Optimización de la granulometría de una mezcla de alimentos para cerdos rica en cebada mediante una molienda combinando molinos de martillos y molinos de rodillos.

INTRODUCCIÓN

Algunas investigaciones sobre nutrición animal muestran que no sólo la fórmula y los ingredientes contribuyen al éxito de la alimentación, sino que también la estructura del alimento (granulometría) y la forma del alimento (por ejemplo gránulos/pellets, migas) ejercen cierta influencia. Para evaluar pellets, se debe tener en consideración que dicho proceso siempre precisará de una molienda adicional de las partículas más gruesas. Para evaluar los alimentos harinosos, por ejemplo para cerdos, un análisis de cribado en seco es suficiente, mientras que los pellets requieren un análisis de cribado en húmedo para determinar también el efecto triturador en la pelletizadora.

En las últimas décadas, ensayos de alimentación con alimentos harinosos para cerdos han mostrado que una estructura más gruesa y, sobre todo, un bajo contenido de finos influyen de manera favorable en el resultado de engorda y el estado de salud de los cerdos.

Anteriores estudios científicos han demostrado una mejor digestibilidad en el caso de un producto más fino. Sin embargo, los resultados de los ensayos de larga duración no tienen en cuenta la salud de los animales. Varios estudios muestran que con un creciente contenido de finos el riesgo de úlceras gástricas aumenta y el volumen gástrico también se modifica. Esto origina una reducción en el consumo del alimento y, en casos extremos, la muerte de los animales. También se demostró que se sobrestima la mejor digestibilidad de los ingredientes, tales como el almidón o la proteína, sobre todo porque una mala digestibilidad en el intestino delgado se puede compensar en gran medida mediante la digestión fermentativa posterior en el intestino grueso. Una molienda más gruesa también apoya la formación del gradiente de pH en el estómago y por lo tanto la resistencia del tracto gastrointestinal contra agentes patógenos.

Aparte de los aspectos fisio-nutricionales, la reducción de los finos también produce una estructura de molienda más uniforme, es decir, el porcentaje de las partículas de tamaño medio aumenta. Por lo tanto, la mezcla está más estable y mejor protegida contra la segregación. Además, las propiedades de flujo en los silos y sistemas de alimentación automatizados mejoran mediante la reducción de los finos.

Casi todas las fábricas de alimentos balanceados están equipadas tradicionalmente con molinos de martillos, los cuales se utilizan principalmente en la molienda de mezclas. A pesar de una molienda de doble paso con molino previo/ posterior y cribado intermedio, no es posible mantener el contenido de finos a un nivel aceptable. De las harineras se conoce la trituración de trigo y centeno con un contenido bajo de finos mediante molinos de rodillos. Sin embargo, si éstos se utilizan para la molienda de alimentos para cerdos, se presentan problemas con respecto a la trituración de las cáscaras de la cebada o avena.

Por lo tanto, es necesario encontrar un compromiso combinando la molienda con pocos finos de un molino de rodillos y la molienda mediante molino de martillos, adecuada para la trituración de cáscaras.

Para tal fin, una renombrada fábrica de alimentos compuestos y la fábrica de maquinaria Amandus Kahl GmbH & Co. KG iniciaron un proyecto realizado por estudiantes de la Escuela Alemana de Molineros de Braunschweig con el propósito de producir un alimento para cerdos con un alto contenido de cebada, un bajo contenido de finos (máx. 25% < 0,5 mm) y al mismo tiempo una trituración suficiente de las cáscaras.

Para lo que son mezclas ricas en Maíz, se puede montar un molino de rodillos -simple- como paso uno con la finalidad de incrementar el rendimiento del molino de martillos existente como segundo paso, para disminuír la granulometría manteniendo un alto rendimiento (algo común en Centro y Norteamérica).

