■芮偉軍 張 維

(1.溧陽(yáng)正昌電控工程有限公司，江蘇溧陽(yáng)213300；2.遼寧省農(nóng)牧業(yè)機(jī)械研究所有限公司，遼寧沈陽(yáng)110036)

近年來(lái)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)添加的菌種使用通常有兩種方法：方法一是直接投入水中，主要功能是調(diào)整養(yǎng)殖環(huán)境；方法二是拌餌投喂，可增強(qiáng)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的吸收功能和防病抗逆能力。菌種入水體后一方面能增加水中溶氧量（氧氣），調(diào)整養(yǎng)殖環(huán)境，促進(jìn)養(yǎng)殖生態(tài)系中的正常菌群和有益藻類(lèi)活化生長(zhǎng)，保持養(yǎng)殖水體的生態(tài)平衡。另一方面能增強(qiáng)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的吸收功能和提高群體免疫力，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物健康生長(zhǎng)。

其中，拌餌投喂使用時(shí)先需要預(yù)混，將菌種均勻混合于飼料中。目前采用的預(yù)混方式通常為人工混合，效率低、混合均勻性差。液體菌種噴涂技術(shù)，可以很好地解決菌種和飼料混合均勻這一問(wèn)題。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的菌種添加成為了一種趨勢(shì)，液體菌種噴涂設(shè)備的使用能夠?yàn)楸姸囡暳蠌S提供一個(gè)契機(jī)。

1 在飼料生產(chǎn)工藝流程中的布置

液體菌種噴涂設(shè)備作為飼料加工后噴涂技術(shù)的應(yīng)用，在飼料生產(chǎn)工藝流程中，通常安裝在成品倉(cāng)下，振動(dòng)篩之前，主要是為了能及時(shí)篩除因飼料個(gè)體之間粘連成塊狀的物料，同時(shí)讓液體菌種與飼料有一個(gè)混合的過(guò)程。其工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

出料閘門(mén)下方接儲(chǔ)料斗，儲(chǔ)料斗側(cè)壁安裝高料位和低料位（阻旋式料位器）。液體菌種噴涂設(shè)備則安裝在儲(chǔ)料斗下方，經(jīng)緩沖斗接溜管進(jìn)振動(dòng)篩；管路系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)就近布置，控制系統(tǒng)布置在中控室。

2 工作原理

當(dāng)儲(chǔ)料斗內(nèi)的飼料堆積到高料位時(shí)，控制系統(tǒng)同時(shí)打開(kāi)飼料計(jì)量系統(tǒng)的進(jìn)料門(mén)、液體閥和空氣閥，此時(shí)飼料計(jì)量系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)飼料進(jìn)行瞬時(shí)流量的檢測(cè)，柱塞計(jì)量泵則根據(jù)配方設(shè)定的添加量，自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的工作頻率，將適量的液體菌種經(jīng)噴涂裝置均勻地噴涂到飼料表面。當(dāng)儲(chǔ)料斗內(nèi)的飼料低于低料位時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉飼料計(jì)量系統(tǒng)的進(jìn)料閘門(mén)、液體閥、空氣閥和柱塞計(jì)量泵。系統(tǒng)進(jìn)入下一循環(huán)，等待高料位信號(hào)。

3 技術(shù)方案

液體菌種噴涂設(shè)備包括飼料計(jì)量系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、噴涂裝置和控制系統(tǒng)等。控制系統(tǒng)通過(guò)飼料計(jì)量系統(tǒng)采集飼料的瞬時(shí)流量，結(jié)合配方預(yù)設(shè)的添加量，自動(dòng)調(diào)整柱塞計(jì)量泵電機(jī)的工作頻率，將適量的液體菌種經(jīng)噴涂裝置均勻地噴涂到飼料表面。其中噴嘴選用外部混合氣霧化噴嘴，噴涂時(shí)壓縮空氣經(jīng)空氣閥將液體霧化后噴涂，能提高噴涂的均勻性。系統(tǒng)具有計(jì)量泵不工作、噴嘴堵塞、日用桶中液體不足、氣壓不正常報(bào)警提示功能。柱塞計(jì)量泵通過(guò)自動(dòng)調(diào)整工作頻率來(lái)調(diào)整液體菌種的流量。

