Anatomia mieszania

Przygotowując paszę, ma się do czynienia przede wszystkim z mieszaniem elementów sypkich, często będących w stanie rozdrobnienia, jak i niekiedy sypkich z ciekłymi. Głównym zadaniem mieszania jest równomierne rozprzestrzenienie wszystkich składników w przestrzeni mieszanki, aby uzyskać wymaganą jednorodność.

Poprawnie sporządzona mieszanka paszowa charakteryzuje się tym, że wszystkie jej komponenty są rozprowadzone w całej objętości danej porcji. Oznacza to, że w pobranej losowo próbce z takiej mieszanki znajdować się będą wszystkie użyte komponenty, w ilości odpowiadającej zaplanowanym udziałom. Jest to jednak bardzo trudne do uzyskania, ponieważ poszczególne komponenty używane do sporządzania pasz dla świń i drobiu różnią się między sobą przede wszystkim wielkością cząstek. Z tego właśnie powodu trudniej jest wymieszać układy wielofazowe ziarniste niż uzyskać jednorodne mieszaniny z materiałów ciekłych czy gazowych.

Teoria mieszania

Obrazem jakości stanu zmieszania jest wspomniany wcześniej rozkład koncentracji poszczególnych składników. W wypadku mieszania dwóch komponentów, charakteryzujących się zawartością cząstek o podobnych własnościach fizycznych, tj. mających zbliżoną gęstość i średnią wielkość, może powstać teoretycznie kilka stanów mieszania. Pierwszy, nazywany stanem pełnej segregacji, tworzy się wówczas, gdy w mieszaninie można wyróżnić dwa odrębne skupiska. Kolejnym jest stan częściowego wymieszania, a następnie doskonały nieporządek. Kolejny stan to częściowe uporządkowanie i ostatecznie idealne zmieszanie, będące stanem uporządkowanym, odznaczającym się odpowiednim układem poszczególnych elementów. Mieszaniny niejednorodne (składające się z cząstek o różnej wielkości) łatwo ulegają segregacji i przez to nigdy nie osiągają stanu tzw. nieporządku doskonałego.

Segregacja w trakcie procesu mieszania występuje niemal zawsze, gdy ma się do czynienia z komponentami różniącymi się w dużym stopniu własnościami fizycznymi. Polega to na tym, że ziarna drobne, które początkowo znajdują się w górnej części, przechodzą w czasie procesu mieszania do dolnej części, w której już pozostają, mimo że proces nie zostaje przerwany. Nazywa się to efektem sitowym lub zjawiskiem perkolacji. Podobne zachowanie można zaobserwować w wypadku mieszania składników znacznie różniących się gęstością.

Do sporządzania mieszanek z materiałów ziarnistych wykorzystywano wcześniej mieszalniki bębnowe. Przyglądając się zasadzie ich działania, można lepiej zobrazować zależności występujące w trakcie mieszania. Mieszalniki bębnowe miały prostą budowę i zużywały niewiele energii, ale skuteczność mieszania w takich urządzeniach była bardzo niska. Ponadto mieszany w nich materiał ulegał łatwo segregacji, ponieważ występowało duże tarcie o boczne ściany bębna, które malało wraz z oddalaniem się od końców bębna. To oznaczało, że w wypadku długich bębnów w obszarze środkowym tarcie było minimalne. Mimo tego i tam dochodziło do zjawiska segregacji.

Poznanie zjawisk fizycznych zachodzących w mieszalnikach bębnowych pozwoliło na lepsze poznanie przebiegu mieszania i znalezienie nowych rozwiązań. Dodatkowe zastosowanie wewnętrznych elementów mieszających całkowicie zmieniło efekt końcowy mieszania.

Autor: R. Leroch

Opis: Chcąc stosować komponenty o małej koncentracji w mieszance, można używać mieszalniki skośne, które charakteryzują się wysokim stopniem zmieszania.

W praktyce najlepsze zmieszanie poszczególnych komponentów mieszanki można uzyskać wtedy, gdy rozmiary ich cząstek są jednakowe. Ponadto nadmierne ich rozdrabnianie okazuje się też niekorzystne, bo w trakcie procesu tworzy się zbyt duże zapylenie, co dodatkowo jest też stratą komponentów. Jedynie rozdrabnianie składników, których dozuje się najmniej, jest uzasadnione, co ma swoje zastosowanie w produkcji premiksów lub pasz z ich udziałem.

W praktyce zapomina się też często o efekcie mieszania, jaki występuje w linii paszowej poza mieszalnikiem. Efekt ten jest zjawiskiem ubocznym powstającym w trakcie innych procesów, przede wszystkim chodzi tu o mechaniczne transportowanie paszy, zwłaszcza przenośnikiem ślimakowym, a także grawitacyjne – przy wsypywaniu komponentów do silosów lub ich wydmuchiwaniu w przewodach rurowych. Mieszanie składników również występuje w czasie rozdrabniania.

Różne mieszarki

Chcąc uzyskać suchą mieszankę o dobrej jednorodności, trzeba zastosować odpowiedni mieszalnik dostosowany do właściwości fizycznych używanych komponentów paszowych.

W przeciętnym gospodarstwie urządzenia służące do mieszania składników mieszanek paszowych są wykorzystywane głównie do mieszania składników sypkich bądź też umożliwiają, w trakcie procesu, wprowadzenie do mieszaniny składników ciekłych. Mieszarki mogą działać okresowo, wówczas nazywane są porcjowymi, albo w sposób ciągły i wtedy mowa jest o mieszarkach przelotowych. Ten pierwszy typ najczęściej spotykamy u rolników prowadzących chów świń.

