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基于响应面法的饲料环模制粒参数优化

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山东农业大学学报(自然科学版),2017,48(3):433-438VOL.48NO.32017JournalofShandongAgriculturalUniversity(NaturalScienceEdition)doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2017.03.022

数字优先出版:2017-06-05http://www.cnki.net基于响应面法的饲料环模制粒参数优化房菁合肥通用职业技术学院,安徽合肥230031摘要:环模制粒机是直接生产成品颗粒饲料的装备，其性能在很大程度上决定了饲料加工的产量和质量。该文以提高制粒机的生产率、降低制粒能耗为目标，采用响应面法对饲料环模制粒的关键参数环模宽度、成型速度和喂料频率进行了试验研究和优化分析。结果表明各因素对能耗影响作用的大小依次为：环模宽度成型速度喂料频率；各因素对生产率影响作用的大小依次为：喂料频率成型速度环模宽度。优化结果显示当环模宽度为169.75mm、成型速度为6.94m/s、喂料频率为22.93Hz时，成型能耗较低，生产率较高。试验验证表明能耗回归模型的预测误差为3.28%，生产率回归模型的预测误差为3.94%，预测模型可靠性较高。

关键词:环模制粒机;能耗;生产率;优化中图法分类号:TH117.1文献标识码:A文章编号:1000-2324(2017)03-0433-06ParametersOptimizationofFeedRing-diePelletMillBasedon

theResponseSurfaceMethodFANGJingHefeiInstituteofGeneralProfessionalTechnology,Hefei230031,ChinaAbstract:Theringmoldgranulatoristheequipmentthatdirectlyproducesfinishedpelletfeed,anditsperformancedeterminestheyieldandqualityoffeedprocessingtoagreatextent.Inordertoimproveproductivityandreduceenergyconsumptioninthepelletingprocess,thekeyparametersofring-diewidth,moldingspeedandfeedingfrequencyweretestedandoptimizedbyResponseSurfacemethodinthispaper.Resultsshowedthattheinfluenceofeachfactoronenergyconsumptionwasinturn:ring-diewidth>formingspeed>feedingfrequency;thestrengthorderoftherelatedfactorstoproductivitywasfeedingfrequency>formingspeed>ring-diewidth.Theoptimizedprocessparameterswerethecombinationofring-diewidth169.75mm,formingspeed6.94m/sandfeedingfrequency22.93Hz.Formingoflowenergyconsumption,highproductivity.Predictionerroroftheenergyconsumptionregressionmodelwas3.28%,andpredictionerroroftheproductivityregressionmodelwas3.94%.thepredictionmodelshadahigherreliability.Keywords:Ring-diepelletmill;energyconsumption;productivity;optimization

在畜禽业中，饲料是支撑畜禽生长的最基本元素。颗粒饲料具有体积小、不易受潮、便于散装储存和运输等特点。而且用颗粒饲料喂养畜禽时，营养较为均衡、饲料浪费少、喂养方便、节省劳动力。由于颗粒饲料较之普通饲料的优势，颗粒饲料在配合饲料中的比例逐年上升，目前我国饲料产量已超过美国成为世界第一饲料生产大国，饲料工业总量在国民经济GDP中的比例超过了1.3%。相应的饲料加工装备包括饲料原料的接收、清理、粉碎、定量配料、混合、调质、膨化、制粒、压片、干燥、冷却、分级、液体添加、后喷涂、仓储、除尘除臭、成品定量包装、输送等类别。其中，环模制粒机是直接生产成品颗粒饲料的装备，是饲料加工装备的四大主机之一，其性能在很大程度上决定了饲料加工的产量和质量，是所有饲料装备中最重要的设备之一，在饲料生产中占有重要地位[1]。目前，国内的制粒机生产成本较高，存在生产率偏低，能耗偏高和使用寿命偏短等问题。国内外学者研究表明，对物料进行适当的前处理和对加工设备进行改善优化，可以有效地提高制粒机的工作效率[2]。影响环模制粒机工作效率的因素包括物料特性、模具结构和生产工艺参数。刘学军等[3]指出制粒机环模的整体淬火不会使环模孔的光洁度降低，对保证制粒机的生产效率至关重要。王敏[4]指出环模制粒机的生产率与环模的转速没有严格的正反比关系，环模存在最佳转速范围对应最高的生产率。环模制粒机的能耗是学者们一直关注的问题。林云鉴等[5]指出可以添加适量的蒸汽，对粉料进行适当的水热处理，使粉料的颗粒表面形成薄水层，以提高物料通过模孔的速率，从而降低能耗。Miao等[6]通过试验研究发现致密成型能耗是与含水率、原料粒度和原料种类相关的函数。Kashaninejad等[7]指出成型能耗会随着成型压力和原料粒度的增加而增加。该文以提高制粒机

收稿日期:2015-10-12修回日期:2015-11-18作者简介:房菁(1982-),女,教师.主要从事机电一体化教学及研究.E-mail:sgwsrz@163.com·434·山东农业大学学报(自然科学版)第48卷的生产率、降低制粒能耗为目标，拟对饲料环模制粒的几项关键参数进行试验研究和优化分析。1材料与方法

