Tahıl Ürünleri ile Nem Arasındaki İlişki
Nemin önemli olmadığı, istediğiniz zaman hasat yapabileceğiniz, küf ve toksinlerin depolanan ürünleri etkilemediği, değirmenlerin her zaman maksimum verimle çalıştığı ve nihai ürünlerin mükemmel olduğu bir dünya hayal edin. Kulağa harika geliyor, ancak tarım, yem ve ilgili endüstrilerde iyi bilindiği gibi, nem her süreçte belirleyici bir faktördür.
Birkaç adım geriye gidelim ve nemi kontrol ederek kârı ve verimliliği arttırmanın mümkün olduğu tüm adımlara kısaca göz atalım.
Hasat ve Harman
Hasat, olgun mahsullerin kesilip toplandığı, ardından harman adı verilen başka bir mekanik işlemle tahılların çıkarılmasına devam edilen prosedürdür. Verimin gideceği yere bağlı olarak, mahsullerin hassas nemde hasat edilmesi gerekir. Örneğin, tahılların çok kuruyken (su içeriği %20-25’in altında) hasat edilmesi ve harmanlanması malzemenin kaybolmasına, israfına ve kırılmasına yol açabilir.
Bunun aksine, ekinler çok ıslaksa, hasat ekipmanının ek olarak ayarlanmasını gerektiren mekanik sorunlar ortaya çıkabilir. Islak ekinler ayrıca makinenin ağırlık kapasitesini sınırlayacak ve harmanlama işleminde sorunlara neden olacaktır. Verimin su içeriği, kuru ağırlığı hesaplamak için doğrudan biçerdöverin içinde ölçülebilir ve ayrıca tarladaki mekansal değişkenlik hakkında ek bilgi sağlar.
Yere ve hava durumuna bağlı olarak, depolama ve kurutma işlemlerinden önce küf ve toksinler ürüne bulaşabileceğinden, ilk 48 saat verim için çok önemlidir. Hasat sırasındaki nemi bilmek, çiftçinin hızlı bir şekilde önceden plan yapmasına da olanak tanır.
Depolama ve Kurutma
Önceki işlemlerden sonra, mahsulün küflenmeyi, bozulmayı veya ısı lekelerini önlemek için uygun şekilde saklanması ve muhafaza edilmesi gerekir. Bunlar genellikle, doğrudan tahılın nem içeriğiyle ilgili problemler yaratır. Depolama sırasında nemin izlenmesi, depolama işlemlerini düzenleyebilmek ve sorunlara zamanında tepki verebilmek için esastır.
Kurutma, tahılları güvenli bir şekilde depolamak için yaygın bir uygulamadır ve mükemmel neme ulaşmak için hassas bir süreçtir. Hedefi kaçırarak, mahsul hala küflenmeye ve bozulmaya eğilimlidir. Öte yandan, aşırı kurutma sadece pahalı bir enerji israfı değildir, aynı zamanda tahıl kabuğunun hasar görmesine ve kırılmasına neden olabilir. Bu durum tahılı küflenmeye ve böcek saldırılarına eğilimli hale getirir. Aşırı kurutma da tanelerin küçülmesine ve verim kaybına neden olabilir.
Kurutucuya giren malzemenin değişken su içeriği vardır ve bu, malzemenin ısıya maruz kalması gereken süreyi veya sıcaklığı düzenlemeyi zorlaştırır. Bu süreçte, paradan tasarruf etmek ve kaliteyi artırmak için kurutucuyu otomatikleştirmek için hat içi nem kontrolü kullanılır.
Şartlandırma
Kurutma işleminden sonra malzeme ve sistem gereksinimlerine göre şartlandırılarak ürüne tekrar su verilmesi gerekebilir. Bu işlem öğütme değirmeninden önce ve peletleme işlemlerinden önce yapılabilir. Nihai uygulamaya bağlı olarak, şartlandırma ayrıca mikropları öldürmek, malzemeleri pişirmek ve nişastayı jelatinleştirmek için malzemeyi ısıtabilir. Nem kontrolünün kurutma aşamasını iyileştirmesi gibi, giriş malzemesindeki değişikliklere zamanında tepki vermek için hedef nemi izleyerek koşullandırma sürecini de geliştirir.
Bileme
Öğütme, birçok gıda işleminde en çok enerji tüketen dönüşümlerden biridir. Mekanik etki yoluyla, farklı kimyasal ve mikrobiyolojik stabilite elde etmek için tahıllar, tohumlar, meyveler ve çok daha fazlası gibi gıda malzemelerinin boyutunu küçültür. Sonuçlar, kullanılan makineler ve yöntemlerin yanı sıra işlenen malzemenin sertliği ve nemine göre değişir.
Tokluk, bir malzemenin kırılmaya karşı direnç gösterme yeteneğidir. Bu nedenle, daha sert malzemenin boyutunun küçültülmesi için daha fazla mekanik enerjiye ihtiyacı olacaktır. Bir malzemenin plastisitesi veya sünekliği, nihai boyutunun yanı sıra parçalanmadan önce emilen enerji miktarını da belirler. Daha fazla plastik veya sünek malzeme, kırılmak için daha fazla enerjiye ihtiyaç duyacak, ancak daha düzenli bir nihai şekli koruyacaktır. Buna karşılık, daha az plastik veya sünek malzeme daha ince ve düzensiz kırık benzeri parçacıklara parçalanacaktır.
