Il 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:
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.