Máy đo độ cứng viên cám – Đo đại lượng vật lý của thức ăn viên cho động vật
Chất lượng vật lý của thức ăn viên hay đại lượng vật lý của thức ăn viên cho động vật có thể đóng góp vào hiệu quả sản xuất và sức khỏe của vật nuôi, hoặc nó có thể đơn giản là một khía cạnh thẩm mỹ quan trọng đối với người mua. Với bất kể lý do là gì, khi chất lượng được mong muốn thì phải có cách để đo lường nó. Hơn nữa, phép đo này có thể được thực hiện khi thức ăn đang được sản xuất và dự đoán được về cách thức nguồn thức ăn này sẽ như thế nào khi cấp tới cho động vật.
Các tính chất vật lý dưới đây liên quan tới chất lượng thức ăn viên cho động vật cần được quan tâm và đo lường:
1. ĐỘ BỀN
Độ bền của viên cho biết khả năng chống lại sự tiêu hao hay hao hụt của viên trong quá trình bảo quản và vận chuyển. Trong thế giới thực, các viên được nâng lên, thả xuống máng vào thùng rỗng, được tăng cường, thổi, xếp chồng lên nhau trong các túi và mọi sự kết hợp của các hành động được liệt kê trước đó. Mỗi khi viên nén cọ xát với bề mặt hoặc tác động vào vật thể sẽ có khả năng xảy ra mài mòn.
Nhiều phương pháp độ bền của viên nén đã được sử dụng để dự đoán mức độ bền của viên nén sẽ chịu được chấn thương như vậy.
a. Phương pháp nhào lộn cơ học
Công việc ban đầu trong thử nghiệm độ bền đã được thực hiện tại Đại học Bang Kansas. Tiến sĩ Harry Pfost đã phát triển một hệ thống mô phỏng các điều kiện xử lý thông thường. Với khoảng 25 kg nguyên liệu bột viên được nạp vào phễu tăng áp, làm rỗng vào một vít 15 cm, chuyển một mét đến gầu thang máy, nâng lên 2,5 mét và được xả trở lại phễu tăng áp. Sau khi tái chế trong 10 phút, nguồn cấp nguyên liệu được loại bỏ và tỷ lệ nguyên liệu có độ mịn mảnh được đo (Pfost, 1962). Sử dụng hệ thống này, các nhà nghiên cứu có thể quan sát ảnh hưởng của nhiệt độ, chất kết dính và độ dày khuôn đùn đến độ bền của viên nén.
Butler Manufacturing Company đã đơn giản hóa hệ thống này thành một buồng quay duy nhất được gọi là “KSU Tumbler” hoặc “Tumbling CAN.” Trong phương pháp này, 500 gam bột viên đã làm nguội, được sàng lọc và được đưa vào trong một hộp kim loại có kích thước 30 cm x 30 cm x 12 cm và có vách ngăn dài 23 cm, rộng 5 cm và nằm ở tâm theo đường chéo bên trong hộp. Hộp quay KSU Tumbler hoặc hộp “Tumbling Can” này được quay với tốc độ 50 vòng/phút / RPM trong 10 phút, sau đó các viên này được lấy ra và sàng lọc lại. Và chỉ số độ bền của viên (PDI-pellet durability index) được định nghĩa là tỷ lệ phần trăm viên sống sót còn lại trong quá trình thử nghiệm và được giữ lại trên mặt sàng lưới (Pfost, 1976).
Phương pháp KSU Tumbler thường cho thấy mối tương quan tốt với chất lượng thực tế của thức ăn viên được cung cấp cho động vật. Ví dụ, chất lượng viên tốt đạt yêu cầu ở ba công thức khác nhau của viên nén cho đối tượng gà tây xuất chuồng được đo khi các viên này được chuyển đến trang trại. Các công thức khác nhau được kỳ vọng sẽ tạo ra chất lượng thức ăn viên khác nhau. Điều này được tạo ra bởi cả KSU Tumbler và các viên chất lượng tốt thực tế được giao (Bảng 20-1).