Mieszarki porcjowe mogą być wyposażone w mieszadła pionowe lub poziome. Do pierwszych można przede wszystkim zaliczyć trzy typy mieszadeł: ślimakowe, planetarne i wstęgowe, zaś do drugich: wstęgowe i łopatowe.

Mieszarki porcjowe ślimakowe mogą mieć jako mieszadło pionowe jeden lub dwa ślimaki. Dodatkowo stosuje się na nich osłony i wtedy ślimak szybciej przenosi na tym odcinku paszę, co zwiększa intensywność mieszania. Modyfikacją ślimakowych są mieszalniki planetarne. Tu mieszadło ślimakowe oprócz ruchu obrotowego wykonuje ruch postępowy wokół ściany stożkowego zbiornika. Wsypywane komponenty mieszanki pobierane są z dna mieszarki i zarówno podnoszone oraz przesuwane po obwodzie zbiornika. Dzięki takiemu rozwiązaniu ruch mieszanych komponentów jest spiralny, co znacznie przyspiesza cały proces i w dodatku uzyskuje się większą precyzję rozmieszania.

Autor: B. Kowalski

Opis: Trzy fazy, które ilustrują mechanizm mieszania i segregacji ziaren o różnych średnicach.

Mieszarki poziome są używane głównie do otrzymywania mieszanek o wysokiej jednorodności, zwłaszcza gdy stosuje się dużą ilość komponentów o małej koncentracji. Takie mieszalniki charakteryzują się wysokim stopniem zmieszania, po czasie wskazanym przez producenta. I tak na przykład, kiedy mowa jest o tym, że mieszarka gwarantuje stopień zmieszania 1:100 000 w 120 sekund, oznacza to, że jest ona w stanie dany komponent podany w ilości co najmniej 10 gram tak rozmieszać w tonie powstałej mieszanki, że w każdej pobranej jej próbce o masie 10 gram po zakończeniu wskazanego czasu mieszania (tutaj po 120 sekundach) komponent będzie się tam znajdował.

Dodatki płynne

Produkując mieszanki paszowe pełnoporcjowe, trudno dziś opierać się tylko na prostym procesie wymieszania wielu składników, aby uzyskać jednorodną mieszaninę. Prowadzący produkcję zwierzęcą coraz częściej decydują się na mieszalniki pozwalające na zastosowanie różnego rodzaju dodatków płynnych, wzbogacających mieszankę pełnoporcjową w tłuszcze, zagęszczoną serwatkę, melasę, witaminy, enzymy, probiotyki, aminokwasy, konserwanty, detoksykanty, przeciwutleniacze, środki bakterio- i grzybobójcze, preparaty obniżające poziom amoniaku w pomieszczeniach produkcyjnych itp.

Widać wyraźnie, że oferta dodatków jest bardzo szeroka, co przy umiejętnym wykorzystaniu możliwości mieszalnika może wpłynąć na lepsze wyniki produkcyjne. Do często używanych płynnych dodatków należą tłuszcze i preparaty do zwalczania grzybów. Dla poprawy smakowitości mieszanki paszowej używa się na przykład melasy lub zagęszczonej serwatki, jednak przy dozowaniu tych komponentów nie można zapominać o zależności ich lepkości od temperatury (im wyższa temperatura, tym niższa lepkość), co potem wpływa na strukturę paszy.
Mając możliwość dodania tłuszczu do mieszanki, wzbogaca się ją energetycznie, a tłuszcze roślinne są też dobrym źródłem nienasyconych kwasów tłuszczowych. Dodatek tłuszczu ponadto ogranicza pylenie się paszy sypkiej. Trzeba jednak zawsze pamiętać, że po natłuszczeniu mieszanki nie powinno się już dodawać żadnych środków grzybobójczych czy bakteriobójczych między innymi z uwagi na trudność ich rozmieszania w takiej paszy.

W skład takich preparatów wchodzą głównie kwasy: mrówkowy, octowy, propionowy i ich sole. Pasze mogą być skażone grzybami czy na przykład pałeczkami Salmonelli. W trakcie magazynowania nie zawsze uda się do końca zlikwidować przetrwalniki grzybów, a ich rozwój w mieszance paszowej nie tylko psuje smak paszy i zmniejsza jej wartość pokarmową, ale też stanowi duże zagrożenie dla zdrowia zwierząt. Podobnie jak pałeczki Salmonelli, które można szybko zwalczyć odpowiednimi preparatami, likwidując ryzyko zarażenia się zwierząt i ludzi.

Mechanizm mieszania oraz segregacji ziaren można w dużym uproszczeniu ująć w trzy fazy. Pierwsza to pełna segregacja, druga to pośredni stan, czyli układ zmieszany. Ostatnim, trzecim stanem, jest tzw. segregacja wtórna, kiedy to w wyniku mieszania ziarna o mniejszej średnicy przenikną przez szczeliny większych.

Przepis na mieszankę

Komponenty: super koncentrat, śruta poekstrakcyjna sojowa, śruta zbożowa.
Proces: W pierwszej kolejności do 20–30 proc. całkowitej ilości śruty zbożowej wsypuje się całą ilość koncentratu i 70–80 proc. planowanej ilości śruty poekstrakcyjnej. Potem kolejną 20–30 proc. porcję zboża i na koniec pozostałą ilość soi i zboża.
Uwaga: im mniej danego składnika, tym potrzeba więcej czasu do wymieszania i dlatego, jeśli planuje się dać mniej soi niż koncentratu, to trzeba zamienić kolejność dozowania tych składników, tak aby soja zdążyła się wymieszać. Proces mieszania zależy też od grubości ześrutowanego ziarna. Im jest ono drobniejsze, tym dłużej trzeba mieszać.
Jednorodność mieszanki to taki układ, w którym wszystkie jej składniki mają stałą koncentrację w całej objętości mieszanki.

Źródło: "Farmer" 17/2008