特点经生物发酵后的豆粕具有肯定的黏性，依据发酵工艺和承受的菌种不同，水分在 3
5、0%-48%之间，用手捏紧有积团现象，呈金黄颜色微酸性味。应当说明的是结合水分与非结合水分的区分取决于豆粕本身的特性，而平衡水分与自由水分，还取决于枯燥介质的状况。也就是说在恒定枯燥的条件下，发酵豆粕含水率的变化状况呈现稳定的变化趋势，因此通过烘干过程测试假设干时间点上发酵豆粕的温度和含水率，可以完整的了解发酵豆粕的枯燥特性，对烘干工艺的制定和设备设计选型将起到指导作用。2 发酵豆粕的枯燥曲线和枯燥速率曲线2.1 数据采集的条件以湛江银恒集团生物科技发酵豆粕生产实际所记录的数据来绘制枯燥特性曲线。该公司承受中国水产科学争论院渔业机械仪器争论所供给的带有搅拌装置的流化床枯燥机，枯燥介质为空气经蒸
6、汽换热器换热，进风温度为130oC，物料的初始水分30.75%，进料时排气温度为73oC，成品含水率8.5，出料的排气温度为 65oC，单位取样时间间隔为 2.5 分钟，测试 20 分钟该流化枯燥机的成品产量为 500kg，绝干物料的枯燥面积为 0.037m2/kg。2.2 发酵豆粕的枯燥曲线干基含水率 c0.440.430.380.270.180.130.100.070.06kg 水/kg 干物料表 1 恒定条件下枯燥过程中的参数序号123456789时间 nim02.557.51012.51517.520出风温度 oC737062585860657288物料温度 oC283436.542.
7、54350596775含水率%30.7530.0527.3821.2515.3811.759.156.135.75依据测得的数据绘制动身酵豆粕在该恒定条件下的枯燥曲线图图 1恒定条件下发酵豆粕的枯燥曲线依据表 1 算出单位时间间隔内的蒸发水量，从而了解枯燥时不同间段内，发酵豆粕水分的变化状况。时间段 豆 粕 重 量 含 水 率 水分含量 蒸 发 量 蒸发百分比表 2 不同时间段内物料的水分变化状况minkgkgkg初始状态660.630.75203.1005 分钟后63027.38172.530.617.510 分钟后540.715.3883.289.35115 分钟后503.69.1546.
8、137.121.220 分钟后485.45.7527.918.210.33 结果与争论3.1 枯燥曲线探讨从图 1 中可以反映动身酵豆粕枯燥时的干基含水率 c、出风温度 t 与时间的对应关系。在 A 阶段物料处于预热阶段，物料外表的含水率缓慢降低，而排气温度在经过 2 分钟左右的缓慢降低后进入快速下降，说明此时物料中的非结合水分快速吸受热量蒸发，枯燥速率也随着物料温度的提高而上升，物料由预热阶段变成为升速阶段。到 B 阶段，此时物料的干基含水率快速下降，且与时间呈线性关系，此时排气温度维持在相对稳定状态，物料外表水分汽化所吸取的热量等于补充的热量，物料的外表温度等于空气的湿球温度，枯燥速率到达
9、最大值，该阶段蒸发的水量直接占到总蒸发水量的 51，此阶段被称为恒速枯燥阶段。在 C 阶段枯燥曲线的斜率渐渐平缓说明此时发酵豆粕外表已不能维持潮湿状态，物料内部的结合水分开头向外集中，但集中速率低于外表汽化速率，使得外部补充的热量大于水分汽化所吸取的热量，排气与物料温度开头逐步上升。随着物料内部结合水分集中的困难程度增加，可汽化的水分越来越少，排气与物料温度上升加剧，再连续烘干到达平衡含水率时，此时枯燥速率趋为零，此后连续枯燥也不能降低含水率，此阶段被称为降速枯燥阶段。表 1 中可以看到该发酵豆粕只要经 1315 分钟的枯燥，其含水率就能到达成品的要求。3.2 枯燥速率曲线从发酵豆粕的枯燥曲线
