Auswahl optimaler Mischeroptionen bei der Futtervermahlung

von Detlef Bunzel, Evonik, Deutschland

Dosieren und Mischen sind zwei der wichtigsten Verfahren beim Futtermahlen. Die richtige Umsetzung kann einen erheblichen Einfluss auf die Futtermittelqualität und die Kosteneffizienz des Prozesses haben.

Die Gestaltung dieses Prozesses hängt von der Anzahl und den Eigenschaften der Zutaten ab, Dosisleistungen und erforderliche Leistung. Zutaten für die Futtermittelherstellung werden normalerweise in einer Charge gemischt, aufgrund der Menge an Inhaltsstoffen und häufigen Änderungen der Futterformulierung. Auch wenn die Anzahl der Zutaten variieren kann, verschiedene Gruppen lassen sich einteilen:

• Hauptzutaten (Soja, Mais und Weizen usw., typischerweise> fünf Prozent der Formulierung)

• Mineralien und wichtige Zusatzstoffe (Kalkstein, Salz, Phosphor usw., ein bis fünf Prozent der Formulierung)

• Mikroinhaltsstoffe (Aminosäuren, Vitamine,

• Medikamente (<<0,1 Prozent)

Die meisten dieser Inhaltsstoffe (typischerweise> 95 Prozent) werden als Trockenmasse hinzugefügt. Trockene Schüttgüter werden auf Waagen pro Charge verwogen und die Genauigkeit der Waagen hängt von ihren Wägebereichen ab. Deswegen, Zum Wiegen von Haupt-, Neben- und Mikrobestandteile (Verordnung (EG) Nr. 183/2005 des Europäischen Parlaments, Anhang II).

Trockene Schüttgüter werden nach dem Dosieren und Wiegen zu Beginn des Mischzyklus in den Mischer geladen. Bestimmte Zutaten werden als Flüssigkeit (Öl, Fett, Melasse, Wasser, Säuren und andere Zusatzstoffe, in der Regel

Um einen kontinuierlichen Betrieb der Pelletpressen zu gewährleisten, Die Kapazität der Batch-Mischlinie wird basierend auf der Auslegungskapazität der Pelletierlinie definiert.

Mischleitungskapazität

Die Produktionskapazität der Futtermühle wird auf Basis kontinuierlicher Prozesse in Tonnen pro Stunde definiert. Für die Mischlinienausrüstung, dies muss in Chargen pro Stunde überführt werden, da das Mischen ein Chargenprozess ist.

Jede gegebene Leistung kann durch unterschiedliche Chargengröße und Chargenhäufigkeit erfüllt werden. Die Chargengröße wird in Gewichtseinheiten definiert, da Massenchargen auf Waagen zusammengestellt werden.

Nichtsdestotrotz, Ausrüstung für den Transport, Lagerung, Das Dosieren und Mischen dieser Großchargen wird in erster Linie durch das Chargenvolumen bestimmt:

• Dosiergeräte müssen so ausgelegt sein, dass sie das Volumen der Schüttgüter in der zugewiesenen Dosierzeit dosieren

• Waagentrichter müssen so ausgelegt sein, dass sie das Chargenvolumen entsprechend ihrer Wägekapazität aufnehmen

• Trichter vor und nach dem Mischer und der Mischer selbst müssen so ausgelegt sein, dass sie das gesamte Chargenvolumen aufnehmen

• Mischer müssen so ausgelegt sein, dass eine angemessene Füllrate bei vollem Chargenvolumen möglich ist, um eine optimale Mischhomogenität innerhalb der vorgegebenen Mischzeit zu erreichen

• Fördereinrichtungen nach dem Mischer müssen so ausgelegt sein, dass sie das gesamte Chargenvolumen innerhalb der Zykluszeit fördern

Während Mischergrößen in Futtermühlen von weniger als einer Tonne (2, 000 Liter) bis 10 Tonnen (20, 000 Liter), Die Mischzeit kann je nach Mischerdesign und Qualitätserwartungen von etwa 60 Sekunden bis zu vier bis fünf Minuten (oder noch länger) variieren.

Ein Paddelmischer kann in weniger als 60 Sekunden eine vergleichbare Homogenität erreichen, während es mehr als 200 Sekunden dauert, um in einem Doppelbandmischer einen guten Variationskoeffizienten zu erreichen.

