【摘要】：中國水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模近年來不斷擴大,飼料原料供不應(yīng)求的情況逐漸加重,而農(nóng)作物秸稈具有數(shù)量多、來源廣、成本低的特性,是一種很好的飼料原料,但因為秸稈含有大量纖維素類物質(zhì),存在適口性差和難于消化等問題,無法直接用于生產(chǎn)飼料。雙螺桿相較于傳統(tǒng)單螺桿具有更強的混合、剪切作用,可有效破壞秸稈的纖維組織結(jié)構(gòu),但目前將雙螺桿擠壓膨化技術(shù)應(yīng)用于制備含農(nóng)作物秸稈顆粒飼料的相關(guān)研究卻很少,本文針對我國水產(chǎn)飼料行業(yè)及農(nóng)作物秸稈飼料化利用現(xiàn)狀,開展基于雙螺桿擠壓膨化技術(shù)的含秸稈浮性水產(chǎn)飼料制備研究,為緩解水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)飼料原料緊張的現(xiàn)狀,解決農(nóng)作物秸稈處理問題提供參考。本文對同向嚙合雙螺桿擠壓膨化機理進行了分析,將膨化過程分為混料輸送、熔融和熔體輸送三個部分進行研究。以非塞流顆粒體系分別建立非嚙合區(qū)和嚙合區(qū)的混料輸送模型并進行相應(yīng)求解,得到統(tǒng)一的固體混料輸送率Qs,建立非嚙合區(qū)混料熔融模型,得到固相質(zhì)量平衡方程、熔膜溫度分布方程、熔融熱量平衡方程并求解,再建立嚙合區(qū)混料熔融模型,得出經(jīng)過一次嚙合區(qū)混料熔融總變形比能dw'p,將嚙合區(qū)與非嚙合區(qū)混料熔融理論結(jié)合分析,得出混料熔融段長度Zτ,以冪律流體分析熔融段數(shù)學(xué)模型,建立連續(xù)性方程、運動方程和Bird-Carreau本構(gòu)方程,完成番茄秸稈混料擠壓膨化過程流場分析準(zhǔn)備工作。本文基于理論分析結(jié)果并結(jié)合MATLAB進行方程計算,完成了螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計,同時采用SOLIDWORKS建立相應(yīng)的同向嚙合雙螺桿擠出模型,將三維模型導(dǎo)入PolyFlow生成流體,設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)和邊界條件后進行了流場模擬分析,得到了含秸稈混料在雙螺桿擠出腔體中的壓力、跡線、剪切速率分布圖,驗證了該雙螺桿擠出模型設(shè)計的合理性。本文參考中國水產(chǎn)行業(yè)鯉魚成魚飼料營養(yǎng)成分要求,以番茄秸稈粉、魚粉、標(biāo)粉為主要原料,以喂料速度、螺桿轉(zhuǎn)速、熔體輸送段溫度、混料含水率為變量,以試驗飼料顆粒膨化度、質(zhì)構(gòu)特性、成型質(zhì)量、含粉率、水中穩(wěn)定性為鯉魚飼料品質(zhì)評判依據(jù),進行同向嚙合雙螺桿擠壓膨化含番茄秸稈鯉魚飼料單因素試驗與準(zhǔn)備,并搭建了相應(yīng)的鯉魚飼料品質(zhì)檢測平臺。本文從上述五個鯉魚飼料品質(zhì)方面對不同喂料速度、螺桿轉(zhuǎn)速、熔體輸送段溫度、混料含水率下的含秸稈鯉魚飼料品質(zhì)進行了較全面的評估,通過數(shù)據(jù)、圖表、SEM電鏡圖片的形式清楚的分析出鯉魚飼料品質(zhì)和各變量之間的關(guān)系,得到優(yōu)化后的雙螺桿擠壓膨化喂料速度為50r/min、螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min、熔體輸送段溫度為120℃、混料含水率為24%,最后進行試驗驗證得出此工藝參數(shù)下的含秸稈鯉魚飼料各項品質(zhì)指標(biāo)都表現(xiàn)較優(yōu)異。
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S963
【圖文】：

