小麦粉摩擦特性的试验研究

为研究小麦粉摩擦特性的测定方法及不同湿基含水率、粒度下的相关规律，以5种湿基含水率（分别为8．76％、11．4l％、13．87％、16．43％、18．28％）、3种粒度（几何平均粒径分别为187、328、412μm）的小麦粉为试验材料，利用直剪仪、自主研发的斜面仪、休止角测定装置，对不同湿基含水率、不同粒度的小麦粉的内摩擦角、滑动摩擦角、休止角等摩擦特性进行了测定。结果表明：小麦粉的休止角在40．3°～47．6°之间，小麦粉与塑料板、玻璃板、镀锌板、不锈钢板之间的滑动摩擦角分别在39．6°～56．5°，37．7°～48．5°，35．3°～47．5°和33．2°～44．O°之间，其内摩擦角在20．4°～32．2°之间。小麦粉含水率越高、粒度越小，则小麦粉粒之间的摩擦力越大，流动性就越差，其内摩擦角、滑动摩擦角、休止角也就越大。

乳清粉吸湿特性及其数学模型

为研究乳清粉吸湿特性的测定方法及不同温度、相对湿度下的相关规律，在3种温度（25、35℃和45℃）和相对湿度11％-94％的条件下，采用静态吸附法对乳清粉的吸湿特性进行测定，确定其吸湿率并绘制吸湿等温线，得到乳清粉的临界相对湿度，分析评价了7种吸湿模型与试验数据的拟合程度，确定了最佳模型及其参数，并进行了模型验证。结果表明：温度越高、相对湿度越大，则乳清粉的吸湿速率越快，平衡含水率随湿度的增大而增加，随温度的升高而减小；在3种温度下其临界相对湿度分别为63．5％、75．1％、77．8％，临界相对湿度随温度的升高而增大；乳清粉的吸附等温线呈“S”型，属于Ⅱ型等温线；Peleg模型拟合乳清粉平衡含水率过程效果最佳。

基于ANSYS的颗粒饲料挤压过程仿真分析

研究旨在将ANSYS这一大型有限元分析软件应用于颗粒饲料挤压成形的仿真模拟中,通过模拟颗粒饲料在挤压过程中物料的变化来揭示颗粒饲料成形机理,进而为提高颗粒饲料的品质和制粒效率提供依据。首先,对环模制粒机的挤压成形过程进行了力学分析;其次,建立了挤压过程中环模和物料的力学模型;最后,基于弹塑性有限元理论,通过ANSYS对颗粒饲料挤压成形渐变过程进行模拟分析,得到了物料在挤压过程中的内部应力场、位移场,分析了在挤压过程中的变形趋势及其摩擦应力分布。仿真结果表明:ANSYS可以很好地揭示饲料挤压成形机理,从而为环模的结构设计和制粒工艺的改进提供了科学的方法和理论依据。

一种颗粒饲料PDI测试方法的研究

研究旨在针对饲料厂目前测定颗粒饲料耐久度PDI值(Pellet Durability Index)存在的问题,提出一种新型而且简单有效的颗粒饲料耐久度测定方法,即MPE法(Method for Pelleting Evaluation)。通过测得MPE值,利用线性相关方程得到PDI值,提高传统测定PDI值的效率。选取同一生产厂家生产的5种不同品种颗粒饲料共计541个,其中262个用回转箱法测定PDI,279个用来测定MPE,利用SPSS统计软件建立起回转箱法测PDI与MPE法测PDI的线性相关性方程。通过试验分析,得到了5种不同颗粒饲料的MPE与PDI的回归模型的预测模型。将预测值与实际值比较,结果显示该预测模型能够比较好地预测这5种不同颗粒饲料的PDI值(R2>0.96)。

温度和水分对DDGS比热和热导率的影响

为研究DDGS比热和热导率的测定方法及不同温度、湿基含水率下的变化规律,在5种温度(分别为30、45、60、75、90℃)和5种湿基含水率(分别为4.22%、7.83%、12.15%、16.37%、20.43%)的条件下,采用差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimeter,DSC)和热特性分析仪KD2 Pro,分别对不同温度、湿基含水率的DDGS的比热和热导率进行了测定,分析了其随温度和含水率的变化规律,对本质原因进行了探讨,并建立了拟合方程。结果表明:温度和含水率对DDGS比热和热导率的影响显著;其比热和热导率均随着温度和含水率的升高而增大。数据、规律和拟合方程对DDGS的热加工利用具有重要的指导作用。

统计过程控制(SPC)在颗粒饲料质量管理中的应用

研究旨在将统计过程控制(Statistical Process Control,SPC)方法应用于颗粒饲料质量管理中,通过发现和采取措施消除异常波动来提高和稳定颗粒饲料产品的质量。利用SPC技术对某饲料企业2013年4月连续生产的大鸭料的PD(IPellet Durability Index)指数进行统计分析,绘制Xˉ-R控制图,并对过程进行了稳态判断和过程能力分析。结果表明:该颗粒饲料的过程能力(Cpk=0.78)不足,进一步分析是因为新采用的配方成型能力有待提高,通过改进该配方,过程能力恢复正常。结果提示,运用该法对颗粒饲料质量进行评价控制直观有效,为颗粒饲料质量管理提供了方法依据。

基于本构模型的颗粒饲料成型特性研究

为研究饲料原料挤压成型特性,构建了非线性黏弹塑性颗粒饲料成型本构模型,针对主要饲料原料小麦,通过分析成型试验因素对其本构模型系数及其表征的流变学特性的影响,研究物料特性、加工参数等对小麦原料成型特性的影响规律,并分析了模型系数与颗粒成型质量的相关性关系。黏弹塑性本构模型由牛顿黏滞体(Newton viscous dashpot element)、应变硬化弹簧元件(strain hardening spring element)和库伦摩擦元件(Coulomb friction element)构成,基于小麦原料的实际成型试验完成模型构建;模型验证结果显示:数值结果中各应力区间模型决定系数R2在0.99以上,模型值与试验值较为吻合,相对误差总平均值为3.378%,并通过χ2检验进一步证明模型有效性;应用本构模型对小麦原料成型特性的分析结果显示,表征其流变学特性的模型系数表现出明显的应力函数规律,黏性系数绝对值随着挤压过程的进行逐渐减小,弹性模量值逐渐增大,集成塑性系数值则表现为先增后降,而各成型试验因素对模型系数产生了显著规律性影响,与宏观试验现象比较吻合;通过Pearson相关性分析可知颗粒成型密度、颗粒成型率、颗粒成型硬度等成型质量指标分别与黏性系数、塑性模量与弹性模量间达到了最高的相关系数,数值皆在0.80以上且为极显著相关性水平(P<0.001),为基于本构模型对颗粒成型质量进行分析和控制提供依据。研究结果为颗粒饲料挤压成型特性研究提供了一种新方法和新角度,也为颗粒饲料的高效低耗生产和产品质量的改善提供基础数据和理论参考。