يعد استهلاك الطاقة تكلفة تشغيل رئيسية في أي منشأة لإنتاج أغذية الحيوانات الأليفة. لا يدرك العديد من المصنعين مدى تأثير طاقة البثق على اقتصاديات الإنتاج الكلية وأهداف الاستدامة. لا يؤدي الاستخدام المفرط للطاقة إلى زيادة فواتير المرافق فحسب، بل يمكن أن يتسبب أيضًا في عدم اتساق المنتج والتآكل الميكانيكي والمخاوف البيئية. يتطلب اختيار جهاز بثق أغذية الحيوانات الأليفة المناسب وتحسينه فهمًا واضحًا لاستهلاك الطاقة - الميكانيكية والحرارية والكهربائية. تقدم هذه المقالة تفصيلاً مفصلاً ومدعومًا بالبيانات حول مقدار الطاقة التي تستهلكها آلات بثق أغذية الحيوانات الأليفة والعوامل التي تؤثر عليها وكيفية تقليلها.

في المتوسط، تستهلك آلة بثق أغذية الحيوانات الأليفة ما بين 200 إلى 800 كيلو وات في الساعة لكل طن من المنتج النهائي، اعتمادًا على التركيبة، ونوع البثق (برغي واحد أو برغي مزدوج)، ومحتوى الرطوبة، وإنتاجية الإنتاج، ودرجة الأتمتة. يتم استهلاك الطاقة بشكل رئيسي بواسطة المحركات (الميكانيكية)، والسخانات البخارية أو الكهربائية (الحرارية)، وأنظمة الدعم مثل ضواغط الهواء ووحدات التبريد.

يمكن أن يختلف استخدام الطاقة بشكل كبير بين الأنظمة، لذلك من الضروري تحليل إعداد البثق الخاص بك لإدارة تكاليف التشغيل بفعالية. في هذه المقالة، نستكشف أنواع الطاقة المستخدمة، وما الذي يدفع استهلاك الطاقة إلى الارتفاع أو الانخفاض، وكيفية مراقبته، واستراتيجيات الحد منه دون المساس بالإنتاج أو الجودة.

أنواع الطاقة في بثق أغذية الحيوانات الأليفة

هناك شكلان أساسيان لاستهلاك الطاقة في بثق أغذية الحيوانات الأليفة:

1. الطاقة الميكانيكية (الكهربائية)

تستخدم للقيادة:

• المحركات اللولبية
• محركات التغذية
• أنظمة القطع
• الناقلات والمضخات

يُقاس ذلك بالكيلوواط (kW) ويرتبط مباشرةً بـ

• نوع المنتج واللزوجة
• الضغط الخلفي للموت
• سرعة اللولب وعزم الدوران
• عامل حمل النظام

2. الطاقة الحرارية

تستخدم لـ

• تهيئة المزيج مسبقاً (عن طريق البخار أو الماء الساخن)
• طهي المنتج داخل أسطوانة الطارد
• تجفيف الكيبل المبثوق بعد البثق

غالبًا ما يتم توليد الطاقة الحرارية من خلال:

• الغلايات البخارية (الغاز الطبيعي، غاز البترول المسال، الكتلة الحيوية)
• سخانات كهربائية (في خطوط مدمجة أو منخفضة المخرجات)
• مجففات تعمل بالغاز أو مبادلات حرارية تعمل بالغاز

توزيع استهلاك الطاقة حسب المكونات

ملاحظة: تختلف القيم اعتمادًا على ما إذا كان الطارد برغي واحد (مدخلات حرارية أعلى، عزم دوران ميكانيكي أقل) أو برغي مزدوج (عزم دوران أعلى، طاقة ميكانيكية أكبر).

استهلاك الطاقة: آلات البثق أحادية اللولب مقابل آلات البثق ثنائية اللولب

رسم بياني: المساهمة في الطاقة حسب النوع (مثال: خط برغي مزدوج سعة 5 تيرابايت في الساعة)

| المكون | % استهلاك الطاقة |
|---------------------|----------------------|
| محرك المحرك اللولبي | 25% |
| بخار جهاز التكييف المسبق | 20% ||
| المجفف | 35% |
| التبريد والطلاء | 10% |
| أخرى (أتمتة) | 10% |

العوامل التي تؤثر على استهلاك الطاقة

1. تركيبة الوصفة

تعمل التركيبات عالية البروتين أو التركيبات عالية الألياف على زيادة المقاومة، مما يؤدي إلى زيادة عزم الدوران والطلب على البخار.

2. رطوبة المنتج المستهدف

تتطلب منتجات المجففات المزيد من طاقة التجفيف، مما يزيد بشكل كبير من الكيلوواط ساعة/طن.

3. معدل الإنتاجية

إنتاجية أقل = كفاءة طاقة أقل للطن الواحد (بسبب النفقات العامة الثابتة للطاقة).

4. جودة البخار وكفاءة الغلاية

يقلل الضغط المنخفض أو البخار الرطب من كفاءة النقل الحراري.

