關(guān)鍵詞:飼料生產(chǎn);配料精度;誤差分析
在飼料的生產(chǎn)制程中,配料工序是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所謂配料,是采用特定的配料設(shè)備與生產(chǎn)工具,按照飼料配方的要求,對(duì)多種不同品種的飼料原料進(jìn)行準(zhǔn)確稱量及混合的過程。配料工序一般包括兩個(gè)部分:一是大宗原料的配制,二是預(yù)混料等添加量較小的原料配制。目前,許多飼料企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化,追求配料精度、避免人為配料事故,已基本放棄人工配制大宗原料的作業(yè)方式,而小料添加由于品種多、添加量小、原料腐蝕性大、機(jī)械配料精度低、原料易結(jié)塊、易粘倉、易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等原因,仍然采用手工配料方式。在原料的配制過程中,配料精度是最重要的控制指標(biāo),它不僅會(huì)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量,還會(huì)對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成深遠(yuǎn)影響,因此,如何有效保證并持續(xù)提升配料精度始終是飼料機(jī)械制造廠家與飼料企業(yè)要面對(duì)的課題。本文重點(diǎn)討論在現(xiàn)存的各種配料工藝及設(shè)備狀況下影響配料精度的原因,以及在生產(chǎn)工藝與設(shè)備固定的情況下,如何有效提升生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的配料精度。
1 配料精度的概念
配料精度就是要將配料誤差控制在一定范圍之內(nèi)。配料精度分為靜態(tài)精度與動(dòng)態(tài)精度。靜態(tài)精度是指在靜止?fàn)顟B(tài)下(即配料完成后),實(shí)際配料量與設(shè)計(jì)配料量之間的誤差值。動(dòng)態(tài)精度是指在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下(即配料過程中),實(shí)際配料量與設(shè)計(jì)配料量之間的誤差值。在現(xiàn)階段,國家標(biāo)準(zhǔn)為靜態(tài)0.1% FS,動(dòng)態(tài)0.3% FS(FS = Full Scale,滿量程)。
2 控制配料精度的意義
2.1 配料誤差對(duì)成本造成的批次效應(yīng)
表1 豬濃縮飼料配方
表1是一個(gè)豬濃縮飼料配方。這個(gè)配方由18種原料組成,其中大豆粕(CP43%)的含量為58.67%。在生產(chǎn)過程中,如果其配料精度是0.1%FS,那么就會(huì)造成2.22946元/t的成本誤差,這種隱性誤差基本會(huì)因?yàn)樯a(chǎn)習(xí)慣而隨著產(chǎn)量的提升成正比擴(kuò)大。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,配料誤差要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.1%FS,尤其是對(duì)于人工配料、手動(dòng)機(jī)械配料或管理不完善的企業(yè)來說,因配料誤差不能控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)而給企業(yè)帶來的隱性成本差異是無法估量的,對(duì)于規(guī)?;暳掀髽I(yè)來說,控制配料誤差更是具有深遠(yuǎn)的意義。
2.2 配料誤差對(duì)單批產(chǎn)品質(zhì)量的影響
按表1配方可得出,該配方粗蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)含量是38.5%。如果各種蛋
白質(zhì)原料的配料精度都能夠達(dá)到0.1%FS,那么其粗蛋白質(zhì)差異就會(huì)在38.5×0.001=0.0385,這是一種理想狀態(tài)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,由于各種原因?qū)е碌呐淞险`差,常常會(huì)造成產(chǎn)品粗蛋白質(zhì)含量呈不規(guī)則變化,給產(chǎn)品質(zhì)量造成隱患。
3 影響配料精度的因素分析
從產(chǎn)品研發(fā)到生產(chǎn)制造,有許多環(huán)節(jié)影響并制約著配料精度。一般來說,以下因素對(duì)配料誤差的產(chǎn)生起著決定性作用。
