鑄模前段之打粒作業(上)
A、定 義
打粒可粗略地定義為：「將磨成細粉的飼料顆粒，以一種熱塑成型的擠壓方式，使成為高密度而容易運送的粒料」。說它是熱塑性的，因為當加熱與攙濕的作用，使飼料原料中的蛋白質與糖具有塑性。打粒作業中的成形部發生在當濕熱的飼料壓入模內，塑成形狀，並在模孔中停留一短暫時間再予擠出時。成型與擠壓的力量皆來自滾壓輪，其作用在攫取鑄模面的飼料，並用力擠入模孔。
B、優 點
飼料打粒的優點有：
1.高能量飼料加上濕、熱及壓力的作用，產生某種程度的糊化，使得禽獸較能充分利用原料，改善飼料效率，此種優點在家禽方面更為明顯。
2.粒料可避免偏食。所有的原料混合均勻後，經過打粒，各成分皆塑在一起，因此，配方中的所有成分都被吃下去，即可避免浪費又得到均衡的營養。
3.粒料可避免在運輸時各成份分離，在加藥飼料中，若吃到一些不成比例的濃縮微量成份會使動物生病，粒料可避免之。
4.打粒增加容積密度。此點對於富纖維質的原料特別有利。如苜蓿、甜菜渣、麩質飼料等。以苜蓿打粒來說，幾乎可使其容積密度加倍，從每立方英尺17磅增加到31磅重。(每立方公尺272公斤增加到497公斤)密度大小當然是依照打粒的情形而定，以製糖業的副產品飼料原料甘蔗渣而言，其密度由每立方英尺8磅到32磅重都有，(每立方公尺128公斤到513公斤)，比例為4比1。而其在儲存與運輸方面的利益由儲倉的減少及載重費的增加就可明顯得知。
5.圓筒形的高密度粒料其運輸的特性較佳，而使散裝作業較為簡化，許多粉狀的原料，要出倉口都很困難。有些太過自由流動的原料會從筒倉溢出，將這種原料打成粒狀可使之較易控制。
6.粒料減少自然損失。牧場使用的方塊粒，可算一例。粒料也較不會被風吹掉造成損失。
C、操作的基礎與理論
打粒機的基本作用是形成粒料。打粒實際發生在鑄模與堃壓輪之間一小塊區域。至於打粒過程的其他部份，都是為了增強這一重要區域的一些功能而設。因此接著我們要很仔細地探討這一區域，以徹底瞭解為什麼我們要均勻地進料，適當地調質等等。
1.定 義
a、堃壓輪組：
外有輪殼、內有偏內軸．中有軸承的𡑔輪，有點像是汽車的前輪。其唯一的驅動力是與鑄模與堃壓輪間的薄層飼料接觸之摩擦力。
b、鑄 模：
鑄模也是被動的機件，其動力是來自打粒機的主馬達。鑄模上面有許多排孔洞，飼料在其中以緊密的壓縮狀態流動。模孔與鑄模的厚度決定成粒的大小與特性。
c、飼 料：
即進入打粒機預備打成粒料的成品。
d、工作區：
打粒室的工作區可以視為接受粉狀飼料、壓縮之、迫使進入模孔。因此工作區有三個部分。
e、壓縮區：
飼料壓成粒料的密度。
f、擠出區：
飼料達到粒料的密度，並開始流經模孔。
2.打粒機的作用力
為了徹底瞭解打粒機如何工作，我們必須知道其中的各種力量 如何在打粒室中發生作用。特別是必須仔細觀察到打粒室內堃壓輪與鑄模門楔形區域，作用於其上一小堆飼料的力量。
在此點有三種主要的力量
a、堃壓輪力：
此即堃壓輪作用於飼料的力量。此一力量與堃壓輪與鑄模的接觸點有關，用以將飼料壓縮並擠出。
b、徑向力：
第二種力是來自鑄模，其有阻止飼料通過模孔的阻力。
c、切線力：
第三種力是使飼料隨著模面移動的力量，使飼料不致於在堃壓輪前面迸濺。此一力量與堃壓輪所施的壓力及飼料本身的摩擦特性有關聯。而與你用力踩煞車時，使車子停止前進的力量很類似。
3.外在的因素
以上述的幾個觀點，再來看看當我們改變其他加工條件時，會有什麼情況發生。
a、進料量：
使飼料傾向於沿模面打滑的力量，是導致打粒機堵塞的原因。密集的飼料堆積在堃壓輪前面，直到堃壓輪無法攫住飼料，並開始推使飼料沿著模面向前，而無法使之向下擠入模孔，因此機械就堵塞了，除非操作員能很快發覺，否則整部打粒機之內部空處將填滿飼料。
