Selezione delle opzioni di miscelazione ottimali nella fresatura ad avanzamento

di Detlef Bunzel, Evonik, Germania

Il dosaggio e la miscelazione sono due delle principali procedure nella macinazione dei mangimi. Farli nel modo giusto può avere un impatto significativo sulla qualità dei mangimi e sull'efficacia dei costi del processo.

La progettazione di questo processo dipende dal numero e dalle proprietà degli ingredienti, velocità di dose e output richiesto. Gli ingredienti per la produzione dei mangimi vengono generalmente miscelati in un lotto, a causa della quantità di ingredienti e dei frequenti cambiamenti nella formulazione dei mangimi. Anche se il numero degli ingredienti può variare, si possono classificare diversi gruppi:

• Ingredienti principali (soia, mais e frumento ecc., tipicamente> cinque percento della formulazione)

• Minerali e principali additivi (calcare, sale, fosforo ecc., dall'uno al cinque percento della formulazione)

• Micro ingredienti (aminoacidi, vitamine,

• Farmaci (<<0,1 percento)

La maggior parte di questi ingredienti (tipicamente> 95 percento) viene aggiunta come massa secca. Gli ingredienti secchi sfusi vengono pesati su bilance per lotto e l'accuratezza delle bilance dipende dai loro intervalli di pesatura. Perciò, sono necessarie bilance individuali con campi di pesatura corrispondenti e appropriati per pesare i principali, ingredienti minori e micro (Regolamento (CE) n. 183/2005 del Parlamento europeo, allegato II).

Gli ingredienti secchi sfusi vengono caricati nel miscelatore dopo il dosaggio e la pesatura all'inizio del ciclo di miscelazione. Alcuni ingredienti vengono aggiunti come liquidi (olio, Grasso, melassa, acqua, acidi e altri additivi, di solito

Al fine di garantire il funzionamento continuo delle pellettatrici, la capacità della linea di miscelazione batch sarà definita in base alla capacità di progetto della linea di pellettizzazione.

Capacità della linea di miscelazione

La capacità di produzione del mangimificio è definita sulla base di processi continui in tonnellate all'ora. Per l'attrezzatura della linea di miscelazione, questo deve essere trasferito in batch all'ora poiché la miscelazione è un processo batch.

Ogni dato output può essere soddisfatto variando la dimensione del batch e la frequenza del batch. La dimensione del lotto è definita in unità di peso poiché i lotti sfusi vengono assemblati su bilance.

Tuttavia, attrezzature per il trasporto, Conservazione, il dosaggio e la miscelazione di questi lotti sfusi è definito principalmente dal volume del lotto:

• L'attrezzatura di dosaggio deve essere progettata per dosare il volume degli ingredienti sfusi nel tempo di dosaggio assegnato

• Le tramogge della bilancia devono essere progettate per accogliere il volume del lotto in base alle loro capacità di pesatura

• Le tramogge prima e dopo il miscelatore e il miscelatore stesso devono essere progettati per accogliere il volume totale del lotto

• I miscelatori devono essere progettati per consentire un tasso di riempimento appropriato a volume completo del lotto, al fine di ottenere un'ottima omogeneità della miscela entro il tempo di miscelazione assegnato

• L'attrezzatura di trasporto dopo il miscelatore deve essere progettata per trasportare il volume totale del lotto entro il tempo di ciclo

Mentre le dimensioni dei miscelatori nei mangimifici variano da meno di una tonnellata (2, 000 litri) a 10 tonnellate (20, 000 litri), il tempo di miscelazione può variare da circa 60 secondi a quattro-cinque minuti (o anche di più) a seconda del design del mixer e delle aspettative di qualità.

Un miscelatore a pale può raggiungere un livello comparabile di omogeneità in meno di 60 secondi, mentre occorrono più di 200 secondi per ottenere un buon Coefficiente di Variazione in un mixer a doppio nastro.

Considerando i tempi necessari per il riempimento e lo scarico del mixer, possono risultare tempi di ciclo totali da due a sei minuti. Di conseguenza, possono essere prodotti circa 10-30 lotti all'ora.

Sequenza temporale del processo batch

La sequenza temporale del processo di miscelazione batch può essere strutturata approssimativamente in quattro blocchi:

1 - Tempo di dosaggio

2 - Tempi di riempimento e scarico del miscelatore

3 - Tempo di miscelazione

4 - Tempo di scarico del bin dopo il mixer

Uno sguardo ravvicinato alla sequenza temporale migliora la comprensione del processo batch:

• Il tempo di dosaggio è più breve del tempo di miscelazione; così, il lotto successivo sarà pronto per essere inserito nel miscelatore non appena il miscelatore sarà scaricato

• Il sistema di aggiunta del liquido è progettato per consentire una miscelazione sufficiente dei componenti secchi prima dell'inizio della spruzzatura dei liquidi e prevede un tempo di miscelazione finale dopo l'interruzione della spruzzatura

• La linea di trasporto dopo il miscelatore è progettata per scaricare il lotto dalla tramoggia di carico dopo il miscelatore entro il tempo di miscelazione del lotto successivo.

