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Cubettatura - utilizzo del vapore nella cubettatura dei mangimi
Cubettatura - utilizzo del vapore nella cubettatura dei mangimi adminIl maggior inconveniente per il raggiungimento della massima capacità nelle presse cubettatrici nella gran maggioranza dei casi è la qualita del vapore.
Con l'uso di vapore e della temperatura si ottiene una parziale trasformazione degli amidi (gelatinizzazione) che determina un pellet piu consistente e compatto.
La gelatinizzazione, cioè il processo di trasformazione degli amidi in zuccheri semplici, e funzione del tempo, della temperatura e del livello di umidita. Il tempo di soggiorno nel condizionatore e normalmente sufficiente a questa trasformazione cosi come la temperatura e la umidita.
La temperatura ideale, cosìi come dettato dall'esperienza, per ottenere i migliori risultati, nella maggioranza dei tipi di mangime, è di circa 75°C o più, con un livello massimo di umidità della farina che entra nella matrice tra 17 e 18%.
E' difficile essere categorici, ma questi dati sono abbastanza validi per la maggior parte dei mangimi.
Un livello di umidità superiore, aggiunto in tempi brevi causa l'impastamento e il blocco della matrice.
Il problema si risolve generalmente con l'ottenimento della temperatura senza un eccessivo aumento del contenuto di umidità e la linea del vapore deve essere progettata tenendo conto di questo.
E' imperativo che l'apporto di vapore sia costante, piu caldo possibile, secco e a pressione costante e che soprattutto sia drenato dall'umidità e dalla condensa. Nel caso che il vapore contenga un eccesso di acqua, si otterrà un eccesso di umidità della farina prima che sia ottenuta la temperatura desiderata.
In alcuni paesi come gli Stati Uniti il problema dell'umidita non è cosi importante in quanto i cereali usati hanno un basso contenuto di umidità.
E' assolutamente impossibile essere categorici circa le condizioni di condizionamento, però dovrebbe esserci una sufficiente flessibilità per adattarsi alla formula del mangime, tenendo in conto i diversi livelli di proteina, amido e melasso.
La flessibilità può essere ottenuta variando la pressione nella pressa granulatrice anche per aumentare il livello di umidità. L'aumento della umidità non dovrebbe essere necessario se non nei casi in cui il contenuto di umidità delle materie prime sia molto basso.
Il diagramma descrive i tre stadi attraverso i quali l’acqua si trasforma in vapore surriscaldato. L’asse verticale della temperatura inizia dal punto di congelamento. Il secondo punto è di 100°C ed è il punto di ebollizione a pressione atmosferica. Questo punto si alza all’aumentare della pressione e viceversa. La temperatura finale riportata nel diagramma è relativa al vapore surriscaldato.
L’asse orizzontale del diagramma riporta i tre stadi nel contenuto di calore del vapore, essendo “h” il calore sensibile dell’acqua; essendo “l” il secondo passo, cioè il calore latente richiesto per cambiare lo stato della materia, da acqua a vapore, senza alcun aumento di temperatura. Questo calore latente dipende dalla temperatura, in quanto all’aumento della pressione il calore latente si riduce lievemente. Nel terzo stadio che rappresenta il vapore surriscaldato si ha un incremento diretto della temperatura per ogni incremento di calore.
La frazione di umidità del vapore – termine spesso usato – si riferisce alla proporzione alla frazione di vapore latente che si è raggiunta. Si ha vapore secco quando quella umidità è nulla, che è quello che cerchiamo, e qualsiasi calore addizionale applicato produrrebbe vapore surriscaldato. Se il vapore contiene una frazione di umidità significa che dell’acqua viene trasportata in sospensione e che si tratta in realtà di vapore umido.
Si è detto che è necessario lavorare con vapore secco o con vapore surriscaldato. Da evitare assolutamente il vapore umido. In pratica è la temperatura combinata alla pressione che ci indicherà che tipo di vapore abbiamo.
Una volta stabilita la quantità del vapore richiesta si può calcolare la dimensione della caldaia.
Una peculiarità dell'utilizzo del vapore negli impianti di cubettatura è che il vapore viene assorbito dalla farina per cui si ha un ritorno di condensa relativamente piccolo.
Questo significa che c'è una grande quantità di acqua di alimentazione che entra nella caldaia e la temperatura di questa acqua di alimentazione sarà piu bassa di quella che potrebbe essere in genere in un impianto di produzione vapore dove si ha un notevole recupero di condensa. Questo fatto influenza il trattamento dell'acqua che dovra essere piu regolare e migliore di un sistema con alta percentuale di recupero condense.
La quantità di vapore si determina in kg generati ad una temperatura di 100°C a partire dall'acqua di alimentazione. Ma per la nostra applicazione pratica questo e un po' pericoloso in quanto l'acqua di alimento è considerevolmente piu bassa e inoltre il vapore non si utilizza a 100°C che vorrebbe dire a pressione atmosferica.
Il rendimento della caldaia varia al variare della temperatura dell'acqua di alimentazione e della pressione di produzione. Allo scopo di avere un certo margine di sicurezza si devono quindi aumentare i valori relativi alla necessità teorica di vapore di un 25%.
Le caldaie a tubi di fumo sono le migliori per l'ottenimento di vapore per le presse cubettatrici.
Per gli impianti più piccoli si consiglia l'installazione di un temporizzatore che permetta di accendere la caldaia prima dell'inizio del turno di produzione con sufficiente anticipo.
In un impianto esistente che, in teoria o in pratica non possa produrre vapore sufficiente, la soluzione è di aumentare la temperatura dell'acqua. Questo si può fare facilmente installando un preriscaldatore elettrico e isolando termicamente il serbatoio dell'acqua di alimento per ridurre le perdite di calore. Non si deve dimenticare che il calore perso è molto costoso.
Inutile dire che tutto il vapore condensato deve ritornare al serbatoio dell'acqua di alimento per ridurre al minimo il consumo di combustibile. Altra regola pratica ci insegna che un aumento
della temperatura di 6°C dell'acqua permette un riduzione dell'1% del consumo di combustibile nella conversione da acqua e vapore.
Una causa comune della presenza di vapore umido e dovuto al funzionamento della caldaia con un livello d'acqua, al suo interno, troppo alto, oltre il livello normale (si raccomanda di controllare con regolarita e attenzione questo punto).
Si è visto nella pratica che per ottenere una temperatura dell'ordine dei 75°C - 90°C nella pressa granulatrice usando un buon vapore si aumenta l'umidità della farina di un 5% (cioè da un 12% ad un 17%).
Per questo si calcola il fabbisogno di vapore nella granulazione come il 5% della massima produzione della pressa stessa.
Questo valore è facilmente calcolabile se si conosce la capacità massima della pressa. Se non si conosce si ipotizza una produzione oraria pari a 100 kg per Hp del motore principale.
Evidentemente questo è il massimo, ma è sempre meglio sbagliare per eccesso che per difetto.
La pratica insegna che per aumentare di 10°C la temperatura della farina si aumenta dell'1% il suo contenuto di umidità.
Non si insisterà mai a sufficienza nel dire che in condizioni di granulazioni tipiche dell'area Europea il vapore deve essere caldo, secco e a pressione costante.
In particolare:
Una regola generale nella linea del vapore è di inserire sufficienti punti di drenaggio e soprattutto nei tratti verticali
Le tubazioni devono avere una pendenza negativa nel senso del trasporto. Il dislivello deve essere indicativamente di 0.5 cm su un tratto di 1 metro.
Se le distanze sono notevoli si può guadagnare in altezza utilizzando dei sifoni.
Usare un collettore per le derivazioni del vapore che serva anche come separatore di condensa. Il suo diametro deve essere sufficiente per la riduzione della velocità del vapore in modo che l'acqua trasportata si separi e venga scaricata mediante uno scaricatore collocato all'estremità del collettore. Anche il collettore deve essere montato in leggera pendenza e in un livello sotto al piano della pressa in modo che dal tubo, collocato in salita, l'acqua abbia la possibilità di gocciolare. Inoltre deve essere dimensionato pensando ad eventuali future applicazioni come il riscaldamento di serbatoi del melasso o di grasso.