Malzemenin esnekliği, su içeriği ile tanımlanır. Malzemenin nemini kontrol ederek, işlemin enerji tüketimini, toz parçacıklarının son boyutunu ve ürün verimini ve kaybını belirlemek mümkündür. Bu sebeplerden dolayı pek çok gıda maddesinin başlangıç nemi, öğütme işleminden önce düzenlenmesi gereken en önemli unsurdur.
Taşıma ve Akışkanlık
Öğütme işleminden sonra, su molekülleri arasındaki bağlar tozun yapışkanlığını ve topaklanma etkisini etkilediğinden, parçacıkların akışkanlığını belirlediği için nem çok önemli olmaya devam eder.
Peletleme
Peletleme, formülasyonun hayvanlar tarafından daha kolay tüketilen silindirik şekillere ekstrüde edilmesi işlemidir. Karışımın içeriği, çeşitli uygulamalar ve tarifler arasında son derece değişkendir. Ancak, bu süreçte ve diğer tüm adımlardan sonra bile su içeriği, peletlerin kalitesini ölçmek için hala önemli bir faktördür. Ek olarak, peletlerin depolama için kurutulması gerekebilir.
Kontrol ve Sensörler
Özetle nem, maliyetleri ve ürünlerin kalitesini etkiler. Sürecin her adımında malzemenin su içeriğini bilmek ve ardından kontrol etmek, verimliliği artırmak, karbon ayak izini azaltmak ve paradan tasarruf etmek için gereklidir.
Bu sonuçlara ulaşmak için malzemeden numune almak yeterli değildir, çünkü numuneler tüm partiyi temsil etmeyebilir ve geri bildirim sürecinin hızı yeterli olmayabilir. Hat içi sensörler ile süreçte gerçek zamanlı kontrol elde etmek mümkündür.
Su içeriği dolaylı bir ölçüm olduğundan, bu, değerin yalnızca ölçülen başka bir özellikten hesaplanarak elde edilebileceği anlamına gelir. Bu sebeple, aşağıdakiler gibi diğer tüm değişkenleri mümkün olduğu kadar sabit tutmak gerekir:
– Malzeme bileşimi (karışım tarifi)
– Parçacık boyutu
– Sensör üzerindeki basınç
– Akış hızı
Sensörleri her reçete veya formülasyon için yalnızca sistem kurulumundan sonra kalibre etmek önemlidir. Kalibrasyon, doğru laboratuvar testleri ile gerçekleştirilmelidir. Herhangi bir sensörü başka bir farklı sensörle kalibre etmek, yanlış kalibrasyonlara yol açan bir dizi hataya neden olarak başlangıç hedefini tamamen bozabilir.
Proseste kullanılan yöntemden bağımsız olarak, herhangi bir sensörü kalibre ederken, laboratuvar testi sırasında numunenin nemini kuru ağırlığa ulaşmak için tamamen “pişirmek” çok önemlidir. Çünkü bu, sensör tarafından bildirilen nemi tanımlamak için kullanılacaktır.
Piyasada birçok nem sensörü bulunmaktadır ve kullanılan farklı teknolojileri beş kategoride özetleyebiliriz:
Teknolojilerdeki temel ve genellikle gözden kaçan bir fark, çıktılarının doğrusallığı ve kararlılığıdır. Dirençli, kapasitif ve analog mikrodalga sensörlerin nemle doğrusal olmayan bir ilişkisi vardır, bu da eğriyi tasarlamak için çok sayıda nokta gerektirdiklerinden kalibre edilmelerini çok zorlaştırır. Doğrusal olmayan ölçüm teknikleri de terazinin ıslak ve kuru ucunda doğruluk payında düşüş sağlar.
Dijital ölçüm tekniğine sahip sensörler doğrusal bir çıkışa sahiptir. Böylece sinyal ve su içeriği doğrudan ve orantılı olarak ilişkilidir. Bu yöntem, birkaç nokta ile optimum bir kalibrasyonun elde edilmesini sağlar. Teorik olarak, doğrusal bir sistemde sadece iki nokta ile kalibrasyon elde etmek mümkündür.
Hasattan nihai ürüne kadar kısa bir yolculuk yaptık ve su içeriği kontrolü ile otomasyonun önemini gözlemledik.
Bu sistemin ideal gereksinimlerini tanımlamak artık mümkün:
– Saniyede birden çok okuma ile uyumlu olarak, kontrolün hedef nemi ayarlaması ve üzerinde kalması için hızlı geri bildirim sağlar.
– Sağlam, zorlu endüstri koşullarına dayanacak şekilde yüksek kaliteli malzemelerden yapılmıştır.
– Doğrusal çıkış, zaman açısından kararlı, her koşulda doğru ve kalibre edilmesi kolaydır.
– Birden çok tarif için birden çok kalibrasyon saklar.
– Kendi kendine yeten ve önceden var olan bir sisteme entegre edilmesi kolaydır.
– Düşük bakım ve uygun maliyetlidir.
– Tam bağlantı ve uzaktan analiz için herhangi bir cihazdan izleme yapabilmelidir.
– Yüksek sıcaklık direnci de gerekli olabilir.
– Bazı uygulamalar ayrıca ATEX veya IECEx sertifikaları gerektirebilir.