基于双螺杆挤压膨化技术的浮性水产饲料制备研究

发布时间：2020-10-14 08:33

　　 我国是一个水产养殖大国,2015年我国水产养殖产量达4500万吨,占世界水产养殖总量的70%左右。随着水产养殖业的快速发展,对水产饲料的需求也越来越大。特别是近几年,我国对于水产饲料需求正高速增长,但我国水产养殖饲料的生产仍处于粗放型发展阶段,有些地区由于饲料盲目投放,不仅造成资源浪费,而且引发水污染问题和水产品健康问题。针对我国现阶段水产饲料在工艺和技术上得不到解决的现状,本论文开展浮性水产饲料的相关装备研究与试验研究。旨在通过双螺杆挤压膨化技术,达到节约资源、降低饲料成本、提高工作效率的效果,同时优化饲料生产工艺,提高饲料的品质。本课题来源于2016年农业部现代农业装备重点实验室项目,根据理论分析及项目需求,分析了膨化水产饲料在膨化过程中的微观机理,包括物料从有序到无序的转变、气核生成、模口膨胀、气泡生长和气泡停止生长或收缩五个部分。着重分析了水产饲料熔体气泡生长的过程,把细胞生长的物理模型应用到气泡生长,并建立相应的数学模型,最后选取合适的本构方程,计算出熔体外壳内外的压力与气泡半径、细胞半径的关系。研究设计了饲料喂料装置,减小了因喂料不均引起的饲料品质下降的影响。主要包括1)料斗的研究与尺寸设计;2)搅拌器的结构设计和尺寸安排;3)电机的选型和动平衡研究。并通过尺寸,生产制造了喂料装置。通过水产饲料生产的单因素试验探讨了螺杆转速、出料段机筒温度、物料含水率和喂料速度对水产饲料膨化度、容积密度、吸水性以及水中稳定性之间的关系,得出了每个因素对水产饲料品质影响的规律,并根据理论分析做出解释。根据单因素试验,采用三因素五水平的二次回归正交组合试验方案,开展了正交组合试验研究。通过Design-Expert 8.0数据分析软件,分别分析了螺杆转速、出料段机筒温度和物料含水率三者间的交互影响对水产饲料膨化度、容积密度、吸水性以及溶失率的影响,通过数据和图表清楚的揭示了自变量和因变量之间的规律。通过对水产饲料膨化度、容积密度、吸水性和溶失率最优目标函数的设定,确定了最佳工艺路线为螺杆转速31Hz,出料段机筒温度149℃,物料含水率17.5%。并进行了验证实验的数据与模型预测数据的对比,并且最后通过扫描电镜观察最优工艺路线下生产出的水产饲料的微观结构。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S963
【部分图文】：

始水产品的人工养殖，８０年代水产养殖业开始蓬勃发展。根据中国饲料工业协会提供的数??据，我国水产配合词料产量从２００６年的７５．２４万吨增长至２０１３年的１３５．５万吨，年均增??幅接近９％，高于水产配合饲料行业同期５．７３％的平均增速图１为我国水产饲料产业??体系示意图［１１］。??从图中能过看出水产养殖词料的来源广泛，包括天然饲料、自配饲料以及冰鲜杂鱼等，??只有少部分来自商品饲料。因此，我国水产养殖饲料的生产仍处于粗放型发展阶段，表现??在：??（１）