Non è necessario dire che tutte le valvole e le tubazioni devono essere adeguatamente isolate fino alla pressa cubettatrice e che le distanze siano ridotte al minimo.
La caldaia deve essere vicina alla pressa il piu possibile.
A volte, nel passato, è risultato pratico installare la tubazione del melasso parallelamente alla tubazione del vapore isolandole assieme in modo da riscaldare contemporaneamente il melasso.
Questo però ha significato una perdita di calore nel vapore alla pressa. Si suggerisce di tracciare una linea separata per riscaldare il melasso a partire dal collettore principale in modo da non togliere calore al vapore della pressa.
Note per l'installazione di una linea di vapore:
Si deve prevedere una valvola di sicurezza adeguata alla linea del vapore.
Una valvola di intercettazione rapido azionata da un controllo di livello nella tramoggia di alimentazione della pressa potrebbe rappresentare un primo passo verso un controllo automatico della granulazione.
Gli scaricatori sono gli elementi più importanti dell'impianto di distribuzione del vapore. Non si deve dimenticare che nel periodo di avviamento dell'impianto devono essere in grado di scaricare una grande quantita d'acqua.
Tutto il vapore che si usa mentre e prodotto senza surriscaldamento conterra dell'acqua.
In fase di avviamento si avrà una notevole quantita d'acqua: importante è prevedere un punto di accumulo abbastanza capiente, fuori dal percorso del vapore, dal quale verrà poi convogliata al serbatoio di alimentazione.
Il collettore di condensa e un particolare importante come gli stessi scaricatori.
Ricordare che dopo il separatore di condensa si devono prevedere: scaricatore, indicatore di passaggio, valvola di ritegno (soprattutto nel caso che si intenda elevare la condensa o se si pensa che ci possa essere una contro-pressione nella tubazione). L'indicatore di passaggio ci permetterà di controllare il corretto funzionamento dello scaricatore di condensa.
Non è inutile ricordare che l'indicatore dovrebbe essere installato in una posizione facilmente visibile.
Il vapore condensato può essere elevato usando la pressione stessa del vapore ricordando che una atmosfera equivale a 10 mt. di altezza.
Il diametro della tubazione usata deve essere sufficiente per trasportare la quantità di vapore senza una eccessiva caduta di pressione. Si è potuto constatare che il diametro ridotto delle tubazioni
di vapore e spesso causa di limitazione comune a molte installazioni di vapore e quindi della capacita delle presse.
La tabella seguente dovrebbe essere usata come guida. Essa dà la portata in peso del vapore saturo secco che passa attraverso 100 piedi di tubazione con una perdita di pressione di 1 p.s.t.
Si è potuto verificare in molte occasioni che diverse pressioni danno risultati diversi per formulazioni differenti.
E' assolutamente impossibile essere categorici circa la pressione necessaria,però una pressione di 3.5 bar è generalmente soddisfacente, anche se si potrebbe riscontrare che con pressioni diverse la capacità è leggermente diversa.
E' da preferirsi generalmente una pressione alta, anche se questo si scontra con il problema della sicurezza. In ogni caso i migliori risultati si incontrano dopo prove a varie pressioni.
Una variazione di pressione da 1 a 5 bar dovrebbe dare margini sufficienti per determinare la pressione ottimale. E' essenziale che le tubazioni siano di diametro sufficiente per trasportare la quantità di vapore alla pressione prescelta.
La temperatura della farina dovrebbe essere di circa 75 - 85°C e il contenuto di umidità della farina condizionata di circa il 17%.
Un aumento eccessivo della temperatura tra la farina condizionata all'uscita del mescolatore e l'uscita del pellet dalla matrice (+3-6°C) suggerisce che la farina non è sufficientemente lubrificata cioè che non si sta usando sufficiente vapore o che la trafila ha uno spessore troppo elevato per l'applicazione specifica.
Se si incontrano delle difficoltà a raggiungere la temperatura desiderata se non con un eccessivo aumento dell'umidità allora puo significare:
a) che la qualità del vapore non è sufficientemente buona
b) che il contenuto iniziale di umidità della farina e troppo alto o c) che abbiamo una situazione in cui si presentano assieme i due fattori negativi precedenti.
Una temperatura eccessiva del pellet dopo raffreddatore ( per esempio piu di 6°C sopra la temperatura ambiente) significa che il raffreddatore non è dimensionato sufficientemente, cioè che il tempo di soggiorno è troppo breve o la quantità d'aria insufficiente (o una combinazione dei due fattori).
L'umidità del prodotto finito dovrà essere quasi eguale all'umidità della farina cioè il raffreddatore dovrà eliminare l'umidità aggiunta con il condizionamento a vapore ma, allo stesso tempo non dovrà scendere al di sotto dell'umidità iniziale in quanto il raffreddatore deve raffreddare e non seccare.
Una eccessiva presenza di polveri o una durezza insufficiente del pellet suggerisce che la farina non è stata opportunamente condizionata o che la matrice non è sufficientemente comprimente nel caso particolare.
La capacità della pressa si determina facilmente raccogliendo in un sacco allo scarico della stessa, 20-30 secondi di prodotto, pesandolo e moltiplicando la lettura ottenuta.
Steam conditioning depends a lot on the formulation to be pelleted and in practice the formulations can be grouped into 6 different categories:
- High Grain Feeds (High Starch)
- High Natural Protein Feeds
- Molasses Feeds
- Complete Dairy Feeds
- Heat Sensitive Feeds
- Urea Feeds
and more specifically:
High Grain Feeds (High Starch) = Poultry, broiler, and turkey feeds are in this group.
High temperatures and high moistures are necessary to gelatinize the starches in the grain. The gelatinized material acts as a binder to produce tough pellets.
To partially gelatinize the starches, the meal moisture must approach 17-18% moisture and the temperature must be at least 85°C (180°F).
The hotter the meal, the greater the degree of gelatinization.
Normally low pressure (1.5 bar) steam is used.
High Natural Protein Feeds
This group includes supplements, concentrates and some steer and dairy feeds. Heat is more important than moisture to plasticize the protein.
These feeds require more steam than the heat sensitive feeds but less than high starch formulas.
Normally high pressure steam is used (2.0-2.5 bar)
Molasses Feeds
The amount of steam that can be added to this group is directly proportional to the per cent of molasses in the formula.
Since molasses is approximately 26% water, the quantity of steam that can be added must be reduced or the meal will become too wet.
This condition will result in choke-ups.
Normally high pressure steam is used (2.0-2.5 bar)
Complete Dairy Feeds
This group is usually between 12-16% in protein.
This group contain large amounts of fluffy, roughage-type ingredients and are also low in grain content.
These ingredients have a low ability to accept moisture
Steam addition should be low to keep the meal temperature below 60°C (140°F) and the maximum moisture level at 12-13%.
If above levels are exceeded, pellets expand and crack after leaving the die.
La quantità d'aria per il raffreddamento varia con il diametro del cubetto:
cubetti dia.2 ÷ 4 = 1.2 m3/kgh
cubetti dia.5 ÷ 7 = 1.4 m3/kgh
cubetti dia.8 ÷ 11 = 1.5 m3/kgh
cubetti dia.12 ÷ 16 = 1.6 m3/kgh
Tempo di permanenza
Il tempo di permanenza dei cubetti varia in base alle dimensioni del pellet: in pratica per un pellet di diam.di 5-7 mm il tempo di soggiorno e di 15 minuti.
Per il dimensionamento del raffreddatore e importantissimo che la velocità di attraversamento dell'aria non sia superiore a 1 m/sec per i cubetti piccoli e 1,2 m/sec per i cubetti grandi.
Ci sono tre tipi di raffreddatori usati nell'industria mangimistica oggi: il raffreddatore orizzontale, il raffreddatore verticale e il raffreddatore controcorrente. Ci sono dei vantaggi di base per ogni tipo di raffreddatore ma dovrebbe essere ricordato che la stessa teoria si applica su entrambi.
Come sono raffreddati i pellet
Il raffreddatore opera due funzioni sul pellet. Come esso entra nell'area di lavoro, sia l'umidità che il calore sono rimossi allo stesso tempo e in un ordine ben definito. La mancanza di umidità o di calore condizionerà
il rendimento del raffreddatore. I parametri di base esistenti nel processo esistono anche nel raffreddatore, perciò, se noi abbassiamo la temperatura del pellet di 20' F (11' C), possiamo aspettarci una riduzione di umidità dell'1%.
