張有聰

（巴彥淖爾市飛虹飼料科技有限公司，內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000）

隨著益生菌發(fā)酵飼料產(chǎn)品的優(yōu)點和功能不斷被養(yǎng)殖戶認(rèn)可和推廣，益生菌發(fā)酵飼料產(chǎn)品的市場需求量也逐漸增大。因此，為了滿足和引導(dǎo)這種市場需求，有很多廠家已開始投資并生產(chǎn)該飼料產(chǎn)品。但是，常規(guī)的方法制得的發(fā)酵飼料由于大多是生料發(fā)酵，因此雜菌含量高，難以控制霉菌生長，極易變質(zhì)，并且在制種、接種和發(fā)酵過程中也極易被雜菌污染。另外，常規(guī)的生產(chǎn)設(shè)備自動化和機械化程度低，需要的人力較多，生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低，無法做到批量連續(xù)生產(chǎn)。

本研究主要針對上述問題，提供一種自動化、機械化程度高，工作性能穩(wěn)定，工作效率高，操作簡便的飼料加工設(shè)備和基于該設(shè)備的生產(chǎn)方法，從而實現(xiàn)益生菌發(fā)酵飼料的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)。

1 生產(chǎn)設(shè)備

本設(shè)備用于生產(chǎn)生物飼料，其包括多功能飼料生產(chǎn)系統(tǒng)、液體發(fā)酵系統(tǒng)和烘干系統(tǒng)（圖1）。

1.1 多功能飼料生產(chǎn)系統(tǒng) 多功能飼料生產(chǎn)系統(tǒng)包括依序設(shè)置的原料清理和粗粉碎工段、一次配料工段、接種發(fā)酵和濕料混合加工工段。

1.1.1 原料清理和粗粉碎 該工段至少包括依序設(shè)置的進料刮板機、提升機、原料初清篩和粗粉碎機（圖 2）。

圖1 生物飼料生產(chǎn)設(shè)備的系統(tǒng)

圖2 原料清理和粗粉碎工段

1.1.2 一次配料 該工段包括依序設(shè)置的料倉、配料秤和干料混合機。上述粗粉碎機的出口連接該料倉的入口（圖3）。

圖3 一次配料工段

1.1.3 接種發(fā)酵和濕料混合加工 該工段包括配合飼料成品倉和鮮濕料緩沖倉。上述干料混合機的出料口通過一旋轉(zhuǎn)分配器分別連接該配合飼料成品倉和鮮濕料緩沖倉（圖4）。

如圖4所示，經(jīng)過混合的干料由自清式提升機（305）通過一旋轉(zhuǎn)分配器送入配合飼料成品倉和鮮濕料緩沖倉（306）。該配合飼料成品倉（306左半部）的出口通過一氣動三通分別連接配合飼料自動計量打包機（307）和一多功能接種機（308）；該多功能接種機 （308）出料口接一槳式撥料機（309），槳式撥料機（309）的出料口設(shè)有用于運送物料至發(fā)酵室的發(fā)酵車。

該鮮濕料緩沖倉（306右半部）的出口處依序設(shè)有濕料配料秤（401）和濕料混合機（402），濕料混合機 （402）進料口處還設(shè)一投料車翻轉(zhuǎn)器（403）；所述濕料混合機（402）的出料口接一濕料自動計量打包機 （404），濕料自動計量打包機（404）的出料口也設(shè)有用于運送物料至發(fā)酵室的發(fā)酵車（圖中未示出）。

其中，多功能接種機（308）由順序連接的滅菌器、降溫器和接種器組成。 滅菌器連通一供給高溫蒸汽的蒸汽管道。降溫器通過內(nèi)部的空氣噴嘴和加水噴頭分別連通一壓縮空氣罐和冷卻水罐，且降溫器的排氣口還連通一高壓引風(fēng)機，該高壓引風(fēng)機又連入發(fā)酵室的供暖管網(wǎng)。所述蒸汽管道、壓縮空氣罐、冷卻水罐和高壓引風(fēng)機在圖中均未示出。

在多功能接種機（308）的接種器以及濕料混合機（402）的內(nèi)部均分散地設(shè)有多組用于加入菌種的液體添加噴頭，該多組液體添加噴頭通過管道連接如圖4所示的液體發(fā)酵系統(tǒng)（C-C連接）。

