معیارهای انتخاب میکسر مناسب در کارخانه خوراک

دوزینگ و میکس دو فرایند اصلی در کارخانه خوراک است. بهینه سازی آنها می تواند تأثیر بسزایی در کیفیت خوراک و مقرون به صرفه بودن تولید داشته باشد.
طراحی این فرآیند به تعداد و خصوصیات مواد تشکیل دهنده، میزان دوز و میزان محصول مورد نیاز بستگی دارد. به دلیل تنوع در مقدار و نوع مواد اولیه و تغییرات مکرر در فرمولاسیون خوراک، معمولاً به صورت بچ مخلوط می شوند. حتی اگر تعداد مواد تشکیل دهنده متفاوت باشد، می توان گروه های مختلف را بصورت زیر طبقه بندی نمود:

• مواد اصلی (سویا، ذرت، گندم و غیره، به طور معمول بیشتر از پنج درصد از فرمولاسیون)
• مواد معدنی و مواد افزودنی اصلی (سنگ آهک، نمک، فسفر و غیره، یک تا پنج درصد فرمولاسیون)
• ریز مغذی ها (اسیدهای آمینه، ویتامین ها، کمتر از یک درصد فرمولاسیون)
• دارو (کمتر از 1/0درصد)

بیشتر این مواد (به طور معمول بیش از 95 درصد) به صورت توده خشک اضافه می شوند. مواد تشکیل دهنده خشک بر روی ترازوها در هر بچ وزن می شوند و دقت اندازه گیری ها به دامنه توزین آنها بستگی دارد. بنابراین، برای توزین مواد اصلی، جزئی و ریزمغذی ها، به مقیاس های خاص با دامنه توزین مربوط و مناسب نیاز است (آیین نامه (EC) شماره 183/2005 پارلمان اروپا، پیوست2).
در ابتدای چرخه ی میکس، مواد اولیه خشک پس از دوزینگ و توزین در میکسر بارگیری می شوند. برخی از مواد تشکیل دهنده به صورت مایع (روغن، چربی، ملاس، آب، اسیدها و سایرافزودنی ها، معمولاً کمتر از پنج درصد) به آنها افزوده می شود. این مواد از طریق جریان سنج یا با استفاده از ترازوهای مخصوص، توزین شده و در طی چرخه میکس روی مش خشک اسپری می شوند.
به منظور اطمینان از عملکرد مداوم پلت پرس ها، ظرفیت هر بچ براساس ظرفیت خط تولید پلت تعریف می شود.

ظرفیت میکس

ظرفیت تولید کارخانه خوراک بر اساس فرآیندهای مداوم بر حسب تن در ساعت تعیین می شود. در رابطه با فرآیند میکس، این ظرفیت باید بصورت بچ در ساعت بیان شود.
هر خروجی را می توان با تغییر اندازه بچ و نوسان بچ برآورد کرد. اندازه بچ در واحد های وزنی تعریف می شود؛ زیرا مواد تشکیل دهنده بچ ها توسط ترازوها اندازه گیری می شوند.
با این وجود، تجهیزات حمل و نقل، ذخیره سازی، دوزینگ و میکس این بچ ها اساساً توسط حجم بچ تعریف می شود:

• تجهیزات دوزینگ باید به گونه ای طراحی شود که حجم مواد تشکیل دهنده هر بچ را در زمان معین اندازه گیری نماید.
• اندازه هاپرها باید متناسب با ظرفیت توزین آنها و متناسب با حجم بچ طراحی شوند.
• میکسر و هاپرهای قبل و بعد از آن، باید متناسب با حجم کل بچ طراحی شوند.
• میکسرها باید به گونه ای طراحی شوند که بتوانند با حجم کامل بچ پر شوند، تا در زمان تعیین شده، یکنواختی مطلوب حاصل گردد.
• تجهیزات انتقال بعد از میکسر باید برای انتقال کل حجم بچ در طی زمان چرخه میکس، طراحی شود.