3.1 配方設(shè)計(jì)與原料使用
在表1的配方設(shè)計(jì)中,需要在配料秤上添加的原料品種一共有8個(gè),除大豆粕外,其他原料都會(huì)因添加量過少而達(dá)不到配料精度;而且需要人工配料與添加的原料品種達(dá)10個(gè)之多,大大影響了生產(chǎn)速度。其中,蛋氨酸鈣(DL-Met)的添加比例為0.101%。如果使用1 000kg的混合機(jī)生產(chǎn),那么其批次添加量為1.01kg,這就要求所使用的配料秤精度必須在10g以下,而且在進(jìn)入混合機(jī)之前必須經(jīng)過預(yù)混合。顯然,這樣的配方設(shè)計(jì)不僅增加了配料精度超出允許值的機(jī)率,而且降低了生產(chǎn)效率。因此,在進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時(shí),必須要依據(jù)生產(chǎn)工藝與設(shè)備狀況來考慮各種原料的添加量是否便于生產(chǎn)的實(shí)際操作、是否符合本廠的生產(chǎn)方式。
3.2 工藝與設(shè)備選型
在現(xiàn)代化的規(guī)模飼料廠中,一般都采用了集控制、管理于一體的智能型電腦配料系統(tǒng),這種配料系統(tǒng)以工業(yè)計(jì)算機(jī)作為配料主機(jī),與操作臺(tái)、模擬屏、出倉機(jī)、秤體等組合成完善的全套控制系統(tǒng)。在配料系統(tǒng)中,
影響配料精度的主要因素有配料絞龍的精度、配料秤的精度、稱量?jī)x表的精度、傳感器的分辨率、程序運(yùn)行速度、信號(hào)反饋速度、出倉機(jī)型號(hào)、變頻器調(diào)控參數(shù)等。其中,配料秤的精度一般由以下因素決定:
3.2.1 秤斗形狀設(shè)計(jì):圓形代替方形是為了減少秤內(nèi)殘留
3.2.2 秤斗和傳感器的安裝:要求均衡和對(duì)稱
3.2.3 傳感器的安裝和調(diào)整:受力均衡
3.2.4 傳感器質(zhì)量
3.2.5 傳感器防止受干擾
3.2.6 原料進(jìn)秤口的設(shè)計(jì)
這些設(shè)備的選用與參數(shù)的確定決定于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、配方組成與原料使用。例如在選用出倉機(jī)(設(shè)備)時(shí),要充分考慮原料特性(密度、體積、流動(dòng)性能等)與添加量等因素;在設(shè)定配料主機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)時(shí),也要充分考慮原料的各項(xiàng)特性與添加量,在動(dòng)態(tài)的調(diào)整過程中,保持配料精度。
此外,工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)也是影響配料精度的因素。如圖1所示:混合機(jī)上安裝的回流風(fēng)管會(huì)大大降低配料過程中空氣波動(dòng)對(duì)電子秤的影響,保持電子秤上疏風(fēng)孔的通透性會(huì)降低配料過程中電子秤內(nèi)的空氣負(fù)壓,有利于精確反應(yīng)實(shí)際配料重量。
3.3 料倉分布與配料次序
在規(guī)模飼料廠中,常常采用多秤配料系統(tǒng)。受上料線路的影響,適合每個(gè)配料倉的原料種類都是固定的,這就要求在原料選用與配方設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮生產(chǎn)工藝能否滿足多品種原料配方的要求,避免因漲秤、配料量過少、配料時(shí)間過長等現(xiàn)象對(duì)配料精度產(chǎn)生影響。
在實(shí)際配料過程中,除了要采用先大后小、先輕后重的配料次序外,還要依據(jù)原料流動(dòng)性與黏稠度來靈活調(diào)節(jié)配料次序。例如:如果先添加一些酶解羽毛粉、魚粉、肉骨粉之類的原料,再添加其他的原料,在放料時(shí)會(huì)出現(xiàn)秤斗上料放不盡的現(xiàn)象。
3.4 配料方式與控制精度
以上3個(gè)方面的因素決定了配料方式與能夠達(dá)到的配料精度。在目前存在的3種配料方式中,人工配料是精度最難保證的一種。
3.4.1 人工配料
在生產(chǎn)規(guī)模較小的飼料廠(低于500kg混合機(jī))或原料流動(dòng)性能非常差的特種飼料廠中,常采用人工方式完成配料作業(yè)。這時(shí),人員的經(jīng)驗(yàn)與責(zé)任心成為決定配料精度的重要因素。尤其是對(duì)于一些飼料企業(yè)為了追求配料速度,常常采用配料容器進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)式配料,由于每批原料間都會(huì)存在差異、每個(gè)人的操作都會(huì)存在差異,這樣的配料誤差是無法控制的。