邐ｍ逡逑２００６邋２００７邋２００８邋２００９邋２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３邋２０１４邋２０１５邋２０１６逡逑圖１－１邋２００６－２０１６年中國水產(chǎn)飼料產(chǎn)量情況逡逑１．２農(nóng)作物秸稈飼料化的現(xiàn)狀逡逑農(nóng)作物秸稈具有數(shù)量多、來源廣、成本低的特性，是一種很好的飼料原料，但由于秸逡逑桿含有大量纖維素類物質(zhì)，存在適口性差和難于消化的問題ｍ，美國、日本等發(fā)達國家普逡逑遍采用大型粉碎機構(gòu)和平模制粒機生產(chǎn)顆粒詞料，每年大約有１／５左右的秸桿被用來制作逡逑飼料。美國威猛公司［８］生產(chǎn)的ＨＧ３６５Ｅ型多功能生物質(zhì)粉碎機，整機適用性強，同一臺粉逡逑碎機可以加工多種生物質(zhì)材料，物料經(jīng)粉碎加工后的粒度一般可以達到幾厘米，根據(jù)粉碎逡逑面對的材質(zhì)多樣性、含水量差異性以及粉碎成品粒度的要求，機器粉碎效率一般在逡逑５？１７５ｔ／ｈ。德國卡爾公司研發(fā)的３８－７８０型顆粒飼料平模制粒機［＇為了改進顆粒質(zhì)量和詞逡逑料的營養(yǎng)價值，提高農(nóng)作物秸稈的制粒效果，根據(jù)原料品種的變化，設(shè)計出制粒機壓輥壓逡逑模間隙的在線壓輥調(diào)節(jié)系統(tǒng)

１．４論文研究意義逡逑隨著我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，設(shè)施蔬菜秸稈處理問題也越發(fā)嚴(yán)峻，處理不當(dāng)很容易逡逑引發(fā)土壤病蟲害爆發(fā)以及作物連作障礙問題，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染問題，而將逡逑籬架型蔬菜秸稈進行飼料化處理可實現(xiàn)廢棄秸稈的高附加值利用，同時可以有效解決廢棄逡逑籬架型蔬菜秸稈的處理問題。目前國內(nèi)水產(chǎn)飼料制造行業(yè)普遍采用的是單螺桿擠壓膨化裝逡逑置生產(chǎn)飼料，單螺桿擠壓膨化的水產(chǎn)飼料具有水中穩(wěn)定性好、含粉率低等優(yōu)點，但由于籬逡逑架型蔬菜秸桿纖維素類物質(zhì)含量高容易堵塞單螺桿腔體，而同向嚙合的雙螺桿擠壓膨化相逡逑較于單螺桿擁有更強的混合和剪切作用，可有效破壞籬架型蔬菜秸稈的纖維組織結(jié)構(gòu)，還逡逑能降低水產(chǎn)飼料原料在擠壓腔體中的倒流現(xiàn)象，促使混料中淀粉發(fā)生糊化反應(yīng)，蛋白質(zhì)、逡逑脂肪發(fā)生變性，更加適合籬架型蔬菜秸稈等硬質(zhì)顆粒的擠壓加工，從而提高含秸稈水產(chǎn)詞逡逑料的利用率。然而，水產(chǎn)飼料領(lǐng)域還沒有以農(nóng)作物秸稈為原料批量生產(chǎn)顆粒飼料的報道，逡逑目前也未見將雙螺桿擠壓膨化機應(yīng)用于制備含農(nóng)作物秸稈顆粒飼料的相關(guān)研宄，因此為了逡逑解決嚴(yán)峻的設(shè)施蔬菜秸稈處理問題，緩解水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)詞料原料緊張的現(xiàn)狀，有必要開展雙逡逑

熔體混料發(fā)生熟化，組織逐漸均化；最后從相應(yīng)的模具模口中擠出，由于模具模逡逑口內(nèi)部高溫高壓狀態(tài)瞬間降至常溫常壓，物料中游離液態(tài)水分子急劇汽化，使物料體積膨逡逑脹，而溫度驟降，熔體混料發(fā)生膨化成型，如圖２－１所示。逡逑加熱片邐：逡逑？邐＼邐＼邋＼邋．邋．邋Ａ邋＼邋■邋－Ａ邋Ｖ邋＼Ｖ－７＾邋Ｖ邋＼邋ＶＡ邋Ｖ￣Ａ＼邐／，逡逑入料口Ｉ邐模ｆｔ逡逑混料輸歐邐培融６邐ｉ邋■輸送段＾逡逑圖２－１番茄秸稈混料膨化鯉魚飼料加工示意圖逡逑２．２同向嚙合雙螺桿混料輸送段理論分析逡逑番茄秸稈混料在同向嚙合雙螺桿混料輸送段由松散的顆粒被壓緊壓實為體積不變的逡逑緊密體，這是一種非線性變化，是一種非塞流輸送過程。非塞流體系是一種介于液體和固逡逑

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9 郭奕崇,朱復(fù)華,劉穎,閻寶瑞,邢應(yīng)生,袁明君;雙螺桿擠出理論研究中的幾個問題[J];塑料工業(yè);1998年04期

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本文編號：2746627