颗粒饲料水分检测控制的研究
颗粒饲料中水分含量是一项重要的质检指标，直接影响颗粒饲料的品质和经济效益。水分含量超过合理标准，颗粒饲料易发霉变质，加大保存难度，还会使营养成分比例减少；水分含量低于合理标准，会影响饲料适口性并产生重量损失，效益会相应降低。因此在饲料加工过程中，适宜的水分含量有利于制粒，降低加工成本，提高颗粒饲料的质量和生产效率。
1 影响颗粒饲料水分含量的因素
颗粒饲料在生产过程中，成品料中水分受到粉碎、调质、其他液体添加物、制粒和冷却等因素的影响，是比较复杂、不断变化、不易控制的检测指标。
1.1 粉碎过程的影响因素
粉碎工艺是饲料产品加工过程中的关键环节，水分在粉碎过程中会有损失。通过对不同孔径的粉碎机筛片，粉碎前后物料水分含量进行对比检测分析发现，随着物料粉碎粒度减小，水分损耗明显增加；对不同梯度水分含量的物料，粉碎前后物料水分含量对比检测分析发现，随着物料水分含量增加，粉碎后物料水分损耗增加，最大损耗接近1%，粉碎效率显著降低，能耗明显增加。
1.2 混合过程的影响因素
当混合后粉料水分含量远低于12.5%时，可考虑在混合时喷加雾化水。但目前这方面存在很多问题：添加量不能超过2%；保水性能差，添加2%水分仅有40%～50%保水率；最好使用热水，可以防霉；要考虑混合时间和水分添加时间的一致性；保证均匀，调整喷头位置和喷水口大小；需要加防霉剂；要注意清理混合机内壁。诸多因素限制了在混合机加水，而且加的游离水会使成品料发霉机会增加。
1.3 调制过程的影响因素
调质水分、温度和时间是控制最终物料调质效果的关键因素。在蒸汽调质过程中，水分是热能的载体，调质水分的多少影响着调质温度的高低，调质时间决定着蒸汽中水分和热能的利用率。调质水分可以通过调节蒸汽量添加量和调质时间来控制，调质时间长短可以通过改变调质器内物料的充满系数来调节。
1.4 制粒过程的影响因素
制粒所用压模设备压模的孔径大小不同，生产出来的颗粒饲料产品水分也不同。孔径小的压模，其生产的饲料颗粒直径较小，冷却风容易穿透颗粒，因此冷却时带走的水分多，产品水分较低；反之，孔径大的压模，饲料颗粒直径较大，冷风不容易穿透颗粒，冷却时带走的水分少，产品水分较高。
1.5 冷却过程的影响因素
冷却是加工过程中控制产品水分的最后环节。 在这过程中，首先要保证水分不超过质量控制指标，其次是控制温度在适当范围内，保证产品不会因温度过高而带来不利影响。目前多使用逆流式冷却机，效果很好。在冷却时，水分降低和温度降低是相关的，正如在调制器内，水分提高和温度升高呈对应关系。通常温度每升高（或降低）10℃，物料水分将增加（或减少）0.6%。
同一批次生产原料在相同的生产工序里其水分变化也不尽相同，成品料含水量与生产流程中原料含水量非线性相关，没有特别有效的方法能预测出最终产品的水分含量。因此，颗粒饲料生产最有效的水分测控方法是在线水分实时检测与控制，动态报告和调整产品水分含量。
2 颗粒饲料水分测量控制的方法
颗粒饲料实时在线水分检测与控制技术有两种 方案，一种是反馈式控制，即在线检测已经冷却后的颗粒饲料水分含量；另一种是前馈式控制，即在线检测调质前粉料水分含量。两个方法检测出数值后与预设定值进行对比，根据对比结果误差来控制调质蒸汽水分添加量和制粒机压缩室喷雾加水量，两种方案都可使颗粒饲料成品含水量保持在预定标准值范围内，有利于成品料水分含量的稳定性，但前馈式比反馈式对最终产品的控制效果更好，实时性更强。