3.1 飼料計(jì)量系統(tǒng)

圖2 飼料計(jì)量系統(tǒng)示意圖

如圖2所示，進(jìn)料門(mén)安裝在飼料計(jì)量系統(tǒng)上方，采用雙控電磁閥控制，保證進(jìn)料門(mén)的開(kāi)度能在任意位置停留，配有位置開(kāi)關(guān)顯示進(jìn)料門(mén)的開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)和中間位置的狀態(tài)。系統(tǒng)采用獨(dú)特的稱(chēng)重板配以進(jìn)口高精度的稱(chēng)重傳感器，稱(chēng)重板設(shè)計(jì)成弧形槽結(jié)構(gòu)?；⌒尾鄄捎苗R面不銹鋼制作，確?；⌒尾蹆?nèi)表面光滑，避免殘料、粉塵堆積，保持計(jì)量系統(tǒng)的零點(diǎn)穩(wěn)定，提高計(jì)量精度。

為了避免液體菌種穿透料層，直接噴射到箱體內(nèi)壁引起掛壁現(xiàn)象。兼顧噴涂的均勻性，飼料流的料層厚度應(yīng)控制在1.5～3 cm，此時(shí)弧形槽出料端槽口寬度約12～15 cm（如圖3 所示）。在飼料計(jì)量系統(tǒng)出料口下部安裝緩沖板，對(duì)弧形槽下來(lái)的飼料起到緩沖作用。

圖3 弧形槽示意圖

3.2 管路系統(tǒng)

圖4 管路系統(tǒng)示意圖

如圖4 所示，管路系統(tǒng)主要有柱塞計(jì)量泵、日用桶、管路和液體計(jì)量秤等部分組成。

3.2.1 計(jì)量泵選擇

由于菌種的水溶性不是很好，為了提高菌種在飼料表面的粘結(jié)效果，常用的方法是采用液體粘結(jié)劑（如：液體蛋清）作為菌種的載體，將液體菌種粘結(jié)到飼料表面。因?yàn)槭褂昧艘后w粘結(jié)劑，增大了液體菌種粘性，所以計(jì)量泵選用柱塞式計(jì)量泵較為合適。此時(shí)電機(jī)應(yīng)選用變頻電機(jī)，以適應(yīng)不同添加比例的需求。

3.2.2 日用桶設(shè)計(jì)

粘結(jié)劑（液體蛋清）不適宜在高溫下長(zhǎng)時(shí)間存放，通常是冷藏保存，使用時(shí)取出，人工倒入日用桶。綜合水產(chǎn)飼料生產(chǎn)線的產(chǎn)量和液體菌種的添加比例，日用桶的容積選擇不超過(guò)80 L 為宜。因?yàn)檐?chē)間內(nèi)環(huán)境溫度影響，日用桶必須帶有隔熱功能的隔層。為減少液體中雜質(zhì)堵噴嘴，在日用桶的1/2高度處設(shè)計(jì)提籃式過(guò)濾裝置，加液口部分做大開(kāi)口設(shè)計(jì)，尺寸450 mm×280 mm，一方面方便于過(guò)濾裝置裝拆；另一方面便于日用桶內(nèi)壁的清洗。

3.2.3 管路設(shè)計(jì)

