Skip to main navigation Przejdź do głównej treści Skip to page footer

Czym różnią się mieszalnik ciągły i mieszalnik okresowy dla karmy dla zwierząt pod względem jednorodności i czasów zmiany produktu?

Przy technicznym przygotowaniu karmy dla zwierząt zarówno mieszalnik ciągły, jak i mieszalnik okresowy mogą osiągnąć wysoką jakość mieszania. Różnice leżą nie tyle w zasadniczo lepszej lub gorszej jakości mieszania, ile przede wszystkim w tym, jak jednorodność jest wytwarzana, kontrolowana, dokumentowana i zabezpieczana przy zmianach produktu. Dla wyboru decydujące znaczenie mają w szczególności różnorodność receptur, wielkość wsadu, udział i krytyczność mikroskładników, kampanie produkcyjne, częstotliwość zmian oraz wymagania dotyczące identyfikowalności i ochrony przed zanieczyszczeniem krzyżowym.

Jakość mieszania w produkcji pasz ocenia się zazwyczaj za pomocą współczynnika zmienności, nazywanego również CoV lub CV. Opisuje on względny rozrzut stężenia badanego składnika w kilku reprezentatywnych próbkach pojedynczych. CoV oblicza się na podstawie odchylenia standardowego i średniej:

CV=sxˉ×100%

Im niższy CV, tym bardziej równomierny jest rozkład badanego składnika. Wymagane wartości docelowe zależą od rodzaju paszy oraz krytyczności składnika. Dla pasz pełnoporcjowych jako wartość orientacyjną często stosuje się wartości poniżej 10 procent. Bardziej rygorystyczne wymagania mogą obowiązywać dla premiksów mineralnych, witaminowych lub leczniczych oraz dla substancji czynnych dawkowanych szczególnie nisko. Dla rozcieńczonych premiksów leczniczych Canadian Food Inspection Agency podaje na przykład najwyżej 5 procent CV, podczas gdy dla mikro- i makropremiksów oraz pasz uzupełniających podaje się 10 procent, a dla pasz pełnoporcjowych, czyli całkowitych racji pokarmowych (TMR), 15 procent. Decydujące jest zawsze to, aby zastosowany marker odzwierciedlał rzeczywiste ryzyko mieszania, a pobieranie próbek odbywało się w sposób reprezentatywny na przestrzeni całego przebiegu wyładunku.

Przy mieszaniu okresowym w pełni zdefiniowana receptura jest ważona, dozowana, mieszana i następnie opróżniana jako odgraniczony wsad. Cały wsad znajduje się przez ustalony czas mieszania w tej samej komorze mieszania. Dzięki temu stopień napełnienia, kolejność dodawania, czas mieszania, prędkość obrotowa oraz ewentualne dodawanie cieczy można dokładnie zapisać jako recepturę wsadu. Jednorodność można sprawdzać po każdym wsadzie lub według zdefiniowanego planu walidacji. Jest to szczególnie korzystne, gdy karma dla zwierząt zawiera wiele wariantów receptur lub gdy witaminy, składniki mineralne, aminokwasy, enzymy, dodatki lecznicze, aromaty lub inne nisko dawkowane składniki muszą być równomiernie wmieszane.

Mieszalnik okresowy może wytworzyć bardzo wysoką i dobrze odtwarzalną jednorodność, jeśli dozowanie, stopień napełnienia i parametry mieszania odpowiadają recepturze. Krótkotrwałe wahania przy wprowadzaniu poszczególnych składników mogą być częściowo wyrównywane w obrębie jednego wsadu, ponieważ cała objętość produktu jest podczas czasu mieszania wielokrotnie przemieszczana. Nie oznacza to jednak, że błędy dozowania pozostają bez konsekwencji: jeśli składnik zostanie ogólnie błędnie odważony, receptura całego wsadu pozostaje wadliwa. Właściwą siłą systemu okresowego jest zatem jasno odgraniczony, dokumentowalny i sprawdzalny wsad. W produkcji pasz do oceny równomierności mieszania często pobiera się kilka próbek pojedynczych z wyładunku, na przykład dziesięć próbek następujących po sobie w czasie. Wyznaczony na tej podstawie CV pokazuje, czy mieszanina jest równomierna na przestrzeni całego wsadu.