3.4.2 手動(dòng)配料
是指人工操作出倉機(jī)(配料絞籠)完成配料作業(yè)的模式,操作人員的經(jīng)驗(yàn)、責(zé)任心與配料秤、出倉機(jī)的精度決定著配料精度。在這樣的配料方式下,配料誤差是無法控制的,產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)也是沒有規(guī)律的。
3.4.3 自動(dòng)配料
是指由配料計(jì)算機(jī)指揮出倉機(jī)完成配料作業(yè)的模式。在這種模式下,完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化配料,人為出錯(cuò)率降至最低,對(duì)以工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心的硬件設(shè)備保持正常運(yùn)行提出了很高的要求。
4 配料精度的現(xiàn)場(chǎng)管理與預(yù)防措施
在實(shí)際生產(chǎn)過程中,盡管工藝設(shè)備、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、配方與原料使用、配料方式等都已經(jīng)確定,但還需要對(duì)影響配料精度的程控工段與小料添加工段實(shí)施精細(xì)化的動(dòng)態(tài)管理才能達(dá)到工藝設(shè)計(jì)的配料精度。
4.1 程控工段
4.1.1 原料比重不同,下料速度不同,在配料時(shí)必須設(shè)置適當(dāng)?shù)奶崆傲?,才可以有效提高配料精度。在正常生產(chǎn)時(shí),玉米、石粉、磷鈣、石粒等比重大的原料常常會(huì)多加,而細(xì)麩、粗麩等比重小的原料常常會(huì)少加。
4.1.2 原料在不同配方中的配比不同,就要采用不同的配料方式。例如:石粉添加量在20kg以下時(shí),最好在小料工段人工添加,采用出倉機(jī)配料很難控制精度,常常會(huì)造成飼料中鈣的含量超出設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。
4.1.3 在生產(chǎn)工藝確定與設(shè)備選型時(shí),都要依據(jù)原料特性與使用量來確定每個(gè)配料倉的出倉機(jī)型號(hào)。因此生產(chǎn)人員必須依據(jù)出倉機(jī)的下料速度和精度,合理使用料倉,以確保配料精度。
4.1.4 生產(chǎn)過程中,原料空倉或供應(yīng)不上(即邊上料邊粉碎狀態(tài))時(shí),自動(dòng)配料系統(tǒng)常會(huì)因添加量不夠而停止喂料,使添加量減少,影響配料精度。因此,要保證配料精度,配料之前,料倉內(nèi)必須備有充足的原料供配料使用。
4.1.5 在自動(dòng)配料狀態(tài)下,配料秤快加料、慢加料的時(shí)間設(shè)置要因原料品種及用量差異而有所不同。尤其是慢加料的時(shí)間設(shè)定對(duì)配料精度有很大影響。
4.1.6 手動(dòng)配料時(shí),要避免配方計(jì)算錯(cuò)誤、提前量估計(jì)不足、按錯(cuò)倉位等失誤的發(fā)生。
4.1.7 配料秤放料后,配料秤有時(shí)出現(xiàn)負(fù)值。必須在配料秤穩(wěn)定后歸零,否則影響配料精度。
4.2 影響小料添加工段配料精度的主要因素是計(jì)量精度與添加準(zhǔn)確性
生產(chǎn)人員在配料前必須要進(jìn)行校秤,以保證電子秤的精確性;在添加時(shí),避免多加、少加、錯(cuò)加、漏加等失誤的發(fā)生;在自動(dòng)配料系統(tǒng)中,小料秤常常設(shè)有配料最大量,以檢驗(yàn)小料計(jì)量與添加的準(zhǔn)確性。
小結(jié):綜上所述,有效調(diào)控配料精度是一個(gè)系統(tǒng)工程,從配方設(shè)計(jì)到原料使用、從工藝確定到設(shè)備選型,從配料次序到控制精度,哪一環(huán)工作的缺失都會(huì)造成系統(tǒng)配料精度的不足,因此,對(duì)于生產(chǎn)工藝與配料設(shè)備已經(jīng)固定的企業(yè)來說,不斷強(qiáng)化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的配料管理,有針對(duì)性地設(shè)計(jì)配方與使用原料,才可能最大限度地保證配料精度。