Fatores críticos para uma aplicação perfeita de aditivos em pó e líquidos à ração

Os aditivos (aminoácidos, vitaminas, etc) destinam-se a compensar algumas deficiências nutricionais das principais matérias primas, ou a elevar a qualidade da ração (ex.: enzimas). Representam uma pequena parte de uma fórmula de ração, mas seu impacto sobre o custo da ração é alto.

Portanto, a adição correta desses aditivos é um desafio cotidiano para o gerente da fábrica de ração, seja qual for a forma do aditivo, em pó ou líquido.

A aplicação adequada dos aditivos é medida pela recuperação e homogeneidade na ração.

A recuperação, expressa em porcentagem da taxa téorica de incorporação, avalia, por um lado, a capacidade que tem o processo de dosar com exatidão e transferir sem perda ou retenção do produto, e, por outro lado, a estabilidade do aditivo no processamento da ração.

A homogeneidade, expressada pelo coeficiente de variação entre os resultados da análise de diversas amostras do mesmo lote, avalia a capacidade que tem o processo de misturar adequadamente o aditivo com os demais ingredientes, sem desagregação, considerando que o aditivo tenha qualidade para ser misturado de forma homogênea (ver miscibilidade).

O processo mediante o qual se acrescentam aditivos em pó não deve ser subestimado. É preciso considerar diversos pontos no intuito de obter ração de boa qualidade.

Dependendo da fábrica de ração, a dosagem pode ser feita manual ou automaticamente. Seja como for, o sistema de pesagem precisa ser compatível com a precisão necessária ao aditivo, para reduzir o risco de inconsistências.

Quando se instala um sistema de dosagem automática, todos os elementos devem ser projetados para garantir a exatidão necessária ao aditivo. O dispositivo de dosagem deve ser do tamanho certo e precisa ser operado à velocidade apropriada, porque quanto mais rápida a dosagem, menor será sua precisão. Segundo a regulação (EC) No 183/2005, “Todas as balanças e dispositivos de mensuração 2 usados na fabricação de rações devem ser apropriados para a faixa de pesos ou volumes a serem mensurados, e sua exatidão deve ser testada periodicamente ”. Isto significa que o incremento nas células de carga, que determina sua exatidão, deve ser menor do que a menor quantidade a ser dosada. Além disso, é preciso prestar atenção à qualidade da conexão com o Controlador Lógico Programável (CLP), que tem de ser robusto e livre de ruído. Por fim, o valor armazenado pelo software de Fabricação Auxiliada por Computador, precisa ser capaz de administrar o erro adicionado pelo peso derivativo (pre-act).

Quando se implementa um sistema manual, a influência mais importante será a do fator humano. Portanto, além de dispor de uma balança que ofereça precisão suficiente, é preciso contar com operadores bem treinados.

Em cada caso, a instalação da pesagem tem de ser controlada e calibrada periodicamente, com manutenção completa pelo menos uma vez por ano. Isto é particularmente verdadeiro para os sistemas automáticos e diz repeito a todos os passos das configurações do dispositivo de dosagem para a tela do computador.

Embora seja fundamental, a pesagem apropriada não é suficiente, pois outros aspectos podem afetar a recuperação. De fato, a perda por adesão do produto causada pelo transporte entre o sistema de dosagem e o misturador deve ser levada em consideração porque acrescenta erro à recuperação e é fonte de contaminações cruzadas. Portanto, todo o conteúdo do alimentador de pesagem precisa ser transferido para o misturador com transporte mínimo. Isto pode ser conseguido por gravidade ou por meio de um sistema de transferência pneumático ou mecânico.

O misturador é a única máquina que dá homogeneidade à ração. Se nada for feito para manter as partícula unidas (com a peletização) após a mistura, as quedas e transferências contribuirão para a deterioração da mescla (Wilcox R.A, 1976). Assim sendo, uma homogeneidade ruim depois da mistura, raramente pode ser melhorada mais adiante.

Podem-se obter resultados adequados de mescla com todo tipo de misturadores (helicoidal, de pá, de eixo simples ou duplo). No entanto, quando comparada com a das outras matérias primas, a taxa de incorporação do aditivo é muito pequena e precisa ser ajustada à quantidade mínima que o misturador pode processar. Além disso, é preciso dedicar particular atenção ao local e à sequência temporal em que os aditivos são carregados. Tudo isto ajudará a evitar o fenômeno de não-mistura que pode ocorrer se o aditivo for carregado em uma zona morta do misturador (Jean-Pierre Melcion, 2003). Exemplos de zonas mortas são o espaço entre os helicóides e o fundo do misturador e a parte superior da massa quando o misturador está sobrecarregado.