1.1环模制粒基本原理

图1环模制粒原理图Fig.1Schematicdiagramofthering-diepelletingprocess

图1为饲料环模制粒的基本原理，成型物料通过喂料机构送入环模与压辊构成的成型腔，电机驱动环模以一定的速度顺时针旋转，在离心力和摩擦力作用下物料紧贴环模内壁，压辊借助物料与压辊之间的摩擦力随着环模和物料一起旋转。随着环模和压辊的旋转，物料被攫入并不断压紧、挤压，当挤压力增大到足够克服物料与模孔内壁的摩擦力时，物料以一定的密度被压入模孔[8]。随着模辊的不断旋转，物料从模孔中挤出，经切刀切断形成所需颗粒状物料。影响该过程的主要因素包括成型物料特性、环模转速和模具结构（包括环模长径比、环模宽度、环模压辊直径比）等。评价饲料环模制粒的主要技术指标为成型能耗、生产率和所生产的制品品质。1.2饲料环模制粒响应面试验1.2.1响应面方法介绍响应面设计方法（ResponseSurfaceMethodology,RSM）是利用合理的试验设计方法并通过试验得到一定数据，利用多元回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，是解决多变量问题的一种有效统计方法[9-11]，广泛用于工艺参数优化及建模等领域。在响应分析中，观察值y可表述为：

12(,,,)lyfxxx(1)

式中，f(x1，x2，…，xl)是自变量x1，x2，…，xl

的函数，ε是误差项。

在响应面分析中，通过试验数据获得回归方程，利用该回归方程可进行模型分析及优化研究。响应面试验方法主要包括中心复合试验设计（CentralCompositeDesign,CCD）和Box-Behnken试验设计[12,13]。其中CCD设计具有精度高，预测性强的特点，是响应面方法中应用最广的方法之一。该文拟采用经典的CCD设计试验，建立以能耗和生产率为响应值的二次多项式响应模型，并对饲料环模制粒参数做出优化，以提高饲料环模制粒设备的工作效率。1.2.2试验设备与原料试验所采用的设备为MUZL420型饲料环模制粒机，设备主要参数为：环模

内径460mm，压辊直径205mm，压辊宽度142mm，电机功率110kw。试验所用原料为某型猪料，原料水分为12.39%，容重为615g/L，原料粒度如表1所示。表1原料粒度分布Table1Particlesizeoftherawmaterial

粒度/目Particlesize/mesh2030406080100余料Residues

留存量/g21.1126.348.5420.2910.467.624.96过筛率/%78.8952.5544.0123.7213.265.640.681.2.3试验变量与测试指标实际生产过程中，环模转速、环模宽度和喂料频率是影响环模制粒机的三项关键参数，因此选择这三项参数作为试验变量，选择成型能耗和生产率为测试指标。根据实际生产情况和试验条件，环模宽度设置为178mm、165mm和152mm三组，成型速度分别为7.52m/s、7.06m/s和6.60m/s，喂料频率分别为25Hz、20Hz和15Hz。利用响应面CCD试验设计方法，变

量编码如表2所示。第3期房菁:基于响应面法的饲料环模制粒参数优化·435·表2响应试验变量编码及取值Table2Codingandvaluesofthevariables

编码水平Codinglevels

环模宽度/mmWidth/mmA成型速度/m.s-1Speed/m.s-1B喂料频率/Hz

Frequency/HzC11787.522501657.0620-11526.6015∆X130.465

饲料制粒机生产率的测试方法为：直接从制粒机出料口处接取颗粒样品，接样时间不少于15min，称出颗粒样品质量m，同时取样测出颗粒水分含量Hk，生产率按式（2）计算。

k601

1000114%cmH

Et



(2)

式中，m—接取的颗粒样品质量，kg；t—接取颗粒样品实际作业时间，min。饲料制粒机能耗测试方法为：在制粒机连续稳定生产的状态下，测定制粒机在实际作业时间内的耗电量和所生产的颗粒质量，按式（3）计算能耗。

10001000ztwztw

a

cc

GGGGGGG

EE



(3)