Il raffreddatore è capace di eliminare la maggior parte del calore e dell'umidità aggiunti dal processo di condizionamento e dal calore aggiunto dal motore principale.
Passo, passo ecco cosa succede:
a) il vapore nelle materie prime, contenute all'interno della camera di condensazione, condensa provocando l'aumento del livello di umidità della farina tra il 3 e il 5%. Condensandosi il vapore, una grande quantità di calore è guadagnato.
Il materiale è poi pellettato e molto calore è aggiunto mediante lavoro meccanico. Questi cubetti sono poi scaricati ad una temperatura a volte tra i 140 e i 200' F (tra i 60 e i 94' C). A questo punto, il pellet richiede di
essere raffreddato ed essicato per ottenere un prodotto durevole.
b) Quando lascia la cubettatrice, il pellet ha una struttura relativamente fibrosa che permette all'umidità di migrare per effetto della capillarita (by capillary action). Questo è lo stesso meccanismo presente quando
l'umidità è pulita con un tovagliolo di carta oppure l'inchiostro con una carta assorbente.
c) Il raffreddatore è disegnato per portare aria ambiente in intimo contatto con la superficie esterna del pellets.
Questa aria, che non è saturata al 100%, presenterà (to pick up) umidità dalla superficie del cubetto dove è più possibile. L'umidità viene prelevata per un processo di evaporazione (by the process of evaportion).
Questo processo di evaporazione causa raffreddamento.
d) Il calore prelevato dall'aria incrementa la temperatura dell'aria che incrementa la sua capacità di raccogliere acqua. Viceversa, questo calore è richiesto per evitare la condensazione nel sistema pneumatico (air system)
dovuto al maggior contenuto di umidità. Per esempio, se l'aria nel raffreddatore era di 70' F (20' C) con un' umidità relativa dell'85% e questa aria si fosse riscaldata passando attraverso un letto di cubetti fino a 120' F (48' C),
la sua capacità di portare umidità sarebbe 5 volte più alta che allo stato originale. Comunque, se c'è stato un prelievo di umidità nel raffreddatore, c'è, anche, un delicato equilibrio calore-umidità.
e) Il cubetto è lasciato in una condizione di non equilibrio quando la superficie umida è lambita dall'aria raffreddante. C'è una maggiore concentrazione di umidità nel centro del pellet che nella superficie.
A causa di questa condizione di squilibrio, il pellet si comporta come un stuppino (wick), causando la migrazione dell'umidità lungo la superficie del pellet assieme al calore. Questa umidità è poi disponibile
per essere prelevata con l'aria raffreddante.
f) Questo processo continua fino a che la maggior parte dell'umidita aggiunta nello stadio di condizionamento è rimossa con il calore. L'umidità rimasta nel pellet è usualmente eguale o leggermente più alta della umidità di legame degli ingredienti così come essi vengono introdotti nella camera di condizionamento. Questa umidità di legame non può essere rimossa in un'aria raffreddante in normali condizioni.
L'eccezione si ha quando grandi volumi d'aria estremamente secca entrano nel raffreddatore e causano una diminuzione di umidità o restringimento "shrink". Speciali condizioni ambientali devono esistere
perchè il restringimento sia un problema.
Viceversa ci possono essere delle volte in cui l'acqua è stata addizionata alla miscela prima della camera di condizionamento e non è disponibile abbastanza calore per estrarre l'umidità. Sotto queste condizioni, avrete un alto contenuto di umidità del pellet.
g) Nel processo di raffreddamento, perciò, il cubetto sarà sempre scaricato a temperatura più alta (da 5 a 8' C) della temperatura di entrata del raffreddatore. Questo significa che se l'aria entra nel raffreddatore a 60' F (15'C) il cubetto sarà scaricato tra i 70' F (20'C) e i 75' F (24'C).
Temperatura di cubettatura
E' ben noto il fatto che più caldo un cubetto entra nel raffreddatore e più alto è il processo di essicazione.
L'alta temperatura permette tre cose:
a) i cubetti riscaldano l'aria dandole maggior capacità di prelevare umidità come spiegato precedentemente.
b) Il calore nel cubetto fornisce l'energia per far muovere l'umiditè più rapidamente dal centro alla superficie quando può essere rimossa.
c) L'umidità lascia la superficie calda piu rapidamente che una superficie fredda perchè la temperatura dell'umidità in se stessa è piu alta.
Per garantire il coretto funzionamento della vostra macchina, vi consigliamo di effettuare ogni giorno le seguenti operazioni:
- Ingrassare i cuscinetti dei rulli ogni 4 ore
- Pulire il separatore magnetico
- Pulire il termometro
- Controllare nella trafila la presenza corpi estranei
- Controllare l' usura della trafila
- Controllare l' usura dei rulli
- Controllare la distanza dei rulli dalla trafila
Per mantenere sempre efficiente la vostra pressa cubettatrice è indispensabile ripetere le seguenti operazioni ogni sette giorni:
- Ingrassare i cuscinetti della coclea di alimentazione
- Ingrassare i cuscinetti del mescolatore
- Ingrassare i cuscinetti del gruppo traino
- Ingrassare i cuscinetti di trasmissione
- Pulire il microinterruttore della goccia
- Controllare livello dell' olio nel variatore e nel riduttore
- Controllare il funzionamento del microinterruttore della goccia
- Controllare il livello del variatore e del riduttore della coclea di alimentazione
- Controllare il serraggio della viti della trafila a macchina fredda
Ogni mese eseguite su ogni cubettatrice queste operazioni indispensabili:
- Controllare l' usura dei raschiatori campana
- Controllare l' usura dei deflettori
- Controllare l' usura dei coltellitagliacubetti
- Controllare la tensione e l' usura delle cinghie del traino
- Controllare la tensione e l' usura delle cinghie del mescolatore
- Controllare che non ci siano perdite nel sistema idraulico Rapid Bloc
- Controllare che non ci siano perdite nel sistema idraulico WAP
- Controllare l' usura dei tiranti piastra porta rulli
Il sistema di lubrificazione è costituito da una pompa dotata di:
- spatolatore interno per l'eliminazione delle bolle d'aria
- coclea di pressione
- gruppo pompanti azionato da motoriduttore
- serbatoio in materiale plastico trasparente
- pistone premente
- microinterruttore collegato all'asta del pistone premente per segnalare l'esaurimento del grasso
- Quadro elettrico di controllo dotato di:
segnalatore luminoso di allarme (rosso)
selettore manuale/automatico
segnalatore luminoso (verde) di marcia della pompa
All'interno del quadro sono previsti due temporizzatori per regolare facilmente i tempi di ingrassaggio e i tempi di pausa.
Attenzione: i tempi di lubrificazione e di pausa sono gia preimpostati dalla nostra ditta ma possono essere facilmente variati in base all'esperienza diretta degli utilizzatori.
I vantaggi dell'utilizzo dei mangimi in pellet sono:
- Il calore generato nelle fasi di condizionamento e pellettatura rendono gli alimenti più digeribili abbattendo gli amidi.
- L'appetibilità del mangime aumenta.
- Si evita la segregazione degli ingredienti durante i processi di miscelazione, trasformazione o alimentazione. Consumando un mangime in pellet, l'animale riceverà una razione dalla composizione più uniforme e omogenea.
- Gli scarti sono ridotti al minimo. Quando l'animale viene alimentato con il pellet, si alimenta in maniera equilibrata, senza poter scegliere tra gli ingredienti.
- La densità apparente aumenta, migliorando la capacità di stoccaggio. Il processo di spedizione è più efficace, riducendo così i costi di trasporto.
- La trasformazione in pellet riduce la formazione di polveri.
- Il tempo e il consumo di energia per l'assunzione di cibo diminuiscono.
Attraverso la combinazione di umidità, calore e pressione, avviene il processo di gelatinizzazione, che consente agli animali di assimilare meglio le sostanze nutritive contenute negli ingredienti trasformati.