圖4 接種發(fā)酵和濕料混合加工工段

1.2 液體發(fā)酵系統(tǒng) 液體發(fā)酵系統(tǒng)包括通過移種管道順序連接的一級種子罐、二級種子罐、發(fā)酵罐和儲液罐以及分別與各罐連通的補液罐、與該補液罐連通的無菌水制備系統(tǒng)和用于清洗各罐的CIP清洗系統(tǒng)。儲液罐內(nèi)設(shè)有制冷機和攪拌槳葉，并通過管道分別連通上述接種器和濕料混合機內(nèi)部設(shè)置的液體添加噴頭（圖5）。該管道上設(shè)有打料泵（603）、壓差變送器（604）和單向閥（605），可由計算機進行監(jiān)控并調(diào)控。

此外，液體發(fā)酵系統(tǒng)還包含分別與各罐連通的用于補充水分的補液罐、與該補 液罐連通的無菌水制備系統(tǒng)和用于清洗各罐的CIP清洗系統(tǒng)（圖中均未示出）。

1.3 烘干系統(tǒng) 烘干系統(tǒng)包括依序設(shè)置的干燥工段，冷卻、細(xì)粉碎和成品打包工段。

圖5 液體發(fā)酵系統(tǒng)

1.3.1 干燥 該工段至少包括依序設(shè)置的強化氣流干燥機和水平圓振動干燥機，以及分別與強化氣流干燥機和水平圓振動干燥機進氣口相連的燃?xì)鉄犸L(fēng)爐，在二者的排氣口還設(shè)有高壓引風(fēng)機，并通過管道連入發(fā)酵室的供暖管網(wǎng)；所述強化氣流干燥機的進料口接收由發(fā)酵室運出物料的發(fā)酵車（圖 6）。

圖6 干燥工段

如圖6所示，在發(fā)酵室中經(jīng)過發(fā)酵的物料由發(fā)酵車翻轉(zhuǎn)器 （502）翻轉(zhuǎn)送入雙螺 旋進料機（503），隨后進入強化氣流干燥機（504）的進料口，強化氣流干燥機（504）的進風(fēng)口連接一60萬大卡燃?xì)鉄犸L(fēng)爐 （501），出風(fēng)口連接一高壓引風(fēng)機（505），該高壓引風(fēng)機（505）再連入發(fā)酵室的供暖管網(wǎng)。

強化氣流干燥機（504）的出料口依次連接有沙克龍（506）和出料絞龍（507），然后連入水平圓振動干燥機（508）的進料口，水平圓振動干燥機（508）的進風(fēng)口連接一30萬大卡燃?xì)鉄犸L(fēng)爐（511），出風(fēng)口連接一高壓引風(fēng)機（509），該高壓引風(fēng)機（509）再連入發(fā)酵室的供暖管網(wǎng)。

水平圓振動干燥機（508）的出料口依次連接有沙克龍（510）和出料刮板機（512），然后連入如圖7所示的冷卻、細(xì)粉碎和成品打包工段 （D-D連接）。

1.3.2 冷卻、細(xì)粉碎和成品打包 該工段至少包括依序設(shè)置的滾筒冷卻器、微粉碎機和發(fā)酵飼料自動計量打包機。圓振動干燥機的出料口連接該滾筒冷卻器（圖7）。

圖7 冷卻、細(xì)粉碎和打包工段的設(shè)備和工藝流程圖

如圖7所示，經(jīng)過強化氣流干燥和水平圓振動干燥后的物料先進入滾筒冷卻器（513），該滾筒冷卻器（513）的出料口連接一高壓引風(fēng)機（514）、沙克龍（515）、出料絞龍（516）和自清式提升機（517），自清式提升機（517）的末端與一待粉碎倉（518）相接，待粉碎倉（518）的出口設(shè)一微粉碎機（519），微粉碎機 （519）后依序接一高壓引風(fēng)機（520）、沙克龍（521）、一自清式提升機（522）和一旋轉(zhuǎn)分級篩（523），該旋轉(zhuǎn)分級篩（523）的篩上連接回該待粉碎倉（518），篩下連接成品料倉（524），成品料倉（524）的出料口接一發(fā)酵飼料自動計量打包機（525）。