درحالیکه اندازه میکسرها در کارخانه های خوراک دام از کمتر از یک تن (2000 لیتر) تا 10 تن (20000 لیتر) متغیر است، بسته به طراحی میکسر و انتظارات کیفی، مدت زمان میکس می تواند از60 ثانیه تا چهار یا پنج دقیقه (یا حتی بیشتر) باشد.
یک میکسر پدالی ممکن است در کمتر از60 ثانیه به سطح یکنواختی برابر برسد، درحالیکه دستیابی به ضریب تغییرات مناسب در میکسر ریبونی دوبل، به بیش از 200 ثانیه زمان نیاز دارد.
با توجه به زمان مورد نیاز برای بارگیری و تخلیه میکسر، زمان کل چرخه ممکن است دو تا شش دقیقه باشد. در نتیجه، ممکن است تقریباً 10 تا30 بچ در هر ساعت تولید شود.

توالی زمانی هر بچ

توالی زمانی فرآیند میکس هر بچ را می توان تقریباً در چهار دسته تقسیم بندی نمود:

1 – زمان دوزینگ
2 – زمان بارگیری و تخلیه میکسر
3 – زمان میکس
4 – زمان تخلیه مخزن پس از میکسر

نگاهی دقیق به توالی زمانی، درک روند هر بچ را بهبود می بخشد:

• زمان دوزینگ کوتاه تر از زمان میکس است. بنابراین، بچ بعدی به محض تخلیه میکسر آماده می شود تا به میکسر وارد گردد.
• سیستم افزودن مایعات به گونه ای طراحی شده است که میکس اجزای خشک را قبل از شروع اسپری مایعات امکان پذیر می نماید و زمان نهایی میکس پس از اتمام اسپری مایعات محاسبه می شود.
• خط انتقال بعد از میکسر به منظور تخلیه بچ موجود در هاپر بعد از میکسر، همزمان با میکس بچ بعدی، طراحی شده است.

پارامترهای فرآیند میکس و اندازه بچ

تغییر اندازه بچ بر اندازه تجهیزات مرتبط تأثیر می گذارد:

• اندازه میکسر متناسب با اندازه بچ افزایش می یابد، درست همانطور که با فرض ثابت بودن تعداد بچ در ساعت، خروجی در ساعت افزایش می یابد.
• زمان دوزینگ با تغییر در اندازه بچ افزایش می یابد و تجهیزات دوزینگ بدون تغییر باقی می ماند.
• اگر به منظور افزایش میزان تولید (به جای افزایش اندازه بچ) زمان میکس کوتاه شود، منجر به کوتاه شدن زمان دوزینگ می شود. برای دوز همان مقادیر در مدت زمان کوتاه تر، باید تجهیزات دوزینگ را بزرگتر کرد و دقت دوزینگ نسبت به اندازه بچ کاهش می یابد
• دقت توزین مستقیماً به اندازه بچ مربوط می شود. به عنوان مثال، برای توزینی با دامنه وزن سه تن، کمترین عدد خوانده شده توسط سیستم توزین 1 کیلوگرم خواهد بود که با افزایش دامنه به وزن شش تن، این عدد به 2 کیلوگرم خواهد رسید.
• زمان میکس بسیار بیشتر از اندازه بچ تحت تأثیر طراحی میکسر (علاوه بر پارامترهای مربوط به محصول) قرار دارد. با همان طراحی اولیه میکسر، کوتاه شدن زمان میکس ممکن است تأثیر منفی بر یکنواختی میکس داشته باشد.
• زمان اسپری- درست مانند زمان دوزینگ- متناسب با اندازه بچ با همان تجهیزات اسپری افزایش می یابد. افزودن مایعات محدودیت هایی دارد؛ زیرا مایعات را فقط باید روی سطح مش درون میکسر اسپری نمود، در حالی که اندازه بچ با حجم میکسر افزایش می یابد.
با افزایش اندازه بچ، زمان اسپری نسبت به زمان میکس افزایش می یابد که موجب بروز اثرات منفی بر کیفیت میکس می گردد. چنین اثراتی با طراحی میکسر مدرن و زمان میکس کوتاه تر، شدیدتر هستند.
• زمان بارگیری و تخلیه نسبتاً کوتاه است و تحت تأثیر زمان چرخه بچ نیست. به طور کلی، با افزایش تعداد بچ در ساعت، اتلاف زمان تغییر بچ ها نسبت به کل زمان تولید افزایش می یابد.
یکی دیگر از جنبه های مرتبط با کیفیت، “انتقال محصول” است. بسته به نوع طراحی و نگهداری تجهیزات، گاهی در زمان تغییر بچ ها، مقداری از محصول تخلیه شده باقی می ماند و به بچ بعدی منتقل می گردد.
با ثابت نگه داشتن نرخ خروجی در هر ساعت، تمایل به افزایش انتقال هنگام کاهش اندازه بچ و افزایش تعداد بچ در ساعت وجود دارد.
نکته قابل توجه این است که، با افزایش تعداد بچ در ساعت، فرسایش در قسمت هایی که هنگام تغییر بچ ها کابرد دارند، افزایش می یابد. این موارد شامل دریچه ها، پیستون های پنوماتیک و موتورها است.

