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
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.
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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.