虾料破碎成品率应用研究

姜明明，吴 夏，周 翔

（1.江苏丰尚智能科技有限公司，江苏 扬州 225127；2.国家饲料加工装备工程技术研究中心，江苏 扬州 225127）

辊式破碎机是将制粒机生产、并经过冷却后的大颗粒按需破碎成较小颗粒饲料产品的设备，用于满足生产经济性和不同规格饲喂需求[1]。采用破碎机方法加工，整体加工能耗和加工难度都优于制粒机直接加工小颗粒方法，是目前虾料加工中生产微细颗粒最常见的流程方案[2-4]。常见的辊式破碎机的原理是借助于一对或者两对转向不同的带齿破碎辊进行破碎，借助于两只破碎辊运动的速度差、齿型差异对上游输送过来的大粒径颗粒进行挤压、剪切操作，从而变成微细颗粒，见图1[5-7]。

图1 破碎过程原理

1 行业现状

由于虾采食的特殊性，不同生长周期的虾，必须选择不同细度、规格的颗粒饲料进行饲喂[9-11]。目前行业内，成年鱼虾饲料加工一般采用环模孔径＞1.5 mm直接制粒不经过破碎的方式来实现；但是针对饲喂前期的幼虾，必须有针对性的使用＜1.0 mm 粒径的饲料进行饲喂[12-14]。所以目前虾料前期饲料都是采用制粒生产后破碎的方式来实现小颗粒的生产。例如对虾前期料经制粒、冷却后必须经破碎加工，经筛分去粉去杂后分成相应饲料号，粒径分布一般为0.2～1 mm，生产企业根据需求，利用不同规格的筛网将破碎后的虾饲料分为2～3 种规格颗粒饲料用于饲喂不同生长周期的虾，常见的虾料筛分筛网规格为12～50目。

生产成本和差异化需求是驱动破碎成品率提升的动力，影响虾料破碎成品率的因素很多，包含配方、水分、环模孔径和压缩比、破碎辊材质和速比、破碎辊齿型和间隙控制等[15-18]。本文主要针对破碎辊形式和间隙控制对虾料破碎成品率进行应用研究。

2 破碎成品率的应用研究

目前虾料破碎辊形式主要有经纬齿和斜齿破碎，破碎辊齿距规格主要有1.0、1.2、1.6、1.8 mm等尺寸，齿型主要有正三角形和斜三角形两种，见图2、3[19]。成品率应用研究选用丰尚MUSL系列破碎机，针对环模孔径φ1.2 和φ1.8、经纬齿和斜齿、齿距1.0和1.2 mm、不同间隙的破碎成品率进行应用研究，并进行比对分析。

2.1 辊间隙对破碎成品率的影响

测试基本情况：环模孔径φ1.2 mm，经纬齿破碎，齿距1.0 mm。不同破碎辊间隙下的虾料成品分布见图4。

图2 经纬齿虾料破碎

图3 斜齿虾料破碎

图4 不同破碎辊间隙下的虾料成品分布

由图4 可见，调整破碎辊间距会对虾料破碎成品率做到一定的控制，变化规律为随着辊间隙的增大，成品含粉逐渐减少，即50目筛下物由9%减小为3%；在小间隙0.2 mm 情况下，微细颗粒占比可以达到82%，即50 目筛上20 目筛下占比合计82%（粒径范围0.34～0.97 mm），可以作为幼虾饲料；在大间隙0.6 mm 情况下，小颗粒占比可以达到89.7%，即28 目筛上14 目筛下占比合计89.7%（粒径范围0.66～1.46 mm），可以作为成长前期虾料。

2.2 齿型对破碎成品率的影响

测试基本情况：环模孔径φ1.8 mm，经纬齿和斜齿破碎，齿距都是1.2 mm。经纬齿破碎辊在不同间隙下的虾料成品分布见图5。

图5 经纬齿破碎辊在不同间隙下的虾料成品分布

根据图4 和图5 可以看出，无论经纬齿距1.0还是1.2 mm 进行虾料破碎时，调整破碎辊间隙得到成品分布的规律是相同的；都呈现出随着破碎辊距离变小，颗粒破碎后微细颗粒（粒径＜1.0 mm）呈增多的趋势，其原因是经纬齿破碎时，颗粒料在两辊间受到的力来源于两辊的垂直方向剪切，斜向撕扯、相互挤压的力很小，所以成品分布可以和两辊间隙和齿距呈规律性变化。

由图5可以看出，随着两辊间隙从0.2 mm调整到0.6 mm，成品中微细颗粒占比从49.2%降低到39.3%（粒径为36～24目，即0.51～0.8 mm）；小颗粒从7.3%增加到27.4%（粒径为24～16 目，即0.8～1.27 mm）；与图4所示的规律相符。斜齿破碎辊在不同间隙下的虾料成品分布见图6。

图6 斜齿破碎辊在不同间隙下的虾料成品分布

根据图6 可以看出，虽然齿距都是1.2 mm 的虾料破碎，但是随着两辊间隙的不断增加，斜齿破碎后微细颗粒的占比并没有像经纬齿破碎一样出现明显的减少，基本上处于一种均衡的状态；即斜齿破碎辊间隙从0.2 mm 调整到0.6 mm，成品中微细颗粒占比从53.1%变化到54%（粒径为36～24 目，即0.51～0.8 mm），并没有表现出下降的趋势。究其原因，主要是斜齿破碎时，除了受到两辊上齿的剪切力以外，由于斜齿存在斜向撕扯和带有方向的挤压力，这些斜向挤压作用在颗粒上是无规律的。研究表明，在一定范围内，调整斜齿破碎辊间隙对于斜齿破碎的成品分布无显著影响。

4 结 论

本试验对破碎辊齿型、两辊间隙、齿距与成品率进行了应用研究。试验结果表明，纬齿破碎辊破碎时，颗粒受到的绝大多数力为垂直剪切力，所以两辊间隙和成品率存在一定的对应规律；随着间隙的增大，微细颗粒会减少，大颗粒会增加；斜齿破碎辊破碎时，颗粒除了受到两辊垂直剪切力以外，还受到斜向挤压力，间隙和成品率的无对应规律；两辊间隙的变化对微细颗粒占比无绝对影响。本研究结论对虾料破碎操作生产和设备选型应用都有一定的参考价值。