式中，Ga—吨料电耗，kW·h/t；Gz—主电机在实际作业时间内的耗电量，kW·h；Gt

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毛肚水发工艺的响应面法优化

毛肚水发工艺的响应面法优化

毛肚水发工艺的响应面法优化毛肚作为一道传统的川菜美食，一直备受食客的喜爱。

然而，在制作过程中，毛肚的质感和口感往往会受到各种因素的影响，如腌制时间、发泡时间、腌制液浓度等。

为了提高毛肚的品质和口感，响应面法优化成为一种有效的方法。

本文将详细介绍毛肚水发工艺的响应面法优化的步骤和方法。

1. 实验设计响应面法是一种基于统计学原理的实验设计方法，可用于优化多个工艺参数。

在毛肚水发工艺中，我们需要选择合适的实验设计来获取高质量的数据。

常见的响应面法实验设计有Box-Behnken设计、Central Composite Design（CCD）等。

根据实际情况和实验要求，选择一种合适的实验设计。

2. 基本工艺参数确定在进行响应面法优化之前，需要明确所要优化的工艺参数。

对于毛肚水发工艺而言，常见的工艺参数包括腌制时间、发泡时间、腌制液浓度等。

这些参数的选择应基于生产实际和产品质量要求。

3. 响应变量选取响应变量是响应面法中需要优化的目标指标。

在毛肚水发工艺中，可以选择的响应变量包括毛肚的酥脆度、口感、色泽等。

根据产品质量要求和市场需求，选取一个或多个合适的响应变量。

4. 响应面实验设计根据选定的响应变量和工艺参数，进行实验数据的采集。

根据实验设计，依次改变工艺参数的取值，观察并记录相应的响应变量数据。

实验数据的采集要尽量保证准确性和可重复性。

5. 模型拟合和参数估计收集完实验数据后，需要进行数据分析和建模。

可以使用响应面法中的回归分析方法，拟合出各个工艺参数与响应变量之间的关系模型。

通过参数估计可以得到最优工艺参数组合。

6. 响应面优化通过建立的响应面模型，可以进行工艺参数的优化。

一般情况下，我们会选择使响应变量达到最大或最小值的工艺参数作为优化目标。

通过模型中的计算，可以确定最优的工艺参数组合。

7. 验证实验在优化出最优工艺参数组合后，需要进行验证实验来验证模型的准确性和可信度。

根据最优参数组合进行毛肚水发实验，检验实验结果与模型预测结果的一致性。

响应面优化实验方案设计【模板范本】

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02
人员 忙碌的一天的人们以各自的方式奔向 那个让 人休憩 被人们 赋予了 太多温 情的地 方—— 家。而 我却朝 着与家 相反的 方向， 也因此 看到了 在两点 一线的 惯常中 不一样 的'画面 ，至今 不肯忘 怀。
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box-behnken响应面优化发酵法

box-behnken响应面优化发酵法

box-behnken响应面优化发酵法
Box-Behnken响应面优化发酵法（Box-Behnken Response Surface Optimization Fermentation，简称BBRSOF）是一种在
发酵过程中对所有可能影响生产过程的参数进行控制、优化和管理的方法。

它主要是基于响应面理论，用于确定发酵过程中的参数，以优化生产性能。

它可以用来控制发酵过程中的参数，以提高产品的质量，提高生产率，提高发酵的可控性和稳定性，甚至可以进行操作参数的调整，以适应不同的发酵条件。

BBRSOF有许多优点。

首先，它能够快速准确地确定发
酵参数的最佳配置，这使得发酵过程的操作更简单，更有效。

其次，BBRSOF能够更好地控制发酵过程，提高发酵的可控
性和稳定性，减少发酵中的不确定性，从而提高发酵的产量。

最后，BBRSOF能够有效地控制发酵过程中的参数，以获得
更高质量的产品，确保产品的质量稳定。

因此，BBRSOF是一种非常有用的发酵优化方法，它可
以有效地控制发酵过程中的参数，以获得更高质量的产品，确保产品的质量稳定。

它还可以提高生产率，提高发酵的可控性和稳定性，以及降低发酵过程中的不确定性。

此外，它还可以更好地调整操作参数，以适应不同的发酵条件，进一步提高发酵的效率和产量。

响应面优化枯草杆菌复合酶法提取罗非鱼皮多肽饲料添加剂工艺研究

响应面优化枯草杆菌复合酶法提取罗非鱼皮多肽饲料添加剂工艺研究

响应面优化枯草杆菌复合酶法提取罗非鱼皮多肽饲料添加剂工
艺研究
贺莹;张如意;庞晓婷;张烨;张曾风;毛玉茹;冯彩平
【期刊名称】《中国饲料》
【年(卷),期】2024()7
【摘要】本试验以罗非鱼鱼皮为原料,经酸碱处理后,加热熬制得到胶原蛋白,再用复合蛋白酶水解制备罗非鱼皮胶原蛋白肽。

研究pH、温度和酶添加量对罗非鱼鱼皮酶解消化的影响,并采用响应面法优化枯草杆菌复合酶法提取鱼皮多肽饲料添加剂工艺。

结果表明:枯草杆菌复合酶法提取鱼皮多肽饲料添加剂的最佳工艺参数为:酶解pH 7.64、温度50.30℃、加酶量1.55%,在此操作条件下,多肽的提取率最高,为14.63%。

此提取工艺参数优良,稳定性强,可以为鱼皮多肽饲料添加剂的研发与运用提供理论依据。

【总页数】5页(P24-28)
【作者】贺莹;张如意;庞晓婷;张烨;张曾风;毛玉茹;冯彩平
【作者单位】吕梁学院生命科学系
【正文语种】中文
【中图分类】S816.7
【相关文献】
1.响应面法优化罗非鱼皮胶原多肽螯合锌的制备工艺
2.响应面法优化猪脾免疫活性多肽提取工艺研究
3.响应面法优化复合酶辅助超声波提取柚子皮总黄酮工艺
4.响
应面优化复方铁皮石斛提取物饲料添加剂工艺研究5.响应面优化酵母发酵法提取香菇多糖饲料添加剂工艺研究
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