10、中可以看出，物料在不同的含水率状况下，枯燥速率呈现对应关系，为了更准确的了解发酵豆粕的枯燥特性，更利于生产实践，需绘制枯燥速率曲线。3.2.1 恒速枯燥速率 v0枯燥速率的定义为单位时间，单位枯燥外表积汽化的水重量以 v 表示。v欲绘制枯燥速率曲线，最重要的是求出恒速枯燥条件下的枯燥速率 ，在恒0速枯燥阶段，枯燥速率 v=v0=常数。v恒速阶段的枯燥速率，可由枯燥速率曲线查得。0v= - qmdc10Sdt将上式分别变量后积分：q1t dt = - m,c0Sn0c0 dcc1qt= m,c (c1Sn10q- c )0则 v=0m,cSt1(c - c )102，式中t1=恒速阶段的枯燥时间
11、，s 或 h； qm c =湿物料中确实定干物料量，kg S外表枯燥面积，m2c1物料初始干基含水率，kg 水/kg 干物质；c0物料临界干基含水率，kg 水/kg 干物质。t10.083h，qm c =457kg S16.93m2/kg c10.38kg 水/kg 干物质c00.18kg 水/kg 干物质将条件代入得v=457.5016.930.083(0.38 - 0.18)65.12kg/(m2h)3.2.2 升速阶段枯燥速率 v1从枯燥的前两分钟的状况来，初始阶段的枯燥速率是比较缓慢，几乎从零速开头，这与发酵豆粕的物料特性有关。不同工艺生产的发酵豆粕初始枯燥速率变化较大，有些发酵豆粕品
12、种的初始烘干速率较高升速阶段几乎可以无视不计，应依据实际测试结果来确定。3.2.3 降速阶段此阶段枯燥时间的计算通常承受简便的计算方法，即用连接临界点 C 与平衡含水率 E 的直线来代替降速枯燥阶段的枯燥速率曲线，实际就是假定在降速阶段中，枯燥速率与物料中自由水分cc2成正比。则有n=n 0= K3c - c2c- cc0p式中 Kc比例系数，kg/m2s即 CE 直线的斜率。将上式变形代入式1中，得：qn = - m,c dc = K(c - c)4Sdtcp将上式分别变量并积分：t2 dt = -qm,cc2dc0K Scc c - c0pqc- ct=m,c ln 0p2K Scc- c
13、2p= qm,c c0 - cpcln0- cp5Snc- c02p qm c457kg，S16.93m2v0=65.12kg/(m2h) c00.18kg 水/kg 干物质cp0.06kg 水/kg 干物质c20.07kg 水/kg 干物质成品干基含水率 代入式5，得= 457.50.18 - 0.06 ln 0.18 - 0.0616.9365.120.07 - 0.06=0.124h则物料的总枯燥时间：tt0t1t20.08+0.08+0.1240.29h17.4min计算结果与枯燥曲线吻合，由此可绘动身酵豆粕的枯燥速率 c0v 曲线图图 2 恒定枯燥条件下发酵豆粕的枯燥速率曲线3.3
14、枯燥速率曲线探讨由图 2 可以看动身酵豆粕的烘干过程与其他物料的枯燥速率曲线相类似，分为升速、恒速和降速三个阶段。在升速阶段，湿物料通过预热进展升温，同时一局部外表结合水分汽化与物料分别，直至物料温度与热空气的湿球温度一样。此时工艺过程进入恒速阶段，物料外表充分潮湿，枯燥速率由外表水分汽化速率所掌握，为一恒定值，此过程的时间占全部烘干过程的 1/4，却占全部蒸发水量的1/2，是烘干工艺的主要阶段。当物料的干基含水率 c 降至 0.18 以下时，则进入降速枯燥阶段，物料外表不再能维持足够潮湿，开头有结合水被汽化。此时水分由物料内部向外表的集中和外表水分的汽化同时进展着，但内部集中的速率低于外表汽