اندازه بچ و زمان چرخه

مهمترین نتیجه افزایش تعداد بچ در ساعت، کوتاه شدن زمان میکس، نسبت به زمان چرخه بچ است.
اگر کل زمان بارگیری و تخلیه میکسر 30 ثانیه باشد، افزایش تعداد چرخه های بچ تأثیر منفی بر زمان میکس خالص خواهد داشت. برای 10 بار در ساعت بارگیری و تخلیه میکسر، 300 ثانیه یا پنج دقیقه در ساعت لازم است. 55 دقیقه زمان میکس خالص است تا یکنواختی خوبی ایجاد شود.
با وجود 30 بچ در ساعت، برای تغییر بچ ها در هر ساعت 15 دقیقه زمان نیاز است، یعنی فقط 45 دقیقه برای انجام میکس با کیفیت خوب باقی می ماند.
افزایش تناوب بالاتر از 15 بچ در ساعت باعث خرابی بیش از حد تجهیزات به دلیل تغییر بچ ها و بالا رفتن هزینه های مربوط به دوزینگ، اسپری مایعات و زمان میکس می شود.

تقسیم بندی زمان میکس

به منظور دستیابی به یکنواختی مناسب با تقسیم بندی متعادل چرخه بچ، ترتیب و زمان افزودن مواد اهمیت دارد. زمان میکس پس از افزودن تمام مواد خشک شروع می شود.
هنگام بارگیری میکسر، ابتدا باید مواد پرمصرف اضافه شود. این امر توزیع خوب در مش را تضمین می کند. در بعضی از میکسرها مناطق مرده ای وجود دارد که مواد در آن مناطق باقی مانده و به خوبی میکس نمی شوند. اگر ابتدا مواد کم مصرف اضافه شود، این مناطق با این مواد پر می شوند. مواد کم مصرف هر بچ، به دلیل محکم نبودن صد در صد دریچه های میکسر در هنگام بسته شدن از دست می روند. به همین دلیل در صورت افزودن آنها قبل از مواد تشکیل دهنده پر مصرف، مقدار مواد کم مصرف در هر بچ کاهش می یابد.
برای ریزمغذی ها، مانند اسیدهای آمینه و ویتامین ها، توزیع مناسب و همچنین دوزینگ دقیق برای کیفیت بالای خوراک حیاتی است، تا عملکرد رشد مناسب و وضعیت سلامت حیوانات تضمین شود.
افزودن زود هنگام مایعات به چرخه میکس، بر یکنواختی تمام مواد مؤثر است. هنگامی که مایعات به داخل میکسر اسپری می شوند، اندازه ذرات به دلیل چسبندگی بین قطرات مایع و ذرات خشک افزایش می یابد.
هنگام افزودن مایعات، مایعات محلول در آب باید قبل از مایعات محلول در چربی اسپری شوند. مایعات محلول در چربی سطح گرانول های مش خشک را پوشانده و بنابراین از جذب بیشتر مایعات جلوگیری می کنند. این بدان معنی است که مایعات بر روی سطح باقی می مانند و در سطح میکسر و ابزارهای میکس (پدال و ریبون) توده هایی ایجاد می کنند و به صورت کیک در می آیند.

میزان پر شدن میکسر

تولید کنندگان میکسر به طور کلی میزان بارگیری 70 تا 85 درصد را توصیه می کنند. به ویژه در میکسرهای دارای دو ریبون، توجه به این نکته ضروری است که ریبون داخلی باید همیشه با مش پوشانده شود. اگر میزان بارگیری به زیر این سطح برسد، بر پویایی ریبون داخلی تأثیر منفی می گذارد و محصول توسط ریبون خارجی در یک طرف میکسر جمع می شود.
اگر میکسرها بیش از حد بارگیری شوند، فاصله نازل های اسپری تا مش کاهش می یابد و مایعات سطح کوچکتری را پوشش می دهند. در نتیجه کلوخه شدن رخ خواهد داد؛ زیرا حجم مایعات بیش از ظرفیت جذب ویژه مش خواهد بود.
با بارگیری کمتر از حد، مایعاتی که بر روی ابزار میکسر و دیواره های جانبی اسپری می شوند باعث ایجاد کیک می شوند که در نهایت به بچ های بعدی منتقل می گردند.
بنابراین، توصیه می شود حداقل میزان بارگیری بیش از 60 درصد باشد، حتی اگر تولیدکنندگان ادعا کنند که چنین میکسرهایی عملکرد زیر 50 درصد را دارند. اگر ابزار میکس به خوبی زیر نازل های اسپری قرار گرفته باشند، مش، مایعات را جذب کرده و ابزار میکسر را تمیز نگه می دارد.

تست دقت کار در تولید خوراک

خوراک کامل، تأمین سطح کافی انرژی و مواد مغذی به حیوانات را تضمین می کند. همچنین امروزه در پرورش حیوانات، از خوراک کامل برای پیشگیری از بروز بیماری ها جهت حفظ سلامت حیوانات استفاده می شود.
مصرف کنندگان به ایمنی غذا توجه زیادی می کنند و به عنوان بخشی از زنجیره غذایی، تولید خوراک باید مطابق با استانداردهای خاص باشد و از قوانین اساسی و بهترین روش ها پیروی نماید. بسیاری از کشورها مقررات خاص با دستورالعمل های تکمیلی در صنعت خوراک صادر کرده اند. ردیابی، بهداشت و دقت کار کلمات کلیدی مورد استفاده در این دستورالعمل ها هستند.

نتیجه گیری

دوزینگ و میکس فرآیندهای اصلی در کارخانه خوراک است که تأثیر زیادی بر خروجی و کیفیت خوراک دارد. جنبه های متناقض تجهیزات و طراحی فرآیند باید برای دستیابی به تعادل قابل قبولی بین اثربخشی هزینه و محصول با کیفیت با یکدیگر تطبیق داشته باشند.
در زمان چرخه بچ کمتر از چهار دقیقه، نسبت بین زمان مورد نیاز برای تغییر بچ ها و زمان خالص میکس، به دلیل دقت دوزینگ، یکنواختی میکس و پایداری فرآیند، از تعادل خارج شده و باعث ایجاد خطرات بیشتر برای کیفیت خوراک می شود.

روند صنعت در سرعت بخشیدن به فرآیند بچ گیری توجه ویژه ای را در مورد تقسیم بندی چرخه دوزینگ و میکس نیاز دارد. برای مثال سیستم های افزودن مایع ممکن است به یک مرحله چالش برانگیز تبدیل شوند: زمان بچ گیری کوتاه تر منجر به کوتاه تر شدن زمان میکس و اسپری مایعات می شود. عامل محدود کننده اسپری مایعات، توانایی مش برای جذب مایعات اضافه شده با دوزهای بالا است.
هنگام افزودن مایع بسیار مهم است که نرخ بارگیری مناسب برای میکسر را کنترل و حفظ نمود. در غیر این صورت، کلوخه و کیک روی دیواره ها و ابزار میکسر ایجاد می شود.
در تولید خوراک، بررسی دقت کار در دوزینگ و فرآیند میکس برای اطمینان از کیفیت محصول مهم است. چنین آزمایشاتی اگر به خوبی اجرا شود، فرصت هایی را برای شناسایی پتانسیل بهینه سازی در فرآیند و عملکرد تجهیزات و همچنین در نگهداری فراهم می نماید.

Reference:

Detlef Bunzel. Selecting optimal mixer options in feed milling. 2019. Evonik.