Por Arthur vom Hfe, Jefe de Segmento Feed & OleSeed, CPM Europe BV, Países Bajos
Cada operador de pellets tiene el mismo deseo; la máquina sólo necesita funcionar, hacer pellets de buena calidad a alta capacidad y para cada tipo de alimentación o formulación. Como proveedor de molino de pellets, a menudo se les pide a CPM que den su opinión sobre la manera más ideal de acondicionar la comida antes de la sedimentación para el alimento acuícola.
Nuestra respuesta es siempre simple y reveladora – desafortunadamente este tipo de solución mágica simplemente no existe.
En general, se entiende que el acondicionamiento aumenta la capacidad de la fábrica de pellets y la calidad de los pellets, a la vez que reduce el consumo de energía y los costos de desgaste. Además, también puede mejorar la tasa de conversión para el animal, proporcionar un tratamiento higiénico de los piensos y puede permitir el uso de ingredientes de menor costo.
Sin embargo, la selección del método de acondicionamiento depende de una amplia gama de parámetros del proceso. Para realizar la selección correcta, debe mirar la entrada (formulación elegida) y los parámetros de salida (calidad de sedimento necesaria). Si no lo hace, puede resultar en una máquina muy costosa con un impacto negativo en el proceso de producción.
Mirando más detalladamente el proceso de acondicionamiento (Preparación de la comida antes de la granulación) podemos reconocer tres tratamientos diferentes. Todo comienza en la línea de molienda-mezcla donde producimos una mezcla con un tamaño de partícula específico. Este aspecto en particular tiene una gran influencia en el proceso de sedimentación y en la alimentación animal, sin embargo no vamos a detallar en este artículo este tema.
Aquí nos centraremos en el tratamiento térmico (añadiendo energía por vapor) y el tratamiento mecánico (añadiendo energía eléctrica amasando, cizallamiento y comprimiendo).
Elegir energía térmica o mecánica
Dependiendo de las características de la mezcla de materiales, el énfasis es más en el lado térmico, el lado mecánico o la combinación de ambos en el proceso de acondicionamiento. En nuestra experiencia, el contenido de almidón, fibra y grasa son parámetros que influyen en gran medida en el resultado de esta selección.
Todos los sistemas de acondicionamiento de pellets utilizan los parámetros de temperatura, humedad y tiempo. La presión se aplica en la matriz de la fábrica de pellets. Mientras que en formulaciones de almidón alto el tiempo es generalmente menos de dos minutos, reconocemos para formulaciones de fibra alta un tiempo de retención más de seis minutos para ablandar las fibras y absorber los líquidos.
Las formulaciones de alta grasa son las más complejas para transferir a pellets de buena calidad y allí vemos sistemas que también utilizan presión y cizallamiento para acondicionar el material antes de que se forme en el molino de pellets y muera. La Figura 1 muestra la relación de todos los parámetros con el proceso en los términos más simples en un gráfico.
Acondicionamiento por un tiempo relativamente corto
Las formulaciones con una buena combinación de maíz y trigo (aves de corral típicas) son relativamente fáciles de peletizar. Se pueden acondicionar con la adición de vapor por un tiempo relativamente corto. Si se minimiza el contenido de trigo y se utiliza más maíz, se aumenta el tiempo de retención necesario y se utiliza más energía mecánica en el proceso de sedimentación.
A través de los años hemos visto en el mercado acondicionadores de diferentes tamaños. Pero todos los acondicionadores tienen básicamente los mismos requisitos.
En primer lugar, necesitan ser (vapor) eficientes como con el precio creciente de la energía, es esencial seleccionar un acondicionador donde se toman precauciones especiales para mantener el costo total de propiedad tan bajo como sea posible.
Los sistemas auxiliares beneficiosos son los sistemas que evitan que el vapor escape de la entrada del acondicionador y los sistemas que inyectan el vapor dentro o debajo del producto para optimizar la eficiencia del consumo de vapor. Una “araña” en la salida igualará el flujo de material a la fábrica de pellets.
Para reducir al mínimo los costos de mantenimiento, los cojinetes no deben montarse directamente en la carcasa del acondicionador, sino con cierta distancia, y también deben sellarse para que estén protegidos del entorno caliente y polvoriento del interior del acondicionador.
Tradicionalmente, la mezcla de líquidos requiere una alta velocidad pero un tiempo de mezcla corto, mientras que el acondicionamiento de vapor requiere más tiempo de retención y un tiempo de acondicionamiento más largo a baja velocidad.
Esto dio como resultado sistemas de acondicionamiento apilados con una combinación de ambos, que ofrecen una mezcla óptima de líquidos y un tiempo de retención mejorado para la absorción de vapor.