槳式撥料機設(shè)有2個出料口，可同時供2臺發(fā)酵車裝料。降溫器的內(nèi)部兩側(cè)分別安裝有12組直徑為10 mm的空氣噴嘴和8組加水噴頭；接種器的內(nèi)部一側(cè)分散安裝有6組液體添加噴頭；濕料混合機的內(nèi)部頂部分散安裝有4組液體添加噴頭；液體發(fā)酵系統(tǒng)包括50 L一級種子罐4臺、200 L二級種子罐4臺、1500 L發(fā)酵罐4臺、儲液罐1臺、補液罐3臺以及CIP清洗系統(tǒng)和無菌水制備系統(tǒng)各一套。

無菌水制備系統(tǒng)包括依序設(shè)置的多介質(zhì)過濾器1臺、樹脂過濾器1臺、精密過濾器2臺、5000 L不銹鋼儲水罐1臺以及連通該不銹鋼儲水罐的臭氧發(fā)生器1臺和管道式紫外滅菌器2臺，該不銹鋼儲水罐與所述補液罐相連通。

接種器和濕料混合機相連通的管道上裝有單向止回閥、壓差變送器和打料泵。

液體發(fā)酵系統(tǒng)中的各設(shè)備內(nèi)均安裝有液位計，移種管道內(nèi)安裝有壓差變送器，在發(fā)酵液配料和移種時可準(zhǔn)確計量；各設(shè)備內(nèi)的pH、溶氧、溫度和機械攪拌速度均由電腦控制系統(tǒng)自動監(jiān)控并調(diào)整。

多功能接種機、濕料混合機和濕料自動計量打包機均由304不銹鋼材料制成，設(shè)備內(nèi)壁涂有一層特氟龍防粘材料，可有效防止物料粘壁和生銹。

槳式撥料機由304不銹鋼材料制成，其呈圓筒狀，內(nèi)部無死角，出料干凈無殘留。

液體發(fā)酵系統(tǒng)中的各裝置及管道閥門均由316 L不銹鋼材料制成，均可通過蒸汽進行滅菌。

強化氣流干燥機、水平圓振動干燥機和滾筒冷卻器均由304不銹鋼材料制成。

2 生產(chǎn)方法

利用上述所生產(chǎn)的設(shè)備進行生物飼料生產(chǎn)的方法，具體如下，將發(fā)酵底物原料干料通過進料刮板機和提升機輸送至原料初清篩進行除雜，經(jīng)粗粉碎機對粒度較大的原料進行粉碎后，輸送至一次性配料工段的料倉，然后經(jīng)過配料秤配料、干料混合機混合后，選擇其中之一進行下一步處理：

A.混合好的干燥物料進入配合飼料成品倉后，通過氣動三通進入配合飼料自動計量打包機打包成為配合飼料成品。

B.混合好的干燥物料進入配合飼料成品倉后，通過氣動三通進入多功能接種機，經(jīng)滅菌器進行蒸汽蒸煮滅菌、在降溫器內(nèi)冷卻、在接種器中接種液體菌種后，通過槳式撥料機混勻，然后由發(fā)酵車運送至發(fā)酵室內(nèi)恒溫發(fā)酵數(shù)天。

C.混合好的干燥物料進入鮮濕料緩沖倉后，先進入濕料混合機，與鮮濕原料和通過液體添加噴頭加入的液體菌種進行充分混合，再經(jīng)濕料自動計量打包機進行打包，然后由發(fā)酵車運送至發(fā)酵室內(nèi)恒溫發(fā)酵數(shù)天。

經(jīng)過上述B和C處理的物料在發(fā)酵完畢后，從發(fā)酵室中運出，依次進入強化氣流干燥機和水平圓振動干燥機進行兩次干燥，經(jīng)滾筒冷卻器冷卻，再進入微粉碎機進行細(xì)粉碎，最后通過發(fā)酵飼料自動計量打包機打包成發(fā)酵飼料成品。

