عملية بثق علف الأسماك

الطهي بالبثق هو معيار الصناعة الحالي للأعلاف المائية عالية الأداء عندما يكون الهدف هو تحسين توافر المغذيات والتحكم في الطفو وسلامة الحبيبات القوية والاستقرار المائي الفائق؛ ومع ذلك فإنه يتطلب رأس مال وطاقة أكبر وتحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة والرطوبة والطاقة الميكانيكية لتجنب فقدان المغذيات الحساسة للحرارة وتلبية سلوك التغذية الخاص بالأنواع.

1. فيزياء البثق: المعالجة بالحرارة العالية والوقت القصير (HTST)

يُعرّف الطهي بالبثق بأنه عملية مفاعل حيوي ذات درجة حرارة عالية ووقت قصير (HTST). وهي تحوّل مزيجًا من المكونات الخام - البروتينات والنشويات والدهون - إلى ذوبان ملدن.

دور القص والحرارة

يعمل الطارد كمضخة لولبية ومبادل حراري ومفاعل كيميائي في آن واحد.

• الطاقة الحرارية: يتم تزويدها خارجيًا عن طريق البخار في المكيف وسترات التدفئة على البرميل.

• الطاقة الميكانيكية: ناتج عن احتكاك البرغي الذي يدور على المادة وجدار الماسورة.

يؤدي الجمع بين هذه الطاقات إلى تعريض هريس العلف لدرجات حرارة تتراوح بين 80 درجة مئوية و150 درجة مئوية لمدة تتراوح بين 5 و10 ثوانٍ. ويعمل هذا التسخين السريع على تدمير العوامل المضادة للتغذية (مثل مثبطات التربسين في فول الصويا) مع الحفاظ على التوافر البيولوجي للبروتينات.

جلتنة النشا

بالنسبة للأعلاف المائية، يعمل النشا كمادة رابطة أساسية. وتحت الحرارة والرطوبة، تمتص حبيبات النشا الماء وتنتفخ. وأثناء مرورها عبر مناطق القص العالية في الطارد، تتكسر البنية البلورية لجزيئات الأميلوز والأميلوبكتين.

• الهدف: يلزم الحصول على درجة هلامية تتراوح بين 85% إلى 95% لتحقيق الاستقرار الأمثل للماء.

• النتيجة: ويضمن ذلك عدم تفكك الحبيبات فور اصطدامها بالمياه، مما يقلل من التلوث في أنظمة تربية الأحياء المائية.

2. تحضير المواد الخام: أساس سلامة الحبيبات

قبل أن يتمكن الطارد من العمل، يجب أن تخضع المواد الخام لتغييرات فيزيائية صارمة. لا يمكن للآلة تصحيح الأخطاء التي تحدث أثناء مراحل الطحن أو الخلط.

الطحن فائق النعومة (السحق)

يحدد حجم جسيمات المادة الخام قوام العلف النهائي وقابلية هضمه. بالنسبة للأنواع المائية، وخاصةً الجمبري أو الأصابع، فإن المكونات الخشنة غير مقبولة.

• مطاحن المطرقة: باستخدام مطارق ذات رأس كربيد التنجستن يتم تحطيم المكونات حتى تمر عبر الشاشات.

• متطلبات الحجم: بالنسبة لأعلاف الأسماك القياسية، يجب أن تمر 95% من الجسيمات عبر غربال 60 شبكة (حوالي 250 ميكرون). بالنسبة لتغذية الروبيان، نهدف إلى 80-100 شبكة.

• ملاحظة معدنية: تعمل الجسيمات الخشنة كحبيبات كاشطة. فهي تسرّع من تآكل برغي الطارد ويمكن أن تسد فتحات القالب، مما يسبب ارتفاعات ضغط خطيرة.

التكييف: مرحلة ما قبل الطهي

المكيف عبارة عن حجرة خلط حيث يلتقي الهريس الجاف مع البخار والماء قبل دخوله إلى برميل الطارد.

• حقن البخار: يرفع درجة حرارة الهريس إلى 90-95 درجة مئوية.

• إضافة الرطوبة: يضبط محتوى الرطوبة الكلي على 25-30%.

• وقت الاستبقاء: يجب أن يظل الهريس في المكيف لمدة 60 إلى 180 ثانية. يعمل “وقت المكوث” هذا على تليين الجزيئات، مما يقلل من عزم الدوران الميكانيكي الذي يتطلبه محرك الطارد الرئيسي. ويؤدي ذلك إلى إطالة عمر علبة التروس والمكونات اللولبية.