牢記這一點，則我們很容易想像到，當進料量突然增加時，會發生什麼事。首先，我們在堃壓輪前面有很薄層的密集飼料，堃壓輪很容易攫助它，並擠入模孔。但是突然，堃壓輪前的飼料量大增，堃壓輪無法攫住，而開始打滑。這種情況下，操作很不順，打粒機的主馬達負載很不穩定。因此我們要想盡各種辦法，使進料穩定均勻，以減少問題發生。
b、飼料分佈：
很明顯地，每一個堃壓輪所吃的飼料量應該一樣多。事實上，若有一組堃壓輪所吃的料比它組多，則產量必受限於此組。飼料在鑄模面分佈是否均勻，也是一個問題。假如所有的飼料都堆積在堃壓輪前面，則堃壓輪勢必無法接受而影響產量。假如我們能夠將飼料很均勻地散佈在整個模面上，打粒機的產能必定增加。在堃壓輪的兩邊多少會有飼料溜掉，但是其量有限。
c、堃壓輪調整：
堃壓輪與鑄模間的距離必須適當調整，否則堃壓輪不會轉動。記住堃壓輪必須與鑄模有所接觸才能動。堃壓輪若不動，則其變成像犁一樣，使飼料沿模面移動，而不會將飼料壓入模孔。這也是為什麼堃壓輪位置設定是打粒機操作的關鍵因素。記住，飼料流經模孔是會使鑄模磨損，因此鑄模與堃壓輪的距離是會愈來愈遠。
d、保 養：
打粒主機軸承及堃壓輪組軸承間隙的調整也是很重要的因素。軸承間隙過大，則堃壓輪殼與軸游隙增大，與模面的距離也增大，因此會產生跳動現象，使打粒機操作不穩。假如主軸承過鬆，情況也類似上述。鑄模與堃壓輪若太近曾相互碰擊，太遠則打粒機會堵塞。
e、飼料的摩擦特性：
於此我們再次參考汽車輪胎以說明之。假如我們在雪地駕車，輪胎會打滑，我們只能停在原地不能前進。但假如我們在輪胎下加上一些砂子或灰以增加摩擦力，則會停止打滑。飼料原料的磨擦特性在壓輪與鑄模間的作用類似以此。假如我們添加的水份過多，原料變得滑溜，而使堃壓輪不能轉動，飼料也就無法壓入模孔，這也是為什麼原料加水過多，打粒機會打滑的原因。飼料變得太軟而又滑溜，失去轉動堃壓輪的能力。因此飼料加入的蒸汽量要適當，同時攪拌必須很均勻。粉料含水量的變化會使其摩擦特性隨之變化，打粒機的操作也因此而發生變化。
粉料也可能太乾。若原料太乾，則不易通過模孔，其與模孔的摩擦力大於從堃壓輪得到的壓力，在這種情形下，打粒機無法接受飼料，因而阻塞。
最後我們必須考慮原料本身，飼料若混合不當或有分離現象，我們會一下子得到很滑溜的飼料，而另一下子又得到阻力很大的飼料，因此打粒機的負載變化便很大。
f、鑄 模：
鑄模本身也可能有所變化。假如鑄模受到腐蝕，模孔對飼料流動的阻力很大以致不能受料。鑄模部份洞口塞住也會有撞擊聲，並會阻礙流動。
g、堃壓輪：
堃壓輪殼面會磨損而降低摩擦特性。假如殼面的磨耗不均，就無法與鑄模間保持適當的距離，因此操作就不會順利。
由以上基本觀點，再來看看製粒系統的其他各部件，及其對加工的關係。
D、製粒系統設備與安裝
1.概 述
任何時候，一有打粒問題發生，我們應該檢查整個製粒系統，而非只是打粒機，因此要設法能在系統的各個階段取到樣品，以便檢查
為說明此點，試考慮以下情形：當品管人員告訴我們，上週生產的粒料，其粉末含量大增。因此，我們應該知道問題到底是出在原料，或在打粒機或在其他地方。假如我們有檢查點，則各就各項加工步驟加以分析。首先要檢查的是打粒機出來的粒料品質，冷卻器出來的粒料品質，筒倉排料器出來的粒料品質。在這一特別的例子中，我們或許會發現需要在筒倉進口的斜槽處加以修補。而在設計上也需稍作修改，否則新斜槽的一些凸起部份，會使粒料入筒倉前先破碎。迅速接近檢查各取樣點，可節省許多時間。
當我們考慮整個系統時，首先我們要檢查進到打粒機前之筒倉內的原料狀態，因此就要檢查混合機的能力。有些時候，混合機的攪拌時間低於廠商要求的低限時間，結果有許多混合不均的原料進入打粒機，打粒機便要加工許多瞬間變化的單位原料。在這種情形下，我們實際上可以在打粒機頂上筒倉的視玻璃看到不同顏色的層次或粉體。