5. عمر المعدات وتصميمها

صُممت الأنظمة الحديثة لتحقيق الكفاءة في استهلاك الطاقة، مع البراميل المعزولة، والحقن المباشر للبخار، ومحركات التردد المتغير (VFDs)، والمجففات الفعالة.

دراسة حالة: تدقيق الطاقة في خط 3 سعة حرارية تبلغ طاقته 3 أطنان في الساعة

أظهرت إحدى منشآت أغذية الحيوانات الأليفة في الولايات المتحدة التي تدير خطًا أحادي اللولب بسعة 3 أطنان في الساعة مقاييس الطاقة التالية بعد المراقبة لمدة 30 يومًا:

• محرك لولبي: متوسط 55 كيلوواط ساعة/طن
• مكيف البخار المسبق: 140 كيلوواط ساعة/طن (مكافئ)
• مجفف:: 220 كيلوواط ساعة/طن
• الإجمالي: ~حوالي 415 كيلوواط ساعة/طن

بعد تنفيذ العزل، وأجهزة التعزيز الترددي المتردد (VFDs)، وتحسين مصائد البخار، تم تقليل استخدام الطاقة إلى 340 كيلوواط ساعة/طنمما يوفر ما يقدر بـ $28,000 سنوياً.

استراتيجيات الحد من استهلاك الطاقة

A. تحسين الطاقة الميكانيكية

• الاستخدام شواحن الترددات الراديوية على المحركات لمطابقة الحمل في الوقت الحقيقي
• مراقبة عزم الدوران مقابل سرعة البرغي لتحقيق الكفاءة المثلى
• نظف البرغي والماسورة بانتظام لمنع تراكم المقاومة

B. كفاءة الطاقة الحرارية

• عزل خطوط البخار والبراميل والمجففات
• استخدام أنظمة استرداد المكثفات
• تحسين كفاءة الغلاية وضغط البخار
• تركيب مستشعرات الرطوبة وحلقات التغذية الراجعة في المجففات

C. الأتمتة والمراقبة

• الاستخدام عدادات الطاقة ولوحات معلومات SCADA لتحديد أوجه القصور
• مراقبة الطاقة لكل دفعة، أو لكل وصفة، أو لكل خط إنتاج
• ضبط إعدادات التركيبات أو إعدادات المعالجة بناءً على ملفات تعريف الطاقة

الاتجاهات المستقبلية في كفاءة الطاقة

• تحسين الذكاء الاصطناعي: تتعلم الأنظمة أفضل الإعدادات لتقليل الطاقة لكل طن.
• التجفيف المتجدد: استعادة الحرارة المهدرة لتسخين الهواء الوارد مسبقاً.
• أنظمة البخار الكهربائي الهجين: استخدم الطاقة الكهربائية خلال فترات الأحمال المنخفضة لتقليل دورات الغلاية.
• مراقبة البصمة الكربونية: التقارير المتكاملة للامتثال البيئي وإعداد التقارير البيئية والاجتماعية والحوكمة.

ملخص: إرشادات عملية

إذا كنت تقوم باختيار أو تحسين جهاز بثق طعام الحيوانات الأليفة، فضع في اعتبارك:

• آلات البثق المزدوجة اللولب استخدام المزيد من الطاقة الكهربائية ولكنها توفر طلبًا أقل على البخار وتحكمًا أكبر.
• التجفيف هو الحمل الحراري الأكبر، لذا فإن ترقية المجفف أو تحسينه هو أكثر ما يؤتي ثماره.
• استخدام الطاقة يعتمد على المنتج، ولا توجد قيمة واحدة تناسب جميع الحالات - قم بالمراقبة والتحليل والتعديل.

هل أنت مستعد لتحسين كفاءة الطاقة في الطارد الخاص بك؟

نقوم بتصميم وتوريد أنظمة بثق أغذية الحيوانات الأليفة الموفرة للطاقة والمدعومة بالخبرة الفنية وحلول المراقبة في الوقت الحقيقي. دعنا نساعدك على تقليل تكاليف الإنتاج والبصمة الكربونية - اتصل بفريقنا الهندسي للحصول على تحليل مخصص للطاقة وعرض مخصص.

الأسئلة الشائعة

س1: ما مقدار الطاقة التي يستهلكها جهاز بثق أغذية الحيوانات الأليفة عادةً؟

ج1: يختلف استهلاك الطاقة لآلة بثق أغذية الحيوانات الأليفة باختلاف حجمها وسعتها وظروف تشغيلها. قد تستهلك آلات البثق الصغيرة الحجم ما بين 20-50 كيلو وات في الساعة، في حين أن آلات البثق على المستوى الصناعي قد تتطلب 100-500 كيلو وات في الساعة أو أكثر. ويتأثر إجمالي استخدام الطاقة بعوامل مثل تركيبة اللقيم ومحتوى الرطوبة ودرجة الحرارة وتكوين اللولب. يمكن أن تؤدي مراقبة هذه المتغيرات وتحسينها إلى تقليل الاستهلاك الكلي.