Parametri di processo e dimensione del lotto

La modifica della dimensione del lotto influisce sulla dimensione dell'attrezzatura coinvolta:

• La dimensione del miscelatore aumenta proporzionalmente alla dimensione del lotto, così come aumenterà la produzione oraria, supponendo un numero costante di lotti all'ora

• Il tempo di dosaggio aumenta proporzionalmente con le dimensioni del lotto e l'attrezzatura di dosaggio che rimane invariata

• Se il tempo di miscelazione si riduce, al fine di aumentare la produzione (piuttosto che aumentare la dimensione del lotto), questo si tradurrà in un tempo di dosaggio ridotto. Per dosare le stesse quantità in un tempo più breve, l'attrezzatura di dosaggio deve essere sovradimensionata, e la precisione del dosaggio diminuirà rispetto alla dimensione del lotto. Raddoppiare il diametro di una coclea aumenterebbe la produzione e l'errore di dosaggio approssimativamente del fattore quattro

• La precisione della pesata è direttamente correlata alla dimensione del lotto. Per esempio., per una scala con 3, risoluzione di 000 cifre e con un campo di pesatura di tre tonnellate, la lettura più piccola sarà 1kg. Con un intervallo di pesatura di sei tonnellate, la lettura corrispondente sarà di 2 kg

• Il tempo di miscelazione è molto più influenzato dal design del miscelatore (oltre che dai parametri relativi al prodotto) che dalle dimensioni del lotto. Con lo stesso design del miscelatore di base, la riduzione del tempo di miscelazione può avere un effetto negativo sull'omogeneità della miscela.

• Il tempo di spruzzatura, proprio come il tempo di dosaggio, aumenta proporzionalmente alla dimensione del lotto con la stessa attrezzatura di spruzzatura. L'aggiunta di liquidi ha le sue limitazioni poiché i liquidi possono essere spruzzati solo sulla superficie del mosto all'interno del mixer, mentre la dimensione del batch aumenta con il volume del mixer. Con la dimensione del lotto, il tempo di spruzzatura aumenterà rispetto al tempo di miscelazione con effetti negativi sulla qualità della miscela. Tali effetti sono più forti con un design moderno del mixer e un tempo di miscelazione più breve

• Tempo di riempimento e scarico è relativamente breve e non è molto influenzato dal tempo del ciclo batch. In genere, con un numero crescente di lotti all'ora le perdite di tempo dovute al cambio lotto aumenteranno in relazione al tempo totale di produzione.

Un altro aspetto legato alla qualità è il 'riporto del prodotto'. A seconda della progettazione e della manutenzione dell'attrezzatura, ogni volta che si cambia lotto, il prodotto di quello scaricato rimarrà e sarà riportato nel lotto successivo.

Pur mantenendo costante la produzione oraria, vi è una tendenza all'aumento del riporto quando la dimensione del lotto diminuisce e il numero di lotti all'ora aumenta.

Un'ulteriore considerazione è che, con un numero crescente di lotti orari, l'usura aumenterà sulle parti che vengono utilizzate quando si cambia lotto. Questi includono cancelli scorrevoli, pistoni pneumatici, e azionamenti e azionamenti elettrici.

Dimensione del lotto e tempo di ciclo

La conseguenza più critica dell'aumento del numero di lotti all'ora è il tempo di miscelazione ridotto, rispetto al tempo del ciclo batch.

Se il tempo di riempimento e scarico del mixer è di 30 secondi in totale, quindi aumentare il numero di cicli batch avrebbe un impatto negativo sul tempo di miscelazione netta. Con 10 lotti all'ora, 300 secondi, o cinque minuti all'ora, sarebbe necessario per riempire e scaricare il mixer. 55 minuti sarebbero il tempo netto di miscelazione per produrre una buona omogeneità della miscela.

Con 30 lotti all'ora, Sarebbero necessari 15 minuti ogni ora per cambiare lotto, il che significa che rimarrebbero solo 45 minuti per produrre una miscela di buona qualità.

L'aumento della frequenza dei lotti oltre i 15 lotti all'ora provoca tempi di fermo eccessivi per il cambio dei lotti a scapito del dosaggio produttivo, tempo di spruzzatura e miscelazione.

Segmentazione del tempo di miscelazione

Per ottenere una buona omogeneità della miscela con una segmentazione equilibrata del ciclo batch, è importante considerare l'ordine e la tempistica in cui vengono aggiunti gli ingredienti. Il tempo di miscelazione inizia dopo che tutti gli ingredienti secchi sono stati aggiunti.

Quando si riempie il mixer, gli ingredienti macro dovrebbero essere aggiunti per primi. Ciò garantisce una buona distribuzione nel mosto. In alcuni mixer ci sono zone morte che non si mescolano vicino al fondo. Questi si riempirebbero di micro se fossero stati aggiunti prima. Perdite di micro per batch, a causa del fatto che i cancelli del miscelatore non sono chiusi al 100% quando sono chiusi, si ridurranno anche se vengono aggiunti sopra ingredienti macro.

Per i micro ingredienti, come aminoacidi e vitamine, una buona distribuzione, così come dosaggio esatto ed evitare il riporto, è fondamentale per un'elevata qualità del mangime, per garantire buone prestazioni di crescita e lo stato di salute degli animali.