Mieszalnik ciągły pracuje natomiast z nieprzerwanym strumieniem produktu. Wszystkie składniki są dozowane w sposób ciągły, wprowadzane do mieszalnika i wyprowadzane ponownie jako ciągle wymieszany strumień. W warunkach stacjonarnych mieszalnik ciągły może również osiągnąć bardzo dobrą jednorodność. Warunkiem jest, aby wszystkie strumienie dozowania pracowały stabilnie, a strumienie masowe poszczególnych składników odpowiadały w sposób ciągły recepturze zadanej. Szczególnie ważne są precyzyjne dozowniki grawimetryczne, równomierne zasilanie, stabilne gęstości nasypowe, kontrolowane właściwości płynięcia surowców oraz dostosowany czas przebywania w mieszalniku.

Proces ciągły reaguje jednak bezpośrednio na wahania. Sklepienie w zbiorniku zasypowym, pulsujące dozowniki ślimakowe, różne gęstości nasypowe, procesy uzupełniania, wahająca się wilgotność lub zmieniające się wielkości cząstek mogą zmieniać chwilową wydajność dozowania. To odchylenie staje się widoczne nie dopiero po zakończeniu wsadu, lecz może wystąpić bezpośrednio w strumieniu produktu. Dlatego jakość systemów ciągłych musi być nadzorowana przede wszystkim w odniesieniu do czasu i strumienia masowego. Pobieranie próbek odbywa się w ustalonych odstępach czasu, możliwie blisko wyładunku mieszalnika. Tylko w ten sposób można ocenić, czy proces po rozruchu przebiega stacjonarnie i czy jakość mieszania pozostaje stabilna na przestrzeni całej kampanii produkcyjnej. Canadian Food Inspection Agency zaleca również dla ciągłych instalacji mieszających pobieranie próbek podczas pracy w równych odstępach czasu bezpośrednio przy wyładunku mieszalnika.

Przy złożonych recepturach karmy dla zwierząt z wieloma nisko dozowanymi składnikami mieszalnik okresowy jest często bardziej odporny, ponieważ zdefiniowana ilość całkowita jest przetwarzana w ramach pełnego cyklu mieszania. Przy dużych ilościach nielicznych receptur standardowych mieszalnik ciągły może natomiast oferować korzyści ekonomiczne. Pracuje on bez przerw wynikających z wsadów i może umożliwiać bardzo wysoką, stałą wydajność. Jego jakość zależy jednak silniej od tego, czy dozowanie, doprowadzanie surowców i parametry procesowe pozostają trwale stabilne. Stwierdzenie, że mieszalnik okresowy jest zasadniczo bardziej jednorodny, byłoby więc zbytnim uproszczeniem. Dobrze zaprojektowany mieszalnik ciągły może przy stabilnym dozowaniu osiągnąć porównywalną jednorodność. Mieszalnik okresowy przy recepturach o dużej różnorodności jest jednak często łatwiejszy do zwalidowania i łatwiejszy do zabezpieczenia w codziennej pracy.

Drugą istotną różnicą są czasy zmiany produktu i zanieczyszczenie krzyżowe. Przy mieszalniku okresowym granica receptury jest jednoznaczna. Po całkowitym opróżnieniu wsadu mieszalnik można wyczyścić, przepłukać lub bezpośrednio zasilić kolejnym wsadem. Czas zmiany produktu zależy przede wszystkim od opróżniania resztkowego, wymagań dotyczących czyszczenia, ewentualnie koniecznego materiału płuczącego oraz podłączonych odcinków transportowych. Dla zakładów produkcyjnych o wielu odmianach, małych do średnich wielkościach partii i częstych zmianach jest to istotna zaleta. Wsad jest jednoznacznie przyporządkowany, zastosowane surowce i parametry procesowe można udokumentować, a zwolnienie może odbywać się w odniesieniu do wsadu.

Również przy mieszaniu okresowym może dochodzić do zanieczyszczenia krzyżowego. Krytyczne są w szczególności pozostałości w mieszalniku, w wylocie, w przenośnikach ślimakowych, elewatorach, filtrach, przewodach transportowych, silosach buforowych oraz instalacji napełniającej. Drobne, przylegające, tłuste lub naelektryzowane elektrostatycznie składniki mogą po opróżnieniu pozostawać na powierzchniach. W przypadku karmy dla zwierząt szczególnie wrażliwe są zmiany między recepturami z dodatkami leczniczymi, kokcydiostatykami, alergenami, różnymi gatunkami zwierząt, różnymi źródłami białka lub znacznie odbiegającymi profilami składników odżywczych. Widocznie pusty mieszalnik nie wystarcza zatem jako dowód bezpiecznej zmiany produktu. Decydująca jest faktyczna ilość resztkowa w całej instalacji oraz analityczny dowód, że krytyczne składniki nie trafiają do kolejnego produktu w niedopuszczalnym stężeniu. Drobne cząstki zwiększają ryzyko, że pozostałości pozostają w wyposażeniu i wpływają na kolejne mieszaniny.

