CN100417334C - 复合饲料颗粒料的生产方法、设备及复合饲料颗粒料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及饲料添加剂的生产方法，特别涉及以发酵液为原料的复合饲料颗粒料的生产方法，实现该方法的专用设备，以及由该方法得到的复合饲料颗粒料。在本发明的以发酵液为原料的复合饲料颗粒料的生产方法中，发酵液经过喷雾造粒、机械搅拌整形和包衣三步制得复合颗粒状饲料，其包含全部或大部分的发酵液中的发酵产物，堆积密度在680～730Kg/m³，磨损值小于1.0wt%，混合变异系数小于10%，吸湿性小于40%，水份含量低于1wt%，98%的颗粒的尺寸在0.45～1.5mm之间，90%颗粒的尺寸在1.2～1.5mm之间。

Description

复合饲料颗粒料的生产方法、设备及复合饲料颗粒料

技术领域

本发明涉及饲料添加剂的生产方法，特别涉及以发酵液为原料的复合饲料颗粒料的生产方法，实现该方法的专用设备，以及由该方法得到的复合饲料颗粒料。

背景技术

饲料添加剂是指配合饲料中加入的各种微量成分，包括合成氨基酸、维生素制剂、微量元素、抗生素、酶制剂、激素、抗氧化剂、驱虫药物、防霉剂及着色剂等。这类饲料添加剂是随畜牧业集约化程度的提高和配合饲料工业的发展而发展起来的。其中，保证氨基酸的全面供应对于动物的生长是最为重要的，但是，由于植物性饲料中普遍缺少动物生长必需的蛋氨酸和赖氨酸，因此在各类家畜饲料中往往需要添加含有这类氨基酸的饲料添加剂。其中，赖氨酸是一种人体和动物体内不能自行合成的氨基酸，在生物机体的代谢中起着重要作用，但在大多数谷物饲料中，赖氨酸是第一限制性氨基酸，其含量很低，因此赖氨酸是全价配合饲料的主要添加剂，赖氨酸可改善饲料中氨基酸的平衡，提高饲料利用率，具有促进动物生长和改进肉质的功效，其实际使用形式主要有如L-赖氨酸、含78％L-赖氨酸的L-赖氨酸盐酸盐等。由于L-赖氨酸是在发酵过程中产生的，而目前添加于动物饲料中的赖氨酸多为L-赖氨酸盐酸盐，其必须从粗发酵液中进行提取、精制后才能得到，因此，这种做法存在两大缺点：其一L-赖氨酸盐酸盐提取工序产生大量废水，其二是发酵副产物中通常含有大量有价值的营养物质，其在L-赖氨酸提纯中作为废弃物被扔掉将造成不必要的资源浪费。

例如，可将赖氨酸发酵液先进行浓缩，再将浓缩液通过简单的喷雾干燥法除去粗发酵液中的水，可获得含有一定量的赖氨酸的粉末状物质。但这种粉末状物质中由于存在来自发酵液中的残糖等而极易吸湿，自由流动性差，短期储存后就会结块，无法作为动物饲料的原料加以利用。

若能得到自由流动性高、储存性和加工性良好的粒状产品则可部分克服上述粉末状物质存在的问题。对此，可考虑使用能从商业获得的各种喷雾流化床干燥器，这些喷雾流化床干燥器可一次实现液体物料的涂层、凝集、蒸发、干燥、结晶、造粒等多个操作过程，并提供细碎、多孔而可以自由流动的喷雾干燥颗粒产品，但是这些产品存在吸湿性较高，并且堆积密度很低，在后续处理过程中将产生大量的粉末等问题。

在此基础上，德国底古萨股份公司在中国专利97113051.5(2002年7月3日授权公告)中提供了一种以发酵液为原料的动物饲料添加剂的生产方法，在该方法中公开了在流化床中实现发酵液一步制粒、压缩和干燥，并且，该方法中很重要的一点改进是通过机械手段(对颗粒进行表面处理和压缩)向流化床中引入足够的能量，导致颗粒堆积密度的增加和平均颗粒直径的减小，从而获得所希望的颗粒直径和所需的堆积密度，得到的颗粒基本上呈球形，具有很高的强度和出色的流动性，以及低的含水率。

但按照上述方法制得的复合饲料颗粒料在实际使用中发现仍存在如下问题：一是虽然具有出色的流动性，但颗粒料基本上为均一的球形，流动性过高，造成混拌时的分布不匀；二是上述颗粒料虽然较致密，但仍没有很好地解决在储存较长时间后或在湿度较高的环境下易于产生的吸潮问题。

