技術服務資料─打粒作業的新發展
打粒是飼料廠出資最多，且維護最頻繁的成本中心，目前也比其他製造程序更受電腦程式設計師及工程師的注目，本文由McEllhiney教授敘述最近在歐美的打粒研究發展。
一、前 言
近些年來，在飼料加工作業上，很少有像打粒加工這樣受到業者的注意與創新。我們知道，需要是發明之母，打粒作業能夠為眾所囑目，是有其道理。因為打粒作業是一種成本密集、能源密集、保養密集的加工方式。而且一般客戶對打粒的品質要求較高，也較容易挑剔。
認真說來，在打粒方面其實也沒有什麼真正新的事物，一些所謂創新，也不過是現有技術的廣泛利用而己。本文要介紹的，就是應用各種技術於打粒的較新發展。
二、打粒機(系統)控制器
雖然早在26年前，第一部裝有控制系統的打粒機已經問世，但如今，打粒機的自動控制仍然是相當熱門的課題。
在諸多公司的努力下，其所製造的控制器供給業界使用，降低了人工成本，提高了生產率，延長了鑄模壽命，且改善粒料之品質。
市售打粒機控制系統各有其特色。而最普遍的控制器是一部控制器管一部打粒機的那種形式。其特點是操作員在每批料打粒前，可以預先設定一個值，以控制打粒機。此種型式的控制器不能與電腦相通，而儲存資料與作業報告的能力也很差。
中等性能的控制器則有一些記憶體，可用公式操作參數的方式作業，同時有些介面如鍵板或電腦終端機可資利用。
目前所用最高級的打粒機控制器則有彩色顯示幕與全鍵盤作為操作介面，而且可以同時控制許多台打粒機。這些溝通能力加以適當的擴充，可以使打粒機的控制系統與批次電腦(batching computer)相連線，由控制批次生產的電腦來控制打粒作業的一些參數，而且打粒機的一些操作數據可以回饋到批次電腦。憑著這些溝通能力，可以使得批次電腦足以整合大部分甚至全部飼料廠的加工作業。而這整個系統最令人興奮的將是在產銷儲運的連繫上，由電腦間的連線取代以往由人作傳票、藉傳票的遞送來連繫訊息。
王贊瑞(Wanzanried)於1985年發表關於打粒自動化的基礎是：
(一)控制馬達的起動與連鎖達最佳化的效率。
(二)控制產出量與耗電量及粒料品質。
(三)液體自動添加。
(四)得到最適的溫度，以維持最理想的操作條件。
(五)操作員不在場時，亦可提報機械故障，自行停機。
(六)避免主機馬達因過載而緊急關機。
(七)不需人為助力，而能持續自動取樣、分析、監視品質，必要時會自動調整進料量及溫度，以得到最佳的粒料品質。
(八)自動記錄生產數據，並作成報告。
(九)記憶原料成份以供迅速最佳化重覆生產。
很顯然每一件與打粒加工有關的事情皆可以控制，問題是值不值得控制得那麼細，這也是決策者的責任，去判定每一項特別控制的價值。
費佛(Pfieffer)於1986年建議，使用者應考慮控制器的控制方法及其將來與目前的需求，不能太過短視。
一般說來，打粒機的自動化開始得很早，而在歐洲比美國或加拿大更為普遍。王贊瑞於1985年曾說，其主要的理由是因為人力的缺乏，對粒料品質的要求較高，以及歐洲所使用的飼料原料較不易打粒，不像美國及加拿大所使用的穀類。同樣的情況也漸發生於北美。
三、調質時間的延長
傳統打粒機所使用的調質機都是水平階層式的粉料調質器，位在打粒主機上方數層，形成打粒機的一部份，以添加水蒸汽及其他液體，使粉料變熱變濕。某些飼料需要較長時間的調質與滯留，則有各式設備可資利用，譬如多層次水平調質機、較大或較長的標準型水平式調質機、或是熟化器或釜。
熟化器與釜在歐洲都是很普遍的東西，在北美也漸有少數在使用。
熟化器的功能在延長預先調質過的原料之滯留時間，飼料以先進先出的原則進出熟化器。滯留時間是由15分到30分鐘(Ramsdal，1985)。
熟化器系統有許多種結構，最普通的一種是標準層級式調質機，在該處將蒸汽及液體噴入其內，然後再經過另一套或者噴入蒸汽、或者沒有噴入蒸汽的標準調質機。
依據弗烈奇與羅本(Friedrich & Robohm 1984)的報導，熟化器對含高量糖蜜的飼料特別有效。其研究報告說，含糖蜜量在7∼9％的飼料，與使用標準的調質器比較起來，經由熟化器處理的飼料在打粒時可節省能源，而且每噸粒料加工所耗電力較少，生產較耐久而較少粉末的粒料。
熟化器的缺點則有：整個系統所佔頭部空間較大，所需資金較高，換料所需時間較長。