Przy mieszaniu ciągłym zmiana produktu jest zwykle bardziej złożona, ponieważ zmianą musi być objęty nie tylko sam mieszalnik, lecz cała linia procesowa. Zbiorniki wstępne, dozowniki, organy transportowe, mieszalnik, podłączone odcinki transportowe, bufory, sita, separatory i technika napełniania zawierają materiał o określonym czasie przebywania. Przy zmianie z receptury A na recepturę B powstaje zatem obszar przejściowy, w którym obie receptury się nakładają. Ten materiał przejściowy musi zostać zidentyfikowany, zebrany osobno, zawrócony, przeznaczony do innego celu lub ewentualnie odrzucony. Dopiero gdy cała instalacja jest całkowicie napełniona nową recepturą, a parametry procesowe ponownie pracują stacjonarnie, produkt może zostać zwolniony jako regularny wsad.

Instalacje ciągłe są zatem szczególnie ekonomiczne, gdy prowadzone są długie kampanie z niewieloma zmianami receptur. Straty przy zmianie, czas potrzebny na opróżnienie i ponowny rozruch oraz ilość produktu przejściowego rozkładają się wtedy na dużą ilość produkcji. Przy wielu krótkich przebiegach i częstych zmianach SKU ta zaleta może zostać utracona. Mieszalniki okresowe są w takich sytuacjach zwykle bardziej elastyczne, ponieważ oferują jasne granice wsadu, a etapy czyszczenia i płukania można lepiej zintegrować w przebieg odniesiony do wsadu.

Niezależnie od zasady mieszania konstrukcja instalacji pod kątem zmiany produktu i higieny jest co najmniej tak samo ważna jak typ mieszalnika. Komory mieszania, wyloty, odcinki transportowe i organy dozujące o niskiej liczbie stref martwych, dobrze dostępne i możliwie w pełni opróżnialne, zmniejszają ilości resztkowe i upraszczają czyszczenie. Ważnym narzędziem jest również sekwencjonowanie produkcji. Receptury niekrytyczne można planować przed recepturami wrażliwymi. Produkty o podobnych surowcach lub kompatybilnych składnikach można w miarę możliwości grupować. W przypadku dodatków leczniczych sensowna może być kolejność produkcji od wyższego do niższego stopnia zawartości tej samej substancji czynnej, o ile jest to dopuszczalne z punktu widzenia regulacyjnego i zapewnienia jakości. Dodatkowo przez mieszalnik i podłączone odcinki procesowe można przeprowadzić zwalidowany materiał płuczący. Jego skuteczność musi zostać analitycznie wykazana dla danego krytycznego składnika. Sekwencjonowanie produkcji i procedury płukania uznawane są w wytycznych paszowych za centralne środki ograniczające zanieczyszczenie krzyżowe substancją czynną.

Mieszalnik ciągły amixon® AMK: wysoka wydajność, krótki czas przebywania, stała jednorodność

Mieszać w sposób ciągły czy okresowy?

Dla karmy dla zwierząt zarówno mieszalniki amixon® pracujące w sposób ciągły, jak i okresowy można zaprojektować pod kątem doskonałej, odtwarzalnej jednorodności. Wybór nie decyduje zasadniczo o jakości mieszania, lecz o sposobie pracy, długości kampanii, częstotliwości zmian, wydajności oraz pożądanym rodzaju dokumentacji wsadu. Mieszalnik stożkowy AMK łączy oba tryby pracy: może pracować w sposób ciągły z wysoką wydajnością, a w razie potrzeby może być stosowany również okresowo do premiksów, mniejszych ilości produkcji lub odbiegających stopni napełnienia.