为了更好地解决上述问题，本发明的发明者们认识到，由发酵液直接获得的复合饲料颗粒料应同时满足以下条件才能完全解决上述问题：

(1)颗粒料由一定大小的结晶颗粒组成，尽量降低细小颗粒在产品中的比例，颗粒料的堆积密度应在600Kg/m³以上；

(2)颗粒料表面光滑，具有较好的流动性，易于同其它饲料原料混拌，但又要防止颗粒料为均一的球形，从而因流动性过高而造成混拌时的分布不匀，所以要求加工后的颗粒料形状应为相对不规则状；

(3)颗粒料应能够在长期储存中或在湿度相对较高的环境下仍保持较高的防潮性，并避免结块。

发明内容

认识到上述对理想的复合饲料颗粒料的要求，本发明的发明者们通过反复的实践探索出了一套行之有效以发酵液为原料的复合饲料颗粒料的生产方法，由该方法所得到的复合饲料颗粒料，以及为实现该方法的复合饲料颗粒料的生产设备，从而完成了本发明。

在本发明的以发酵液为原料的复合饲料颗粒料的生产方法中，发酵液依次包括喷雾造粒、机械搅拌整形和包衣三步制得复合颗粒状饲料，其中，通过在所述喷雾造粒和机械搅拌整形过程之间对经喷雾造粒的颗粒进行第一次分选而对部分颗粒进行机械搅拌整形，经机械搅拌整形过程使颗粒的堆积密度控制在600～700Kg/m³；通过在所述机械搅拌整形和包衣过程之间对经机械搅拌整形的颗粒进行第二次分选而对部分颗粒进行包衣，并且包衣过程是在包衣流化床中进行的；通过对包衣结束后的颗粒进行第三次分选而得到复合颗粒料。

本发明的为实现复合饲料颗粒料生产方法而设计的生产设备系统，其包括喷雾造粒单元、机械搅拌整形单元和包衣单元，其中，所述喷雾造粒单元的出口与第一分选装置的入口相连，该第一分选装置的一出口与所述机械搅拌整形单元的入口相连，所述第一分选装置的另一出口通过一破碎装置与所述喷雾造粒单元入口相连；所述机械搅拌整形单元的出口通过第二分选装置与所述包衣单元入口相连，该第二分选装置的另一出口与所述喷雾滚动造粒单元的入口相连；所述包衣单元的出口与第三分选装置相连，通过该第三分选装置输出最终产品，该第三分选装置的另一出口与所述破碎装置相连。

由本发明的方法所得到的复合饲料颗粒料包含全部或大部分的发酵液中的发酵产物和其它组份，其表面用包衣剂包衣，包衣剂的含量小于1wt％，堆积密度在600～700Kg/m³，混合变异系数小于10％，吸湿性小于40％，水份含量低于1wt％，98％的颗粒的尺寸在0.3～1.5mm之间，90％颗粒的尺寸在0.45～1.0mm之间。

附图说明

图1为本发明的一种实施方式中，以发酵液为原料的复合饲料颗粒料的生产方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下，结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，但所作说明并不构成对本发明的任何限制。

图1所示本发明以发酵液为原料的复合饲料颗粒料的生产方法的一种实施方式，其中，发酵液先经过杂质分离、加酸合成等有效处理后，再经过蒸发浓缩、制种、喷雾滚动造粒、干燥、分选、搅拌整形、包衣、再分选等工序制得用作动物饲料添加剂的复合颗粒状饲料。在上述过程进入稳态操作后，首先，由在机械搅拌整形机7中进行的机械辊磨产生的细小颗粒和由在机械破碎机5中进行的机械破碎产生的细小颗粒被输送到喷雾滚动造粒流化床2中作为新种子，之后，在具有喷雾滚动造粒功能的喷雾滚动造粒流化床2中通过将前述处理后的发酵液进行喷雾使种子不断增大，同时进行滚动干燥，然后，颗粒进入振动筛6中，根据颗粒尺寸进行分选，较大颗粒从其上部出口进入机械破碎机5内进行机械破碎处理，为滚动造粒制备新种子并返回喷雾滚动造粒流化床2中，同时，合乎产品粒度要求的颗粒从下部出口进入机械搅拌整形机7中，进行滚动整形处理。经过滚动整形处理的颗粒在鼓风机8的作用下被输送至分离器9中进行分离，轻相即较小颗粒作为新种子返回喷雾滚动造粒流化床2中，重相即较大颗粒进入包衣流化床11中进行滚动包衣作业，最后，经包衣后的颗粒进入振动筛14，合乎产品粒度要求的颗粒从其下部出口输出，得到产品15，而未能输出的较大的颗粒则返回机械破碎机5中，进行机械破碎处理，作为新种子重新进入喷雾滚动造粒流化床2内。