L'aggiunta di liquidi troppo presto all'interno del ciclo di miscelazione influenzerà l'omogeneità di tutti gli ingredienti. Una volta che i liquidi vengono spruzzati nel miscelatore, la dimensione delle particelle aumenta, a causa dell'adesione tra gocce di liquido e particelle secche.

Quando si aggiungono liquidi, i liquidi idrosolubili devono essere spruzzati prima dei liquidi liposolubili. I liquidi liposolubili rivestiranno la superficie dei granuli di poltiglia secca e, così, impedire l'assorbimento di ulteriori liquidi. Ciò significa che i liquidi rimarranno sulla superficie e formeranno grumi e incrostazioni sulla superficie del mixer e sugli strumenti di miscelazione (palette e nastri).

Tasso di riempimento del miscelatore

I produttori di miscelatori generalmente raccomandano un tasso di riempimento dal 70 all'85 percento. Nello specifico, con impastatrici a doppio nastro, è importante notare che il nastro interno deve essere sempre ricoperto di poltiglia. Se il tasso di riempimento scende al di sotto di questo livello, la dinamica di miscelazione del nastro interno è influenzata negativamente, e il prodotto si accumulerà su un lato del mixer dal nastro esterno.

Se i mixer sono troppo pieni, la distanza tra gli ugelli spruzzatori e il mosto è diminuita ei liquidi copriranno una superficie minore. La formazione di grumi si verificherà perché il volume dei liquidi supererà la capacità di assorbimento specifica del mosto.

Con un basso tasso di riempimento, i liquidi spruzzati sugli strumenti del miscelatore e sulle pareti laterali causeranno incrostazioni che alla fine verranno trasferite nei lotti successivi.

Perciò, si consiglia di utilizzare un tasso di riempimento minimo di oltre il 60 percento, anche se i produttori possono affermare che tali miscelatori hanno prestazioni ben al di sotto del 50 percento. Il mosto assorbirà solo i liquidi e manterrà puliti gli strumenti del mixer, se gli strumenti del miscelatore sono ben coperti sotto l'array di spruzzatura.

Test di precisione di lavoro della produzione di mangimi

Il mangime composto garantisce che gli animali ricevano livelli adeguati di energia e sostanze nutritive. Nella moderna produzione animale, il mangime composto viene utilizzato anche per applicare trattamenti medici profilattici per mantenere la salute degli animali.

I consumatori prestano molta attenzione alla sicurezza alimentare e, come parte della catena alimentare, la produzione di mangimi deve essere all'altezza di determinati standard e rispettare le regole di base e le migliori pratiche. Molti paesi hanno emanato regolamenti specifici con linee guida aggiuntive per l'industria dei mangimi, per salvaguardare questa conformità. Tracciabilità, igiene e precisione di lavoro sono le parole chiave affrontate da queste linee guida.

Diversi concetti si sono evoluti per soddisfare le esigenze dei clienti e per far fronte ai requisiti normativi non solo per produrre una qualità adeguata ma anche verificarla regolarmente. L'obiettivo di tali concetti è valutare l'omogeneità della miscela del miscelatore batch misurando il "coefficiente di variazione" di un tracciante aggiunto nel mosto. Per esempio, il nostro test AMINOBatch® Working Precision utilizza aminoacidi supplementari come traccianti per valutare il coefficiente di variazione nel processo di miscelazione batch.

Conclusioni

Il dosaggio e la miscelazione sono processi fondamentali nel mangimificio con un forte impatto sulla produzione e sulla qualità dei mangimi. Gli aspetti conflittuali della progettazione delle apparecchiature e dei processi devono essere riconciliati per trovare un equilibrio accettabile tra efficacia dei costi e produzione di buona qualità.

Con tempi di ciclo batch inferiori a quattro minuti, il rapporto tra il tempo necessario per il cambio dei lotti e il tempo netto di miscelazione si sbilancia a scapito dell'accuratezza del dosaggio, mescolare omogeneità e stabilità del processo, causando maggiori rischi per la qualità dei mangimi.

La tendenza del settore ad accelerare il processo di dosaggio richiede un'attenzione particolare per quanto riguarda la segmentazione del ciclo di dosaggio e miscelazione. Vale a dire che i sistemi di aggiunta di liquidi possono diventare un collo di bottiglia:un tempo di lotto più breve si traduce in tempi di miscelazione e spruzzatura più brevi. Il fattore limitante per la spruzzatura di liquidi è la capacità del mosto di assorbire i liquidi aggiunti a dosi elevate.

Con aggiunta di liquidi, è molto importante controllare e mantenere una buona velocità di riempimento del mescolatore. Altrimenti, risulterà grumo e agglomerazione sulle pareti e sugli strumenti del mixer.

Nella produzione di mangimi è importante controllare la precisione di lavoro del processo di dosaggio e miscelazione per garantire una produzione di qualità. Se ben eseguito, tali test offrono l'opportunità di identificare il potenziale di ottimizzazione nel processo e nel funzionamento delle apparecchiature, nonché nella manutenzione.