Esistono molti tipi di presse per pellet, ma si possono generalmente raggruppare in:
Presse per pellet di grandi dimensioni: sono solitamente utilizzate per la produzione di mangime per animali, pellet di legno e combustibile per stufe a pellet. Vengono usate principalmente nella produzione commerciale su larga scala e si caratterizzano per elevata resistenza, grande potenza e bassi consumi.
Presse per pellet di piccole dimensioni: vengono solitamente utilizzate per l'uso domestico e hanno il vantaggio di garantire costi contenuti e facilità di trasporto. In base al principio di funzionamento, possono essere suddivise in presse a vite e presse idrauliche.
La capacità della pressa cubettatrice è uno degli argomenti più discussi.
A condizione che il condizionamento con vapore saturo sia ottimizzato, i seguenti aspetti sono decisivi per definire la capacità di una cubettatrice (volume di produzione):
- superficie attiva della trafila (area aperta)
- unità di alimentazione installata
- qualità del pellet richiesta: ad esempio, una pressa per la produzione di pellet per polli ha un rendimento di circa 30 t/h negli Stati Uniti o in Sud America producendo il 15-20% di polveri, ma in Europa occidentale viene accettato solo il 3% di polveri (PDI 97%), con conseguente rendimento di sole 25 t/h.
Il volume di produzione di una pressa dipende sostanzialmente dalla qualità del pellet (stabilità secondo il PDI, indice di durabilità del pellet).
La durabilità del pellet si determina facendo ruotare il campione per 10 secondi a 500 giri al minuto, in un involucro a tenuta di polvere.
Il PDI è un valore che descrive la percentuale di pellet rimanenti che si sono ridotti in polveri dopo essere stati agitati in tempi e condizioni controllati mediante vari mezzi meccanici.
La distribuzione del mangime è il fattore più trascurato nel processo di produzione di pellet.
La distribuzione di una quantità di mangime uguale per ogni rullo è fondamentale perché, se tutto il composto è nella parte anteriore della trafila, lo spessore sarà troppo profondo perché il rullo accetti il materiale, limitando la capacità di produzione.
Quando la distribuzione di mangime è sotto controllo e garantisce la distribuzione del materiale su tutta la superficie della trafila, la capacità di produzione della pressa aumenta.
Una distribuzione non uniforme causa un'usura irregolare della trafila e di conseguenza una produttività inferiore alle aspettative e un'usura prematura.
Anche le caratteristiche degli ingredienti, come il contenuto proteico, di grasso o olio, di fibre o di amidi e le dimensioni delle particelle del mangime influiscono sulla trasformazione in pellet.
La conoscenza delle caratteristiche delle singole materie prime permette all'operatore di conoscere in anticipo quale sarà l'effetto dell'umidità, della pressione ed del calore sulle singole formule, in modo da poter determinare le condizioni di lavoro migliori per poter pellettizzare il mangime.
Il mangime e le caratteristiche dei componenti sono determinati dai fattori seguenti
- Proteine
- Densità/peso pecifico
- Grasso
- Fibra
- Granulometria
- Amido o carboidrati
- Umidità
La qualità del mangime pellettizzato varia con il variare delle caratteristiche delle materie prime. Per questo motivo e per poter mantenere costante la qualità del pellet, le caratteristiche e la qualità delle materie prime devono essere controllate e, nel caso di variazioni notevoli dovranno essere fatti degli aggiustamenti compensativi.
Normalmente la capacità produttiva e la qualità del pellet di una formula possono essere previste valutandone il contenuto di proteina e dal peso specifico. Ingredienti ad alta proteina naturale si plasticizzeranno con il calore, che darà come risultato pellet di buona qualità.
Ingredienti o mangimi ad alta densità permettono elevate capacità di produzione.
Se un ingrediente o un mangime ha molta proteina naturale ed elevata densità, ci si può senz'altro aspettare elevate produzioni e buona qualità di pellet.
Quando invece abbiamo bassa proteina ed alta densità, ci si puo aspettare una elevata produzione, ma una povera qualita del pellet.
Un esempio di questo tipo di ingrediente è il "mais" macinato.
Per contro, un ingrediente o un mangime che abbiano molta proteina e bassa densità dovrebbero produrre una buona qualità di pellet, ma con bassa capacità produttiva.
Alcuni esempi di questo tipo sono: farina integrale di alfalfa (erba medica), pannocchie macinate di frumento, gusci di semi di cotone e mangime glutinato di frumento.
Il peso specifico di una formula e un fattore importante per la determinazione della capacita di una pressa. Infatti si otterrà minore produzione con un materiale fibroso leggero.
Particelle piccole
Macinando finemente si otterrà una maggiore densità con i seguenti vantaggi:
- Migliore qualità
- Aumento della capacità produttiva
- Aumento densità volumetrica
- Efficienza in HP maggiore
- Maggiore durata della matrice
In particolare il vapore penetra più a fondo nelle particelle più piccole rendendole morbide e plastiche.
Viceversa il vapore non è in grado di penetrare nelle particelle più grandi. Inoltre le particelle grandi provocheranno fenditure e fratture nel pellet.
Si raccomanda di utilizzare delle griglie per il mulino a martelli che non abbiano un diametro dei fori superiore a 3 mm.
Una macinazione più fine aumenta l'efficienza della pressa cubettatrice richiedendo meno potenza nella granulazione.
Da non sottovalutare che la macinazione aumenta inoltre la durata della matrice in quanto diminuisce l'effetto di abrasione della farina.
La fibra
La fibra riduce la capacità produttiva della pressa, in quanto risulta difficile comprimere la fibra in un pellet.
A causa dei leganti naturali inerenti alla fibra, si ottiene però una buonà qualità di pellet.
Il Grasso
Per contenuto di grasso di un mangime si può intendere sia grasso naturale sia grasso aggiunto. Entrambi costituiscono un aiuto per l'aumento della capacità produttiva.
La qualità del pellet potrebbe però essere influenzata negativamente con l'aggiunta di troppo grasso (normalmente il limite massimo per avere un buon pellet e il 2%).
Il grasso aggiunto può essere di due tipi - grasso animale oppure grasso vegetale. I grassi animali sono quelli più comunemente usati nei mangimi commerciali.
La Granulometria
La granulometria può essere: grossolana, media e fine. Materiali macinati finemente forniscono un'area superficiale maggiore per l'assorbimento dell'umidita dal vapore, dando come risultato una migliore lubrificazione e un aumento della velocità di produzione.
Dunque, più particelle sono esposte al vapore. Da notare che la densitè può essere aumentata con un mix di materiale macinato medio e fine.
Macinazioni troppo grezze producono punti di rottura naturali nei pellet dovuti alle dimensioni delle particelle.
Amido
Formule o ingredienti con molto amido producono con difficoltà pellet resistenti. L'effetto legante degli amidi può essere attivato solamente con alte temperature ed umidità.
Il materiale gelatinizzato agisce come legante per produrre la qualità di pellet desiderata.
Importante: se, per qualsiasi ragione, gli amidi naturali di un mangime sono stati gelatinizzati prima della pellettatura, si puo prevedere una qualità di pellet scadente.
Un esempio è l'essicazione dei cereali ad alte temperature che provoca una pre-gelatinizzazione.
Umidità
Per raggiungere una buona durevolezza del pellet può essere desiderabile una aggiunta di umidità prima della pellettizzazione.
Molti degli ingredienti odierni sono di natura molto secca e l'aggiunta di umidità integrerebbe le aggiunte di vapore se detta umidità ha il tempo di essere assorbita prima di raggiungere la camera di condizionamento del pellet.
Leganti
Se non si ottiene una qualità accettabile dei pellets con appropriato condizionamento di vapore e una appropriata scelta della matrice, si possono usare alcuni leganti.
Due tra quelli maggiormente utilizzati sono la bentonite ed il sulfonato di lignina. L'uso dei leganti è costoso e quindi sono utilizzati solamente quando sono stati esauriti tutti gli altri mezzi.
Acidi oragnici e inorganici utilizzati nell'industria mangimistica
Questi acidi vengono normalmente utilizzati nell'industria mangimistica con precise finalità: antibatteriche, antimuffa ed acidificanti.