另外，在上述过程中，发酵液也可不事先经过杂质分离、加酸合成、浓缩而直接输入喷雾滚动造粒流化床2内进行上述操作。但对发酵液进行上述预处理是本发明的一种较优选的实施方式，这是因为经过这些预处理后得到的复合饲料颗粒料的结晶性好，易于造粒成型，并能降低生产成本。另外，本发明中的发酵液是含有用于作为动物饲料添加剂原料的发酵液，优选含有发酵产品是氨基酸的发酵液，特别优选发酵产品是赖氨酸、苏氨酸或色氨酸的发酵液，最优选发酵产品是L-赖氨酸的发酵液。并且，根据需要，在不影响本发明效果的条件下，发酵液中还可以含有其它物质，例如金霉素等药物等。

对本发明的发酵液进行的上述杂质分离、加酸合成以及浓缩方法或过程均可按照相关领域已知的方法或过程进行。

在上述喷雾滚动造粒流化床2中，经过准确计算的热气流经流化床的均压布风板均匀分布后，穿过床内的物料，使物料(种子)颗粒悬浮于气流之中，形成流化状态。在这种状态下，固体颗粒彼此分离，当液体即发酵液被喷入床层时，喷入的液滴能够从各个方向接近固体颗粒，在固体种子表面扩散，由于呈流化状态的物料颗粒在流化床内均匀的混合，并与气流充分接触，进行十分强烈的传热和传质，所以液体膜很快固化并干燥，这样，经过多次的喷洒、扩散和固化后，颗粒逐渐长大，形成呈洋葱状致密生长的基本为球形的颗粒。

上述完成造粒的颗粒由喷雾滚动造粒流化床2输出到振动筛6中，在这里对颗粒进行分选，将较大颗粒输送至机械破碎机5内进行机械破碎处理，将其余颗粒输送至机械搅拌整形机7中进行滚动整形处理。其中，可根据不同情况，如对不同的发酵液以及不同的产品需求而对振动筛6的筛选能力进行调整，以满足下一过程对颗粒粒度的要求，例如，当发酵液为主要含L-赖氨酸的发酵液时，较优选的情况是通过对振动筛6的筛选能力进行设定，使只有满足颗粒直径小于1.7mm的颗粒才能进入机械搅拌整形机7中进行机械整形，而颗粒直径大于1.7mm的颗粒则进入机械破碎机5内进行机械破碎处理，为滚动造粒制备新种子并将其返回到喷雾滚动造粒流化床2中。上述机械破碎机5在本实施方式中为锤式磨，但也可以采用对辊磨、冲击磨等。上述机械搅拌整形机7在本实施方式中主要包括修磨冲击板或修磨冲击棒，运行时，将其线速度控制在合适的范围，并在一定的输入功率下对颗粒进行修磨整形，这样，就可以将经修磨整形后的颗粒的堆积密度控制在600kg/m³以上，特别是控制在600～700Kg/m³，并使颗粒的表面质量得到改善，得到相对规则的表面，便于下一步的包衣处理。在本实施方式中，较优选的修磨整形条件是将修磨冲击板或修磨冲击棒的线速度可调地设定在5～30m/s，并且最大输入功率为75KW。

在上述机械搅拌整形机7中完成机械整形的颗粒在鼓风机8的作用下进入分离器9中，在该分离器9中完成第二次对颗粒的分选。在本实施方式中，采用风选方式对颗粒进行筛分，可通过设定风选条件，使密度、粒径相对较小的颗粒返回喷雾滚动造粒流化床2中，这部分的颗粒约占60～90wt％，但也可以采用其它的分选手段例如筛分等来完成对颗粒在包衣前的分选。