MATERIAL Y MÉTODOS

Para determinar la influencia de diferentes máquinas de trituración y sistemas de molienda sobre la estructura del alimento, se escogió una mezcla típica de piensos para cerdos con la siguiente composición:

  • cebada, aprox. 30%,
  • centeno,
  • trigo,
  • harina de soya,
  • harina de colza,
  • subproductos de molienda,
  • premezclas.

El porcentaje «natural» de finos < 0,5 mm en la mezcla antes de la molienda fue de aproximadamente 5% debido a los aditivos y finos de las diferentes materias primas. Todas las determinaciones de los contenidos de finos indicados a continuación se hicieron con la mezcla final producida en el mezclador de cargas.

Se utilizaron molinos de martillos y molinos de rodillos para la trituración. El funcionamiento de los molinos de martillos es conocido. Los molinos quebrantadores de rodillos deben romper los granos en partículas más pequeñas con el menor contenido de finos posible. Se producen migas granuladas con un bajo contenido de finos en vez de harina. Para este fin, los rodillos quebrantadores (Fig. 1) están equipados con una corrugación corte contra corte. Los rodillos tienen diferentes velocidades circunferenciales, para que se obtenga un efecto de “cizallamiento” en vez de un efecto de “quebrantamiento”. Normalmente los ajustes de velocidad de los rodillos y el avance son valores fijos. Sin embargo, es ideal el poder modificar también la velocidad y el avance durante la operación.

FIG. 1: rodillo rápido / lento (de izquierda a derecha).

Con el molino de rodillos, la granulometría deseada es determinada -entre otras cosas-, mediane el estria- do, la circunferencia, el avance y la abertura entre los rodillos,. Si se cambian las fórmulas frecuentemente, la medición automática de la abertura entre los rodillos y un teleajuste de la distancia de los mismos es muy útil. Es importante contar con un dispositivo alimentador apropiado que alimente los rodillos sobre su completa anchura para alcanzar una carga uniforme y el máximo rendimiento posible del molino de rodillos.

A continuación se indican las características de las máquinas de molienda utilizadas:

FIG. 2: Molino quebrantador de rodillos (MR2), con dos pares de rodillos.

BWS1530.2 – MOLINO QUEBRANTADOR DE RODI- LLOS (CON DOS PARES DE RODILLOS – FIG. 2).
Marca: Amandus Kahl.
Diámetro del rodillo: 300 mm.
Longitud del rodillo: 1500 mm.
Estriado: arriba 2,9 estrías/cm «corte contra corte», abajo 3,7 estrías/cm «corte contra corte».
Avance: 1: 1.5.
Accionamiento: 45 kW.

FIG. 3 Molino de rodillos (MR1), con un par de rodillos.

BWS1030.1 – MOLINO QUEBRANTADOR DE RODILLOS SIMPLE (CON UN PAR DE RODILLOS – FIG.3).
Diámetro del rodillo: 250 mm.
Longitud del rodillo: 1000 mm.
Estriado: 5 estrías/cm.
Avance: 1: 1.3.
Accionamiento: 15 kW.

HM – MOLINO DE MARTILLOS
Diámetro de la cámara de molienda: 1200 mm.
Ancho de la cámara de molienda: 640 mm.
Perforación de criba: molino previo 10/6 mm, molino posterior 2 x 3,5 mm.
Velocidad: 1000/1500 rpm.
Velocidad circunferencial: 60/90 m/s.
Accionamiento: 155/210 kW.

Análisis granulométricos:

División de muestras a aprox. 100 g con divisor de muestras.

Tamizadora Retsch, amplitud de 1,6, tiempo de tamizado 10 minutos.

Se estudiaron tres variantes:

  1. ΠMR2 = molino quebrantador de rodillos, (de dos etapas / doble paso) sin cribado intermedio.
  2. MM + MM = molienda doble: molino de martillos con molino previo / posterior y cribado intermedio Ž
  3. MM+MR1= molienda doble: molino de martillos + molino quebrantador de rodillos (de una etapa) con cribado intermedio.

