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Agricoltura moderna
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di Detlef Bunzel, Evonik, Germania
"Qual è la dimensione ottimale del miscelatore per il mangimificio?" e "Quanti lotti all'ora dovrebbero essere prodotti?"
Una linea di produzione di mangimi efficiente è progettata per gestire i tipi e le quantità di mangime che devono essere prodotti. L'ottimizzazione dell'equilibrio tra la dimensione del lotto e la frequenza del lotto gioca un ruolo fondamentale.
Quando si progetta la linea di produzione di mangimi, è necessario affrontare due domande critiche:"Qual è la dimensione ottimale del miscelatore per il mangimificio?" e "Quanti lotti all'ora dovrebbero essere prodotti?" È importante in ogni caso trovare un equilibrio tra la dimensione del lotto e il tempo del ciclo del lotto.
Per esempio, se l'obiettivo è produrre 30 tonnellate di mangime all'ora, la linea di produzione e l'attrezzatura potrebbero essere progettate per produrre 30 lotti di una tonnellata ciascuno all'ora, 15 lotti da due tonnellate ciascuno all'ora, o 10 lotti da tre tonnellate ciascuno all'ora.
Dimensione ottimale del mixer
Le dimensioni tipiche dei miscelatori nei mangimifici vanno da meno di una tonnellata a sei-otto tonnellate per lotto. La maggior parte degli ingredienti per mangimi, circa il 95 per cento, vengono solitamente aggiunti al miscelatore come massa secca. Le fasi del processo prima e dopo la linea di pesatura e miscelazione sono praticamente continue e, perciò, il miscelatore deve essere in grado di stare al passo con le pellettatrici. La capacità della linea di miscelazione è calcolata come dimensione del lotto moltiplicata per il numero di lotti all'ora. Per esempio, produzione (ton/ora) =dimensione del lotto (ton) x numero di lotti/ore. Ogni dato output può essere soddisfatto variando la dimensione e la frequenza del batch.
Tempo di miscelazione
A seconda del design del mixer e delle aspettative di qualità, il tempo di miscelazione può variare da circa 60 secondi a quattro-cinque minuti, o anche più a lungo. Mentre in un miscelatore a doppio nastro occorrono più di 200 secondi per ottenere un buon coefficiente di variazione, un miscelatore a pale può raggiungere un livello comparabile di omogeneità in meno di 60 secondi. Considerando i tempi necessari per il riempimento e lo scarico del mescolatore, potrebbero risultare tempi di ciclo totali di due-sei minuti, che corrisponde a 10-30 lotti all'ora.
Sequenza del processo di miscelazione batch
La sequenza temporale del processo di miscelazione batch è illustrata nella Figura 1 (sotto) e può essere strutturata in quattro blocchi:
1. Tempo di dosaggio
2. Tempo di riempimento e scarico del miscelatore
3. Tempo di miscelazione
4. Tempo di scarico del contenitore dopo il miscelatore
Il tempo di ciclo batch è l'intervallo di tempo più breve nel diagramma, dopodiché è possibile riempire nuovamente il mixer. La figura 1 rappresenta uno scenario ottimale. Il tempo del ciclo batch in questo esempio è di tre minuti e 15 secondi, mentre il tempo per il riempimento e lo scarico del mixer è di 15 secondi ciascuno. Il tempo totale di miscelazione è di due minuti e 45 secondi. La metà del tempo di miscelazione è riservata alla miscelazione degli ingredienti secchi prima che i liquidi vengano spruzzati nel mixer, mentre il tempo di spruzzatura è di un minuto con un tempo di miscelazione finale di 30 secondi per incorporare i liquidi nel mosto secco. Supponendo che tutti i lotti richiedano lo stesso tempo, più di 18 lotti sarebbero prodotti all'ora.
Attenzione alle attrezzature e ai processi
L'aumento delle dimensioni dei lotti ha ovviamente un'influenza sulla dimensione dell'attrezzatura coinvolta. Per esempio, la dimensione del mixer aumenterà proporzionalmente con la dimensione del lotto, così come aumenterà la produzione oraria, assumendo un numero costante di lotti all'ora. C'è anche un'influenza della dimensione del lotto sul tempo di dosaggio, precisione di pesatura, così come il tempo di miscelazione e spruzzatura. Particolare attenzione dovrebbe essere data al tempo di spruzzatura quando vengono utilizzati prodotti liquidi. Con l'aumento delle dimensioni dei lotti, il tempo di spruzzatura può aumentare rispetto al tempo di miscelazione con effetti negativi sulla qualità della miscela. Questo effetto si sente più forte con un design moderno del mixer e tempi di miscelazione più brevi.
Un ultimo aspetto è legato all'usura delle apparecchiature; con un numero crescente di lotti orari, l'usura sarà aumentata su tutte quelle parti che si attivano al cambio lotto quali:saracinesche, pistoni e azionamenti pneumatici, e azionamenti elettrici.
Equilibrio tra dimensione del lotto e tempo di ciclo
Ecco tre opzioni per ottenere una produzione della linea di miscelazione di 30 ton/ora:
Con 30 lotti all'ora e 90 secondi di tempo totale di miscelazione, la percentuale del tempo di riempimento e scarico di 30 secondi sarebbe pari al 25 percento del ciclo totale del lotto e il tempo di miscelazione sarebbe pari al 75 percento. Questa tempistica implicherebbe che i liquidi vengano spruzzati in meno di 30 secondi con un tempo di miscelazione a secco di 60 secondi.
Con 15 batch all'ora e gli stessi 30 secondi per riempire e scaricare il mixer, il tempo di impasto viene aumentato a tre minuti e 30 secondi, un aumento del 233%, anche se il numero di lotti è ridotto solo del 50 percento. Di conseguenza, anche la produzione delle apparecchiature di dosaggio potrebbe essere ridotta, con effetti positivi sull'accuratezza del dosaggio e sull'omogeneità della miscela.
Con 10 lotti all'ora, il tempo di miscelazione aumenterebbe a cinque minuti e 30 secondi, che è il 366% dei 90 secondi nel caso di 30 lotti all'ora. Ancora, c'è un guadagno relativo di dosaggio produttivo, tempo di spruzzatura e miscelazione con effetti positivi sulla qualità del processo.
Tutte le opzioni sono tecnicamente possibili, e la scelta finale dovrà considerare e valutare fattori quali l'accuratezza del dosaggio e l'omogeneità del mangime, idoneità dei sistemi di spruzzatura e, in definitiva, i costi di capitale necessari per l'attrezzatura.
