Gráfica 1. Efecto de la temperatura de acondicionado sobre la durabilidad del gránulo
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En esta segunda parte del trabajo exploraremos los otros factores que afectan a la durabilidad, siendo todos aquellos que a su vez afectan al acondicionado y a la compresión del pienso.
Se profundizará sobre la influencia del tamaño de partícula de las materias primas, la capacidad de absorción de humedad, la relación diámetro-compresión de la matriz y el rendimiento de la granuladora.
ACONDICIONADO DE LA HARINA
El acondicionado de la harina debería considerarse como el proceso clave de la granulación, ya que todo aquello que favorece el acondicionado, repercute directamente tanto sobre la calidad del gránulo como sobre el rendimiento de la granuladora.
El acondicionado es el proceso mediante el cual la harina se mezcla con la humedad del vapor y otros líquidos añadidos en el acondicionador (Figura 5), formando una masa más o menos homogénea, que posteriormente, al pasar por los canales de la matriz, formará los gránulos.
Cuanto mayor sea la uniformidad de la harina, y más embebidos se encuentren los líquidos, mejor será la calidad del pienso y el rendimiento de la granuladora.
Existen dos factores íntimamente ligados en el acondicionado del pienso, la temperatura y la humedad.
1/ Como norma general, a igualdad de humedad en la masa de pienso a granular, la calidad del gránulo mejora conforme aumenta la temperatura (Gráfico 1).
Gráfica 1. Efecto de la temperatura de acondicionado sobre la durabilidad del gránulo
Este efecto se debe a que con una mayor temperatura, tanto la humedad como los líquidos añadidos, penetran mejor en la harina, y el acondicionado es más uniforme.
2/ Sin embargo, con la humedad no ocurre exactamente lo mismo (Gráfico 2).
Gráfica 2.Efecto de la humedad sobre la calidad del gránulo
En una primera etapa, cuando la harina está muy seca, la consistencia aumenta lentamente al añadir humedad.
A partir de un nivel de humedad (distinto para cada tipo de harina), el agua ocupa intersticios existentes entre partículas de harina, dando lugar a atracción capilar debido a la tensión superficial del agua, cohesionando partículas y aumentando la consistencia rápidamente hasta un máximo.
En el entorno de dicho máximo, el acondicionado de la harina es ideal para granular.
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A partir del máximo, aumenta el espesor de la película de agua entre partículas, debilitándose las fuerzas de atracción capilares y la masa pasa de tener una consistencia plástica, a tener una consistencia líquida, que impide su granulación, formándose las típicas capas de pienso entre la matriz y los rodillos, que se observan cuando una granuladora se emboza.
El problema al que nos enfrentamos en la granulación, es que la humedad y la temperatura van unidos, ya que aumentamos la temperatura a través del vapor de agua, y éste incorpora humedad.
Por este motivo, uno de los aspectos clave es la utilización del vapor seco para acondicionar la harina.
Para conseguir vapor seco en una fábrica de piensos, se utiliza la rampa de vapor (Figura 2).
La rampa de vapor es un dispositivo del circuito de vapor, en el que mediante una válvula reguladora, se reduce la presión de vapor original que viene de la caldera.
Cuanto menor es la presión del vapor, la cantidad de agua en suspensión en el vapor es menor, y este exceso de agua se elimina gracias al separador, retornando a la caldera.
Por tanto, cuanto mayor sea la diferencia entre la presión del vapor producido en la caldera, y la presión del vapor añadido en el acondicionador, menor humedad incorporará cada metro cúbico de vapor, y por tanto mayor será el aumento de temperatura que se puede conseguir por cada punto de humedad añadida.
El efecto “secante” de la rampa de vapor es similar el efecto Föhn que ocurre en las montañas.
El aire cargado de humedad procedente del mar, asciende por la ladera de la montaña, y conforme va ascendiendo, el aire se enfría y es capaz de mantener menos agua en suspensión, por lo que ésta condensa, y se precipita en la montaña en forma de lluvia, una vez pasa la montaña, el aire vuelve a descender, se calienta, pero con mucha menos agua en suspensión, llegando al otro lado como aire seco (Figura 2).
Figura 2. Rampa de vapor
TAMAÑO DE PARTÍCULA
El tamaño de partícula es otro factor de máxima importancia en la granulación. El tamaño de partícula afecta al gránulo en dos niveles, el acondicionado de la harina y en la adhesividad final de las partículas.
Cuanto menor es el tamaño de la partícula, mayor es la superficie de contacto, y por tanto mayor será la capacidad de absorción de humedad y más fácil será la penetración del vapor (Figura 11). Además, cuanto mayor sea el tamaño de partícula, menos adhesividad entre partículas, y más puntos de rotura existirán. Por tanto a menor tamaño de partícula, mejor calidad de gránulo (Tabla 1).
Tabla 1. Efecto de la temperatura de acondicionado y el tamaño de partícula sobre el porcentaje de finos del gránulo (Behnke 2004)
El problema práctico es que la tendencia actual es aumentar el tamaño de partícula del pienso por su efecto beneficioso en la salud del animal (Vukmirovic et al., 2017; Mingbin et al., 2015).
Si se quiere conseguir un buen gránulo, con un tamaño de partícula mayor, es preciso controlar aún más el resto de los factores.
Figura 3. Penetración del vapor en función de tamaño de partícula
La compresión de la matriz y su relación con el diámetro del canal de la matriz, es otro aspecto a tener en cuenta en la granulación de los piensos.
La compresión hace referencia a la profundidad efectiva del canal de compresión de la matriz (Figura 13), ya que es donde el pienso se comprime, y se transforma en gránulo.
Cuanto mayor sea la compresión, mayor será la calidad del gránulo, y menor será la productividad de la máquina, puesto que se produce más rozamiento, y es más difícil el paso del pienso a través de la matriz (Figura 4).
Hay que conseguir una compresión y una relación compresión/diámetro que permita optimizar la producción con una buena calidad de gránulo.
A la hora de optimizar la calidad del gránulo, conviene no olvidar que el rendimiento de la granuladora está siempre inversamente relacionado con la calidad, puesto que a mayor rendimiento e igualdad del resto de factores, el tiempo de permanencia en el canal de la matriz es menor, y por tanto la durabilidad es menor (Figura 13).
Figura 4. Compresión de la matriz
Gráfico3. Efecto de la compresión y el rendimiento de la granuladora sobre la durabilidad del gránulo (Stark 2016).
Conclusiones
Los principales factores que afectan a la durabilidad son todos aquellos que afectan al acondicionado y a la compresión del pienso.
La calidad del vapor es esencial, ya que con él se consigue acondicionar la harina, aportando temperatura y humedad.
Otros factores importantes son:
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