Assim como o equipamento de dosagem, a exatidão do processo de mistura deve ser verificada pelo menos uma vez por ano. “Na maioria dos casos, a meta deve ser a obtenção de um CV de menos de 10% ” (FEFAC, 2014) para a variação dos testes de homogeneidade de aditivo.

Atenção aos riscos de desagregação A desagregação pode ser definida como separação dos componentes da ração nas diferentes etapas de produção, tais como transferência, transporte, mistura ou qualquer outro procedimento (Fisher, 3 1960). Isto significa que a desagregação será fonte de separação de fases e carry-over, causados por três mecanismos fundamentais que descrevem as interações entre partículas de ração: cizalhamento, difusão e convecção (Bertiaux H., 1999). Combinados, estes mecanismos não surtirão os mesmos efeitos sobre todos os componentes da ração porque as partículas diferem em tamanho, forma, densidade e elasticidade (Moritz F., 1965). O resultado levará a diferentes fenômenos físicos característicos: Trajetória de partícula, percolação, desagregação, decantação e vibração (Jean-Pierre Melcion, 2003).

Figura 1: De Jean-Pierre Melcion, 2003. Diferentes fenômenos físicos causadores de separação de partículas. A: trajetória das partículas, B: Percolação, C: Desagregação, D: Elutriação, E: Vibração.

Na indústria da ração, o uso de aditivos líquidos é tão frequente quanto o dos pós. Às vezes, as mesmas precauções se aplicam. Algumas outras vezes, é preciso cuidar de aspectos particulares.

A dosagem de líquidos pode ser feita por meio de sistemas manuais ou automáticos usando uma balança para pesagem. Em ambas as situações, é preciso tomar as mesmas precauções respectivas que no caso dos pós, no intuito de assegurar a maior exatidão possível.

A natureza líquida do aditivo, possibilita o uso de mensuração como tecnologia alternativa para a dosagem. Para tanto, utiliza-se um medidor de vazão, que pode ser mecânico (mede o fluxo de volume por meio de um dispositivo acionado pela força do líquido), eletromagnético (mede o fluxo de volume relacionado com a tensão gerada quando o líquido atravessa um campo eletromagnético) ou de massa (avalia o fluxo de massa medindo a deflexão causada pelo líquido no tubo sensor). Os fluxímetros mecânicos são econômicos, ao passo que os eletromagnéticos apresentam a vantagem de trabalharem sem queda de pressão. Contudo, os fluxímetros de massa são confortáveis, pois não precisam ser calibrados em função da densidade dos líquidos. Todos os tipos são suficientemente exatos e exigem pouquíssima manutenção.

Um sistema de dosagem de líquidos por mensuração é uma instalação automatizada. Sua precisão geral vem do medidor de vazão e da sequência de mensurações gerada pela capacidade de aquisição de dados do CLP (frequência de trabalho) à velocidade de fechamento da válvula. Além disso, como no caso dos pós, a conexão com o CLP deve ser de qualidade e o valor armazenado pelo software de produção deve ser corretamente registrado.

Seja qual for a tecnologia de dosagem escolhida, para o transporte do aditivo é preciso instalar um conjunto de bombas e válvulas apropriadas às características do líquido. Além disso, a manutenção e a calibração de todo o sistema (da medida dos fluxímetros ao valor no monitor do computador) têm de ser feitas anualmente.

Quando se pulveriza um aditivo líquido, a instalação deve ser projetada para maximizar sua miscibilidade, que depende principalmente do número e tamanho das gotículas (ver miscibilidade). O primeiro elemento a ser considerado é o bico, que precisa assegurar um padrão de pulverização o mais amplo possível, sem emissão em névoa (recomenda-se um bico pulverizador tipo flatbed). A seguir, a pressão aplicada deve ser adequada para a correta formação e dispersão das gotículas. O ar não deve penetrar nos tubos devido ao risco de irregularidade no fluxo.

Ao misturar, a posição dos bicos é fundamental. O jato deve ser dirigido para a área onde a mistura é mais vigorosa (G.M.A. Engelen, 1999). Os jatos de diferentes bicos não devem tocar-se, e a trajetória das gotículas deve ser livre de obstáculos para que nada perturbe a pulverização.