3. قلب الماكينة: البرغي والبرميل المعدني

كخبير مواد في شركة Lansonmachines، لا يمكنني المبالغة في أهمية الفولاذ المستخدم في غرفة المعالجة. يحدد التفاعل بين البرغي والبرميل طول عمر الماكينة.

تكوين البرغي وهندسته

البرغي ليس مجرد مثقاب بسيط. فهو مقسم إلى ثلاث مناطق معالجة متميزة:

1. منطقة التغذية: رحلات عميقة لنقل المسحوق منخفض الكثافة إلى الماكينة.

2. منطقة العجن (الضغط): يقل عمق التحليق. وهذا يضغط الهواء خارج الهريس ويزيد من الاحتكاك.

3. منطقة القياس (الطهي): رحلات ضحلة مع قص عالٍ. وهذا يبني الضغط النهائي المطلوب لدفع الذوبان عبر القالب.

اختيار السبائك لمقاومة التآكل

غالبًا ما تحتوي مكونات العلف المائي على وجبة العظام وكربونات الكالسيوم والمعادن الكاشطة الأخرى. سوف يفشل الفولاذ الكربوني القياسي في غضون أسابيع.

المكوّن	المواد القياسية	مواد عالية الأداء (توصية لانسون ماشينز)	الصلابة (HRC)	سياق التطبيق
عمود اللولب اللولبي	سبائك الصلب 40Cr 40	38CrMoAlAlA 38CrMoAlA	28-32 (الأساسية)	ناقل الحركة عالي العزم
رحلة برغي	فولاذ مقوى باللهب	38CrCrMoAlA + النيترة الأيونية	60-62 (السطح)	ملامسة السطح للتغذية
بطانة البرميل	حديد الزهر	سبيكة ثنائية المعدن (Ni-Cr-B-Si)	62-65	مقاومة شديدة للتآكل
صفيحة القالب	فولاذ 45#	فولاذ مقاوم للصدأ 4Cr13	52-55	مقاومة التآكل والتآكل

نظرة فنية ثاقبة: يبلغ عمق طبقة النيترة على البرغي عادةً من 0.5 مم إلى 0.7 مم. بمجرد تآكل هذه الطبقة، يتسارع معدل التآكل بشكل كبير. نوصي بفحص هندسة البرغي كل 2000 ساعة تشغيل.

4. البثق اللولبي المفرد مقابل البثق اللولبي المزدوج

تنقسم الصناعة بين هاتين التقنيتين. يعتمد الاختيار على مدى تعقيد النظام الغذائي، وخاصةً محتوى الدهون.

آلات البثق أحادية اللولب (SSE)

• الآلية: تعتمد على الاحتكاك بجدار البرميل لتحريك المادة إلى الأمام. إذا كانت المادة زلقة للغاية (دهون عالية)، فإنها تدور مع البرغي ويتوقف التدفق.

• حد الدهون: تقتصر بشكل عام على إضافة الدهون الداخلية 7-12%.

• التكلفة: انخفاض الاستثمار الرأسمالي وانخفاض تكاليف الصيانة.

• الأفضل لـ البلطي والكارب وسمك السلور (الوجبات الغذائية القياسية).

آلات البثق اللولبية المزدوجة (TSE)

• الآلية: يدور برغيان متشابكان جنباً إلى جنب. ويخلقان حركة ضخ بإزاحة موجبة. يمسح طيران أحد البرغيين طيران البرغي الآخر.

• التعامل مع الدهون: يمكن معالجة الوجبات الغذائية التي تحتوي على دهون داخلية تصل إلى 17-22%.

• تعدد الاستخدامات: أفضل في التعامل مع المواد الخام اللزجة أو فائقة النعومة أو شديدة التباين.

• الأفضل لـ سمك السلمون، والسلمون المرقط، وسمك السلمون المرقط، وثعبان البحر، والروبيان، والأنواع الآكلة للحوم عالية القيمة.

5. التحكم في الكثافة: العلف العائم مقابل العلف الغاطس

يتم تحديد طفو الحبيبات من خلال كثافتها السائبة، والتي يتم التلاعب بها أثناء عملية البثق.

آلية التوسعة

عندما يخرج اللقيم المنصهر من القالب، ينتقل من الضغط العالي (30-60 بار) إلى الضغط الجوي (1 بار). يومض الماء شديد السخونة داخل الكريات إلى بخار على الفور. ويؤدي هذا التمدد إلى تكوين بنية مسامية وهوائية.