س2: ما العوامل التي تؤثر على استخدام الطاقة في آلة بثق أغذية الحيوانات الأليفة؟

ج 2: هناك عدة عوامل تؤثر على استهلاك الطاقة في آلة بثق أغذية الحيوانات الأليفة، بما في ذلك نوع المواد الخام المستخدمة، وتصميم الطارد (برغي واحد أو برغي مزدوج)، ومعلمات التشغيل مثل درجة الحرارة والضغط، ومستوى الرطوبة في مزيج العلف. يميل ارتفاع مستويات البروتين والدهون وانخفاض محتوى الرطوبة وأوقات المعالجة الأطول إلى زيادة متطلبات الطاقة. كما تلعب الصيانة الدورية والمعايرة المناسبة دورًا حاسمًا أيضًا.

س3: كيف يمكن للمصنعين تقليل استهلاك الطاقة في آلات بثق أغذية الحيوانات الأليفة؟

ج 3: لتقليل استهلاك الطاقة، يمكن للمصنعين تحسين تركيبة العلف، واستخدام المكونات المكيفة مسبقًا، والحفاظ على معدلات تغذية ثابتة، وضمان الصيانة المناسبة لمكونات الطارد. كما يمكن أن يؤدي تنفيذ المحركات وأنظمة القيادة الموفرة للطاقة، وأتمتة العمليات، واستخدام البيانات في الوقت الفعلي للتحكم في العملية إلى تعزيز كفاءة الطاقة بشكل كبير.

س4: هل هناك فرق في كفاءة الطاقة بين آلات البثق أحادية اللولب وأجهزة البثق ثنائية اللولب؟

ج4: نعم، تُعد آلات البثق ثنائية اللولب بشكل عام أكثر كفاءة في استخدام الطاقة في معالجة الوصفات المعقدة أو عالية الدهون مقارنةً بآلات البثق أحادية اللولب. على الرغم من أنها قد تستهلك طاقة أولية أعلى، إلا أن آلات البثق ثنائية اللولب توفر خلطًا أفضل، وإنتاجية أعلى، وجودة منتج أكثر اتساقًا، مما قد يقلل من الطاقة الإجمالية لكل وحدة إنتاج بمرور الوقت.

س5: ما أهمية فهم استهلاك الطاقة في إنتاج أغذية الحيوانات الأليفة؟

ج5: يعد فهم استهلاك الطاقة أمرًا بالغ الأهمية لإدارة التكاليف والاستدامة البيئية وتحسين العمليات في إنتاج أغذية الحيوانات الأليفة. لا يؤدي تقليل استخدام الطاقة إلى خفض التكاليف التشغيلية فحسب، بل يساعد أيضًا على تحقيق أهداف الاستدامة والامتثال للوائح البيئية. يتيح تحليل بيانات الطاقة اتخاذ قرارات مستنيرة تعزز الإنتاجية والربحية.

المراجع

1. كفاءة استخدام الطاقة في الطهي بالبثق - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877418304002 - ساينس دايركت
2. استهلاك الطاقة في البثق المزدوج اللولب المزدوج - https://www.researchgate.net/publication/275351856 - بوابة الأبحاث
3. إنتاج أغذية الحيوانات الأليفة ومتطلبات الطاقة - https://www.allaboutfeed.net/processing/extrusion/the-role-of-energy-in-extrusion/ - كل ما يتعلق بالتغذية
4. تحسين أداء الطارد - تحسين أداء الطارد - https://www.extru-techinc.com/extrusion-optimization - Extru-Tech Inc.
5. كيفية تحسين كفاءة استخدام الطاقة في معالجة أغذية الحيوانات الأليفة - كيفية تحسين كفاءة استخدام الطاقة في معالجة أغذية الحيوانات الأليفة - https://www.petfoodprocessing.net/articles/15167-energy-efficiency-in-pet-food-plants - تجهيز أغذية الحيوانات الأليفة
6. فهم تكاليف البثق - فهم تكاليف البثق - https://www.feedstrategy.com/production/understanding-the-true-cost-of-extrusion/ - استراتيجية التغذية
7. البرغي المزدوج مقابل آلات البثق أحادية البرغي - https://www.thermofisher.com/blog/materials/twin-screw-vs-single-screw-extruders/ - ثيرمو فيشر ساينتيفيك
8. نصائح لتوفير الطاقة لأجهزة البثق - https://www.ptonline.com/articles/energy-saving-tips-for-extruders - تكنولوجيا البلاستيك
9. علم البثق في أغذية الحيوانات الأليفة - علم البثق في أغذية الحيوانات الأليفة - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6822447/ - NCBI
10. قياس استخدام الطاقة في إنتاج الأغذية - قياس استخدام الطاقة في إنتاج الأغذية - https://www.energy.gov/eere/amo/food-processing - وزارة الطاقة الأمريكية