不當的或設計差勁的處理設備，亦會造成混合後飼料原料的分離。
2.筒 倉
打粒機上端的中間供應筒因個別的設計而有所不同。一般的設計是幾個筒倉裝在一共用的接料漏斗之上，供料到打粒機的進料器。供應筒的大小需足夠，以保證持續的供料到打粒機，同時其大小需與混合系統配合，以確保整體有效運轉。經驗告訴我們，最少需要兩只筒倉，每只的容積最少要為批式混合機的1.5到2倍大。
3.進料器
進料螺運機是打粒機的節流器。螺運機本身必須是斜錐形或變節距的設計，以使飼料自筒倉穩定流出。進料螺運機的直徑與節距必須與進量料平衡，在正常的運轉時，螺運機的轉速大約是每分100轉。如此可得到較平順的出料，避免瞬間大量的料自螺運機排出。
進料螺運機由變速馬達帶動，而其控速器操作位置，必須使操作員能同時看到打粒機電流表及檢查粉料入打粒的情況。
4.調質機
調質機有攪拌的機構，對任何加入飼料之物質攪拌的作用。其功能與汽車的化油器相比較。
調質機內有攪拌器，使添加物混入飼料。攪拌器的葉片要注意調整，使調質機內要有適當的飼料量及適當的滯留時間，以使添加物能很均勻地拌合混入飼料內。
攪拌器的葉片尖端速度應依照所要打粒的原料來加以調整。當打粒的原料又輕又蓬鬆時，小於每立方英尺20磅(每立方公尺320公斤)，其尖端速度應為每分鐘600到900英尺(每分鐘183到274公尺)。對於容積密度較大的飼料，則其尖端速度為每分鐘900到1200英尺(每分鐘274到366公尺)時，能有較佳的結果。攪拌器的作用在於使添加物拌入飼料，而不在擊碎之，因此，攪拌器的速度愈慢愈好，以減少磨損。
通常所謂添加物是指蒸汽。蒸汽應該由調質室的後下方引入，而該處之葉片角度應調整，使保持一定量的飼料。蒸汽往上流滲入飼料。攪拌器的轉動使蒸汽不斷混入飼料好像飼料的每一顆粒皆曝露在蒸汽中。
5.添加蒸汽
任何有效率的打粒作業，都有賴於添加適量的良好蒸汽。蒸汽系統不良，不只打粒機操作員會感到困擾，工廠的管理也受連累。
蒸汽的供應要考慮三個主要因素：蒸汽量、蒸汽壓力及蒸汽品質。
大小合宜的鍋爐可以產生足量的蒸汽。通常鍋爐的蒸汽不只供應打粒系統用，還需供給廠內其他輔助設備使用。
以下列步驟很容易算出打粒所需的蒸汽量：
a、以你最好打粒的飼料，記下打粒機最大的產量。
b、將該數字乘以此種飼料所能接受的最大水份百分比。為安全計，可估算為6％。
c、以此數字(公斤蒸汽／時)除以15.7。此即在100℃時每小時水的蒸發量，相當於1鍋爐馬力。
d、將以上的結果除以0.83。即除以在10℃的補充水之大約修正因素。
高壓鍋爐(60到150PSi(4.62到10.6kg／cm2))是比低壓鍋爐(10到15PSi (0.73到1.1kg／cm2))更為適用。因為高壓蒸汽可用較小的輸送管，控制閥等可以減低成本。低壓輸送時，管路成本大約是高壓輸送時的4倍。在新型大產量的打粒機，很難找到適用的低壓管路控制閥。
6.蒸汽輸送
既有了足量的蒸汽，接著必須考慮如何以一定的壓力將不含冷凝水的蒸汽送到打粒機。
任何良好設計的製粒系統應該包含設計良好的蒸汽系統。
任何良好的手冊也都會談到不同蒸汽流動所適用的各種管徑大小，因此要適當地安裝不同尺寸的管路。為了節約能源，應在管路委當地保溫。
7.添加糖蜜
配方中含有糖蜜時，為了打粒機操作順利，及為了最佳的粒料品質，我們必須使糖蜜很均勻地滲入飼料。要達到這個目的，我們最好將蜜弄成細滴隨蒸汽噴入調質室內的粉料。同時，加熱的糖蜜噴到飼料上也較易被吸收。
8.打粒機
打粒機的大小必須有效地合乎我們的需要。我們可以請教打粒機供應商。下面三點影響打粒機的選擇與操作：
a、配方或原料的型式。
b、所需的能力。
c、產品的種類。
選擇打粒機有以下諸標準：
所需馬力：