经上述第二步分选后的较重的颗粒进入包衣流化床11中，用包衣剂对产品表面进行滚动包衣。本发明中，对使用的包衣剂没有特别限制，只要该包衣剂是作为饲料添加剂可接受的包衣剂即可，例如，可列举出如硬脂酸、石蜡、环糊精、多聚糖、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、丙烯酸树脂、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯(HPMCP)、醋酸纤维素邻苯二甲酸酯(CAP)、虫胶、乙基纤维素(EC)或玉米朊等。这些包衣剂可以单独使用，也可以将两种或两种以上组和使用。通过使用包衣剂，可使颗粒产品具备较好的防潮特性。包衣剂在颗粒表面形成包衣是通过在包衣流化床11中使用配成一定浓度的包衣剂溶液，以一定的喷入速度进行喷雾、干燥而实现的。在本发明中，对包衣剂的含量的下限没有特别限制，只要能够实现通过包衣而使颗粒产品具备足够的防潮特性即可，并且以不同发酵液为原料制得的颗粒由于其中含有的易于吸湿的成分及含量的不同，因此相对应的所需的包衣剂的用量也会有所不同。但包衣剂的用量最好能够控制在干燥后的包衣剂的含量占成品总重量的1wt％以内，优选控制在0.8～1.0wt％。若干燥后的包衣剂的含量占成品总重量的比例大于1wt％，则使制造成本增加。并且，对包衣剂溶液的浓度没有特别限制，只要所选择的包衣剂能够形成溶液或悬浮液的浓度都是适用的。

对经上述包衣处理后的颗粒经过第三次分选，输出合乎产品粒度要求的颗粒，得到所要求的产品15。

通过本发明的方法得到的产品15的颗粒表面光滑且形状不规则，成品的流动性更适合于与各种饲料原料混合，并且经过包衣的颗粒产品不易吸湿，提高了产品贮运和在湿度相对较高地区应用的性能，并且产品的抗磨损性能大大提高，粉尘含量几乎为零。

以下，通过较佳的实施例对本发明做进一步更为具体的说明，但本发明并不局限于这些实施例所描述的范围。

在实施例中对所得到的饲料级复合赖氨酸成品的吸湿性和混合均匀度的测定按照以下方法进行。

吸湿性的测定：

1.仪器：干燥器  平面皿  恒温箱  湿度计  温度计  分析天平

2.方法：在平面皿中添加水，放入空的干燥器中，密封。将干燥器放入恒温25℃的恒温箱中(干燥器中放置湿度计和温度计)，静置8小时。使干燥器中达到饱和湿度90％。再分别称取赖氨酸1g、1.5g和2g，分别放到三个平面皿中，将平面皿放入干燥器的隔板上(干燥器一直保持饱和湿度状态)，密封。再将干燥器放到25℃饱和湿度恒温箱中，静置两小时后，每隔一小时称量赖氨酸重量，待赖氨酸前后两次的重量差小于0.02g时。此时赖氨酸已达到最大吸湿状态，此时计算赖氨酸吸湿性，取平均数：

a＝〔(b-c)/c〕*100％

a为赖氨酸吸湿性，b为赖氨酸达到最大吸湿性的重量，c为干燥赖氨酸的重量。

混合均匀度的测定：

1.仪器设备：小型搅拌机，凯氏定氮仪，分析筛，分析天平，消煮炉，滴定管(酸式)，凯氏烧瓶，锥形瓶，容量瓶，消煮管。

2.方法：将25千克麦饭石(或15千克麦饭石，10千克麸皮)倒入25千克搅拌机中，加入0.05千克赖氨酸。充分搅拌15分钟后停止。在搅拌机中的上部，中部，底部平均取15个点的样本。将样本定氮，测定氨基酸含量，求出样本的变异系数，取平均值。

a’＝(s/x)*100％

a’为变异系数，s为标准差，x平均值

实施例1

用作本实施例中的待加工的物料是L-赖氨酸发酵液浓缩物，该浓缩物的干物含量约为50wt％，其中，以赖氨酸盐酸盐计的L-赖氨酸含量约占总干物含量的66wt％，重量为100,000kg。用于本实施例的喷雾滚动造粒的种子是根据本发明方法制作的65％饲料级复合赖氨酸成品，重量为4000kg。

喷雾滚动造粒流化床中的干燥机容积为20立方米，加热空气在80～200℃以内可调。先将上述种子全部投入喷雾滚动造粒流化床的干燥机内，保持床内尾气温度在90℃左右，以使种子处于流化状态。然后使上述L-赖氨酸发酵液浓缩物从60个喷嘴以雾状喷入流化床干燥机内，流量从0逐步增加到4200kg/h。控制尾气温度在90～100℃，保持床内料位并连续出料。对出料进行筛分，大于1.2mm的颗粒进入锤式磨进行粉碎，小于等于1.2mm的较小颗粒进入机械修磨装置内进行修磨。修磨冲击板的线速度为5～30m/s可调，最大输出功率为75Kw。修磨后的物料经分选，轻相即较小粒子约占60～90wt％，同经锤式磨粉碎的物料一起作为新种子重新进入喷雾滚动造粒流化床干燥机内。重相即较大颗粒进入包衣流化床内。

