علل ترک‌خوردگی پلت و عیب‌یابی رطوبت، دما و فرمول در خط تولید

ترک خوردگی پلت یکی از رایج ترین عیب های کیفی در کارخانه های خوراک دام و طیور است؛ عیبی که گاهی در نگاه اول فقط یک مسئله ظاهری به نظر می رسد، اما در عمل با افت دوام پلت، افزایش ریزدانه، ناپایداری در حمل و ذخیره، تغییر رفتار مصرف در مرغداری و حتی نوسان ضریب تبدیل خوراک (FCR) ارتباط مستقیم پیدا می کند. نکته مهم این است که ترک معمولا یک علت واحد ندارد؛ ترک نتیجه برهم خوردن تعادل بین رطوبت، دمای فرآیند، ویژگی های فرمول و شرایط فشرده سازی در دای و رولر است. بنابراین بهترین رویکرد، به جای تغییرات ناگهانی در چند پارامتر، یک مسیر عیب یابی مرحله ای و مبتنی بر داده های خط تولید است.

ترک خوردگی پلت دقیقا چه نوع عیبی است و چرا مهم است

ترک در پلت می تواند به شکل های مختلف ظاهر شود: ترک های طولی روی سطح، ریزترک های شبکه ای، شکاف های عرضی که پلت را به قطعات کوتاه تبدیل می کند، یا ترک هایی که در خنک کن و هنگام انتقال مکانیکی تشدید می شوند. از منظر کنترل کیفیت، ترک معمولا با افزایش درصد فاین (fines) و افت شاخص دوام پلت (PDI) همراه است، اما همیشه هم این طور نیست؛ بعضی پلت ها در خروجی پرس سالم دیده می شوند و بعد از خنک کاری یا حمل دچار ترک می شوند. همین تفاوت زمانی در بروز عیب، سرنخ مهمی برای تشخیص علت است.

از نظر اقتصادی، ترک خوردگی یعنی:

• کاهش یکنواختی خوراک و جدایش ذرات در سیلو و دانخوری
• افزایش گرد و غبار و هزینه های برگشتی و دوباره کاری
• ریسک بیشتر آلودگی متقاطع در نقاط تجمع فاین
• کاهش قابلیت رقابت محصول برای مشتریان حرفه ای (مرغداری های بزرگ و زنجیره ای)

در نتیجه، ترک پلت فقط یک شاخص ظاهری نیست؛ یک علامت از ناپایداری فرآیند است که باید به زبان مهندسی خط تولید ترجمه و ریشه یابی شود.

نقش رطوبت: از شرطی سازی تا خنک کن

رطوبت در تولید پلت نقش دوگانه دارد: هم در مرحله پلاستیسیته و چسبندگی توده در شرطی ساز و دای مؤثر است، هم در مرحله انقباض و تنش های حرارتی-رطوبتی پس از خروج از پرس. رطوبت ناکافی در شرطی سازی معمولا باعث می شود ذرات به خوبی به هم قفل نشوند و پیوندهای نشاسته ای یا پروتئینی به اندازه کافی شکل نگیرد؛ نتیجه می تواند پلت شکننده و مستعد ترک باشد. از طرف دیگر، رطوبت بیش از حد نیز اگر با خنک کاری تهاجمی یا ناهمگن همراه شود، می تواند تنش داخلی ایجاد کند و ترک های سطحی یا عرضی را افزایش دهد.

علت های رایج مرتبط با رطوبت در خط تولید:

• کیفیت بخار نامناسب (خشک نبودن بخار، وجود آب همراه، نوسان فشار)
• زمان ماند پایین در شرطی ساز یا پرشدگی ناکافی
• توزیع غیر یکنواخت مایع افزودنی (روغن، ملاس، آب) روی میکس
• نوسان رطوبت مواد اولیه ورودی و نبود برنامه همگن سازی سیلوها

برای عیب یابی عملی، دو نقطه اندازه گیری رطوبت اهمیت دارد: رطوبت میکس قبل از پرس و رطوبت پلت خروجی از خنک کن. اگر رطوبت میکس پایین باشد ولی رطوبت بعد از خنک کن نیز پایین و فاین بالا باشد، مسئله بیشتر به شرطی سازی و کیفیت بخار برمی گردد. اگر رطوبت خروجی خنک کن خیلی پایین تر از انتظار باشد و ترک ها در همین مرحله ظاهر شوند، احتمال خنک کاری بیش از حد یا توزیع نامناسب هوا در کولر مطرح می شود.

دمای فرآیند و شوک حرارتی: مرز باریک بین پخت و شکنندگی

دمای فرآیند در پلت سازی از طریق بخار، اصطکاک در دای و مدت زمان تماس اثر می گذارد. افزایش دما در شرطی ساز معمولا به ژلاتینه شدن نشاسته و بهبود پیوند کمک می کند، اما اگر دما و رطوبت با هم تراز نباشند یا افت ناگهانی دما در خنک کن رخ دهد، پلت دچار تنش های داخلی می شود. پلت از پرس با دمای بالا خارج می شود و اگر در خنک کن، هوا با دبی زیاد و توزیع نامناسب به صورت موضعی بخشی از بستر را سریع خشک کند، سطح پلت سریع منقبض می شود در حالی که مغز هنوز مرطوب تر است؛ این اختلاف انقباض یکی از مکانیسم های کلاسیک ایجاد ترک است.