熟化釜則是不需要階層式調質機支持而能自行發揮作用的調質系統。雖然有些熟化釜的系統裝置有標準調質器，但是卻不需有第二或第三級的調質器。熟化釜因本身具有蒸汽噴注設備，所以具有最低層調質器的功能。
熟化釜的優點有：較低的投資成本(比起熟化器)、所需空間較少、整體所耗能源較少、易於操作及控制；而且因其具熟化器的特性，粒料的品質較為良好。其缺點有：調質時間比熟化器稍短、糖蜜含量限制為6％、以及保養費用高。
一些有關熟化釜及熟化器的爭論如下：
(一)殺菌作用：是否比短時間調質更具殺菌力，並無數字可資衡量。
(二)因糊化作用而增加飼養價值：此點很難有衡量的範圍。普萊斯(Price 1985)說，在其肉雞飼料工廠裝置熟化器，產量增加25％，但是飼料效率沒有改善。
(三)較佳的粒料品質：品質能藉一些粗碎的原料、低穀物飼料、高糖蜜添加量來改善粒料品質。最主要的好處在於粒料中糖蜜顆粒的消散。
(四)較高的產率：一般說來，產率並不增加，某些情況甚至產率會降低些。
(五)省能源：少數配方使用此種設備，會減少能源的耗費。但是熟化器系統會更耗約25％能源。
情形正如馬克翰(Mac Mahan)於1982年所說，短時或長時間調質到底何者為佳，是一個很典型的爭論話題，並且還有得繼續爭論下去。
四、在鑄模處噴油
惠特(Whitt 1985年)說，關於油脂的利用，最令人興奮的新抉擇之一是在鑄模處噴油技術之進展。
在鑄模處噴油之目的在於使粒料塗油更為精確，粒料在擠出模孔時即噴以油脂。比起傳統的油脂塗佈，在鑄模處噴油所能添加的脂肪量較多，風味也較佳(Payne 1986)。
以下是一家主要供應廠商的報導(Beta Raven 1986)：
在粒料一離開鑄模即噴以油脂，不僅是在粒料最熱的情況下噴入油脂，甚至是在粒料最具浸透性的情形下噴入油脂。由於熱的作用，使油脂凝結的速度減緩，因此使油脂有較長的時間滲透入粒料。事實上，油脂的吸收，使粒料有較佳的品質。此點乃由於油脂與澱粉及其他具黏著力的原料混在一起，使飼料顆粒聚在一起。
到現在為止所討論的各項問題一直未提到許多人所懷疑的：油脂堆積在冷卻器及空氣系統的潛在問題。我們的經驗是發生的機會很少，只要油脂的添加率少於6％。然而，如同其他任何設備一樣，只要定期保養，系統的運作會順暢多了。
培恩(Payne 1986)所說與上述略同，只是他更說明油脂可能是在鑄模處噴入粒料的第一種液體，有了起頭，其餘各種液體也可能在該處噴入，因為在鑄模處噴以液體是一種既簡單又有效的粒料塗佈液體的方法。
五、冷卻器及乾燥器
幾乎每一家供應打粒機的廠商，或其他的設備製造廠商都可以製造各式各樣的粒料冷卻器，但是平心而論，這些冷卻器不過是其在五十年代所開發出來機型之改良而已。這一方面固然是由於飼料業界並不很需要更有效的冷卻乾燥，另一方面也可能是供應機械的廠商將其研究發展的精力與時間及金錢花在其他的地方去了。
要開發較新的設備，眼光不能囿於標準型的平臥式或直立式冷卻器，而只在外觀上加以更改。實際上有三種關於粒料冷卻乾燥的新觀念早已浮現，即是：旋轉式冷卻器、逆流式冷卻器與流體化床式冷卻器。
旋轉式冷卻器是集合直立式冷卻器的優點(所需平面空間較少)及平臥式冷卻器的優點(控制粒料堆積厚度與滯留時間)。其冷卻效果比直立式為佳，而空氣經許多層由底下吸入(Walter，1986)。
逆流式冷卻器在市面上是十分新的產品。廠商宣稱此種冷卻器所冷卻的粒料，終結溫度僅比周圍溫度約高3℃，因為逆流原理可以得到最高的可能空氣溫度，接近粒料的最初溫度。因此，冷卻所需的空氣量較少，風扇也可以較小，所需電力也較小(Heinemans，1986)。
流體化床式冷卻器在打粒系統中似乎應佔有一席之地，然而直到今日，仍未使業界心動。在1984年，奧松(Olson)設計並按裝了第一部該型冷卻器於愛荷華州的哈巴(Hubbard)公司。比起傳統的平臥式冷卻器，其優點有：
(一)外觀尺寸為2英尺×15英尺，而原來的平臥式冷卻器為5英尺×40英尺。
(二)粒料清除只需二分鐘，而傳統式為6∼8分鐘。
(三)裝置費用為原來的40％左右。
(四)其成品粒料之最終溫度比周溫僅高10℉，粒料品質較好。
(五)機械移動的部份較少，保養費較低(Anon，1984)。
