1、引言
自80年代中期以來，世界范圍內(nèi)飼料加工廠的能量效率有了顯著提高。然而，在同一時(shí)期，配合飼料工廠開發(fā)出需要能量更密集的加工產(chǎn)品—高脂肪、高副產(chǎn)品含量、顆粒質(zhì)量高、無沙門氏桿菌的產(chǎn)品及其他產(chǎn)品。生產(chǎn)顆粒飼料時(shí)能量效率高仍然是極其重要的，特別是在家畜和家禽飼料所能獲得的利潤變得很低的情況下。
80年代中期開始，改進(jìn)的電動(dòng)馬達(dá)和生產(chǎn)蒸氣的裝置使許多生產(chǎn)企業(yè)的能量效率得到了提高，這是飼料加工能量效率更高的主要原因。現(xiàn)在，工廠管理人員也更懂得如何購買能量，特別是電力。許多飼料加工廠重新制定運(yùn)作時(shí)間表，在“非峰值”期間進(jìn)行能量密集加工，以避免支付“高峰期”用電的附加費(fèi)。
2、飼料加工廠的能量管理
飼料加工廠對(duì)設(shè)計(jì)以及使用加工設(shè)備中，己更多地關(guān)注到能量的管理。電力一直是加工自動(dòng)化中一個(gè)重要因素，尤其是在配料粉碎和顆粒制造方面，因?yàn)楝F(xiàn)在的機(jī)器能夠以接近最高電力負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行。許多飼料加工廠定期分析它們的功率因數(shù)的變動(dòng)狀況，以消除重型設(shè)備非連續(xù)運(yùn)行所導(dǎo)致的用電峰值。飼料加工廠的熱能管理也有了很大改善。例如，改善加熱液體的保溫。具有代表性的是在溫帶氣候條件下對(duì)脂肪和糖蜜的保溫。設(shè)備制造商和飼料加工廠的設(shè)計(jì)人員在工廠的環(huán)流供暖和傳導(dǎo)供暖中對(duì)加工熱量也有了很好的利用。在熱加工設(shè)備中，特別是在常規(guī)蒸氣調(diào)節(jié)器和控制蒸氣質(zhì)量的系統(tǒng)方面也有許多改進(jìn)。在顆粒飼料生產(chǎn)后階段工序，如在逆流式“后調(diào)節(jié)”和顆料冷卻工藝中，用于加工產(chǎn)品的熱量也用于冷卻和干燥產(chǎn)品。這樣一來，許多工廠的管理者實(shí)現(xiàn)了每噸產(chǎn)品能量總消耗量降低，即使是能量更為密集的飼料加工也降低了能耗。他們的飼料加工廠現(xiàn)在可將更多的能量用于生產(chǎn)產(chǎn)品。然而，一般來說，他們是在粉料調(diào)節(jié)階段以蒸氣的形式使用了額外的能量，這些能量通常是在加工廠從化石燃料（例如石油和天然氣）產(chǎn)生的。他們傾向于避免增加電能密集的運(yùn)作，例如在玉米是主要飼料成分的時(shí)候一般采用滾壓式粉碎而不采用錘式粉碎，在大多數(shù)國家，1kw蒸氣能的成本比1kw電能的成本要低得多，一般只有電能成本的1/2~1/8。
3、以蒸氣形式輸入更多的產(chǎn)品能量
生產(chǎn)每t飼料時(shí)應(yīng)用更多蒸氣能量的明顯工序是粉料調(diào)節(jié)。超級(jí)調(diào)節(jié)器，例如膨化器以及其它高溫短時(shí)間(HTST)調(diào)節(jié)設(shè)備成為歐洲和北美改建和新建飼料加工廠的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
在北美，為了提高制粒能力，經(jīng)常對(duì)超級(jí)調(diào)節(jié)器進(jìn)行翻新改裝，實(shí)際是提高了工廠的生產(chǎn)能力和延遲安裝新的制粒生產(chǎn)線或建設(shè)新的飼料加工廠。相比之下，在歐洲主要是需要生產(chǎn)無菌的或者至少是無病原體的飼料，例如，無沙門氏桿菌、大腸桿菌或其它潛在有害細(xì)菌的飼料。其他包括能夠混合各種各樣原料，加入更多液體和改善顆粒質(zhì)量。