在包衣流化床内，包衣剂为环糊精，浓度为10wt％，以约300kg/h的流速喷入，烘干后再进行筛分，其中，小于等于1.5mm的颗粒约占98wt％，即为产品；大于1.5mm的较大颗粒进入锤式磨，返回喷雾滚动造粒流化床干燥机内。

所得到的颗粒产品的主要参数如下：

L-赖氨酸含量：51～53％

堆积密度：640g/L

水份：≤1％

颗粒尺寸分布：≤0.45mm  ～2％

              ≤1.0mm  ～50％

              ≤1.5mm  ～98％

混合变异系数：8.6％

吸湿性：25.3％

粉尘：无明显可见粉尘

实施例2

本实施例为连续生产过程，产品为复合赖氨酸硫酸盐。原料为以玉米淀粉糖、玉米浆和硫酸氨为主要培养基的赖氨酸发酵液，发酵液产酸率12～17g/l，残糖低于1.0g/l。首先用98％含量的浓硫酸将发酵液的pH值调节到2.5～4.5，然后蒸发浓缩至DS40～50％作为制粒干燥的原料。

本例使用的造粒流化床、包衣流化床截面积分别为9平方米和3平方米，搅拌整形机功率75KW。使用的热源为10bar蒸汽，进入流化床的空气流量和温度可调，温度调节范围为80～160℃，流量调节根据风压、观察床层跳动和粉尘情况由经验确定。进料量5m³/h；包衣剂为环糊精，进料量0.3m³/h(DS10％)。工艺过程同本专利说明书上列所述。得到的产品约3000kg/h，产品的主要参数同实施例1。

根据本发明的方法，能够以发酵液为原料，经过必要的前处理后，通过制种、喷雾造粒、机械搅拌整形、包衣等工序制备出复合颗粒料饲料添加剂。上述工序分别在功能不同的设备内进行，得到的颗粒表面光滑且形状不规则，流动性更适合与其他饲料原料实现均匀混合，并且具有更为优良的防潮特性。

Claims (8)

1. 复合饲料颗粒料的生产方法，其以发酵液为原料，制得包含全部或大部分发酵液中的发酵产物的复合颗粒料，其特征在于，该方法依次包括喷雾造粒、机械搅拌整形和包衣三个过程，其中，通过在所述喷雾造粒和机械搅拌整形过程之间对经喷雾造粒的颗粒进行第一次分选而对部分颗粒进行机械搅拌整形，经机械搅拌整形过程使颗粒的堆积密度控制在600～700Kg/m³；通过在所述机械搅拌整形和包衣过程之间对经机械搅拌整形的颗粒进行第二次分选而对部分颗粒进行包衣，并且包衣过程是在包衣流化床中进行的；通过对包衣结束后的颗粒进行第三次分选而得到复合颗粒料。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷雾造粒过程是在喷雾滚动造粒流化床中进行。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械搅拌整形过程是在机械搅拌整形机中进行。

4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述机械搅拌整形过程中，修磨机构的线速度为5～30m/s，最大输入功率为75KW。

5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵液为L-赖氨酸的发酵液。

6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包衣过程中在颗粒上形成的包衣层的重量占颗粒总重量的1％以下。

7. 根据权利要求1-6任一项所述的复合饲料颗粒料的生产方法所生产的复合饲料颗粒料，其以发酵液为原料，包含全部或大部分的发酵液中的发酵产物，其表面用包衣剂包衣，堆积密度为600～700Kg/m³，混合变异系数小于10％，吸湿性小于40％。

8. 权利要求1-6任一项所述的复合饲料颗粒料的生产方法中所使用的复合饲料颗粒料的设备，包括喷雾滚动造粒单元、机械搅拌整形单元和包衣单元，其中，所述喷雾造粒单元的出口通过第一分选装置与所述机械搅拌整形单元的入口相连，该第一分选装置的另一出口通过一破碎装置与所述喷雾滚动造粒单元入口相连；所述机械搅拌整形单元的出口通过第二分选装置与所述包衣单元入口相连，该第二分选装置的另一出口与所述喷雾滚动造粒单元的入口相连；所述包衣单元出口与第三分选装置相连，通过该第三分选装置相连输出最终产品，该第三分选装置的另一出口与所述破碎装置的入口相连。