No caso de alguns ingredientes líquidos, a temperatura é o principal parâmetro que afeta o desenvolvimento das gotículas, porque pode alterar sua viscosidade. Portanto, deve-se aplicar controle de temperatura ao sistema, no intuito de obter viscosidade constante, correspondente às características das gotículas que se deseja obter. Por exemplo: para D, L-metionina hidróxi (D,LHMTBA), a temperatura de trabalho que proporciona viscosidade adequada é de 15-20°C.

Condições adequadas de mistura Deve-se tomar precauções similares às que se aplicam aos aditivos em pó. A transferência da pesagem deve ser feita sem perdas; assim, é preciso prestar especial atenção aos vazamentos. Sempre que possível, use distâncias curtas entre o fluxímetro e o misturador. A pulverização deve evitar as zonas mortas quase imóveis e respeitar a sequência temporal. Além disso, a experiência da Adisseo já demonstrou que os aditivos líquidos precisam ser incorporados antes dos líquidos de alto volume (tais como óleo) em um breve tempo de pulverização, sem estender o procedimento global de mistura (figura 2).

Figura 2: Tempo necessário para obter boa homogeneidade em misturador helicoidal. O acréscimo de aditivos líquidos (como metionina) não aumenta a duração do ciclo total de mistura. 

A Adisseo, tem se valido da sua presença internacional, para realizar ensaios de homogeneidade e recuperação de metionina em todo o mundo. Durante os três últimos anos, um estudo realizado em 44 fábricas de ração da Europa, Oriente Médio e África, apresentou resultados claros.

Os dados coletados demonstram que a homogeneidade é equivalente seja qual for a natureza do aditivo (Figura 3). Sempre que se obtém um resultado consistente para pó (D,L metionina), o mesmo ocorre para líquido (D,L-HMTBA), com resultados altamente similares.

Os estudos da Adisseo também chegaram à conclusão de que os vários tipos de misturador utilizados podem oferecer resultados homogêneos. Além disso, esses estudos também mostraram que é possível obter a homogeneidade visada independentemente da taxa de incorporação. No entanto, a qualidade da mistura depende de todos os critérios descritos acima, motivo pelo qual o suporte da Adisseo é um diferencial valioso ao aplicar aditivos.

A Adisseo orienta seus clientes para que obtenham a mais alta qualidade de ração possível e oferece o “Perfil do Misturador” (ver Perfil do Misturador), serviço desenvolvido especialmente para avaliar a recuperação e a homogeneidade com vistas a detectar eventuais desvios. Se for o caso, os especialistas da Adisseo irão propor medidas corretivas, bem como programas de manutenção, para que o cliente possa atingir sua meta de qualidade.

Os dados compilados não deixam dúvidas (Figura 4): 76% das instalações que contam com o suporte dos especialistas da Adisseo têm o rendimento esperado e quase 90% obtêm resultados homogêneos. O equipamento que não tem esse suporte, gera, ao contrário, resultados fortemente dispersos (Figura 5), só 38% dos quais atingem os padrões de qualidade (Figura 4). Isto mostra que a perícia da Adisseo significa valor agregado comprovado para a correta aplicação e análise de seus aditivos na ração.

Além disso, é importante seguir um protocolo padronizado (como o Perfil do Misturador da Adisseo) que garanta a representatividade das amostras a fim de obter resultados confiáveis.

Figura 4: Desempenho de qualidade para instalações com e sem suporte da Adisseo. Os resultados foram obtidos após análise de D,L-HMTBA de 72 instalações (38 com suporte da Adisseo e 34 sem).

Figura 5: Homogeneidade e recuperação para instalações projetadas por cliente e pela Adisseo. Os resultados foram obtidos analisando a recuperação e o coeficiente de variação de D,L-HMTBA. Foram coletadas amostras de 72 misturadores diferentes. A Adisseo oferece seu suporte aos clientes para melhorar os resultados em caso de inconsistência.

Esses resultados, obtidos em instalações de produção, confirmam que a observância e a verificação de diversos fatores críticos levam ao alto desempenho na aplicação de aditivo, tanto em pó quanto líquido. Isto pode ser realizado por meio do programa DIM (Design, Implementação e Monitoramento) da Adisseo. Ao oferecer uma experiência de engenharia customizada, a Adisseo ajuda seus clientes a projetarem adequadamente suas instalações para que estas sejam rentáveis e eficientes em termos de qualidade. Os especialistas ajudam a instalar, calibrar e validar o equipamento, e proporcionam o treinamento necessário à sua operação. Com vistas a manter o desempenho do equipamento, a Adisseo auxilia no monitoramento da qualidade da ração e, quando necessário, providencia ações corretivas ou preventivas. Tudo isto com o objetivo de prestar a seus clientes o serviço mais apropriado.