Acido fosforico:
acido inorganico, liquido allo stato puro, non ha un odore pungente è però corrosivo.
Acido acetico:
acido organico, liquido allo stato puro, odore pungente, corrosivo.
Acido formico:
acido organico, liquido allo stato puro, odore pungente, corrosivo.
Acido propionico:
acido organico, liquido allo stato puro, odore pungente, corrosivo.
Acido lattico
acido organico, liquido allo stato puro, odore gradevole è però corrosivo.
Acido citrico:
acido organico, in cristalli o polvere allo stato puro, odore medio, poco corrosivo.
Acido fumarico
acido organico, in cristalli o polvere allo stato puro, odore medio, poco corrosivo.
Note tecniche
Normalmente gli acidi organici ed inorganici non vengono usati puri nell'industria mangimistica per le loro caratteristiche corrosive.
Per risolvere questi problemi le industrie di additivi hanno creato dei pool di prodotti liquidi o dry, opportunamente "tamponate" (cioè ridotta la capacita corrosiva); ovviamente questi miscele di acidi risultano più costose degli acidi singoli.
Esistono sul mercato anche dei pool di acidi più economici ma con elevato potere di corrosione.
E' consigliabile che gli utenti dell'industria mangimistica si rivolgano per l'acquisto verso società di produzione
che abbiano una riconosciuta serietà commerciale ed i quali prodotti siano effettivamente non corrosivi.
Il sistema digerente dei pesci è molto corto (dieci volte più corto di quello dei maiali, per esempio, perciò il mangime deve essere facilmente digeribile; inoltre, la forma e la dimensione dei cubetti di mangime devono essere adattati alle dimensioni del pesce e la densita del prodotto (e conseguentemente le sue proprieta di affondamento o di galleggiamento) devono corrispondere alle abitudini alimentari naturali dell'animale.
Requisiti qualitativi del mangime per pesci
I pesci possono essere carnivori (salmone, trota), onnivori (tilopia, carpa) o erbivori (carpa erbivora). Gli ingredienti delle formule devono essere adeguati a questi requisiti:
- I pesci da fondale sono soliti consumare il mangime sul fondo della vasca; siccome questi pesci consumano il mangime a una velocità sei volte inferiore rispetto ai carnivori, il mangime non deve alterarsi in acqua;
- I pesci predatori prendono il mangime mentre affonda lentamente nell'acqua, perciò normalmente questi pesci non consumano il mangime sul fondale;
- Gamberi e altri crostacei mangiano solo sul fondo della vasca.Di conseguenza, il mangime deve resistere all'acqua per alcune ore.
Tipi di mangine per pesci
Per quanto esposto sopra, i seguenti parametri devono essere conciliati con la densità del prodotto:
- Mangime galleggiante per pesci d'acqua tiepida;
- Mangime che affonda lentamente per predatori d'acqua fredda;
- Mangime che affonda ma resistente all'acqua per pesci d'acqua tiepida;
- Mangime che affonda, estremamente resistente all'acqua per gamberi e altri crostacei.
Durante la loro crescita i pesci possono avere bisogno di piu di 12 diverse taglie di cubetti, da 0,05 mm. a 12 mm.: se il mangime è troppo grande o troppo piccolo, il pesce non lo mangerà.
Procedimenti produttivi
La densità (o peso specifico) di un cubetto influenza la sua tendenza ad affondare o a galleggiare. I cubetti galleggianti hanno un peso specifico di 450-550 g/dm3, mentre i cubetti che affondano hanno un peso specifico che va da 550 a 650 g/dm3.
Prima di essere trasformato in cubetti nella pressa cubettatrice (o estrusore) il mangime deve essere trattato usando acqua e vapore. Questo trattamento ha luogo in un condizionatore separato. La temperatura di condizionamento e di 80/90°C, l'umidità contenuta prima di passare nella pressa cubettatrice e del 15/16 %, 18/20 % se e usato un espansore, 25/30 % se e usato un estrusore.
Cubettatura mediante pressa cubettatrice
Il mangime viene pressato attraverso trafile perforate e la densità del prodotto e sempre superiore ai 650 g/dm3, perciò questo sistema permette di produrre cubetti che affondano.
Espansore seguito sa pressa cubettatrice
La pressa cubettatrice è preceduta da un espansore, il quale lavora ad alta temperatura per un breve periodo di tempo, proprio come un estrusore. L'abrasione dei cubetti è molto inferiore che nel caso della cubettatura tradizionale.
Estrusore o espensore con trafila perforata
Al fine di evitare gli svantaggi dovuti al funzionamento delle tradizionali presse cubettatrici e alla combinazione di espansore e pressa cubettatrice, l'espansore è stato equipaggiato di un sistema di riscaldamento o di raffreddamento al fine di influenzare l'espansione e quindi la densita dei cubetti attraverso la temperatura del prodotto.
Un confronto fra i diversi procedimenti evidenzia che il mangime estruso affonda a una velocità che è metà di quella del mangime passato attraverso una pressa cubettatrice.
La densità puo essere modificata anche attraverso l'aggiunta di olio, cosìi è possibile influenzare le possibilità di affondamento o di galleggiamento. Con la stessa formula la densità della polvere puo essere variata tra 430 e 550 g/l.
Conclusioni
L'adattamento della densita del prodotto alle abitudini alimentari delle diverse specie di pesci e il prerequisito per un corretto allevamento di pesci. Un appropriato adattamento riduce gli sprechi e porta a un minore inquinamento dell'acqua causato dal cibo che non è stato consumato. Usando un espansore/estrusore il produttore di mangime per pesci può influenzare la densità del prodotto scegliendo gli appropriati parametri di trattamento.
La macinazione è la prima fase del processo di produzione dei mangimi e influisce in maniera significativa sulla qualità del pellet (tra il 15% e il 20%).
La macinazione fine favorisce:
- l’omogeneità nella miscelazione,
- l’agglomerazione,
- la processabilità,
- l’assorbimento dei grassi e dei liquidi,
- la bassa usura.
- un'alimentazione sana,
- la fluidità,
- l’assunzione di mangime,
- la formazione di polvere e la sicurezza contro le esplosioni
- gli aggregati e i grandi frammenti sono ridotti di dimensione;
La pre-macinazione avviene quando ogni singolo componente viene macinato singolarmente prima della miscelazione, mentre la post-macinazione prevede che i componenti vengano pesati e miscelati prima di essere macinati.
La pre-macinazione consente di macinare meglio e più velocemente, risparmiando tempo ed energia. Tuttavia, il prodotto già ridotto in farina è più complesso da gestire e richiede l'utilizzo di appositi silos che ne facilitano l'estrazione. Per questi motivi, ora nella maggior parte dei casi l'industria dei mangimi in Europa si sta spostando sulla post-macinazione, sebbene questo sistema richieda un sforzo maggiore per trovare il giusto bilanciamento degli ingredienti.
Negli impianti moderni che utilizzano la post-macinazione, prima del molino viene inserito un separatore, che bypassa le parti fini, rendendo il processo più efficiente.
Valutazione dei paramatri che inflenzano la macinazione:
Se aumentiamo:
la Velocità periferica
- La capacità del molino: diminuisce
- La granulometria: diminuisce
il Numero dei martelli
- La capacità del molino: diminuisce
- La granulometria: diminuisce
il Diametro dei fori della griglia
- La capacità del molino: aumenta
- La granulometria: aumenta
lo Spessore della griglia
- La capacità del molino: diminuisce
- La granulometria: La granulometria: diminuisce
la Densita dei fori della griglia
- La capacità del molino: aumenta
- La granulometria: aumenta
la superficie della Corazza interna
- La capacità del molino: aumenta
- La granulometria: aumenta
la Quantità d'aria
- La capacità del molino: aumenta
- La granulometria: aumenta
I molini a martelli sono principalmente molini ad impatto con barre d'acciaio oscillanti o fisse che forzano gli ingredienti contro un vaglio circolare o una sezione seghettata solida che funge da piastra d'impatto. Il materiale resta nella camera di macinazione fino a che non viene ridotto delle stesse dimensioni delle aperture sul vaglio.