Jednorodność i wydajność

Mieszalnik ciągły amixon® AMK pracuje z narzędziem mieszającym SinConvex®. Wytwarza ono kontrolowane, trójwymiarowe wymuszone przemieszczanie: produkt jest prowadzony w obszarze przyściennym do góry, w centrum płynie ponownie w dół zgodnie z grawitacją i jest ponownie przenoszony do zewnętrznej strefy mieszania. W ten sposób powstają powtarzające się obiegi produktu przez całą komorę mieszania. Składniki są na bieżąco przestrzennie rozprowadzane na nowo, dzięki czemu zarówno suche, tłuste, jak i witaminizowane receptury karmy dla zwierząt mogą być przetwarzane w sposób jednorodny i jednocześnie łagodny dla produktu.

W odróżnieniu od wielu ciągłych systemów mieszających, w AMK wydajność i czas przebywania można ustawiać osobno. Częstotliwość obrotowa narzędzia mieszającego określa intensywność cyrkulacji produktu, podczas gdy na czas przebywania wpływają stopień napełnienia, organy wyładowcze i strumień masowy. Dzięki temu zadanie mieszania można celowo dostosować do receptury. Proste receptury mogą być przetwarzane przy krótkim czasie przebywania; złożone formulacje z licznymi ciałami stałymi, cieczami, tłuszczami, witaminami lub dodatkami funkcjonalnymi otrzymują odpowiednio dłuższy czas przebywania. Jakość mieszania pozostaje przy tym odtwarzalna i może być zaprojektowana jako technicznie idealna mieszanina losowa.

Zakres wydajności AMK sięga od AMK 50 z około 1 do 3 m³/h aż po AMK 3000 z około 45 do 135 m³/h. Wysoka wydajność jest szczególnie interesująca dla długich kampanii produkcyjnych z dużymi ilościami jednorodnej karmy dla zwierząt lub dodatków paszowych. Mieszalnik nie jest przy tym ograniczony wyłącznie do pracy ciągłej. Jeżeli potrzebna jest na przykład premiks o innej recepturze, mniejsza ilość lub wsad o odbiegającym stopniu napełnienia, AMK może być eksploatowany również okresowo. Jakość mieszania pozostaje stabilna w szerokim zakresie stopnia napełnienia; w praktycznej próbie sprawdza się, czy konkretna receptura osiąga wymaganą jednorodność w zakresie od około 10 do 100 procent przewidzianej objętości użytkowej.

Zmiana bez strat rozruchowych

Decydującą zaletą AMK jest regulowany tryb rozruchu i wyłączania. W wielu procesach ciągłych przy starcie powstaje obszar produktu, którego skład nie jest jeszcze stabilny. Na koniec kampanii często pozostaje ponadto ilość przejściowa w mieszalniku i linii procesowej. Ilości te są często traktowane jako produkt rozruchowy, wyjściowy lub niespełniający specyfikacji (off-spec). W przypadku AMK amixon® efektu tego można uniknąć dzięki dostosowanej procedurze pracy.

Na początku produkcji organ wyładowczy pozostaje początkowo zamknięty. Wszystkie grawimetryczne organy dozujące startują jednocześnie z niskim strumieniem masowym. Dozowniki są wzajemnie doregulowywane, podczas gdy mieszalnik napełnia się w sposób kontrolowany. Gdy tylko osiągnięte zostanie około 80 procent przewidzianego stopnia napełnienia, a strumienie masowe pracują stabilnie, otwiera się organ wyładowczy. Następnie stopień napełnienia i strumienie masowe są regulowane w sposób ciągły. Wydawany strumień produktu spełnia dzięki temu zdefiniowaną jakość receptury już od pierwszego regularnego wyładunku.

Na koniec kampanii organy dozujące nie są wyłączane gwałtownie, lecz kontrolowanie i stopniowo wygaszane. Mieszalnik przetwarza jeszcze obecny produkt dalej i opróżnia się w sposób ciągły aż do końca. Dzięki możliwości opróżniania bez pozostałości AMK może zakończyć pracę bez istotnych pozostałości produktu w komorze mieszania. Dzięki temu można uniknąć klasycznych strat przy rozruchu i wyłączaniu. Czy dotyczy to również konkretnej całej instalacji, łącznie z dozowaniem, techniką transportową, przesiewaniem, buforowaniem i napełnianiem, musi jednak zostać sprawdzone dla całej linii procesowej. Sam mieszalnik może wnieść istotny wkład w zmniejszenie ilości przejściowych i resztkowych.