將某一配方打成粒狀所需要的動力主要是根據原料的特性。接下去我們會詳細討論原料對打粒的關係。然而，對不同配方，打粒所需的動力我們可以每馬力小時多少公斤(kg／HPH)來表示。大多數的配方都可歸納成幾類，而每一類配方每一馬力小時的產量也都很穩定，例如：
穀物含量高的配方如家禽料，通常其打粒效率為90.7到99.8kg／HPH。
高蛋白質補充料或濃縮料之打粒效率通常為36.3到54.5kg／HPH。
12到15％完全乳牛飼料之打粒效率為63.5到72.6kg／HPH。
主馬達：
打粒機主馬達的選擇應該與整個製程匹配。其所需馬力數是由所需產量與打粒效率kg／HPH所決定。
所有打粒機馬達都有過載保護裝置，以免燒毀。
堃壓輪組：
堃壓輪組的兩個重要的因素為適當能力的軸承以承受打粒作業所生的應力，以及合適的堃壓輪殼以得到最大的黏著摩擦力，以避免堃壓輪打滑。
堃壓輪殼有四種基本的型式：
1.碳化鎢輪殼：
此為由埋藏在溶融母體的碳化鎢顆粒所構成的粗糙表面。耐磨擦且有很好的黏著磨擦特性。
2.槽溝式輪殼：
相當普遍的一種型式，還可細分為兩種，其一是槽溝兩端開放，另一種是槽溝兩端封閉，以減少邊緣滑漏的現象。此種輪殼的最大優點是反阻塞。
3.窪洞型輪殼：
此種輪殼在表面上鑽有窪洞，填滿飼料時，產生摩擦性表面。
4.投硬幣口型輪殼：
此種輪殼在表面上有硬幣型的細長溝，以改善其黏著磨擦特性。但是就窪洞型或投幣口型的輪殼，一旦開始磨損，就漸有打滑之趨向。
鑄模：鑄模是粒料成型之心臟。鑄模的許多特性皆可改變以適應不同配方所需。許多例子中可以看出，為了解決一些問題，我們必須與廠商研討一下鑄模的特性。為了有效地討論鑄模及其性能，必須知道以下一些名辭。
鑄模的特性與定義
1.d＝粒料直徑
2.L＝有效長度
注意此為鑄模實際對飼料作功的長度。
3.T＝全厚
注意此為鑄模之厚度。許多例子中可以看出，為了打粒時所受的應力，鑄模的全厚都比有效長度要稍長些。鑄模愈厚，強度愈強。通常鑄模厚度的增量變化為1/4"(6.35mm)及5"(127mm)厚。此一厚度對飼料商所需的彈性變化及鑄模商的標準範圍來說都很洽當。
4.x＝出口孔深
此為鑄模全厚與有效長度之差。鑄模的出口孔是以較大的鑽子從出口端鑽了一定的深度，使這段長度的粒料不受到鑄模的壓力。出口孔有錐形底及方形底兩種。通常是使用方形底，因為一般的配方當其離開鑄模內之壓縮區時很少會膨脹。但是當一些原料離開鑄模內的壓縮區時會膨脹，則必須使用錐形底，以避免飼料懸掛在出口，並使之均勻地形成直徑相等於出口直徑A的粒料。
5.D＝入口直徑
大多數鑄孔的入口皆為錐形以使原料較易入洞，而此一錐形部當飼料進入時也有壓縮飼料的作用。
6.壓縮比＝D2／d2(XU面積與粒料截面之平方比)
此點可簡單地指示我們當飼料進入打粒室後，我們如何將之壓入孔內。較小的粒料通常壓縮比為1.56到1。在大的粒料，壓縮比就重要多了。
7.𤍣＝進入角
在小孔鑄模，通常為30度角，正好使飼料輕易地入洞。鑄模使用經過一段時間後，會自然均勻地磨損成其所需要的角度，所以我們只要在開始弄成錐形，使其自然流動即可。
8.L／d：性能比
此種鑄模之有效厚度與粒徑之比。每一種原料要形成一堅固的粒料都有一定的L／d比。舉例如下：
a、粉碎的玉米通常需要L／d比為12。(此即意為假如我們要得到一粒徑為1/4"的堅實玉米粒，則需要3"的鑄模厚度)
b、苜蓿需要L／d比為8。石灰粉需要L／d為4。
(譯自Pelleting-Before the Die by James L. Balding Kansas State University)
飼料營養雜誌(35~43)－許福來．八六年八期
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