2020年1月8日 饲料厂能效
可在不影响颗粒料品质的情况下降低饲料制粒过程中的能耗
Oriane Guerin, Zetadec bv, Wageningen, the Netherlands.
在过去几年中，根据一项全球饲料产量调查(Koeleman，2019)，世界各地约30000家饲料厂已经生产超过10亿吨的配合饲料，前8个国家的配合饲料生产量占55%。禽料大约占40%，猪料约占30%，反刍料约占20%，10%为其他动物品种料(例如宠物食品或水产饲料)。在饲料生产过程中，非常关注饲料配方来优化目标动物所需的营养成分。饲料加工技术影响营养成分可利用性和饲料产品的物理特征(Kaushik等人，2000年)。然而，饲料加工参数对这些营养成分的影响往往被忽视或低估(Behnke，2001年)。而同时，人们希望提高饲料生产能效，以减少二氧化碳排放(Liang等人，2011)。
相对于其他生产型工业，饲料生产的能耗较高：根据评估方式和饲料配方不同，生产一吨配合饲料通常需要40至60千瓦时/吨的能源，饲料制粒过程则需要耗能最多，最高可达25千瓦时/吨(Redecker和Thoben，2012)。因此，关注饲料加工工艺参数有助于在不降低颗粒饲料品质的条件下优化制粒过程中的能耗。
能耗测定
如图1所示，饲料生产的特点是需要机械能进行粉碎、混合，调制、制粒和冷却的过程，以蒸汽形式的机械能和热能用于调制和制粒。
图1 饲料生产模式(Van der Poel，2008)
因此，为测定能耗，可以使用几个已知的生产参数来计算制粒过程中使用的能量，以两种形式来定义(Guerin和Thomas，2013)：
· 特定的机械能(SME)：这代表由主驱动电机所产生的能量，可通过测定材料的质量，(Dreiblatt and Carnedo, 2012)它对应的是电能。
· 特定的热能(STE)：这代表由热源(通过蒸汽喷射)转移到材料的能量(Janssen et al., 2002)，因此这与蒸汽喷头的数量有关。
通过了解所生产不同配方饲料的SME和STE值，可以分析生产过程中存在的可变性。因此，这些特定指标有助于很好的控制饲料生产中关键工艺参数。
生产工艺可变性的发生率
从之前在Zetadec的工作中，可以明确知道生产线和饲料配方之间存在加工条件的差异。例如，对于相同的配方，进料温度和生产线的产能可能会有很大差异(参见图2中给出的示例)。
因此，SME和STE值也会差异大。从图中可以看出，不同配方的生产能力也有很大的差异。为了生产相同的饲料，主要测定8至12吨/小时的产能。由于较低的能耗是用较高的产能来衡量的，从能源和技术的角度来看，通过以更高的产能来优化生产工艺是很有趣的。
图2 测定3个月4个不同配方饲料的变异值正态分布
(通过Guerin and Thomas, 2013数据调整)
从这些观察中可以推断出，通过记录详细数据，SME和STE的计算可能会产生相关信息来优化该生产工艺，从而在未来对生产工艺进行能源优化使用(Liang等人，2011)。如今，通过在线仪器的帮助还可以进行实时优化，这有望帮助降低饲料生产中的能耗。
总而言之，通过对当前STE-SME值进行正确的评估，可以降低饲料制粒变异性，同时降低电能和热能消耗。因此，可以在颗粒饲料生产过程中节省能量，同时也不会影响颗粒料品质。
References:
Behnke, K. C. (2001). Factors influencing pellet quality. Feed Tech, 5(4):19–22.
Dreiblatt, A. and Carnedo, E. (2012). Distribution of specific energy in twin-screw corotating extruders using one-dimensional process simulation.
Guerin, O. and Thomas, M. (2013). Data Analyses of energy use in 3 feed factories. https://www.rvo.nl/sites/default/files/2014/08/Efficiente%20processenDRV_eindrapport.pdf
Janssen, L., Moscicki, L., and Mitrus, M. (2002). Energy aspects in food extrusion-cooking. International agrophysics, 16(3):191–196.
Kaushik, S. et al. (2000). Feed formulation, diet development and feed technology. Cahiers Options Méditerranéennes, 47:43–51.
Koeleman, E. (2019). 3% growth in compound feed in 2018. AllAboutFeed News. https://www.allaboutfeed.net/Compound-Feed/Articles/2019/1/3-growth-in-compound-feed-in-2018-387470E/
Liang, M., Kuiyang, Z., Changyu, M., and Wenliang, Z. (2011). Energy efficiency improving and pellet uniformity control in the extrusion of aquafeed. International Aquafeed, (5):18–21.
Redecker, M. A. and Thoben, K.-D. (2012). An approach for energy saving in the compound feed production. In IFIP International Conference on Advances in Production Management Systems, pages 73–79. Springer.
van der Poel (2008). The Feed Technology Lecturing notes. Department of Animal Nutrition, Wageningen University, The Netherlands.
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