Công thức đầu tiên là hỗn hợp ngô / đậu nành tiêu chuẩn; công thức tiếp trong lần thứ hai, chất kết dính lignin sulfonate 1% đã được thêm vào; trong công thức lần thứ ba, 10% lúa mì đã thay thế cho một lượng ngô tương đương. Thông qua KSU Tumbler dự đoán 23,0%, 14,0% và 18,6% đưa ra cho chất lượng viên tốt đạt được cho ba phương pháp điều chế, tương ứng. Và thực tế số lượng tỷ lệ viên thức ăn tốt đạt đo được là 21,3%, 9,7% và 15,1% (Winowiski, 1988).
Việc sai lệch thực tế so với phương pháp KSU Tumbler tiêu chuẩn sẽ thay đổi kết quả.
Thay đổi tốc độ vòng quay RPM thường dẫn đến mài mòn ít hơn (tức là PDI cao hơn). Sử dụng mẫu lớn hơn làm giảm mài mòn (PDI cao hơn) trong khi mẫu nhỏ làm tăng mài mòn (PDI thấp hơn). Các đai ốc lục giác bằng thép hoặc ổ bi thường được thêm vào buồng nhào lộn để tăng mức độ phá hủy. Có thể sử dụng bất kỳ loại kim loại rời nào được bổ sung cho mục đích này, nhưng nên sử dụng loại đai ốc lục giác lớn 20 mm.
Các loại hạt nhỏ hơn khó tách ra khỏi khối lượng của viên và các ổ bi có xu hướng lăn đi. Cần lưu ý rằng các loại đai nút lục giác mới có khả năng phá hủy mạnh hơn các loại hạt cũ, có thể là do độ sắc của các góc của chúng.
Hình 20-1 minh họa 12 mẫu được thử nghiệm đầu tiên bằng phương pháp KSU Tiêu chuẩn và sau đó đưa trở lại máy thử nghiệm thêm 10 phút nhào lộn với bốn đai ốc 20 mm. Kết quả đường phẳng chất lượng theo thử nghiệm tiêu chuẩn cho thấy sự khác biệt giữa các mẫu khi các đai ốc được thêm vào để tăng thêm mài mòn.
Điều thú vị là kết quả độ cứng của viên được đo trên máy Acme Penetrometer (xuyên độ kế hay thẩm kế) cho thấy một hình ảnh phản chiếu của các kết quả nhào lộn kéo dài.Phương pháp KSU Tumbler tiêu chuẩn có thể hoạt động tốt đối với các viên cô đặc từ ngũ cốc với dự kiến sẽ phân bổ với hàm lượng hạt mịn từ 10% trở lên. Tuy nhiên, khi thức ăn tinh từ ngũ cốc được pha chế cho bò sữa – nơi mức độ mịn đạt được dự kiến dưới 5% – thì KSU Tumbler có thể không đủ sức phá hủy để xác định sự khác biệt về chất lượng. Tuy nhiên, nó vẫn là một công cụ hữu ích để đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng được vận chuyển đến tay khách hàng, nhưng nó thường không cho phép mức độ phân biệt cần thiết để hiểu được quy trình ép viên.
Trong trường hợp này, các viên cứng hơn có xu hướng kém bền hơn. Phản ánh thất thường trong ví dụ này có thể liên quan đến sự thay đổi trong tỷ lệ bổ sung mật đường; mật độ cao sẽ làm cho viên bị mềm nhưng không bền.
Hình 20-1. So sánh ba phương pháp thử đối với viên nén sữa:
Một biến thể của KSU Tumbling Can là “ống thử nghiệm”. Thiết kế dạng Xi lanh, bằng kim loại hoặc nhựa PVC, được bịt kín ở một đầu và cố định bằng nắp có thể tháo rời ở đầu kia. Cỡ mẫu thường là 100 gam bột viên đã được sàng lọc. Các đối tượng bằng kim loại như đai ốc lục giác hầu như luôn được thêm vào cùng với các viên. Các ống được quay từ đầu đến cuối với tốc độ thích hợp để tạo ra tác động tối đa của các viên ở đáy ống. Chiều dài ống từ 45 đến 100 cm. Thời gian luân phiên từ 10 – 20 phút.