Zmiany produktu są przy procesie okresowym często organizacyjnie prostsze, ponieważ po całkowitym opróżnieniu wsadu istnieje jasna granica receptury. Jest to korzystne przede wszystkim przy wielu odmianach, małych do średnich wielkościach partii oraz wysokich wymaganiach dotyczących identyfikowalności ściśle odniesionej do wsadu. W trybie ciągłym zmiana jest natomiast sterowana poprzez zdefiniowaną czasowo fazę przejściową. Dzięki opróżnianiu bez pozostałości, kontrolowanej regulacji dozowania i zdefiniowanemu czasowi przebywania faza ta może być jednak w AMK celowo minimalizowana i prowadzona w sposób możliwy do prześledzenia. Przy bardzo krytycznych zmianach, na przykład między recepturami z dodatkami leczniczymi, kokcydiostatykami, alergenami lub szczególnymi komponentami substancji czynnych, koncepcje czyszczenia, płukania i analityki muszą mimo to zostać zwalidowane dla całej instalacji.

Ciecze i łagodność wobec produktu

Karma dla zwierząt zawiera często tłuszcze, oleje, płynne aromaty, melasę, witaminy, enzymy lub dodatki funkcjonalne. AMK może być zaprojektowany do mikrodrobnego wmieszania cieczy. W zależności od zadania mieszania dostępne są różne lance do cieczy, systemy natryskowe i koncepcje dozowania. Ciecze są wprowadzane w aktywny ruch produktu i możliwie drobno rozprowadzane w złożu. Dzięki temu można ograniczyć lokalne nadmierne zwilżenie, aglomeraty, narosty na ściankach oraz nierównomierny rozkład tłuszczu.

Mieszalnik może być ponadto zaprojektowany do nawilżania, temperowania, suszenia lub prowadzenia reakcji. Intensywność mieszania jest, w zależności od wykonania, regulowana od łagodnej homogenizacji aż po celową dezaglomerację. Ma to znaczenie, gdy przetwarzane są składniki tłuste, higroskopijne lub kohezyjne, a jednocześnie mają być zachowane wrażliwe struktury cząstek, powłoki (coatingi) lub granulaty. Kontrolowana cyrkulacja produktu umożliwia równomierny rozkład przy stosunkowo niskich prędkościach obwodowych narzędzia i ogranicza tym samym obciążenie mechaniczne i termiczne.

Dla zastosowań paszowych i karmy dla zwierząt komora mieszania może być wykonana w strefie ATEX 20. Koncepcja higieny może być zorientowana na GMP i wspierać czyszczenie na sucho lub na mokro. Komory mieszania opróżnialne bez pozostałości, dobrze dostępne, odpowiednie uszczelnienia, otwory inspekcyjne oraz zintegrowane zgodnie z potrzebami urządzenia czyszczące pomagają czynić zmiany produktu bezpieczniejszymi i odtwarzalnymi.

Zabezpieczenie decyzji

Mieszalnik okresowy oferuje wyraźne zalety przy wielu zmianach receptur, małych wielkościach partii i dokumentacji ściśle odniesionej do wsadu. Każdy wsad może być osobno ważony, mieszany, dokumentowany i zwalniany. Ciągły AMK wykorzystuje swoje mocne strony przy wysokich, stałych wydajnościach i długich kampaniach. Dzięki oddzielnemu ustawianiu czasu przebywania i intensywności mieszania, regulowanemu startowi przy zamkniętym wylocie oraz ciągłemu opróżnianiu resztkowemu może on dostarczać równomierną jakość również przy wymagających recepturach karmy dla zwierząt, bez powstawania typowych ilości rozruchowych i wyłączeniowych jako produktu niespełniającego specyfikacji (off-spec).

Decyzję techniczną i ekonomiczną należy podejmować na podstawie prób z oryginalnym produktem. W centrum prób amixon® w siedzibie głównej w Paderborn dostępnych jest ponad 30 instalacji próbnych w różnych wielkościach, uzupełnionych centrami prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA. Próby przeprowadzane są przy rzeczywistych stopniach napełnienia, wielkościach wsadu oraz przewidzianych warunkach temperatury i ciśnienia. Ocenie podlegają jakość mieszania, czas przebywania, zachowanie regulacyjne, łagodność wobec produktu, wprowadzanie energii, rozprowadzenie cieczy, opróżnianie resztkowe, zdolność do czyszczenia, czasy zmiany i odtwarzalność. Udokumentowane wyniki stanowią solidną podstawę doboru odpowiedniego procesu mieszania oraz pewnego zaprojektowania późniejszej instalacji produkcyjnej.