料的挤压膨化过程一般为：搅拌均匀的原料颗粒投入到喂料装置，由喂料连续而均匀的喂入调质装置中，经过水和蒸汽的作用，并通过螺旋带式的物料具有一定的含水率和温度，在混合物料使之组分均匀、受热均匀的同挤压膨化装置进口处。含有一定水分和温度的物料在挤压膨化机内部受到料内部的机械摩擦作用，被剧烈地挤压、搅拌、剪切而逐步变得均匀和细部的物料由于螺杆的高速剪切作用处于高温高压状态，水分则是呈过饱和成型模具被挤出并由切割装置进行切割，压力骤降至大气压，水分急骤体内因挤压膨化过程而产生的气核内部，诱使气泡急剧膨胀。同时，水分持走了物料内部大量的热量，温度在短时间内明显降低，致使挤出物固化定结构的水产膨化饲料。??膨化机挤压膨化饲料的特点，ＫｏｋｉｎｉＪ丄、ＣｈａｎｇＣ．Ｎ等的理论表明［３７］：其纳为五个阶段，即：物料从有序到无序的转变、气核生成、模口膨胀、气止生长或收缩，如２－１图所示。本节从这五个阶段论述水产饲料挤压膨化

?挤出物??有序到无序的转变?成核?气泡生长?气泡淨止生长或收缩??图２－１基于双螺杆水产饲料挤压膨化机理图??２．１从有序到无序的转变??水产饲料原料的主要成分为蛋白质和淀粉，水产原料在高温高压的挤压膨化腔内受到??高速螺杆的剪切作用下，原料的组分发生变化，不仅包括原料自然结构的破坏和重组，也??有生物分子的变性以及分子水平上的化学变化，主要包括淀粉的糊化和降解与蛋白质的变??性，使水产原料转变为具有黏弹性的熔融体。??在有序到无序转变的这一阶段，就淀粉而言，由于温度和水的作用，淀粉会发生糊化，??即淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性。淀粉最基本的结构单元是《－Ｄ－葡??
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 本刊编辑部;;一种橡胶挤出机的双螺杆喂料装置[J];橡胶科技;2017年10期

2 陈果;宋鹏云;;适用于幂律流体螺旋密封封液能力近似解析分析[J];润滑与密封;2017年07期

3 田会;;水产膨化浮性饲料的优点及应用[J];养殖与饲料;2017年04期

4 王世芳;吴涛;郑秋莎;;幂律流体在多孔介质中径向渗流的分形模型[J];力学季刊;2016年04期

5 汪文忠;;膨化水产饲料在水库养殖中的优势[J];渔业致富指南;2016年10期

6 李春祥;;新常态下我国水产饲料企业的战略创新[J];中国渔业经济;2015年06期

7 汪文忠;;我国水产饲料产业面临的问题与对策[J];渔业致富指南;2015年22期

8 陈蓝荪;陈乃松;黄旭雄;;中国水产饲料产业现状和优化趋势研究[J];水产科技情报;2014年03期

9 陈蓝荪;陈乃松;黄旭雄;;我国水产饲料商品的应用和销量格局研究[J];水产科技情报;2014年02期

10 陈蓝荪;陈乃松;黄旭雄;;我国水产饲料产业体系与饲料商品形态研究[J];水产科技情报;2014年01期

相关博士学位论文 前2条

1 王明义;共混改性聚丙烯/超临界CO_2连续挤出发泡成型研究及机理分析[D];华南理工大学;2010年

2 陶利民;转子高精度动平衡测试与自动平衡技术研究[D];国防科学技术大学;2006年

相关硕士学位论文 前7条

1 徐怀兵;不同投喂率下膨化饲料、颗粒饲料对斑点叉尾鮰、草鱼作用效果的比较研究[D];上海海洋大学;2017年

2 崔思寒;基于棉籽粕膨化水产饲料的技术及应用研究[D];新疆大学;2014年

3 黄贞胜;大黄鱼膨化饲料溶失率及对水环境中氮、磷含量的影响[D];福建农林大学;2013年

4 郭俊华;刚性转子动平衡技术及系统研究[D];昆明理工大学;2012年

5 刘情超;膨化饲料热特性参数研究及热风干燥数值模拟[D];华中农业大学;2011年

6 刘福胜;中型双螺杆挤压膨化机生产组织蛋白的研究[D];东北农业大学;2006年

7 孙彦明;淀粉微细化处理及其糊化特性研究[D];中国农业大学;2005年

本文编号：2840428