Variabili importanti che influiscono sulla capacità di macinazione e l'aspetto del prodotto sono:
1. il numero di martelli su un albero rotante,
2. la loro dimensione,
3. la disposizione e l’affilatura dei martelli
4. la velocità di rotazione,
5. l’usura
6. Il gioco delle estremità delle pale rispetto al vaglio o alla piastra frontale
La quantità di calore trasmessa al materiale durante il processo di macinazione è legata al tempo in cui questo rimane all'interno della camera e alle caratteristiche del flusso d'aria. La macinazione ad impatto è la più efficace s e applicata ad ingredienti secchi, a basso contenuto di grassi, anche se può essere ottimizzata per molti altri materiali, mediante una corretta selezione del vaglio e la regolazione dell’entrata di materiale.
Esistono due versioni di molino a martelli:
Molino a martelli orizzontale: è il più comune ed è costituito da un albero di trasmissione orizzontale, che sospende martelli verticali adatti per schiacciare materiali asciutti friabili e fibrosi, che contengono meno grassi.
Molino a martelli verticale: in questo macchinario l'albero motore è posizionato verticalmente e i vagli e i martelli sono posizionati orizzontalmente. Il materiale, ridotto delle dimensioni del diametro dei fori del vaglio o più piccolo, viene trasportato per gravità al di fuori del molino e quindi per via aerea o attraverso un nastro trasportatore, e poi stoccato in appositi raccoglitori. Le parti più grandi, non facilmente frantumabili, vengono lasciate cadere attraverso il molino e possono essere riciclate o scartate. Pertanto, i materiali estranei, come il metallo e le pietre, vengono rimossi prima di essere spinti attraverso il vaglio causando danni.
La produzione di un molino puo essere calcolata approssimativamente utilizzando la formula seguente:
G (kg/h) = kW * D * JkW
G = capacità oraria molino,
kW = potenza motore molino,
D = diam.fori griglia,
JkW = coefficiente di macinazione caratteristico di ogni prodotto.
in particolare riportiamo alcuni coefficienti JkW:
Avena: 27
Crusca di riso: 15
Frumento: 40
Mais: 55
Farina di estrazione di cocco: 80
Farina di estrazione di girasole: 50
Farina di estrazione di soja: 70
Farina di carne: 50
Farina di manioca: 85
Farina di pesce: 12
Orzo: 14
Puliture d'orzo: 5
Polpe di bietola: 11
ale (NaCl): 75
Segale: 20
Velocità periferica di macinazione dei molini a martelli:
ogni prodotto ha una sua velocia ottimale di macinzione. Riportiamo qui di seguito una tabella riassuntiva in m/sec:
Miglio = 48
Mais = 52
Frumento= 65
Segale = 75
Avena = 88
Orzo = 105
Crusca = 110
Pula di avena = 115
a titolo indicativo abbiamo i seguenti rapporti di macinazione:
orzo: 1
avena: 2
frumento: 3
mais: 4
farina di estrazione di soia: 5
Approssimativamente in volume d'aria di aspirazione per un molino a martelli deve essere (calcolata in m3/min) pari a 2 volte il massimo volume macinabile dal molino espresso in m3/h.
Una riduzione della portata d'aria provoca:
✔ Riduzione di capacità del molino.
✔ Prodotto più fine.
✔ Consumo energetico specifico maggiore.
✔ Maggior riscaldamento dovuto alla macinazione.
✔ Maggior usura.
✔ Maggior formazione di polvere.
Nel caso dei molini a rulli si verifica una combinazione di taglio, attrito e frantumazione. Esistono rulli lisci o rigati che ruotano alla stessa velocità, impostati ad una distanza predeterminata a seconda del materiale che vi passa attraverso. Un'azione di lacerazione può essere aggiunta impostando i rulli a velocità diverse e con righe dissimili per ciascun rullo (ad esempio, il rullo superiore può avere righe a spirale non radiale e quello inferiore righe laterali).
La macinazione attraverso rulli è economica, ma si limita a materiali che sono abbastanza secchi e con pochi grassi.
I molini più comuni sono quelli a martelli e quelli a rulli, utilizzati prevalentemente come strumenti per la macinazione nel campo della produzione di mangimi.
I molini a rulli sono stati utilizzati per anni nella lavorazione di ingredienti per l’alimentazione umana. I primi molini a rulli utilizzati nella macinazione del mangime erano laminatoi abbandonati che erano preposti per la macinazione di farina, utilizzati principalmente per produrre granulati grossolani di materiali friabili. Nel corso del tempo, i molini a rulli sono stati utilizzati per svolgere una vasta gamma di operazioni legate alla produzione di mangimi per animali.
I molini a martelli sono stati tradizionalmente utilizzati per produrre macinature più fini per la pellettizzazione e anche nei processi per la produzione di mangimi non in pellet. Il molino a martelli è una macchina poco complessa, che richiede un grado di abilità relativamente ridotto sia per il suo funzionamento che per la manutenzione. Tuttavia, i recenti cambiamenti significativi nel settore hanno indotto molti produttori a rivalutare il loro approccio alla macinazione. L'introduzione di mulini a martelli di grande diametro ha limitato il rumore che queste macchine producono durante il loro funzionamento. L'incremento dei costi energetici, l'aumento della consapevolezza dei consumatori sulla qualità dei mangimi e le preoccupazioni ambientali mettono in discussione la validità del molino a martelli come unica scelta per la macinazione.
|
MOLINO A MARTELLI ORIZZONTALE |
MOLINO A MARTELLI |
MOLINO A RULLI |
|---|---|---|
| costi di investimento moderati | costi di investimento moderati | alti costi iniziali |
| applicazione universale (qualsiasi materiale friabile e fibra) |
meno contenuto di polveri, più struttura |
attento trattamento del prodotto |
| facile variazione nella dimensione delle particelle (gamma più ampia) | facile variazione nella dimensione delle particelle | distribuzione uniforme |
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funzionamento e manutenzione semplici |
funzionamento e manutenzione semplici | manutenzione costosa |
| maggiore variabilità delle dimensioni delle particelle | sistema di aspirazione non necessario (ventola integrata nel separatore di particelle pesanti) | dimensione limitata delle particelle |
| elevato fabbisogno energetico specifico | minore richiesta di energia | ridotto fabbisogno energetico specifico |
| alte rese | si possono ottenere rese più elevate (a seconda del prodotto) | riscaldamento ridotto del prodotto |
| robustezza e semplicità | le dimensioni delle particelle tendono ad essere di forma irregolare | |
| robustezza e semplicità | nessun effetto sul prodotto fibroso |
Per produrre pellet o mangimi estrusi di qualità accettabile, la granulometria dei materiali macinati deve essere corretta.
La macinazione più fine si tradurrà in un pellet o in un estruso di migliore qualità, aumenterà la capacità della cubettatrice o dell’estrusore e ridurrà l'usura delle varie componenti meccaniche, come trafile, rulli e viti. Poiché le esigenze alimentari degli animali variano considerevolmente, anche il grado di elaborazione delle diverse diete deve variare.
I ruminanti come bovini e ovini hanno tratti digestivi piuttosto lunghi e complessi e quindi richiedono un mangime meno lavorato. D'altra parte, molti degli ingredienti utilizzati nei pellet per ruminanti sono costituiti da materiale a bassa percentuale proteica e alto contenuto di fibre, pertanto per ottenere un pellet di qualità ragionevole è richiesta una macinazione fine.
I suini hanno un sistema digerente più corto e semplice (molto simile a quello umano) e traggono benefici da mangimi maggiormente elaborati, mentre il pollame ha un sistema digestivo breve ma piuttosto complesso che, a seconda della composizione della dieta, richiede mangimi meno lavorati di quelli dei suini. Nonostante si ritenga che una macinazione più fine favorisca la digestione enzimatica, è stato dimostrato che una macinazione più grossolana e una granulometria più uniforme migliorano notevolmente le performance dei volatili alimentati a sfarinato (risultati inferiori, ma comunque significativi, anche per le diete a pellet). Questo risultato può derivare dall'effetto positivo che questo tipo di macinazione ha sullo sviluppo del ventriglio e dell'intestino. Un ventriglio più sviluppato è associato ad una maggiore attività di macinazione, con conseguente aumento della motilità intestinale e una maggiore digestione dei nutrienti.