Una nueva tecnología de acondicionamiento
El molino de Pellet de California (CPM) trae una nueva tecnología de acondicionamiento al mercado. Esto hace posible llenar el acondicionador hasta un 70% y proporciona una mezcla extensa de partículas de producto con líquidos y vapor.
La máquina de acondicionamiento mejorada proporciona temperaturas más altas posibles, logrando pellets de mejor calidad y menores costos de energía y funcionamiento, al tiempo que proporciona un alto estándar de mezcla para melazas y otros líquidos.
El principio de diseño se basa en la premisa de que el material se mueve hacia delante y hacia atrás a través del acondicionador y roza contra sí mismo, con lo que aumenta la absorción de líquido y vapor.
Además, cuenta con excelentes características de limpieza del producto después de cada ciclo, un factor que mejora el nivel de higiene y reduce la contaminación cruzada.
La higiene es un tema clave en el acondicionamiento
Mientras que estamos en el tema de la higiene, esto se convirtió en un tema clave en el condicionamiento. Los alimentos para criadores se procesan actualmente en condiciones estrictas y esto ha dado lugar a una amplia gama de equipos de acondicionamiento higiénico con demandas muy específicas.
Un acondicionador higiénico debe ser fácil de limpiar, por lo que tiene que ser fácilmente accesible con una gran puerta de limpieza. Bajo ninguna circunstancia el producto debe escapar que no haya alcanzado la temperatura requerida. En combinación con un control de temperatura mejorado, la función de arranque en caliente proporciona esta función incluso para el primer producto que sale del acondicionador.
Una ventaja adicional de la función de arranque en caliente es que el molino de pellets reacciona mucho más perdonando la comida caliente, lo que resulta que la capacidad nominal se puede alcanzar en minutos desde el inicio. Esto mejora la eficiencia de la línea de sedimentación, especialmente cuando se requieren cambios frecuentes de productos.
Después de calentar el producto, es necesario conservarlo durante un determinado tiempo a la temperatura necesaria. Un higienizador se utiliza para mantener el producto (primero en entrar, primero en salir) generalmente entre dos y seis minutos. Se toman precauciones especiales para evitar pérdidas de calor y excelentes características de autolimpieza.
Para formulaciones de fibra alta se requiere más tiempo de retención (>6 minutos) para que el material absorba líquidos añadidos.
En la primera amasadora se añaden líquidos y algo de vapor. Después, el material se mantiene durante mucho tiempo (>6 minutos) en una bandeja de retención para que los líquidos puedan absorberse.
Antes de la sedimentación se añade vapor adicional en una segunda mezcladora. Si se añade demasiado vapor al primer acondicionador, se producirá una gran cantidad de material no procesable en el depósito de retención.
Requisitos de la fábrica de pellets
En términos generales, se selecciona un molino de pellets en función de su capacidad percibida para producir de forma fiable pellets de cierta calidad a una determinada capacidad. Pero hay más; en un entorno sostenible, la eficiencia energética es cada vez más esencial, lo que también es cierto para la selección de las fábricas de pélets.
El uso de máquinas con transmisión por engranajes impulsadas por un motor altamente eficiente es un paso hacia la reducción de la huella de carbono y la reducción de los costes operativos además de eso. La Figura 2 incluye información relacionada con el uso de energía en el proceso de sedimentación.
La energía térmica se añade en forma de vapor en el acondicionador, mientras que la energía mecánica se añade en el molde de la fábrica de pellets. Sin embargo, la cantidad óptima de energía mecánica varía con la formulación procesada.
Por lo tanto, es necesario poder ajustar la cantidad de energía mecánica. Esto se puede hacer con el ajuste del espacio del rodillo remoto del Lineator de CPM. Con la creciente distancia entre el troquel y los rodillos, la planta de pellets consume más energía eléctrica y aumenta la calidad de los pellets.
Si la calidad de la pastilla lo permite, entonces el espacio entre rodillos puede reducirse, lo que produce un ahorro de energía (consulte la Figura 3). El control remoto de la separación entre rodillos proporciona un mayor nivel de seguridad, lo que también reduce el tiempo de inactividad.
Lo que también es importante tener en cuenta es que durante la puesta en marcha del molino de pellets, la distancia del rodillo sólo puede limitarse para evitar el deslizamiento del rodillo, pero una vez en funcionamiento, el espacio puede aumentarse. Esto reduce el contacto de acero a acero entre la matriz y el rodillo y ahorra de manera importante la vida útil de la matriz. Y puesto que el troquel permanece más largo en forma, también ahorra energía y gana capacidad.