La variante MR1 + MM con cribado intermedio no se incluyó en la comparación. Los ensayos preliminares mostraron que, en términos de la trituración de cáscaras, la disposición «primero el molino de martillos y luego el molino quebrantador de rodillos», produce mejo- res resultados que el orden inverso «primero el molino quebrantador de rodillos y luego el molino de martillos». Un molino de martillos en la segunda etapa de molien- da produce más finos que un molino de martillos en la primera etapa de molienda.

Todos los ensayos se realizaron bajo condiciones de campo con altos rendimientos.

RESULTADOS

Para evaluar los resultados de la molienda, se aplicó una clasificación en los siguientes rangos de granulometría:

  • fino – se aplica al rango de < 0,5 mm.
  • medio – se aplica al rango de 0,5 a 1,6 mm.
  • grueso – se aplica al rango de 1,6 a 2,0 mm.
  • muy grueso – se aplica al rango de > 2,0 m

Se pretendió alcanzar una máxima acumulación en el rango medio con una granulometría media de 1,0 a 1,1 mm. El porcentaje del rango fino de < 0,5 mm debe ser lo más pequeño posible y no debe superar el 25%. En este contexto cabe señalar que la indicación «granulometría media» no implica ninguna información sobre el porcentaje de los finos < 0,5 mm en la mezcla. Por lo tanto, es mejor definir y determinar el rango medio, por ejemplo 0,5 – 1,6 mm.

A continuación se muestran las disposiciones de las máquinas y los resultados de las diferentes variantes de configuración de molienda:

FIG. 4: Variante 1, diseño de la línea + gráfico de barras.

Variante 1: Trituración con molino de rodillos (MR2) de doble paso (Fig. 4).

El resultado muestra que el contenido de finos es inferior al 25%. Sin embargo, hay un porcentaje de aprox. 20 en el «rango muy grueso», que no debe considerarse como algo negativo. La estructura es bastante dispersa. Esta fracción gruesa se compone principalmente de cáscaras, ya que faltan un cribado intermedio y/o una trituración posterior.

FIG. 5: Variante 2, diseño de la línea + gráfico de barras

Variante 2: Trituración por molinos de martillos en dos pasos, MM + MM (Fig. 5).

Se produce un muy alto contenido de finos a pesar de escoger una larga perforación de criba en el molino previo y una baja velocidad circunferencial.

FIG. 6: Variante 3, diseño de la línea + gráfico de barras

Variante 3: Trituración por molino de martillos y molino de rodillos en dos pasos, MM+ MR1 (Fig. 6)

Con esta variante se consigue un muy buen resultado cumpliendo el objetivo en todo respecto. El porcentaje de finos de < 0,5 mm es inferior al 25% y la «fracción muy gruesa» por debajo del 5%. Por consiguiente, la mayor fracción se encuentra en el rango medio de granulometría.

El producto tiene una estructura relativamente estrecha con una apariencia física uniforme.

REDUCCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA ESPECÍFICA EN KWH/T

En todas las variantes, se determinó el consumo de ener- gía eléctrica en kWh/t mediando la potencia efectiva y leyendo el contador. Los resultados no se presentan aquí en detalle. En términos generales, el consumo de energía eléctrica se comportó como sigue:

  • Variante»MR2-doble»: Aprox. 50% menor que el consumo de variante «HM+HM».
  • Variante»MM+MR1″: Aprox. 30% menor que el consumo de la variante «MM+MM».
  • Variante»MM+MM»: Variante de mayor consumo eléctrico (base 100%).

CONCLUSIONES

FIG. 8: Curva de distribución acumulativa de sobretamaño para la MR2 (doble) vs. «MM + MM» y vs. «MM + MR1»

Para una mejor visión conjunta, los resultados de molienda de las variantes 1 a 3 se representan en una curva de distribución acumulativa de sobretamaño (Fig. 8).Especialmente la comparación de la densidad de distribución muestra qué variantes aseguran un bajo contenido de finos.