Một ưu điểm mạnh của ống thử nghiệm là chế tạo đơn giản và không tốn kém. Ngoài ra, nó cho phép nhiều thử nghiệm có thể được thực hiện đồng thời. Tùy thuộc vào số lượng ống được sử dụng.
Hình 20-2. Mối tương quan giữa ống thử nghiệm và KSU Tumble tiêu chuẩn.
Tuy phương pháp thử nghiệm bởi ống này chưa bao giờ được tiêu chuẩn hóa bởi ngành công nghiệp, nhưng nó là một phương pháp hiệu quả và tương quan tốt với KSU Tumbler.
Ví dụ, so sánh trực tiếp giữa tiêu chuẩn KSU Tumbler và Tube Tester được thực hiện trên 41 mẫu được chọn từ thức ăn khẩu phần gà thịt, bê hoặc sữa (Hình 20-2). Trong trường hợp này, thử nghiệm với ống dài 90 cm, quay với tốc độ 20 vòng / phút trong 20 phút và chứa 100 gam viên nén với hai đai ốc 20 mm. Mặc dù kích thước mẫu nhỏ hơn, thời gian nhào lộn kéo dài và bao gồm các đai ốc sáu cạnh làm cho ống thử nghiệm này hoạt động mạnh hơn so với KSU Tumbler tiêu chuẩn. Tuy nhiên kết quả cho thấy mối tương quan giữa hai phương pháp là tốt (Winowiski, 1982).
b. Phương pháp nhào lộn bằng khí nén
Máy thử nghiệm bằng khí nén cũng đã được sử dụng để đo độ bền của viên nén. Trong hầu hết các trường hợp, 100 gam viên nén bột được sàng thử nghiệm. Do đó, trọng lượng của các viên được thu hồi khi kết thúc thử nghiệm là độ bền thực tế theo phần trăm. Máy thử khí nén thường cung cấp các ưu điểm sau so với máy nhào cơ học:
• Tự động loại bỏ viên mảnh nhỏ đòi hỏi ít công việc hơn;
• Tính toán loại bỏ trong 100 gram mẫu
• Thời gian chạy ngắn hơn – thường là 30 giây hoặc một phút;
• Không có bộ phận chuyển động tiếp xúc; và
• Yên tĩnh hơn.
Một trong những lưu tâm, đo là những sai sót có thể xảy ra đối với máy thử khí nén là vận tốc hoặc áp suất của luồng khí có thể ảnh hưởng đến kết quả và điều này đôi khi không được kiểm soát. Ngoài ra, máy thử khí nén không thể được sử dụng cho các viên lớn; 8 mm có thể là đường kính viên tối đa thực tế có thể được sử dụng.
Một trong những thiết bị kiểm tra viên nén bằng máy khí nén thương mại đầu tiên được phát triển ở Anh bởi John Payne của Holmen Bruk (Major, 1982). Trong khi phương pháp KSU Tumbler đang lan rộng khắp châu Mỹ, Holmen Tester đã trở thành thiết bị kiểm tra độ bền phổ biến nhất ở Châu Âu, với rất ít sự trùng lặp. Borregaard gần đây đã phát triển một máy khí nén cải tiến thay thế cả Holmen Tester và ở một mức độ nào đó là cả KSU Tumbler.
Nhiều thiết bị thử nghiệm khác nhau được sử dụng để đánh giá độ bền của thức ăn công nghiệp (Bảng 20-2). Cả bốn phương pháp đều xác định thức ăn viên cho thỏ là bền nhất và thức ăn viên cho gà thịt là nhỏ nhất. Tuy nhiên, Holmen, Borregaard và KSU sửa đổi có hiệu quả hơn trong việc phân biệt sự khác biệt trung gian về chất lượng so với KSU không có hạt. Tương quan giữa tất cả các phương pháp là cao (Payne, 1997).
2. ĐỘ CỨNG
Độ cứng của viên nén thức ăn chăn nuôi cũng cần thiết được đo, và nó không chỉ là một dấu hiệu của tính toàn vẹn vật lý hoặc để đảm bảo viên không quá cứng đối với động vật loài cụ thể.
Độ cứng của viên được đo từng viên một, so với máy nhào trộn kiểm tra hàng trăm viên cùng một lúc. Để có được mức trung bình hợp lý, cần phải thử nghiệm ít nhất 10 viên mỗi mẫu. Một vấn đề khó khắc phục khi kiểm tra độ cứng là việc lựa chọn 10 viên để lấy mẫu. Bởi chính hành động chọn những viên này sẽ làm sai lệch kết quả.
Độ bền của viên sẽ thay đổi tùy thuộc vào phần khuôn mà nó được sản xuất. Tâm của khuôn thường có tốc độ đùn cao hơn, thời gian chết ít hơn và hao mòn nhiều hơn; các viên nén từ phần này sẽ mềm hơn và kém bền hơn. Trung bình, nhiều viên hơn đến từ các hàng trung tâm của khuôn, nhưng những viên dài hơn và cứng hơn được tạo ra ở bên ngoài khuôn có nhiều khả năng được chọn để thử nghiệm hơn.
Với quan niệm thông thường, người ta thường chấp nhận rằng viên cứng hơn cũng sẽ bền hơn. Tuy nhiên, điều này có thể không phải lúc nào cũng đúng. Viên có chứa thành phần mật đường thường mềm nhưng vẫn bền.
Hãy xem xét sự khác biệt giữa việc bẻ chiếc bánh quy mật đường so với một chiếc bánh quy bột mì. Bánh quy mật đường mềm hơn, nhưng khi bẻ ra, nó hầu như không có vụn. Mật đường dạng viên cao có thể mềm hơn nhưng có độ bền tốt vì tạo ra ít hạt mịn mảnh.
Máy đo độ cứng viên cám đầu tiên được sản xuất bởi Stokes và Pfizer. Hiện tại máy đo độ cứng Kahl được sử dụng phổ biến nhất, nhưng các thiết bị khác như Máy đo độ xuyên tâm hay thẩm kế Acme cũng có thể được sử dụng.
Ngoài ra, hiện nay trên thị trường, loại máy đo độ cứng viên cám của Wenzhou Tripod Instrument (Trung Quốc), model AGW-20, cũng thường được lựa chọn, nó sử dụng phổ biến trong đo lường đại lượng vật lý độ cứng của viên thức ăn chăn nuôi, cũng như các hạt ngũ cốc trong nông nghiệp. Máy có thiết kế hiện đại, thẩm mỹ công nghiệp, cơ động chắc chắn, nhỏ gọn., tối ưu diện tích. Có thể nói đây là thiết kế cho sử dụng đặc biệt để kiểm tra độ cứng của các loại ngũ cốc và viên nén thức ăn chăn nuôi (cám viên, lúa mì, gạo, v.v.).
Máy đo độ cứng viên cám này áp dụng kỹ thuật đo lực tiên tiến, độ chính xác của phép thử cao. Thiết bị này vượt trội hơn sản phẩm cùng loại do công ty PHARMA TEST Tây Đức sản xuất về hiệu suất, hình thức đẹp hơn, sự linh hoạt của máy cho phép nó có thể thử nghiệm nguyên liệu đầu vào tại hiện trường, tại nơi mua hoặc thử nghiệm R&D trên bàn của phòng thí nghiệm trong nhà máy. Và giá của nó chỉ bằng 1/20 so với giá hãng của Đức. Máy đo độ cứng viên cám AGW-20 đặc biệt được lựa chọn cho các vấn đề về chi phí tài chính – hiệu quả kinh tế và hồ sơ kỹ thuật của các đơn vị nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi hiện nay tại Việt nam.
(*) Chi tiết tham khảo thêm về máy đo độ cứng viên cám TẠI ĐÂY
3. ĐỘ VỤN (độ mịn)
Hàm lượng độ vụn trực tiếp từ viên nén qua máy nghiền có thể là một chỉ báo tốt về chất lượng thức ăn viên. Thậm chí viên nén tốt nhất sẽ có khoảng 1% độ vụn vào tại thời điểm tạo thành. Khi chất lượng giảm sút, hàm lượng độ vụn sẽ tăng lên.
Để kiểm tra điều này, 100 mẫu thức ăn cho gà tây nuôi và các viên hoàn thiện được thu gom trực tiếp từ khuân đùn, làm nguội, cân và bỏ độ vụn phân mảnh qua Rây sàng số 6 (Winowiski, 1987). Độ vụn mảnh là được cân và tính toán tỷ lệ phần trăm của chúng. Các viên đã sàng lọc sau đó được thử nghiệm trong KSU Tumbler với hai đai ốc lục giác 20 mm trong mỗi khoang.
Suốt trong khoảng thời gian lấy mẫu, nhiệt độ, chất béo và chất kết dính đa dạng, tạo ra nhiều loại thức ăn viên. Tương quan giữa độ mịn và độ bền là tốt (Hình 20-3).
Hình 20-3. Mối tương quan giữa độ mịn trong các mẫu được thu thập từ khuôn máy nghiền viên và độ bền của viên nén
4. KÍCH THƯỚC
Kích thước đóng vai trò quan trọng trong độ bền của viên. Viên có xu hướng ổn định khi đạt được độ dài ổn định bằng khoảng hai đến bốn lần đường kính của chúng. Viên nhỏ hơn thiếu ứng suất lực vật lý hoặc đã bị máy móc lạm dụng, tác động.
Một phương pháp đánh giá chất lượng là cân 10 gam thức ăn viên, đếm số lượng mảnh và sau đó tính trọng lượng trung bình của mỗi viên. Cần lưu ý, nếu một mảnh không có đường kính đầy đủ, không tính nó
Các viên hạt cô đặc có độ bền khác nhau đã được thử nghiệm bằng phương pháp này (Winowiski, 1995). Trọng lượng viên tỷ lệ thuận với độ bền (xem Bảng 20-3). Chiều dài viên không được sử dụng như một phương pháp đảm bảo chất lượng, nhưng nó cung cấp dấu hiệu đầu tiên về chất lượng khi các mẫu có lịch sử xử lý tương tự nhau.
Việc đo chiều dài khi viên đi qua máy nghiền cũng có thể hữu ích trong việc xác định các khu vực có vấn đề nơi viên bị vỡ. Sự khác biệt lớn giữa hai điểm lấy mẫu có thể chỉ ra rằng các viên đang bị ứng suất cơ học bất thường trong phân đoạn đó.
Table 20-3. Pellet durability index vs. pellet size. |
KSU Holmen
durability durability Size (mg/pellet) |
89.7 51.0 87
92.1 59.5 97 94.2 71.0 108 95.3 78.0 115 |
5. ỔN ĐỊNH NƯỚC
Thức ăn viên dành riêng để cho tôm ăn cần sự ổn định trong nước trong thời gian kéo dài từ một đến ba giờ. Và nó cần có độ bền cao để ổn định trong nước tốt, nhưng chỉ số độ bền không phải là dấu hiệu cho thấy tuổi thọ của viên một khi nó chìm trong nước. Hai trong số những cơ chế quan trọng nhất góp phần vào độ bền ở đây là liên kết hydro và cầu nối muối. Cả hai cơ chế liên kết này bị giải phóng nhanh chóng trong nước, cho phép các hạt thức ăn phân tán. Thực tế là chỉ có thể kiểm tra độ ổn định nước trong môi trường nước và thức ăn viên của tôm thường nhỏ nên việc kiểm tra định lượng trở nên khó khăn.
Một phương pháp chủ quan nhanh chóng, đơn giản là cho viên vào cốc, thêm nước và quan sát. Đổ hỗn hợp này qua sàng rây thích hợp, làm khô, thu thập và cân phần còn lại trên rây sẽ là một cách để định lượng khả năng tồn tại sống sót sau khi ngập nước. Một vấn đề với phương pháp này là một số thành phần thức ăn sẽ nở ra khi chúng hấp thụ nước và có thể bị giữ lại trên sàng mặc dù chúng phải được bao gồm trong phần đã rã của viên thức ăn chăn nuôi. Các lỗ sàng để lấy các viên còn sót lại phải lớn hơn một chút so với đường kính viên ban đầu.
* Và những sai lầm cần tránh
Dạng viên ngắn và hạt nhỏ không di chuyển xa; chúng có xu hướng sàng về phía dưới cùng của đống và lấp đầy các lỗ hơn là lăn dọc theo bề mặt của đống. Điều này làm cho thức ăn viên tách ra một cách tự nhiên. Do đó, các viên được thu thập ở bên ngoài đống nhìn chung sẽ có độ bền tốt hơn so với các viên ở giữa. Hiện tượng này có thể được quan sát thấy trong máy làm lạnh, xe tải, thùng và thậm chí cả sàng trong phòng thí nghiệm.
Ví dụ, nếu 1.000 gam thức ăn viên được thu thập và sàng lọc để loại bỏ các hạt mịn trước khi thử nghiệm. Viên nén được thu thập ở bề mặt trên sẽ có độ bền cao hơn so với những viên ở bề mặt dưới. Các viên dài hơn, bền hơn có xu hướng “nổi” lên trên cùng.
Các viên được thu thập từ các lỗ bên ngoài của khuôn sẽ có độ bền cao hơn so với các viên từ giữa do điều kiện đùn ít xâm thực hơn. Viên được thu thập từ các mặt làm lạnh có thể bền hơn so với viên được thu thập từ trung tâm vì các viên dài có xu hướng lăn sang hai bên, trong khi các viên ngắn vẫn ở giữa.
Tương tự như vậy, các viên được thu thập từ thành bên của thùng hoặc xe tải sẽ lâu hơn và bền hơn những viên được thu thập ở trung tâm.
Có nhiều cách tốt để kiểm tra độ bền của viên nén cũng như độ cứng của viên nén, và lựa chọn máy đo độ cứng viên cám AGW-20 là một trong những giải pháp toàn vẹn.
Tất nhiên, cân nhắc đầu tiên phải là việc thử nghiệm cần tương quan với thế giới thực — tức là không nên sử dụng KSU Tumbler để dự đoán khả năng sống sót của viên nén cho tôm dưới nước. Sự cân nhắc thứ hai nên là sự đơn giản; thử nghiệm phải dễ tiến hành để mọi người thực sự sử dụng nó. Một yếu tố khác cần xem xét là phương pháp này phải khó để cho người dùng thiên vị. Thiết bị thử nghiệm cần phải ổn định và cung cấp kết quả nhất quán. Cuối cùng, việc kiểm tra thường xuyên phải được thực hiện để phát triển cơ sở dữ liệu để so sánh.
*** Tham khảo thêm về video hướng dẫn sử dụng máy đo độ cứng viên cám:
(Trích dẫn tổng hợp và đánh giá của bộ phận R&D – Services Công ty TNHH Thiết bị Ngày Nay., Trong lĩnh vực tìm hiểu nghiên cứu và phát triển dữ liệu thông tin khoa học tham chiếu về thức ăn viên, phương pháp đo lường và đánh giá hiệu quả các tính chất đại lượng vật lý ảnh hưởng tới chất lượng viên thức ăn cho động vật chăn nuôi, gia súc và gia cầm.)
*Ghi rõ nguồn “https://thietbingaynay.com/” khi phát hành lại thông tin từ website này)