談到冷卻乾燥器，不得不提到廢熱的利用。通過冷卻器後的熱空氣約在40∼70℃間，利用熱交換器可回收熱源以資應用，卻很少人使用。(Walter，1986)。
歐洲(Buhler)曾發展出另一套利用回收熱的方法，即利用熱粒料的熱源去加熱調質機的粉料，之後粉料再進入打粒室(Vermeer，1985)。美國一家打粒機製造商所發展的熱回收系統是由冷卻器回收略帶粉塵的熱濕空氣，使之不與粉粒直接接觸，因此避免任何交叉污染的機會。據說回收熱能約佔冷卻器廢熱之40％(Pierik，1986)。
該公司也發展出另一套節省冷卻風扇電力的方法，即在冷卻器的排氣口裝置測溫器，再與變頻器連線，以控制風扇轉速。本系統包括一套開啟及關閉程序控制、雙旋風式分離器、及自動調節閘以控制風量。本系統可以降低電力耗用量，而因為風量的降低，可得到較佳的粒料含水量。
另外一種較新的節約能源系統則使用熱管(熱交換器)在冷天可以預熱冷卻器入口的空氣。冷卻器排氣中所含的熱源在一雙段式的熱交換器中被吸取，第一段是供冷卻器的排氣通過，第二段是供工廠的補充空氣用。熱交換藉熱管圈行之。有趣的是此一系統配備有水洗設施以定時清潔冷卻器之熱管內冷空氣所通過的一段。
以生產品質來看，冷卻乾燥器可說是整個製粒過程中最弱的一環。就冷卻及乾燥的過程之正面控制而言，大部份的設計都不算好。同時，在使用上也往往是最疏於管理與保養，可說是在打粒系統的電腦化或自動化中被遺忘的一環。除非在冷卻器的產品情況或排氣情形能與打粒機控制器溝通，否則打粒的自動化環節就不算完整。此點可藉引進連線的水份與耐磨度測試資料回饋控制器來彌補。
六、線上水份及耐磨度測試
在歐洲至少有三家廠商發展出一套監視或控制水份及耐磨度的系統。
水份控制：諾威頓(Norvidan)公司發展出來的一套線上水份測試方法，是以高頻度測定粒料的雙電子常數與自動溫度補償，並利用這些數據自動控制冷卻器的操作。
耐磨度測試：賀門儀器公司(Holmen Chemical)發展出線外與線上粒料耐磨度測試器。線外耐磨度測試器是完全自動、獨立個體的測試器，可供飼料廠及實驗室或品管測試用。
線上耐磨度測試器則用來監視粒料耐磨度，以修正打粒機的操作條件，最多一部可控制六台打粒機。作業方式是當粒料離開打粒鑄模時，快速取樣，再在一空氣流中測其耐磨度，然後將樣本排回打粒系統。試測結果以列印表繒出圖表或顯示於螢幕。
線上監視器及控制器，再加上粒料品質控制軟體，則可控制粒料物理性狀品質於預先設定的範圍內。即利用賀門一諾威頓(Holmen-Norvidan)打粒控制電腦以改正粉料溫度、馬達負載、鑄模溫差、黏劑添加等等(Larson, 1986)。
一家歐洲的打粒機製造商則在打粒機的出口與冷卻器入口間抽取約100公克的樣本。粒料直接掉入測試器，冷卻至事先設定的溫度，冷卻過的粒料耐磨度由一部電腦決定之，然後作必要的調整，如增加粉料溫度，或調整產量，以得到最低成本的結果。整個過程所需時間大約為兩分鐘，一部測試器可控制到三台打粒機(Wanze- nried, 1985)。
七、複式打粒
複式打粒(double pelleting)最初是在荷蘭發展，技術上也算相當成熟，但卻是利用兩部打粒機來作複式打粒。而發展至今，則可結合在同一部打粒機上作複式打粒(Anon, 1985)。
複式打粒，顧名思義即是將剛打成粒的飼料再次進入打粒室打粒。今日的歐洲型複式打粒即在傳統的調質器末端裝一鑄模，將調質過的粉料壓入鑄模(通常為20公釐厚，6公釐孔徑)，經過該鑄模擠出的粒料則掉入打粒機的打粒室再次打粒。
複式打粒可以：
(一)增加打粒機產量
(二)改進粒料品質
(三)減少粉末
(四)使較難打粒的原料變得較容易
(五)減少能源的消耗
(六)打粒模可以薄些
(七)因粉末減少，冷卻效果增加
(八)油脂添加量可達5％而仍維持良好的粒料品質
限於篇幅，打粒的另外一些領域的新發展無法詳述，像是鑄模的改善、打粒機的設計、黏劑、篩網、碾碎機、下游的外噴油脂、蒸汽供應系統及自動潤滑等等。但是其發展卻很引人入勝，值得我們一起來關心。
*本文譯自 㜁hat𠏋 new in pelleting?Feed Management, 1987.
飼料營養雜誌(90~95)
88年．第9期─普強公司
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