De ello se pueden sacar las siguientes conclusiones:

• La molienda con molino de rodillos (MR2) o molino de martillos + molino de rodillos (MR1), causa un porcentaje de finos significativamente reducido en comparación con una trituración con molino de martillos + molino de martillos. Se alcanzó el valor nominal deseado de máx. 25% < 0,5 mm en todas las variantes.

• El máximo porcentaje en el rango medio de granulometría se alcanza con una molienda de doble paso con molino de martillos + molino de rodillos (MR1).

• Al aumentar el avance del molino de rodillos se pueden optimizar aún más los resultados. Por lo tanto, es muy conveniente poder ajustar la velocidad durante la operación mediante variador de frecuencia.

• Si se utilizan un molino de martillos y un molino de rodillos, la estructura de los granos es más uniforme y por eso menos propensa a la segregación, y las propiedades de flujo mejoran. Además se obtiene también la impresión visual de que se trata de un producto homogéneo, particularmente debido a la alta concentración de partículas en el rango medio de granulometría.

• Los ensayos mostraron que se puede reducir el consumo de energía específica significativamente al utilizar un molino de rodillos en alguna de las etapas.

• Contrariamente al molino de martillos, los molinos de rodillos no requieren aire de aspiración o sólo una pequeña cantidad si se instala un separador de piedras. Los gastos para las medidas anti-explosivas o de reducción de polvos se reducen significativamente.

• Al utilizar molinos de rodillos, los ahorros en los gastos de energía son significativos en comparación con molinos de martillos.

RESUMEN

Los resultados de las investigaciones en el sector de la alimentación animal muestran que una cantidad considerable de finos en el pienso para cerdos en harina gruesa puede ejercer una influencia negativa sobre la salud y el rendimiento de los animales. Esto se debe a la formación de úlceras gástricas en los animales, a un régimen pH no óptimo en el estómago y a problemas con la salud causados por agentes patógenos en el tracto gastrointestinal. Para evitar los efectos negativos mencionados, se persigue tener un bajo contenido de finos – 25% < 5 mm, con una granulometría media en el rango de 0,5 a 1,6 mm.

En este ensayo se compararon varios variantes de molienda en ensayos prácticos con una alta capacidad de la planta y una fórmula comercial rica en cebada. De una variedad de ensayos, las variables a resaltar son:

• Molino de rodillos doble,

• Molienda de dos pasos: molino de martillos con molino previo y posterior,

• Molienda de dos pasos: molino de martillos y molino de rodillos.

Los ensayos demuestran que -a diferencia del molino de martillos- el molino de rodillos doble, puede reducir el porcentaje de finos < 0,5 mm en el producto acabado considerablemente a un valor que está por debajo del 25%. Sin embargo, para reducir el contenido de finos y lograr un alto porcentaje dentro del rango medio de 0,5 a 1,6 mm, la molienda de doble paso combinando molino de martillos y molino de rodillos (MR1) es más apropiada, ya que en este caso la fracción gruesa, es decir, -principalmente las cáscaras-, también serán trituradas suficientemente.

Los ensayos preliminares mostraron que la disposición «primero el molino de martillos y luego el molino de rodillos» es más apropiada que el orden inverso, ya que la molienda posterior con el molino de martillos produce más finos que la molienda posterior con el molino de rodillos. Dado que los requerimientos a la estructura del pienso pueden variar en gran medida dependiendo de la región y las condiciones de competencia, se debe estudiar cada aplicación individualmente. Se recomienda un ajuste de la velocidad y del avance así como una medición automática de la abertura entre los rodillos con teleajuste si se cambian las fórmulas con mucha frecuencia.

El uso de un molino de rodillos, en combinación con un molino de martillos -o no-, produce en todos los casos una reducción significativa del consumo de energía específica (kWh/t) en un rango de 30 a 50%. Contrariamente al molino de martillos, los molinos de rodillos pueden prescindir de sistemas de seguridad anti- explosiones, filtros y otros dispositivos de seguridad industrial.

Artículo publicado en Los Avicultores y su Entorno Febrero-Marzo 2019

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