其中，液體菌種的制種方式是將待接種菌種依次在一級種子罐、二級種子罐和發(fā)酵罐中經(jīng)三級擴大培養(yǎng)后，按設(shè)計混合比例通過移種管道移種至儲液罐進行混合后儲存。試驗所用儲液罐兼有攪拌和制冷功能，可將各種菌液充分混合均勻并且長期低溫保存。除此之外，儲液罐與接種器和濕料混合機相連通的管道內(nèi)裝有單向止回閥、壓差變送器和打料泵。單向止回閥可防止菌液倒流入儲液罐中對菌液造成污染。打料泵采用變頻調(diào)速，可調(diào)節(jié)流量的大小。壓差變送器和打料泵聯(lián)動使用，打料泵可根據(jù)壓差變送器設(shè)定的流量控制液體的輸出量。物料進入接種器接種時，菌液從儲液罐中通過壓差變送器和打料泵按設(shè)計比例均勻噴灑到物料中（圖4）。

無菌水制備系統(tǒng)制備的無菌水主要用于發(fā)酵液的配制，發(fā)酵液在配制時只填加所需體積50%的水，在發(fā)酵液滅菌結(jié)束后再用無菌水補加剩余50%的水，可起到節(jié)省資源的功效。強化氣流干燥機的一次烘干溫度為100～180℃。強化氣流干燥機可迅速去除物料中50%以上的水分；由于物料初始水分高，通過速度快，因此不會對物料中的有益菌產(chǎn)生殺滅作用。

水平圓振動干燥機的二次烘干的溫度為45～80℃。水平圓振動干燥機的烘干溫度較低，可有效保存物料中所含的有益菌，適用于高活性微生物飼料的烘干。降溫器的高壓引風(fēng)機將降溫器中的濕熱空氣吸送至所述發(fā)酵室供暖管網(wǎng)，作為供暖熱源利用后排出。

強化氣流干燥機和水平圓振動干燥機的高壓引風(fēng)機將物料烘干過程中產(chǎn)生的濕熱空氣吸送至洗滌除塵器處理后，再輸送至發(fā)酵室供暖管網(wǎng)，作為供暖熱源利用后排出。

3 技術(shù)優(yōu)勢

該生物飼料的生產(chǎn)設(shè)備和方法具有以下優(yōu)勢。

3.1 對物料進行滅菌、降溫和接種一體化處理，可實現(xiàn)益生菌固態(tài)發(fā)酵飼料的連續(xù)批量生產(chǎn)。

3.2 多功能接種機和濕料混合機、打包設(shè)備可有效防止生銹和物料高溫粘壁，防止物料殘留。

3.3 設(shè)備的生產(chǎn)能力為5 t/h，可連續(xù)批量生產(chǎn)益生菌固態(tài)發(fā)酵飼料，生產(chǎn)效率高，混合均勻度好，發(fā)酵料品質(zhì)穩(wěn)定。由于液體菌種的制作過程，發(fā)酵底物原料滅菌后接種和發(fā)酵過程均是在無菌條件下完成的，因此，產(chǎn)品的雜菌率≤1.0%。

3.4 功能多，使用范圍廣，適用于多種類型飼料產(chǎn)品的生產(chǎn)。設(shè)備的多功能飼料生產(chǎn)系統(tǒng)、液體發(fā)酵系統(tǒng)和烘干系統(tǒng)，根據(jù)其各自的功能既可成套使用也可單獨使用，單獨使用時可生產(chǎn)普通配合飼料、EM菌液和烘干原料等。

3.5 自動化、機械化程度高，可有效節(jié)省勞動力和生產(chǎn)成本。全套設(shè)備均由電腦控制系統(tǒng)綜合操控，設(shè)備連接合理、緊密，操作便捷，安全高效，由一人即可控制全部設(shè)備的運行，并且可以保證各參數(shù)和輸出數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。同時還有一套手動模擬控制系統(tǒng)作為輔助控制，當(dāng)電腦程序出錯或死機的情況下可以啟用手動模擬控制系統(tǒng)。

3.6 生產(chǎn)工藝簡潔、流暢，設(shè)備銜接緊密、合理，有效地提高了設(shè)備的生產(chǎn)性能和生產(chǎn)量。

3.7 設(shè)備烘干過程中對產(chǎn)生的含塵濕熱空氣進行了有效的回收利用，既減少了環(huán)境污染，又減少了能源耗費，有效提高了廢熱空氣的利用率。