Anche le dimensioni e l'età degli animali influenzano le loro esigenze dietetiche con conseguenti effetti sul grado di macinazione.
Gli animali più giovani richiedono un mangime più raffinato e più elaborato rispetto a quelli più vecchi e più sviluppati. Fattori quali il contenuto di umidità del grano, le condizioni dei martelli e/o vagli (nel molino a martelli) o quelle delle ondulazioni dei rulli (nel molini a rulli) possono produrre risultati molto diversi. Inoltre, la qualità del grano o di altri materiali in lavorazione può avere un impatto drammatico sulla finezza e sulla qualità dei prodotti macinati finiti.
Una macinazione ottimale richiede la giusta quantità di aria aspirata, che viene pulita attraverso i filtri dell'ugello. Questo garantisce anche un utilizzo economico del mulino a martelli. L'aria è necessaria per trasportare rapidamente le particelle fini dall'area dei martelli attraverso il setaccio di macinazione e, allo stesso tempo, per raffreddare il prodotto.
Tramite il ventilatore, montato davanti al filtro, viene generato un vuoto e l'aria viene aspirata nell'imbuto di ingresso dell'aria del dispositivo di alimentazione del molino a martelli, passa attraverso la camera di macinazione e il setaccio di macinazione, mantenendo così liberi i fori.
Sul suo percorso verso il filtro, che è di tipo autopulente automatico, l'aria aspirata trasporta con sé la polvere che si deposita sulle superfici esterne delle tasche del filtro. L’aria compressa viene iniettata all'interno delle tasche del filtro, invertendo così il flusso d'aria per una frazione di secondo e rimuovendo la polvere depositata dal tessuto filtrante.
Gli intervalli fra le immissioni sono controllati dal distributore d'aria rotante che rilascia l'aria compressa dal serbatoio di pressione attraverso le valvole dell'aria agli ugelli dell'iniettore montati davanti alle tasche del filtro aperte. La polvere viene raccolta in una tramoggia con camera stagna o scaricata direttamente nel sistema di raccolta o trasporto successivo.
La superficie filtrante deve essere valutata considerando un rapporto di filtraggio = 2
Ciò significa che il flusso d'aria in m3/min è il doppio della superficie filtrante in m2.
Ad esempio, per filtrare 90 m3 / min di aria aspirata dal mulino avremo bisogno di un filtro da 45 m2. Il volume dell'aria utilizzata per pulire i manicotti in Nl/min è pari a 5-8 volte la superficie filtrante in m2
Secondo le direttive ATEX, queste sono le soluzioni adottate per i filtri dei mulini a martelli:
● In caso di rischio esplosione all'interno dell'edificio deve essere installato un dispositivo antincendio.
● A volte viene aggiunta anche una bottiglia con CO2. Questa bottiglia si apre automaticamente molto rapidamente.
Un'altra possibilità è costruire un canale e guidare il gas di esplosione fuori dall'edificio.
Le potenze di catalogo sono valide per servizio continuo con alimentazione a tensione e frequenza nominali, con temperatura ambiente massima di 40°C e con altitudine fino a 1000 metri. Per condizioni ambientali diverse le potenze devono essere modificate secondo le percentuali di tabella.
Se temperatura ed altitudine variano contemporaneamente, moltiplicare fra loro le percentuali corrispondenti.
Temp. Amb. °C<30° : Potenza % =106
Temp. Amb. °C40° : Potenza % =100
Temp. Amb. °C45° : Potenza % =97
*Temp. Amb. °C50° : Potenza % =93
Temp. Amb. °C55° : Potenza % =90
Temp. Amb. °C60° : Potenza % =87
Altitudine <1000 : Potenza % = 100 Altitudine 1500 : Potenza % = 97
Altitudine 2000 : Potenza % = 93
Altitudine 2500 : Potenza % = 90
Altitudine 3000 : Potenza % = 87
Altitudine 4000 : Potenza % = 79
Correggendo la potenza, variano le caratteristiche, es. Ma/Mn ecc.
Se la riduzione di potenza supera il 15% conviene prevedere un bobinaggio speciale.
I motori sono isolati normalmente in classe "F", per la quale le norme ammettono 105°K di sovratemperatura con ambiente di 40°C e altitudine di 1000 m.
Impregnazione, eseguita con resine ad alta qualita di classe "H" (180°C totali), conferisce all'avvolgimento una elevata resistenza all'umidità e al calore.
Il filo di rame, isolato in classe "H" con smalto poliestere-imidico, aumenta ulteriormente la sicurezza termica dell'avvolgimento.
Nota: I motori possono funzionare, erogando potenza costante, anche con tensione che si discosti del 5% dal valore nominale, a frequenza nominale.
I dati tecnici riportano i rapporti Ia/In, Ma/Mn ed Mmax/Mn per avviamento diretto a tensione nominale.
Con avviamento "Star/delta" tali rapporti si riducono al 30% circa.
Avviamento diretto: è da preferire quando non esistono limitazioni di corrente e quando la macchina comandata accetta senza danno elevati valori di coppia
in fase di avviamento. Tale sistema di avviamento è comunque necessario nel caso di macchine operatrici avviate a pieno carico e la cui coppia è costante
al variare della velocità (elevatori, nastri trasportatori, ecc.).
Avviamento "Star/delta": è adottabile quando la coppia resistente è minore del 50% della coppia nominale del motore, di norma
nelle macchine centrifughe (ventilatori e pompe).
Il calore prodotto in avviamento è indipendente dal sistema adottato solo nel caso di coppia resistente trascurabile; in caso contrario l'avviamento
"Star/delta" produce una maggiore quantità di calore e di conseguenza una maggiore sovratemperatura rispetto all'avviamento diretto.
Con servizi particolarmente gravosi (avviamenti frequenti e/o elevati momenti d'inerzia delle masse comandate) la protezione termica sui contattori di comando
spesso non è sufficiente. In questi casi è possibile fornire, su richiesta, motori con termoprotettori inseriti nell'avvolgimento secondo uno dei due sistemi seguenti:
Termoprotettori a disco bimetallico:
Quando la temperatura dell'avvolgimento raggiunge quella di intervento del relè bimetallico il suo contatto, normalmente chiuso, si apre ed interrompe
direttamente la bobina del contattore di comando provocandone l'apertura.
Termoprotettori a termistori (PTC):
Al raggiungimento della temperatura di intervento la resistenza interna del termistore subisce un repentino aumento e determina, a mezzo di un "dispositivo di sgancio"
(escluso dalla fornitura) l'interruzione della bobina del contattore e pertanto la sua apertura.
La protezione termica dei motori può essere utilmente adottata nei seguenti casi:
- Sovraccarico per aumento di coppia resistente.
- Tensione di rete troppo bassa o troppo elevata.
- Funzionamento con mancanza di una fase.
- Ventilazione difettosa e/o elevata temperatura ambiente.
- Mancato avviamento per alimentazione monofase o per eccessiva coppia resistente; in questi casi è indispensabile l'impiego di termoprotettori a termistori.
- Temperatura di intervento dei termoprotettori in funzione della classe di isolamento dei motori: 155°C per classe F; 180°C per classe H.
Controllare:
Il senso di rotazione. Infatti un ventilatore con girante radiale che ruoti in senso inverso spinge comunque un certo volume d'aria nel circuito.
La velocità di rotazione e la tensione delle cinghie
Determinare la portata d'aria utilizzando il tubo di Pitot
Determinare la pressione statica all'aspirazione e la pressione statica in mandata. La differenza determina la pressione statica del ventialtore
Verificare che portata e pressione corrispondano ai dati di progetto. Se la portata è bassa mentre la pressione è uguale o maggiore di quella di progetto, le cause devono ricercarsi più nell'impianto che nel ventilatore.
Quindi verificare le perdite di carico nel circuito controllando la pressione statica nei punti più caratteristici dell'impianto.
Perdite di carico eccessive possono derivare da:
- Serrande mal regolate
- Due o più curve, ostruzioni o cambi di sezione troppo ravvicinati
- Griglie di aspirazione o di diffusione troppo fitte
- Filtri intasati
- Eventuali accumuli di corpi estranei
- Turbolenze
- Canale rettilineo di sbocco dell'aria con lunghezza inferiore a 2.5 volte il diametro del condotto
Se sia la portata che la pressione statica sono basse il problema va ricercato nelle immediate vicinanze del ventilatore.