إنتاج الأعلاف العائمة

• درجة الحرارة: درجة حرارة بثق عالية (>130 درجة مئوية).

• النشا: نسبة عالية من النشا (>20%).

• الضغط انخفاض الضغط العالي عند وجه القالب.

• تتميز الحبيبات الناتجة بكثافة سائبة أقل من الماء (أقل من 450 جم/لتر)، مما يسمح لها بالطفو.

إنتاج الأعلاف الغارقة

• التنفيس: نستخدم برميل تنفيس للسماح للبخار بالتسرب قبل القالب. وهذا يقلل من التمدد.

• درجة الحرارة: انخفاض درجة حرارة المعالجة (100-110 درجة مئوية).

• الضغط انخفاض ضغط القالب.

• المكوّنات: نسبة عالية من البروتين/الدهون، ونشويات أقل.

• والنتيجة هي كريات كثيفة (>600 جم/لتر) تغرق بسرعة بالنسبة إلى مغذيات القاع مثل الجمبري أو سمك الهلبوت.

6. نظام القالب والقاطع

تعمل صفيحة القالب كأداة التشكيل النهائية. تعتبر ديناميكيات التدفق هنا حاسمة بالنسبة لحجم الحبيبات المنتظم.

المساحة المفتوحة وتصميم الحفرة

“المساحة المفتوحة” هي إجمالي مساحة المقطع العرضي للفتحات.

• صغير جداً الضغط الزائد، والحمل الزائد على المحرك، وحرق العلف.

• كبير جداً عدم كفاية الضغط، وضعف الضغط، وضعف الكريات.

• نسبة L/د: طول ثقب القالب مقسومًا على قطره. تخلق نسبة L/D الأعلى (على سبيل المثال، 10:1) مقاومة أكبر، مما يؤدي إلى كريات أكثر كثافة وسلاسة. وتشجع النسبة الأقل (على سبيل المثال، 3:1) على التمدد.

مجموعة القاطع

سكين دوّارة عالية السرعة تقوم بتقطيع البثق عند خروجه.

• مزامنة السرعة: يجب أن تكون سرعة القاطع متزامنة مع عدد دورات البرغي في الدقيقة للحفاظ على طول الكريات ثابتًا.

• مادة الشفرة: نستخدم الفولاذ المقوى للأدوات أو إدخالات الكربيد. ستعمل الشفرة الباهتة على تحطيم الحبيبات بدلاً من قصها، مما يغلق مسام السطح ويؤثر على امتصاص الزيت فيما بعد.

7. ما بعد البثق: التجفيف وطلاء الدهون

تكون الحبيبات الخارجة من الطارد رطبة (رطوبة 25%) وساخنة. وهي غير قابلة للتخزين.

مجففات أفقية ناقلة أفقية

يتم نقل الكريات من خلال مجفف متعدد الممرات. يدور الهواء الساخن (عادةً ما يتم تسخينه بواسطة ملفات بخار أو مواقد غاز) عبر طبقة الكريات.

• الرطوبة المستهدفة: خفضت إلى أقل من 10-12%.

• الوقاية من العفن: إذا ظلت الرطوبة أعلى من 13%، فلا مفر من نمو الفطريات أثناء التخزين.

الطلاء بالتفريغ (تسريب الزيت)

بالنسبة للوجبات الغذائية عالية الطاقة (السلمون/السمك المرقط)، يجب إضافة دهون خارجية. يؤدي مجرد رش الزيت على السطح إلى الحصول على كريات دهنية تترك بقعة زيتية على الماء.

• العملية: توضع الكريات في خلاط تفريغ الهواء. يتم شفط الهواء من مسام الكريات. يتم رش الزيت. يتم تحرير التفريغ.

• الفيزياء: ويدفع الضغط الجوي العائد بالزيت إلى عمق قلب الحبيبات. وهذا يسمح بمستويات دهون تصل إلى 35-40% دون تشحيم السطح.

8. بارامترات التشغيل والتحكم

البثق الحديث هو عملية تعتمد على البيانات. يجب على المشغلين مراقبة المتغيرات الرئيسية للحفاظ على الجودة.