Unter Berücksichtigung des Zeitbedarfs für das Befüllen und Entleeren des Mischers, Gesamtzykluszeiten von zwei bis sechs Minuten können sich ergeben. Folglich, pro Stunde können ca. 10-30 Chargen hergestellt werden.

Zeitlicher Ablauf des Batch-Prozesses

Der zeitliche Ablauf des Batch-Mischprozesses lässt sich grob in vier Blöcke gliedern:

1 - Dosierzeit

2 - Mischerfüll- und Entleerungszeiten

3 - Mischzeit

4 - Entladezeit des Behälters nach dem Mischer

Ein genauer Blick auf den zeitlichen Ablauf verbessert das Verständnis des Batch-Prozesses:

• Die Dosierzeit ist kürzer als die Mischzeit; so, die nachfolgende Charge ist bereit, in den Mischer gefüllt zu werden, sobald der Mischer entleert wird

• Das Flüssigkeitszugabesystem ermöglicht ein ausreichendes Mischen der trockenen Komponenten vor dem Spritzen von Flüssigkeiten und sorgt für eine letzte Mischzeit nach dem Spritzen

• Die Förderleitung nach dem Mischer ist so ausgelegt, dass die Charge innerhalb der Mischzeit der folgenden Charge aus dem Schwallbunker nach dem Mischer ausgetragen wird.

Prozessparameter und Chargengröße

Eine Änderung der Chargengröße wirkt sich auf die Größe der beteiligten Geräte aus:

• Mischergröße steigt proportional zur Chargengröße, ebenso wie die Leistung pro Stunde steigt, unter Annahme konstanter Chargenanzahl pro Stunde

• Die Dosierzeit erhöht sich proportional bei unveränderter Chargengröße und Dosiereinrichtung

• Wenn die Mischzeit verkürzt wird, um den Output zu erhöhen (anstatt die Losgröße zu erhöhen), dies führt zu einer verkürzten Dosierungszeit. Um die gleichen Mengen in kürzerer Zeit zu dosieren, Dosiergeräte müssen vergrößert werden, und die Dosiergenauigkeit nimmt relativ zur Chargengröße ab. Eine Verdopplung des Durchmessers einer Dosierschnecke würde die Leistung und den Dosierfehler etwa um den Faktor vier erhöhen

• Die Wägegenauigkeit hängt direkt von der Chargengröße ab. Z.B., für eine Skala mit 3, 000 Digits Auflösung und mit einem Wägebereich von drei Tonnen, die kleinste Anzeige beträgt 1 kg. Bei einem Wägebereich von sechs Tonnen beträgt die entsprechende Anzeige 2kg

• Die Mischzeit wird viel stärker von der Mischerkonstruktion (neben produktbezogenen Parametern) als von der Chargengröße beeinflusst. Bei gleicher Mischergrundkonstruktion kann sich eine Verkürzung der Mischzeit negativ auf die Homogenität der Mischung auswirken.

• Die Sprühzeit erhöht sich – ebenso wie die Dosierzeit – proportional mit der Chargengröße bei gleicher Sprühausrüstung. Die Flüssigkeitszugabe hat ihre Einschränkungen, da Flüssigkeiten nur auf die Oberfläche der Maische im Mischer gesprüht werden können, während die Chargengröße mit dem Mischervolumen zunimmt. Mit der Chargengröße verlängert sich die Sprühzeit im Verhältnis zur Mischzeit mit negativen Auswirkungen auf die Mischungsqualität. Solche Effekte werden durch ein modernes Mischerdesign und kürzere Mischzeiten verstärkt

• Füll- und Entladezeit ist relativ kurz und wird nicht stark von der Batch-Zykluszeit beeinflusst. Allgemein, Mit steigender Chargenanzahl pro Stunde steigen die Zeitverluste durch Chargenwechsel im Verhältnis zur Gesamtproduktionszeit.

Ein weiterer qualitätsrelevanter Aspekt ist die „Produktverschleppung“. Je nach Geräteausführung und Wartung, beim Chargenwechsel, Produkt aus der Ausschleusung verbleibt und wird in die folgende Charge übernommen.

Während die Leistung pro Stunde konstant gehalten wird, es besteht eine Tendenz zu erhöhter Verschleppung, wenn die Chargengröße abnimmt und die Anzahl der Chargen pro Stunde zunimmt.

Eine weitere Überlegung ist, dass mit steigender Chargenanzahl pro Stunde, Der Verschleiß an Teilen, die beim Chargenwechsel verwendet werden, nimmt zu. Dazu gehören Schiebetore, pneumatische Kolben, und Antriebe und elektrische Antriebe.

Losgröße und Zykluszeit

Die kritischste Folge der Erhöhung der Chargenanzahl pro Stunde ist die verkürzte Mischzeit, relativ zur Chargenzykluszeit.

Beträgt die Füll- und Entleerzeit des Mischers insgesamt 30 Sekunden, dann würde eine Erhöhung der Anzahl der Chargenzyklen einen negativen Einfluss auf die Nettomischzeit haben. Bei 10 Chargen pro Stunde, 300 Sekunden, oder fünf Minuten pro Stunde, zum Befüllen und Entleeren des Mischers benötigt wird. 55 Minuten wären eine Nettomischzeit, um eine gute Mischhomogenität zu erzeugen.

Bei 30 Chargen pro Stunde, 15 Minuten pro Stunde würden benötigt, um Chargen zu wechseln, Das bedeutet, dass nur 45 Minuten verbleiben würden, um eine qualitativ hochwertige Mischung herzustellen.

Eine Erhöhung der Chargenhäufigkeit über 15 Chargen pro Stunde führt zu übermäßigen Ausfallzeiten für Chargenwechsel auf Kosten der produktiven Dosierung, Sprüh- und Mischzeit.

Segmentierung der Mischzeit

Um eine gute Mischungshomogenität mit einer ausgewogenen Segmentierung des Chargenzyklus zu erhalten, Es ist wichtig, die Reihenfolge und den Zeitpunkt der Zugabe der Zutaten zu berücksichtigen. Die Mischzeit beginnt, nachdem alle trockenen Zutaten hinzugefügt wurden.

Beim Befüllen des Mixers Makrozutaten sollten zuerst hinzugefügt werden. Dies gewährleistet eine gute Verteilung in der Maische. In einigen Mischern gibt es Totzonen, die sich nicht in Bodennähe vermischen. Diese würden sich mit Mikros füllen, wenn diese zuerst hinzugefügt würden. Mikroverluste pro Charge, durch nicht 100-prozentige Dichtheit der Mischertore im geschlossenen Zustand, werden auch reduziert, wenn sie zusätzlich zu Makro-Zutaten hinzugefügt werden.

Für Mikrozutaten, wie Aminosäuren und Vitamine, eine gute Verteilung, sowie exakte Dosierung und Vermeidung von Verschleppungen, ist entscheidend für eine hohe Futterqualität, um eine gute Wachstumsleistung und den Gesundheitszustand der Tiere zu gewährleisten.

Eine zu frühe Zugabe von Flüssigkeiten während des Mischzyklus beeinträchtigt die Homogenität aller Zutaten. Sobald Flüssigkeiten in den Mischer gesprüht werden, nimmt die Partikelgröße zu, aufgrund der Adhäsion zwischen Flüssigkeitströpfchen und trockenen Partikeln.

Beim Hinzufügen von Flüssigkeiten, wasserlösliche Flüssigkeiten sollten vor fettlöslichen Flüssigkeiten gesprüht werden. Die fettlöslichen Flüssigkeiten beschichten die Oberfläche der trockenen Maischekörner und daher, die Aufnahme weiterer Flüssigkeiten verhindern. Das bedeutet, dass Flüssigkeiten an der Oberfläche bleiben und Klumpen und Anbackungen auf der Mischeroberfläche und den Mischwerkzeugen (Paddel und Bänder) bilden.

Mischer-Füllrate

Mischerhersteller empfehlen generell eine Füllrate von 70 bis 85 Prozent. Speziell, mit Doppelbandmischer, Es ist wichtig zu beachten, dass das Innenband immer mit Maische bedeckt sein muss. Fällt die Füllrate unter diesen Wert, die Mischdynamik des inneren Bandes wird negativ beeinflusst, und das Produkt sammelt sich an einer Seite des Mischers durch das äußere Band an.

Wenn Mischer überfüllt sind, der Abstand von den Sprühdüsen zur Maische wird verringert und die Flüssigkeiten bedecken eine kleinere Oberfläche. Eine Klumpenbildung tritt auf, weil das Flüssigkeitsvolumen die spezifische Aufnahmekapazität der Maische überschreitet.

Bei geringer Füllrate, Flüssigkeiten, die auf Mischwerkzeuge und Seitenwände gesprüht werden, verursachen Anbackungen, die schließlich in nachfolgende Chargen übertragen werden.

Deswegen, es wird eine Mindestfüllrate von über 60 Prozent empfohlen, auch wenn Hersteller behaupten können, dass solche Mischer deutlich unter 50 Prozent arbeiten. Die Maische nimmt nur die Flüssigkeiten auf und hält die Mischwerkzeuge sauber, wenn die Mischwerkzeuge unter dem Sprühfeld gut abgedeckt sind.

Arbeitspräzisionstest der Futtermittelproduktion

Mischfutter stellt sicher, dass die Tiere ausreichend mit Energie und Nährstoffen versorgt werden. In der modernen Tierproduktion Mischfutter wird auch verwendet, um prophylaktische medizinische Behandlungen durchzuführen, um die Tiergesundheit zu erhalten.

Verbraucher schenken der Lebensmittelsicherheit große Aufmerksamkeit und als Teil der Nahrungskette, Die Futtermittelproduktion muss bestimmten Standards genügen und grundlegende Regeln und bewährte Verfahren einhalten. Viele Länder haben spezielle Vorschriften mit zusätzlichen Richtlinien für die Futtermittelindustrie erlassen, um diese Einhaltung zu gewährleisten. Rückverfolgbarkeit, Hygiene und Arbeitspräzision sind die Schlüsselwörter dieser Leitlinien.

Um den Anforderungen der Kunden und den regulatorischen Anforderungen gerecht zu werden, haben sich unterschiedliche Konzepte entwickelt, um nicht nur eine ausreichende Qualität zu produzieren, sondern diese auch regelmäßig zu überprüfen. Der Schwerpunkt solcher Konzepte liegt auf der Bewertung der Mischungshomogenität des Chargenmischers durch Messung des „Variationskoeffizienten“ eines der Maische zugesetzten Tracers. Zum Beispiel, Unser AMINOBatch® Working Precision Test verwendet zusätzliche Aminosäuren als Tracer, um den Variationskoeffizienten im Batch-Mischprozess zu bewerten.

Schlussfolgerungen

Dosieren und Mischen sind Kernprozesse in der Futtermühle mit hohem Einfluss auf Leistung und Futterqualität. Widersprüchliche Aspekte des Geräte- und Prozessdesigns müssen in Einklang gebracht werden, um ein akzeptables Gleichgewicht zwischen Kosteneffizienz und qualitativ hochwertiger Produktion zu finden.

Bei Batch-Zykluszeiten unter vier Minuten, das Verhältnis zwischen Chargenwechselzeit und Nettomischzeit zu Lasten der Dosiergenauigkeit aus dem Gleichgewicht gerät, Mischhomogenität und Prozessstabilität, mit höheren Risiken für die Futterqualität.

Der Branchentrend zur Beschleunigung des Dosierprozesses erfordert besondere Aufmerksamkeit bei der Segmentierung des Dosier- und Mischzyklus. Insbesondere Flüssigkeitszugabesysteme können zum Flaschenhals werden:Kürzere Chargenzeiten führen zu kürzeren Misch- und Sprühzeiten. Der limitierende Faktor für das Sprühen von Flüssigkeiten ist die Fähigkeit der Maische, Flüssigkeiten aufzunehmen, die in hohen Dosierungen hinzugefügt werden.

Mit Flüssigkeitszugabe, Es ist sehr wichtig, eine gute Füllrate des Mischers zu überprüfen und aufrechtzuerhalten. Andernfalls, Verklumpungen und Anbackungen an Mischerwänden und Werkzeugen können die Folge sein.

In der Futtermittelproduktion ist es wichtig, die Arbeitsgenauigkeit des Dosier- und Mischprozesses zu überprüfen, um eine qualitativ hochwertige Produktion zu gewährleisten. Bei guter Ausführung, Solche Tests bieten Möglichkeiten, Optimierungspotenziale im Prozess- und Anlagenbetrieb sowie in der Instandhaltung aufzudecken.