4、法國的發(fā)展前景
根據(jù)1985年至1995年期間對(duì)法國21個(gè)飼料加工廠的調(diào)查，Nantes的Tecaliman飼料技術(shù)研究所發(fā)現(xiàn)，在此期間，生產(chǎn)1 t飼料運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)械需要的電能下降了9%。與此相對(duì)應(yīng)的蒸氣生產(chǎn)所需要的電能下降了19%。1995年，能量成本占飼料生產(chǎn)成本的6%~12%。在此10年間，Tecaliman飼料技術(shù)研究所的研究人員還考查了可能有助于減少每t飼料所消耗能量的飼料加工廠以外的因素。首先他們注意到，在常規(guī)性的飼料配方中谷物的比例下降。他們指出，谷物比其他原料需要更多的蒸氣調(diào)節(jié)。
然而，自90年代中期開始，在法國以及歐洲的大多數(shù)國家，配合飼料中使用的谷物趨向于增加。盡管1995年歐洲聯(lián)盟的小麥出口受到限制，飼用谷物較缺乏，但1997年谷物的使用量仍高于1995年的水平。另外，用作飼料的食品工業(yè)副產(chǎn)品量仍在增加。Tecaliman飼料技術(shù)研究所的研究人員指出，這樣的原料要制成顆粒經(jīng)常要更多的能量，通常由于超級(jí)調(diào)節(jié)或在顆粒壓模中使用較高的壓力。一個(gè)很重要的原因，尤其是在家禽飼料方面，是需要對(duì)飼料進(jìn)行滅菌或消毒，以減少成品受細(xì)菌污染的危險(xiǎn)。
法國的飼料公司既使用雙重制粒系統(tǒng)又使用超級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括使用膨化器。Tecaliman的研究人員發(fā)現(xiàn)，這些系統(tǒng)能使顆粒飼料產(chǎn)量提高20%～90%，同時(shí)改善了顆粒的耐久性。但與常規(guī)蒸氣調(diào)節(jié)的、單一的制粒系統(tǒng)相比，使這些系統(tǒng)顆粒的能量消耗只增加5%～35%。因此，法國飼料加工廠的經(jīng)驗(yàn)似乎確認(rèn)了美國采用超級(jí)調(diào)節(jié)的基本原理，即提高制粒的能力。
5、電力與蒸氣能量成本的比較
Tecaliman的研究發(fā)現(xiàn)，電力平均占所調(diào)查的法國飼料加工廠能量消耗預(yù)算的80%和使用能量的60%。以1995年的貨幣值為基礎(chǔ)，沒有自己的發(fā)電機(jī)的飼料加工廠的平均電力成本約為0.411法國法郎/kWh，或者約為0.069美元／kWh。蒸氣成本平均占能量預(yù)算的20%和使用能量的40%，其成本取決于燃料種類，從柴油的0.082法國法郎（0.014美元）/kW h到天然氣的0.144法國法郎（0.024美元）/kW h不等。
因此，每t成品飼料，機(jī)械的電力成本大約為18.69法國法郎（3.12美元）/kW h，蒸氣能成本為4.53法國法郎（0.76美元）。在所調(diào)查的飼料加工廠中，生產(chǎn)1t飼養(yǎng)動(dòng)物飼料的總能量成本平均為23. 23法國法郎（3.87美元）。
然而，Tecaliman的研究人員認(rèn)為，這些結(jié)果不是固定的，因?yàn)轱暳吓浜瞎ば蚰芰砍杀镜念A(yù)測(cè)必須考慮到制造成品飼料中所要使用原料的類型和加工程度。