Encontrar el espacio de rodaje máximo permitido es siempre un reto. El deslizamiento del rodillo aumentará con la distancia hasta que se produzca un estrangulador de molino de pellets. En un esfuerzo por solucionar este problema, CPM ha introducido un sistema de medición del patinaje de los rodillos.
La Figura 4 ilustra que con el aumento de la temperatura del producto que entra en el molino de pellets, el deslizamiento del rodillo está aumentando hasta que se produce una obstrucción a 80°C en este caso, mientras que la Figura 5 muestra que el deslizamiento puede controlarse variando la distancia del rodillo.
De esta manera, el molino de pellets está funcionando exactamente en su punto de trabajo óptimo. Pero eso no es todo lo que el sistema evita los estranguladores de la fábrica de pellets, reduce el tiempo de inactividad, lo que aumenta la capacidad de producción efectiva.
También puede determinar la posición cero exacta de los rodillos y con ello evitar el contacto de acero con el troquel, lo que se traducirá en unos costos de desgaste reducidos.
Reducción de la energía mecánica
En el caso de que incluso con un sistema de acondicionamiento térmico óptimo y un gran espacio entre rodillos no pueda obtener suficiente energía mecánica en el proceso de sedimentación, el tiempo de retención del troquel puede desempeñar un papel adicional.
Esta cifra muestra que un mayor tiempo de retención del producto en la matriz aumenta el consumo de energía y con ello aumenta la calidad de la pastilla.
Básicamente, significa que para garantizar tanto la calidad de los pellets como la capacidad de los molinos de pellets la opción más flexible es seleccionar un molino de pellets más grande con un troquel relativamente delgado y ajustar la entrada de energía variando la distancia entre los rodillos y el troquel.
Si la calidad de los pellets sigue siendo un reto al utilizar troqueles gruesos relativos (proporción 1:20). Lo que significa menos adición de vapor (menor temperatura de sedimentación), menor capacidad de sedimentación, mayores costos de desgaste y energía y mayores costos de producción.
Aparte de eso, los troqueles gruesos son sensibles al desgaste de la superficie y a muchas otras maldiciones. En este caso, se puede considerar un paso siguiente.
Si al principio no tiene éxito…
Algo que consideramos una solución bastante simple es la doble sedimentación. ¡Si es difícil hacerlo en un gran paso, entonces hágalo en dos pasos más pequeños! Volver a troqueles más delgados, mayor flexibilidad, materias primas de bajo costo y menores costos de producción.
Este principio de sedimentación es extremadamente exitoso en formulaciones de alto contenido de fibra (rumiantes), en áreas donde las materias primas de bajo costo han reemplazado a los granos y la soya.
Cuando se compara con la entrada de energía mediante el uso del ajuste del rodillo del lineador, la entrada de energía mecánica aumenta aún más mediante el uso de la laminadora de pellets adicional o, alternativamente, otros precompactadores.
Con la creciente cantidad de grasa, se requiere una mayor cantidad de energía térmica y mecánica para obtener un pellet de buena calidad.
Dicho esto, usted debe siempre ser muy consciente de que el primer paso para la mejora de la calidad de las formulaciones de alto contenido graso es el revestimiento de grasa post sedimentación.
Sedimentación del expansor
Un expansor es un tubo con eje voladizo equipado con elementos de dosificación, mezcla y amasado. El cono ajustable hidráulicamente en la salida junto con el anillo de salida forman el espacio anular. Mediante el ajuste del cono, se puede controlar la presión, la intensidad de la amasado, el calentamiento del producto y el consumo de energía.
La Figura 7 muestra tres formulaciones diferentes que se han producido. Las pruebas ODD son pruebas de sedimentación únicas y los números de prueba pares se producen en un dispositivo de sedimentación de expansor.
En formulaciones de alta grasa y líquido, donde es difícil obtener energía, el expansor mejora la calidad de los pellets. Sin embargo, el uso del expansor en formulaciones líquidas y grasas más bajas produce costes de energía y desgaste más elevados, así como un proceso menos fácil de usar y controlable.
No existe una solución de tamaño único para todos
Pasando por las características de los diferentes sistemas de acondicionamiento podemos concluir que no hay una solución de un solo tamaño. La selección depende de los parámetros del proceso, como las propiedades de unión de la materia prima y la calidad deseada de los pellets. Lo que funciona para él no necesariamente funciona para ella y una selección incorrecta puede resultar en una máquina muy costosa que tiene un impacto negativo en el proceso de producción.
Lo que puede ser la conclusión más segura para llegar es que la clave del arte del condicionamiento es entender completamente la ciencia.