المعلمة	النطاق الأمثل (نموذجي)	تأثير الانحراف
معدل التغذية	حمل متناسق	يؤدي الارتفاع المفاجئ إلى طهي غير متساوٍ وتفاوت في الحجم.
ضغط البخار	2-4 بار	وينتج عن الضغط المنخفض بخار رطب وسوء نقل الحرارة.
درجة حرارة البرميل (المنطقة 1)	80-100°C	مرتفع للغاية: انزلاق التغذية. منخفض للغاية: حمل زائد على المحرك.
درجة حرارة البرميل (المنطقة 3)	120-150°C	يحدد التمدد. يؤدي الارتفاع الشديد إلى تدهور المغذيات.
الطاقة الميكانيكية المحددة (SME)	20-40 واط/كجم	قياس العمل المنجز. انخفاض SME = متانة ضعيفة.

9. العيوب الشائعة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

حتى مع وجود أفضل الآلات، تنشأ مشاكل. إليك كيفية تشخيصها بناءً على السلوك المادي.

الحبيبات “تنفجر” أو تنفجر

• السبب: محتوى الرطوبة مرتفع للغاية أو درجة الحرارة مفرطة. يكون تمدد البخار عنيفًا بما يكفي لتحطيم الهيكل.

• إصلاح: تقليل الماء في المكيف؛ وخفض درجة حرارة البرميل في المنطقة النهائية.

خشونة السطح (جلد القرش)

• السبب: كسر الذوبان. لا تتدفق المادة بسلاسة عبر القالب. وغالبًا ما يحدث ذلك بسبب برودة القالب أو نقص التشحيم (الدهون).

• إصلاح: زيادة درجة حرارة القالب؛ تحقق مما إذا كانت التركيبة تحتاج إلى تعديل الدهون.

أطوال الحبيبات غير المتساوية

• السبب: اندفاع التدفق. تنزلق المادة على البرغي، ثم تمسك.

• إصلاح: افحص التآكل على بطانة الماسورة (قد تكون الأخاديد متآكلة بشكل سلس). قم بزيادة درجة الحرارة في منطقة التغذية لتحسين التماسك.

10. كفاءة الطاقة والاستدامة

تتعرض صناعة أعلاف الأسماك لضغوط لتقليل بصمتها الكربونية. فعملية البثق كثيفة الاستهلاك للطاقة.

أنظمة استرداد الحرارة

تلتقط المحطات المتقدمة الآن الهواء الساخن المنبعث من المجفف وتعيد تدويره. بالإضافة إلى ذلك، يتم إرجاع المكثفات من سترات تسخين البخار إلى الغلاية، مما يوفر المياه والطاقة الحرارية.

الدفع المباشر مقابل الدفع بالسير

تؤيد لانسون ماكينات لانسون علبة التروس ذات الدفع المباشر. تفقد محركات السير 5-8% من الكفاءة بسبب الانزلاق والاحتكاك. تضمن أداة التوصيل المباشر نقل 98% من طاقة المحرك إلى عمود اللولب، مما يزيد من كفاءة المحرك الصغير والمتوسط.

11. استراتيجية الصيانة لطول العمر الافتراضي

جدول الصيانة التنبؤية أرخص من وقت التعطل.

• أسبوعيًا: افحص شفرات القاطع للتأكد من حدتها. افحص الفاصل المغناطيسي للتأكد من عدم دخول أي حطام معدني إلى البرميل.

• شهرياً: قم بقياس الخلوص بين البرغي والبرميل. إذا تجاوزت الفجوة 3 مم، فسوف تنخفض القدرة الإنتاجية بشكل كبير بسبب التدفق العكسي.

• تنظيف القالب: لا تستخدم أبدًا أدوات فولاذية صلبة لتنظيف فتحات القوالب المسدودة. فهذا يؤدي إلى خدش السطح وتعطيل التدفق. استخدم حمامات فوق صوتية أو احفر بعناية باستخدام أدوات نحاسية ناعمة.

12. المستقبل: البروتينات النباتية ووجبة الحشرات

تتغير تركيبة علف الأسماك. حيث يتم استبدال مسحوق السمك بمركّز الصويا، وغلوتين القمح، وبشكل متزايد مسحوق الحشرات (يرقات ذبابة الجندي الأسود).

• تحدي المعالجة: يتميز مسحوق الحشرات بخصائص انسيابية مختلفة عن مسحوق السمك. وغالباً ما تكون أكثر لزوجة وأعلى في الدهون.

• التعديل: ويتطلب ذلك تشكيلات لولبية مختلفة مع عناصر قص أكثر قوة لضمان الخلط والتركيب المناسب.

الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: ما هو الفرق بين مطحنة الحبيبات وجهاز بثق علف الأسماك؟

تستخدم مطحنة الحبيبات الضغط الميكانيكي لضغط الهريس إلى كريات كثيفة (الغرق فقط). وهي تولد حرارة قليلة جدًا ولا تقوم بجعل النشا هلاميًا بالكامل. يستخدم الطارد الحرارة والضغط العاليين لطهي العلف، مما يسمح بالتمدد (العلف الطافي) وقابلية هضم أعلى.

س2: هل يمكنني صنع العلف العائم والغاطس على حد سواء باستخدام نفس الماكينة؟

نعم. يمكنك التبديل بين التغذية العائمة والغاطسة عن طريق ضبط معلمات التشغيل (درجة الحرارة، وسرعة اللولب، والتهوية) وتغيير تركيبة القالب. ومع ذلك، فإن البرميل ذو التهوية مفيد على وجه التحديد للتغذية الغاطسة.

س3: لماذا تغرق حبيباتي العائمة بعد بضع دقائق؟

هذه مشكلة في ثبات الماء. وعادةً ما يعني ذلك أن عملية جلتنة النشا لم تكن مكتملة (درجة حرارة الطهي منخفضة للغاية) أو أن جودة المادة الرابطة رديئة. غالبًا ما تحل زيادة وقت المكوث في المكيف هذه المشكلة.

س4: كم مرة يجب عليّ استبدال الأجزاء اللولبية؟

بالنسبة للمصانع ذات السعة العالية التي تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، عادةً ما تدوم الأجزاء اللولبية في مناطق التآكل العالية (منطقة القياس) من 2000 إلى 4000 ساعة حسب جودة السبيكة. تدوم أجزاء منطقة التغذية لفترة أطول بكثير.

س5: ما هو محتوى الرطوبة المثالي للبثق؟

يجب أن تتراوح رطوبة الهريس الذي يدخل الطارد بشكل عام بين 25% و28%. إذا كان جافًا جدًا، فسوف تتعطل الماكينة. وإذا كانت رطبة للغاية، فستكون الكريات طرية ولن تتمدد.

س6: هل يدمر البثق الفيتامينات في العلف؟

يمكن أن تؤدي الحرارة العالية إلى تحلل الفيتامينات الحساسة للحرارة (مثل فيتامين C و A). ولتأكيد السيطرة على ذلك، يستخدم المصنعون أشكال الفيتامينات المستقرة حرارياً أو يرشون الفيتامينات على الكريات بعد التجفيف والتبريد.

س 7: ما هي المشروعات الصغيرة والمتوسطة ولماذا هي مهمة؟

يرمز SME إلى الطاقة الميكانيكية المحددة. وهي تقيس كمية الطاقة المدخلة من المحرك إلى التغذية. ويرتبط مباشرةً بدرجة الطهي (التبلور). إذا كانت SME منخفضة للغاية، فستكون الحبيبات خام وهشة.

س8: هل يمكنني معالجة مخلفات الأسماك النيئة مباشرةً في الطارد؟

لا، تحتوي مخلفات الأسماك الرطبة على الكثير من الرطوبة (70%+). يجب تجفيفها وطحنها إلى مسحوق السمك أولاً. وبدلاً من ذلك، يمكن أن يتعامل إعداد “البثق الرطب” مع عجائن ذات رطوبة أعلى، ولكن التركيبة لا تزال بحاجة إلى مواد رابطة جافة (دقيق/بران) لتشكيل كريات.

س9: لماذا يسد الطارد أو “يسد” الطارد؟

يحدث الانسداد عادةً أثناء بدء التشغيل أو إيقاف التشغيل إذا كان الإجراء غير صحيح. إذا كان الهريس جافًا جدًا، فإنه يتصلب. يمكن للأجسام الغريبة (المعادن/الحجارة) أيضًا أن تسد القالب. اغسل دائمًا بمزيج زيتي قبل الإغلاق.

س10: هل يستحق الطارد ثنائي اللولب التكلفة الإضافية؟

إذا كنت تنتج علفًا عالي الدهون (سمك السلمون/السمك المرقط) أو تستخدم تركيبات دقيقة جدًا (أقل من 0.8 مم لحضانة الجمبري)، فإن اللولب المزدوج ضروري. بالنسبة لتغذية سمك السلور أو البلطي القياسية ذات الدهون المنخفضة، فإن اللولب المفرد أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية.