Una breve guida all'utilizzo di un estrusore a doppia vite per fertilizzanti organici

L'estrusione bivite è diventata essenziale nella produzione di fertilizzanti organici . Questo metodo, che prevede miscelazione, riscaldamento e formatura continui, trasforma rifiuti animali, residui colturali e scarti alimentari in pellet di fertilizzante stabili e di alta qualità. Gli estrusori bivite rappresentano un significativo passo avanti rispetto alle tecniche più datate, come la miscelazione discontinua e le semplici pellettatrici. Offrono capacità di miscelazione dei materiali superiori, maggiore adattabilità a diverse materie prime e una maggiore efficienza. Il risultato è un prodotto finale nettamente migliore.

Struttura e come funziona

Un estrusore bivite solitamente presenta le seguenti caratteristiche:

• Sistema di alimentazione: una tramoggia e un alimentatore controllato introducono materie prime come letame, paglia in polvere e scarti alimentari. Possono essere presenti anche alimentatori laterali per nutrienti liquidi o additivi microbici.
• Le viti gemellari sono costituite da due viti che si ingranano tra loro, in grado di ruotare nella stessa direzione o in direzioni opposte. Trovano applicazione nella movimentazione, miscelazione, impastamento e compressione di vari materiali, un processo reso possibile da elementi modulari a vite.
• Un barile: un involucro di acciaio segmentato. All'interno, è rivestito con materiali progettati per resistere. Questo involucro è suddiviso in zone distinte, ciascuna mantenuta a una temperatura attentamente controllata.
• Il controllo della temperatura è essenziale. Riscaldatori elettrici o camicie a vapore vengono utilizzati per riscaldare il cilindro. Questo aiuta a uccidere i batteri e ad attivare i leganti. Successivamente, vengono utilizzati canali raffreddati ad acqua per prevenire il surriscaldamento nelle zone con elevata sollecitazione di taglio. Sistema di azionamento: un motore e un riduttore forniscono coppia e mantengono le viti sincronizzate; azionamenti a frequenza variabile modificano la velocità delle viti per diverse formulazioni.
• Pannello di controllo: un controller industriale o PLC controlla temperature, velocità, velocità di avanzamento e pressioni. È inoltre dotato di allarmi automatici e interblocchi di sicurezza.
• Unità di trafilatura e taglio: all'estremità di scarico, una piastra di trafilatura forma il materiale in fili, che una taglierina rotante taglia in pellet. I pellet vengono quindi raffreddati e setacciati.

Flusso del processo

• Dopo il pretrattamento, le materie prime vengono misurate e poi inserite nel barile.
  Gli articoli vengono quindi fatti avanzare e miscelati delicatamente nella sezione iniziale del trasportatore.
  3. Nelle zone di compressione e impastamento, la forma della vite aumenta la pressione, rimuove l'aria, rende il materiale più denso e crea calore tramite attrito.
  4. Le temperature controllate della botte (solitamente tra 60 e 150 °C, a seconda della ricetta) uccidono i germi, riducono l'umidità e fanno sì che i pellet aderiscano meglio tra loro.
  5. Quando si lavora con input molto umidi, le porte di sfiato possono far uscire vapore e gas molto volatili.
  6. La massa plastificata e omogeneizzata viene spinta attraverso la filiera e tagliata in pellet.
  7. I pellet vengono raffreddati e setacciati e le particelle troppo grandi o troppo piccole vengono riciclate.

Principali tipi di estrusori bivite

Co-rotante vs. Controrotante

Viti gemellate che girano insieme

• Le viti girano nello stesso modo.
• Offre una miscelazione molto forte, un'azione autopulente e un'elevata produttività.
• Ideale per formulazioni complesse con più di un componente, come fertilizzanti organici ricchi di minerali e biofertilizzanti con microbi utili.
• Di solito si usa più energia a causa della miscelazione intensa, ma il prodotto è più uniforme.

Viti gemellate che girano in direzioni opposte

• Le viti girano in direzioni opposte.
• Crea molta pressione nella zona in cui le due parti si incastrano e meno taglio.
• Funziona bene con materiali molto densi e umidi, nonché con semplici pellet di letame che non necessitano di essere mescolati molto bene.
• Spesso si utilizza meno energia per semplici operazioni di pellettizzazione.

Viti parallele vs. coniche

Due viti parallele tra loro.

• Il diametro rimane costante per tutta la loro lunghezza.
• Fornisce un'intensità di lavorazione costante e configurazioni delle viti facilmente modificabili.
• Consente di controllare con precisione il tempo di residenza e le condizioni di processo, il che è utile nella ricerca e sviluppo e negli impianti multiprodotto.

Viti gemellari coniche

• Le viti gemellari coniche sono progettate con un'estremità di alimentazione che vanta un diametro maggiore rispetto all'estremità di scarico.
• Migliore capacità di alimentazione e compressione naturale, particolarmente utile per materiali grandi o umidi come letame fresco o paglia.
• Non sono modulari come i modelli paralleli, ma funzionano molto bene quando il problema principale è l'alimentazione.

Vantaggi della produzione di fertilizzanti organici

Miscelazione e omogeneizzazione migliorate

Un vantaggio fondamentale dei fertilizzanti organici è la distribuzione uniforme dei nutrienti. Gli estrusori a doppia vite raggiungono questo obiettivo attraverso due processi principali: la frantumazione dei grumi nelle aree soggette a taglio elevato e la divisione e ricombinazione dei materiali tra le viti. Questo schema di flusso a otto favorisce una rapida stratificazione, contribuendo a mantenere la stabilità dei nutrienti.

Di conseguenza, ogni pellet contiene quantità costanti di nutrienti e microbi, favorendo una migliore crescita delle colture e aumentando la fiducia dei consumatori nell'efficacia del prodotto.

Produzione semplificata

Gli estrusori bivite funzionano in continuo, eliminando i tempi di fermo macchina associati al carico e allo scarico dei lotti. La produttività varia notevolmente: le piccole unità di laboratorio lavorano tra i 50 e i 100 kg/h, mentre i sistemi industriali possono superare i 3,000-6,000 kg/h.
L'alimentazione automatizzata, la miscelazione e la pellettizzazione integrate e il monitoraggio in linea opzionale di temperatura, pressione e dimensioni dei pellet riducono la necessità di intervento umano e garantiscono la stessa qualità. Gli impianti normali possono gestire un'intera linea con una o due sole persone.

Migliori proprietà dei pellet

I pellet realizzati con processi a doppia vite ben progettati sono:

• Denso: la densità apparente dei pellet è in genere di 1.0-1.4 g/cm³, il che riduce i costi di stoccaggio e trasporto e impedisce l'ingresso di umidità.
• Robusto: l'elevata resistenza alla compressione riduce al minimo la formazione di polvere e rotture durante la manipolazione e l'uso.
• Uniforme: una distribuzione granulometrica ristretta consente una distribuzione meccanica accurata e un rilascio uniforme dei nutrienti.
• Durevole: i pellet hanno un elevato indice di durevolezza, il che significa che possono resistere a lunghi periodi di stoccaggio e spedizione.

Questi miglioramenti aumentano il valore di mercato e riducono le perdite lungo l'intera catena di fornitura.

Costo ed efficienza energetica

L'estrusione combina macinazione (in una certa misura), miscelazione, sanificazione, essiccazione parziale e pellettizzazione in un'unica macchina. Ciò significa che l'energia totale utilizzata per tonnellata di fertilizzante finito è molto inferiore rispetto a quella delle tradizionali linee multifase. Il calore generato dall'attrito all'interno del cilindro fa sì che non sia necessario riscaldarlo dall'esterno, e il suo funzionamento continuo riduce i tempi di inutilizzo. Il costo operativo totale per tonnellata è solitamente molto più basso combinando minore necessità di manodopera e minore spreco di prodotto. Questo semplifica il rimborso del costo delle attrezzature.

Ampia compatibilità con le materie prime

Gli estrusori bivite possono funzionare con:

• Letame di polli, mucche e maiali con diversi livelli di umidità.
• Scarti di colture come paglia di mais, riso e grano (dopo essere stati tagliati).
• Avanzi di funghi e altri sottoprodotti agricoli.
• Scarti alimentari e altri rifiuti organici della città, dopo essere stati essiccati e ripuliti dalle impurità.

Una linea può gestire materie prime e ricette diverse modificando la configurazione della vite, l'umidità e la temperatura.

Specifiche tecniche e selezione delle attrezzature

Specifiche essenziali

Diverse specifiche critiche meritano di essere prese in considerazione:

• Diametro della vite: le dimensioni più comuni sono 50 mm (adatto per laboratori e impianti pilota), 65 mm (adatto per piccole imprese), 95 mm (per aziende di medie dimensioni), 135 mm (per operazioni su larga scala) e 180 mm o più per applicazioni su scala industriale.
• Rapporto L/D (lunghezza/diametro): di solito è compreso tra 28:1 e 56:1. Rapporti più elevati consentono di rimanere più a lungo nello stesso posto, più zone di lavorazione e più opzioni per realizzare formulazioni complesse.
• Capacità e potenza: ad esempio, una macchina da 65 mm può movimentare circa 100-300 kg/h, una da 95 mm può movimentare 500-1,000 kg/h e una da 135 mm può movimentare 1,500-3,000 kg/h. La potenza dei motori varia da decine a centinaia di kilowatt.

Passaggi per la scelta

1. Definire gli obiettivi di produzione: definire il tonnellaggio annuo target, il numero di giorni e ore di funzionamento e la capacità oraria desiderata (con un po' di tempo extra per i tempi di fermo).
   Controllare le materie prime: la necessità di disidratazione, macinazione e parti resistenti all'usura dipende dal contenuto di umidità, dalla dimensione delle particelle, dal livello di fibre, dall'abrasività e dalla presenza di contaminanti.
   3. Chiarire le specifiche del prodotto: quali dimensioni, resistenza, contenuto di umidità e livelli di nutrienti devono avere i pellet e se i microbi benefici devono sopravvivere al processo.
   4. Verificare le condizioni del sito: la quantità di spazio disponibile sul pavimento, la capacità di carico delle fondamenta, l'alimentazione elettrica, la ventilazione e la disposizione per lo spostamento dei materiali.
   5. Rispetta il budget e i piani di crescita: trova un modello che soddisfi le tue esigenze attuali, lasciando però spazio per futuri aggiornamenti di capacità.

Installazione, esecuzione e manutenzione

Prerequisiti per l'installazione

Per una base di lavoro stabile per l'estrusore, è necessario installare una solida fondazione in calcestruzzo interrato, che non trasmetta sollecitazioni o vibrazioni eccessive alla macchina; tale fondazione deve essere correttamente livellata. Un pavimento spazioso attorno all'estrusore garantisce un funzionamento efficiente e una facile manutenzione e alimentazione. Si consiglia inoltre di utilizzare una quantità industriale di energia elettrica trifase per motivi di sicurezza e pulizia, obbligatoriamente con un'adeguata ventilazione e purificazione dell'aria.

Come operare

Preparazione per l'operazione: controllare la macchina, la lubrificazione e le utenze, le impostazioni di controllo della temperatura e le specifiche delle materie prime

Avvio del funzionamento: riscaldare il riscaldatore e ruotare le viti a bassa velocità; aumentare lentamente la velocità e la velocità di avanzamento monitorando il carico del motore e lo stato della qualità del pellet.

Funzionamento normale: monitorare costantemente la corrente del motore, le temperature, la disposizione dell'alimentazione, la pressione di scarico e l'aspetto del materiale. Modificare la variabile di processo se necessario.

Arresto: interrompere prima l'alimentazione, tenere in funzione le viti per eliminare il materiale, eventualmente alimentare un materiale di spurgo neutro, abbassare la temperatura e arrestare l'azionamento prima della pulizia e del raffreddamento.

Manutenzione

La manutenzione ordinaria solitamente comprende:

Pulire ogni giorno le viti, l'ingresso della canna e la matrice per evitare accumuli.

Controllare settimanalmente i livelli di lubrificazione, le cinghie e gli accoppiamenti.

Si prega di testare regolarmente il funzionamento del riscaldatore, del sensore e del dispositivo di sicurezza.

Sostituire gli elementi della vite di carico e i rivestimenti della canna a intervalli regolari programmati in base alle ore di funzionamento.

Impostare un programma di manutenzione per migliorare la longevità delle apparecchiature, mantenere una qualità costante del prodotto e ridurre al minimo i tempi di fermo non pianificati.

In che modo gli estrusori bivite sono utili ed ecocompatibili?

Gli estrusori bivite vengono utilizzati in:

Ad esempio, la gestione degli escrementi di bestiame: la trasformazione degli escrementi di polli, mucche e maiali in pellet sterilizzati e di facile utilizzo che riducono i cattivi odori e le possibilità di epidemie di malattie in allevamento.

L'utilizzo dei residui colturali potrebbe ridurre le quantità disponibili integrando la paglia con materie prime ricche di azoto per produrre fertilizzanti organici a base di carbonio, migliorando così la capacità di ritenzione idrica e la fertilità del suolo.

Un simile trattamento delle risorse comunali trasforma i rifiuti alimentari, i rifiuti verdi e simili in prodotti fecali, anziché smaltirli come rifiuti.

Biofertilizzanti/pellet: contengono microrganismi vivi e alcuni nutrienti minerali separatamente. Il controllo della temperatura diventa fondamentale per evitare di cuocere i microrganismi vivi fino alla morte.

I metodi agricoli sostenibili che convertono i rifiuti in prodotti a valore aggiunto sono ampiamente considerati fondamentali per il progresso dei sistemi sostenibili. Promettono minori emissioni di gas serra, una minore dispersione di nutrienti nell'acqua e la capacità dei prodotti organici derivati ​​dai residui delle colture di integrarsi bene nelle attività agricole.