6、飼料加工的能量需要
法國的研究人員發(fā)現(xiàn)，油籽餅（向日葵、大豆、花生和菜籽餅）的磨碎所需的能量平均為3.5～7kW/t.。相比之下，完整種子的磨碎，例如大麥、小麥、玉米和豌豆，需要的能量平均為7～15kW/t。另外，還發(fā)現(xiàn)，不同禽畜的飼料在制粒之前進(jìn)行蒸氣調(diào)節(jié)所用的蒸氣量差異更大。蒸氣能量占用于產(chǎn)品的總能量的比例為12%~72%，比例大小取決于所采用的配方：(1)家禽飼料需要加入大量蒸氣，以便使淀粉凝結(jié)，方便進(jìn)行制粒和粉碎，以及在某些情況下對(duì)飼料產(chǎn)品進(jìn)行消毒；(2)豬飼料也需要大量蒸氣，以便達(dá)到凝結(jié)和使微粒粘結(jié)，尤其是在脂肪含量高（有時(shí)高于5%）再加上淀粉比例高的配方中，這些配方如沒有經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)將使通過制粒壓模的通道太潤滑；(3)典型的牛飼料中谷物含量低，液體成分含量高，例如糖蜜，這就需要投入較高的電能和加入較少的蒸氣；(4)兔飼料需要投入的蒸氣能也較少，因大量的纖維素，特別是苜蓿或紫花苜蓿，限制了對(duì)蒸氣的吸收。但顆粒壓模需要較高水平的電能，以便制顆粒時(shí)產(chǎn)生磨擦和壓縮。對(duì)于能量消耗較高的碎的“空氣掃除”或抽吸馬達(dá)的功率應(yīng)在額定粉碎功率的15%～20%。
7、飼料原料和制粒輔助劑的影響
配方中原料的類型以及蒸氣調(diào)節(jié)程度和壓模中的壓力，是影響壓制顆粒的電能消耗的主要因素。Tecaliman的專家指出，不用蒸氣調(diào)節(jié)將一些飼料制成顆粒是可能的，添加的蒸氣通常也在2%~4.5%的范圍內(nèi)。這樣的飼料也許不含谷物，但含水量高，在壓模處需要更多的磨擦壓縮能量。
在法國，飼料級(jí)小麥（不是玉米）是大多數(shù)豬和家禽飼料最常見的能量組分。這些飼料的殘余顆粒質(zhì)量相當(dāng)高，而并未添加顆粒粘合劑，因?yàn)樾←満懈鞣N谷朊，這些谷朊起天然粘合劑的作用。然而，法國的牛飼料和兔飼料中幾乎不含小麥，更有可能摻合粘合劑。除了使用木素磺酸鹽、礦物粘土和其他類型的粘合劑之外，也有另外一些粘合劑具有減少制粒所需要的能量的作用。例如，鋁酸鈣具有粘合作用，但不像其他粘合劑，它也有潤滑作用。原料流過制粒壓模時(shí)阻力較小，能減少制顆粒所需的電能。
添加脂肪或植物油也是一種有效的顆粒壓模潤滑劑，但通常會(huì)降低壓模內(nèi)的壓力，因?yàn)槲⒘Ｉ细采w了一層防水膜，這一層防水膜能阻止自然粘合。因此，一般情況下顆粒質(zhì)量較低。現(xiàn)在可以買到可溶性植物膠作為添加劑，對(duì)制粒壓模有潤滑作用，同時(shí)不影響飼料微粒之間的粘合。
只加水幾乎不能增加顆粒壓模的潤滑或減少使用的能量。但在許多配方中，用于調(diào)節(jié)飼料原料，以蒸氣形式出現(xiàn)的水分和熱量的確具有潤滑作用。美國堪薩斯州立大學(xué)的飼料科學(xué)家是首批探索玉米一大豆日糧中這種現(xiàn)象的科學(xué)家之一。他們發(fā)現(xiàn)，通過增加蒸氣調(diào)節(jié)的粉料溫度，有可能減少制粒需要的能量。實(shí)際上，顆粒壓制對(duì)每t飼料所做的功很少，這有助于解釋增加的制粒能力有可能是通過膨化器和其他超級(jí)調(diào)節(jié)器而實(shí)現(xiàn)的。
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