如圖4 所示，為防止液體中的微小雜質(zhì)阻塞噴頭，在液體進(jìn)柱塞計(jì)量泵之前設(shè)計(jì)安裝100目濾網(wǎng)的過(guò)濾器組件。柱塞計(jì)量泵是脈沖式輸送液體，會(huì)在管道內(nèi)產(chǎn)生的脈沖式?jīng)_擊，導(dǎo)致噴嘴處的液體斷斷續(xù)續(xù)。因此計(jì)量泵出液管路上需要設(shè)計(jì)安裝脈動(dòng)阻尼器。計(jì)量泵出液管路還應(yīng)該設(shè)計(jì)泄壓閥和背壓閥，管道內(nèi)壓力超過(guò)設(shè)定的安全壓力值（0.4 MPa）時(shí)，泄壓閥自動(dòng)打開(kāi)，液體泄壓回到日用桶中（日用桶頂部接回液管）；背壓閥能穩(wěn)定出液口液體流量，避免計(jì)量泵停止工作時(shí)液體回流和滴漏現(xiàn)象，并將管道內(nèi)的壓力保持在設(shè)定范圍（0.2 MPa），保證計(jì)量泵停機(jī)再啟動(dòng)時(shí)，液體能以一定的壓力繼續(xù)噴涂，提高噴涂精度。液體菌種采用液體計(jì)量秤計(jì)量，系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)液體的實(shí)際用量并與理論用量做比對(duì)，當(dāng)誤差大于設(shè)定值時(shí)，及時(shí)給出報(bào)警提示。

3.3 噴涂裝置

圖5(a)中1 為氣霧化扇形噴頭，2 為液體電磁閥，圖5(b)是液體扇形噴流截面。噴涂裝置采用噴流角30°的氣霧化扇形噴嘴，噴嘴帽選用外部混合，壓縮空氣與噴嘴出來(lái)的液體在噴頭混合，調(diào)整壓縮空氣的壓力來(lái)改變液體流的形狀至扇形，液體經(jīng)霧化后噴涂均勻度更高。噴頭的安裝角度可調(diào)，可保證噴涂時(shí)的方向完全對(duì)準(zhǔn)物料。液體電磁閥與噴頭通過(guò)外絲直接連接，距離盡可能近，可避免滴漏現(xiàn)象發(fā)生。按液體添加量需求可配多組噴頭。

3.4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用人機(jī)界面與PLC 組態(tài)控制。系統(tǒng)具有手動(dòng)操作和自動(dòng)操作模式，可以隨時(shí)進(jìn)行操作模式切換。系統(tǒng)具有一鍵啟動(dòng)功能，生產(chǎn)時(shí)按下“自動(dòng)運(yùn)行”鍵，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，整個(gè)過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，且可靠性高、操作簡(jiǎn)單。其中柱塞計(jì)量泵具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能。系統(tǒng)具有生產(chǎn)報(bào)表，能自動(dòng)統(tǒng)計(jì)并保存成品料產(chǎn)量和液體菌種的實(shí)際用量。生產(chǎn)界面中可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示成品的實(shí)時(shí)產(chǎn)量、液體菌種的理論用量、實(shí)際用量。系統(tǒng)具有計(jì)量泵不工作、噴嘴堵塞、日用桶中液體不足、氣壓不正常報(bào)警提示功能。

圖5 噴涂裝置示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)水資源的超容量開(kāi)發(fā)、亂用濫用藥物造成了環(huán)境的污染。抑制病原微生物和有害物質(zhì)，調(diào)整養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境，改善水質(zhì)，保持養(yǎng)殖水體的生態(tài)平衡迫在眉睫。水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中應(yīng)當(dāng)有意識(shí)培養(yǎng)定植養(yǎng)殖水體和水產(chǎn)動(dòng)物腸道的有益微生物菌群，以建立苗期對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道良好的菌落環(huán)境，保證水產(chǎn)動(dòng)物的正常消化吸收機(jī)能，防控弧菌、病原微生物對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道的侵害。常使用一些酵母菌、乳酸菌、地衣芽孢桿菌和糞鏈球菌等。有助于提高水產(chǎn)動(dòng)物的成活率，液體菌種噴涂設(shè)備的推廣和普及必將引起養(yǎng)殖業(yè)的一場(chǎng)變革。