2.1 颗粒饲料合理的水分含量
生产所用原料的来源及品种的多样性，导致了颗粒饲料产品含水量的多变性。混合后半成品粉料水分变化应控制在9%～14%；调质前粉料水分含量应控制在12.5%，任何时候都不应超过13%，否则容易发霉变质。调质后入模粉料水分含量应控制在15%～16%，这样生产出的颗粒饲料质量较好，光洁度均匀，粉化率低，成品料水分含量也可以达到标准要求。
2.2 颗粒饲料水分含量的控制
在实际生产中要根据粉料含水量进行调整，使入模粉料达到理想的温度和水分含量。正常含水量的粉 料，调质需要干蒸气，含水蒸汽会对调质、制粒带来负面影响。对于水分含量较低的粉料需要增加粉料水分含量，可通过降低蒸汽压力、关闭所有或部分疏水阀、添加不饱和蒸汽、增加调质时间等方法来增加调质后物料水分含量，以提高颗粒水分。对于水分含量较高的粉料，应采用高压超饱和蒸汽，使调质后粉料 温度达到要求而含水量不至于过高。冷却过程是为了降低颗粒饲料温度，使其不超过室温3～5℃，带走颗粒中水分，使颗粒饲料产品水分含量符合规定标准。冷却后颗粒饲料温度和水分必须都达到要求才能进行包装，否则成品在贮存过程中易发霉变质。因此应根据刚脱模出来颗粒饲料的产量、温度、水分、颗粒大小及其成分及时调整冷却风量和时间，对于较干、较小的颗粒饲料所用的冷却风量应小些、冷却时间应短些；对于较湿、较大的颗粒饲料则应加大风量、延长 冷却时间。当原料本身含水量较低，使得混合后粉料含水率远低于12.5%时， 应在混合时喷加雾化水以提 高颗粒饲料质量，减少产品重量损耗，提高经济效益。
2.3 颗粒饲料水分的添加
目前常用的是水分自动添加系统，适用于向混合机内添加水。水添加系统主要由不锈钢储水罐、防锈电磁阀、水泵、防锈流量计和智能流量仪等组成，喷水量和喷水延时时间可在智能流量仪上设定。该系统采用PLC自动控制技术，具有自动化程度高、添加比例准确、控制可靠、操作方便等特点。
3 颗粒饲料实时在线水分检测
颗粒饲料水分控制精度与在线水分传感器的精度有着直接关系。传感器分为静态和实时在线两种。静态传感器已经过时淘汰，在新的饲料生产线中不再使用。在线水分传感器能实时得到水分值，水分值通过4～20mA或0～5V输出到PLC或其他控制模块，实时在线水分传感器检测时间一般在0.03s以内，精度高、误差小。在线水分传感器又可以分为接触性测量系统和非接触性测量系统。非接触性在线测量系统可使用微波或红外水分测量方式。微波水分测量方式误差低于0.4%，且重复性误差小于0.2%，瞬时采样读数为10次/s，抗干扰和抗冲击能力强，可以为饲料加工过程提供全程水分监控，是非常安全的、具有可观性和可控性的系统。微波实时在线水分测量与控制系统包括微波检测单元、测量信号处理单元、系统逻辑控制单元、加水与水量控制单元、显示与监视单元等。红外水分测量方式使用光学转换器和可被材料所含水分吸收的近红外NIR光源，检测效果误差小、准确率高。被测材料越潮湿，被反射的光就越少。该测量系统是由卤元素灯发出光束，通过反射镜和透镜的组合被分成测量光束和参照光束，两束光都会经过滤器过滤后排除无用的光谱范围的光，被测材料上突出的红外线区域的那束光被保留下来，将反射光束与参照光束对比用来判断材料含水率。
4 结语
颗粒饲料非接触性实时在线水分检测控制研究是关系到饲料成本、质量和经济效益的重要环节，通过高精度水分检测和控制来影响颗粒料水分含量，从而实现最大投入产出比和最佳产品质量。