15、化的速率，所以此阶段的枯燥速率由内部集中速率掌握。随着豆粕内水分的不断削减，物料外表变成干区，使得实际汽化面积减小，汽化面渐渐向物料内部移动，增加了固体内部的传质阻力，造成枯燥速率下降。当豆粕的干基含水率降至 0.06kg 水/kg 干物料时，枯燥速率趋于零，此后再连续枯燥也不能降低物料的含水率。所以此时的干基含水率就是该状态下发酵豆粕的平衡含水率。与恒速阶段比较，降速枯燥去除的水分相对较小，所需的时间更长。4 结论4.1 依据发酵豆粕在恒定条件下的枯燥曲线图 1和枯燥速率曲线图 2可以看出，与大多数物料的枯燥曲线相比，发酵豆粕的预热阶段比较长，占总烘干时间的 25。产生此状况的主要缘由是豆粕
16、在发酵过程中发生生化反响，豆粕外表的蛋白质大量乳化变性，变得较为粘稠，使得小片状的豆粕颗粒相互黏结， 输送过程很简洁成块状团状形态，不利于内部水分的转移蒸发，使得发酵豆粕在开头阶段去水缓慢。经过 23 分钟的烘干，黏结状物料外表水分渐渐降低，物料外表呈现松脆多孔的状态，并且设备不断的搅拌，物料不断的撞击碎裂，使得物料的整体枯燥面积不断的增加，从而枯燥速率快速上升，很快进入抱负的恒速枯燥状态。4.2 从发酵豆粕的恒定枯燥条件下的枯燥曲线图 1可以看出，在降速阶段枯燥曲线与大多数物料的枯燥曲线相比仍有较大斜率，说明此时物料仍有较大的枯燥速率。产生这种状况的缘由同样是由发酵豆粕的物料性质打算的。在发
17、酵豆粕的平均含水率低于 13时，豆粕呈松脆状态，除较硬的表皮及胚芽外，受外力作用极易裂开，从而使外表积不断增加，使得仍有肯定的枯燥速率。所以，当发酵豆粕的含水率降至临界含水率0.18kg 水/kg 干物料以下时，发酵豆粕的外表含水率已经低于 13，豆粕不断的碎裂使枯燥面积增加，提高了水分的汽化。发酵豆粕的这种物料特性对烘干格外有利，可大大缩短降速枯燥的工艺时间。因此降速枯燥阶段也是重要的去水过程。4.3 此外发酵豆粕烘干速率还取决与烘干的温度与物料的烘干外表积。提高烘干温度可提高烘干速率，削减烘干时间。但极有可能影响发酵豆粕的品质，发酵豆粕水分高又有黏性，过高的枯燥温度极易使物料外表温度过热产
18、生焦化，反而影响物料内部水分的转移速度，且产生能源铺张，增加了能耗本钱。因此在通常条件下，不建议大幅提高烘干温度，来提高产量。对于发酵豆粕的烘干温度，通常掌握在 120oC130oC 之间较为经济合理。同时，为了提高发酵豆粕的烘干速率，可用增大物料外表积的方法。在烘干设备内部加装搅拌设备装置，通过搅拌使黏团的发酵豆粕在枯燥过程中外表水分蒸发即被碰撞碎裂增大与枯燥介质的 接触面积，使团状物料随枯燥时间增加而消逝，从而大大提高水分蒸发量，加快了烘干进成。利用这种方法，在实际生产中取得了格外抱负的效果。2023-7参考文献1. 陈宏勋.管道物料输送与工程应用.化学工业出版社.2023.102. 周巍.食品工程原理.中国轻工业出版社.2023.93. 潘永康.现代枯燥技术.化学工业出版社 1998.94. 国家机械工业局.中国机电产品名目 第 15 册.北京：机械工业出版社 2023.06说明：发表人单位：中国水产科学争论院渔业机械仪器争论所发表人简介：虞宗敢：高级工程师，长期从事饲料资源装备的争论，担当过几十项大型工程工程。