Nota:
- verificare la presenza di sostanze estranee nella girante
- controllare se esistono giunti flessibili danneggiati o in condizioni tali da restringere la sezione di passaggio
- controllare se esistono eventuali fughe
- controllare che il ventilatore sia provvisto di un appropriato boccaglio di aspirazione
- controllare eventuali impedimenti in aspirazione (curve o brusche deviazioni)
- controllare eventuali impedimenti in mandata (curve o brusche deviazioni)
Variazione velocità di rotazione.
La portata varia direttamente con il rapporto di giri:
Portata V = V1 x (n/n1)
La pressione varia con iol quadrato del rapporto dei giri
Pt = Pt1 x (n/n1)^2
La potenza varia con il cubo del rapporto dei giri
P = P1 x (n/n1)^3
Per rumori dovuti al movimento dell'aria è possibile che l'origine si possa far risalire ad ostruzioni in prossimità dell'aspirazione o della mandata, ma più comunemente la causa è da imputare ad una errata scelta del ventilatore. In tal caso è consigliabile sostituire il ventilatore con uno più silenzioso (in genere di diametro superiore con minore velocita) oppure utilizzare sistemi di insonorizzazione.
Rumori di origine meccanica possono derivare dallo sfregamento di parti in movimento, errata scelta di cuscinetto, vibrazioni di lamiere.
Rumori di origine elettrica possono derivare da una eccentricità tra rotore e statore, vibrazioni nell'avvolgimento, porosità nelle pressofusioni dei rotori.
In ogni caso si consiglia l'utilizzo di supporti antivibranti e di giunti antivibranti in gomma sia in mandata che in aspirazione.
Vibrazioni possono insorgere per squilibri o da una struttura di supporto inadatta o da una combinazione di entrambe.
Si può rinforzare la struttura o alterarne sensibilmente la sua frequenza naturale di risonanza con l'aggiunta di pesi.
Una soluzione efficace è rappresentata dall'utilizzo di supporti antivibranti.
Come si esegue la diagnosi del danneggiamento di un cuscinetto volvente?
In pratica non è sempre facile stabilire dal solo esame di un cuscinetto danneggiato la causa prima, del danno. In molti casi, determinati indizi per esempio, la particolare forma del segno di contatto sulla pista consentono certe conclusioni, ma raramente si possono dare con sicurezza consigli per evitare danni futuri se non si conoscono le condizioni di esercizio, di lubrificazione e le caratteristiche costruttive. Inoltre si dovrebbero conoscere i sintomi con i quali il danneggiamento si e manifestato e quali fenomeni secondari sono stati contemporaneamente osservati.
Accertamenti prima dello smontaggio
Per avere un quadro generale della situazione e consigliabile ancor prima di procedere allo smontaggio- esaminare punto per punto i sottocitati quattro elementi caratteristici dell'applicazione, annotando i risultati, perchè, una volta smontato il sopporto e lavati cuscinetto e sedi, questi dati sarebbero irrimediabilmente perduti.
Insudiciamento
Come si presentano, ad un controllo, lo stato generale della macchina e, particolarmente, le parti adiacenti al sopporto?
Nelle vicinanze del cuscinetto si e accumulata sporcizia oppure residuo delle lavorazioni?
Esisteva la possibilita di ingresso nel sopporto di acqua, soluzioni, olio da taglio o vapori ed in quale misura?
Perdite di lubrificante
Il lubrificante poteva fuoriuscire? A tale scopo occorre verificare non soltanto il livello dell'olio attraverso la spia o lo stato delle tenute all'uscita dell'albero, ma anche tutte le chiusure tra alloggiamento e coperchi, le tenute sul condotto dell'olio, la vite di scarico e la spia.
Rumorosità di funzionamento
Spesso il danneggiamento di un cuscinetto à rilevato dalla variazione della rumorosità normale di funzionamento.
In questo caso si dovrebbe tentare di specificare tale variazione descrivendo il rumore, per esempio, come costante o pulsante, periodico o irregolare, ronzante, fischiante o martellante.
Quando può verificarsi un disassamento tra l'albero e l'alloggiamento, occorre impiegare cuscinetti capaci di far fronte a tale difettoso allineamento e cioè cuscinetti radiali orientabili a sfere, radiali orientabili a rulli ed assiali orientabili a rulli.
Il disassamento può nascere, ad esempio, dall'inflessione dell'albero sotto l'azione del carico, quando i cuscinetti sono sistemati in sopporti poggianti su due basamenti diversi e molto distanti tra di loro oppure quando non è stato possibile lavorare contemporaneamente le relative sedi negli alloggiamenti.
I cuscinetti Y hanno la fascia esterna sferica per far fronte al disassamento in fase di montaggio, disassamento che può verificarsi ad esempio nelle macchine agricole.
Precarico massimo e momento di serraggio massimo per viti con filettatura iso a passo grosso
Precarico max (kg)= Pmax
Momento max(massima coppia di seraggio)kgm = Mmax
Viti classe 8.8
M 10 passo = 1,50 Pmax= 2600 Mmax kgm= 4,97
M 12 passo = 1,75 Pmax= 3780 Mmax kgm= 8,46
M 14 passo = 2,00 Pmax= 5160 Mmax kgm=13,46
M 16 passo = 2,00 Pmax= 7020 Mmax kgm=20,4
M 18 passo = 2,50 Pmax= 8600 Mmax kgm=28,4
M 20 passo = 2,50 Pmax=11000 Mmax kgm=39,6
M 22 passo = 2,50 Pmax=13600 Mmax kgm=53,0
M 24 passo = 3,00 Pmax=15900 Mmax kgm=70,0
M 27 passo = 3,00 Pmax=20600 Mmax kgm=101,0
M 30 passo = 3,00 Pmax=25200 Mmax kgm=138,0
Viti classe 10.9
M 10 passo = 1,50 Pmax= 3660 Mmax kgm= 7,0
M 12 passo = 1,75 Pmax= 5320 Mmax kgm=11,9
M 14 passo = 2,00 Pmax= 7250 Mmax kgm=18,92
M 16 passo = 2,00 Pmax= 9900 Mmax kgm=28,80
M 18 passo = 2,50 Pmax=12100 Mmax kgm=40,00
M 20 passo = 2,50 Pmax=15450 Mmax kgm=55,60
M 22 passo = 2,50 Pmax=19100 Mmax kgm=74,50
M 24 passo = 3,00 Pmax=22300 Mmax kgm=98,00
M 27 passo = 3,00 Pmax=28900 Mmax kgm=142,0
M 30 passo = 3,00 Pmax=35400 Mmax kgm=193,0
Grandezze
Lunghezza
1 m = 3.28 ft = 39.36 in
1ft = 12 in = 0.305 m
1 in = 25.4 mm
Superficie
1 m2 = 10.764 sq.ft
1 sq.in = 6.45 cm2 = 645 mm2
Peso
1 kg = 2.205 lb
1 lb (pound) = 0.454 kg = 16 oz
Pressione
1 kg/cm2 = 1 at = 10 m di H2O = 14.2 psi
1 psi = 0.0703 kg/cm2
Momento torcente
1 kgm = 7.233 ft.lb
1 lb.ft = 0.138 kgm
Nota: Mt in kgm (N in Hp, n in g/min)
Lavoro
1 kWh = 860 kcal
1 kcal = 0.0011627 kWh
1 kcal = 3.968 B.T.U.
1 B.T.U. = 0.252 kcal =107.65 kgm
1 B.T.U. = 0.0049 kWh
1 kcal = 427 kgm
Potenza
1 Hp = 75 kgm/s
1 Hp = 0.736 kW
1 kW = 1.36 Hp
1 kW = 102 kgm/s
Calore
1 B.T.U. = 0.252 kcal
1 kWh = 860 kcal
1 kcal = 3.968 B.T.U.
Densità
1 lb./cu.ft. = 0.01602 kg/dm2
1 kg/dm2 = 62.43 lb./cu.ft.