نشانه های میدانی مرتبط با مشکل دما و خنک کاری:

• ترک ها بعد از کولر و هنگام انتقال به سرند یا سیلو بیشتر می شوند
• اختلاف محسوس دمای پلت در نقاط مختلف خروجی کولر
• کاهش ناگهانی رطوبت نهایی همراه با سطح پلت مات و خشک
• وابستگی عیب به فصل (زمستان به دلیل هوای سرد و خشک، یا تابستان به دلیل رطوبت محیط)

راه حل معمولا در تنظیم متعادل سرعت فن، زمان ماند در کولر، یکنواختی توزیع هوا و کنترل هدفمند دمای خروجی نهفته است. در بسیاری از خطوط، کولر بیشتر از پرس منشأ نوسان کیفی است، چون اپراتوری و تنظیمات آن کمتر داده محور است.

فرمول و مواد اولیه: وقتی ترکیب جیره به زبان مکانیک دای ترجمه می شود

فرمول خوراک فقط یک موضوع تغذیه ای نیست؛ از نظر پلت سازی، فرمول یعنی رفتار رئولوژیک مخلوط در فشار و دما. برخی مواد نقش بایندر طبیعی دارند (نشاسته های قابل ژلاتینه شدن)، برخی ساختار را شکننده می کنند (فیبر درشت و پوسته ها)، برخی به عنوان روان کننده اصطکاک را کاهش می دهند (روغن) و برخی با جذب آب و تغییر ویسکوزیته، حساسیت فرآیند را بالا می برند.

چالش های فرمولی که در ترک خوردگی پلت دیده می شود:

• افزایش درصد روغن افزوده در میکسر بدون جبران در شرطی سازی
• فیبر بالا یا درشتی ذرات فیبری که نقاط ضعف مکانیکی ایجاد می کند
• کیفیت متغیر کنجاله ها (پروتئین، فیبر، رطوبت) و اثر بر تراکم پذیری
• تغییر منبع ذرت یا گندم و تغییر رفتار نشاسته در پخت

یک رویکرد صنعتی این است که در کنار اهداف تغذیه ای، شاخص های پلت پذیری فرمول هم پایش شود. حتی اگر امکان مدل سازی پیشرفته وجود نداشته باشد، ثبت تغییرات مواد اولیه و همبستگی آن با درصد فاین و ترک، به مرور یک نقشه ریسک داخلی برای کارخانه می سازد.

فشرده سازی، دای و رولر: تنظیمات مکانیکی که ترک را پنهان یا تشدید می کنند

وقتی رطوبت و دما و فرمول در محدوده قابل قبول هستند اما ترک همچنان تکرار می شود، باید به قلب مکانیکی پرس نگاه کرد. دای با نسبت فشرده سازی (طول موثر کانال به قطر) و وضعیت سایش، تعیین می کند مواد چه مدت و با چه مقاومت عبور کنند. رولر و میزان تماس و فاصله با دای نیز روی تولید حرارت اصطکاکی، یکنواختی جریان و تراکم اثر دارد. دای بیش از حد ساییده یا کانال های نیمه گرفته می تواند جریان را ناپایدار کند: بخشی از خروجی با تراکم بالا و بخشی با تراکم پایین خارج می شود و همین ناهمگنی، بستر ترک را فراهم می کند.

علائم رایج مشکل مکانیکی:

• نوسان آمپر موتور پرس همزمان با تغییر کیفیت ظاهری پلت
• داغ شدن غیرعادی یاتاقان ها یا صدای غیرمعمول رولر
• پلت های با طول نامنظم و شکستگی در لحظه خروج
• وابستگی عیب به یک دای مشخص یا یک شیفت اپراتوری

در عیب یابی، جداسازی اثر دای از فرمول مهم است. اگر با همان فرمول و همان بخار، تغییر دای یا رولر مشکل را جابه جا کند، ریشه احتمالا مکانیکی است نه تغذیه ای.

مسیر عیب یابی مرحله ای در خط تولید (چک لیست عملی)

برای کاهش آزمون و خطا، یک مسیر مرحله ای پیشنهاد می شود که از کم هزینه ترین و کم ریسک ترین بررسی ها شروع می کند. هدف این نیست که همه پارامترها همزمان تغییر کند؛ هدف پیدا کردن نقطه شکست فرآیند است.

1. زمان بروز عیب را مشخص کنید: ترک در خروجی پرس است یا بعد از کولر و انتقال؟
2. داده های همان بازه را ثبت کنید: آمپر پرس، فشار و کیفیت بخار، دمای شرطی ساز، دمای خروجی پرس، تنظیمات کولر، درصد فاین.
3. رطوبت را در دو نقطه اندازه بگیرید: میکس قبل از پرس و پلت بعد از کولر.
4. توزیع یکنواختی را بررسی کنید: یکنواختی بخاردهی، یکنواختی بستر کولر، یکنواختی اسپری مایعات.
5. مکانیک را بررسی کنید: سایش دای، وضعیت رولر، فاصله رولر-دای، گرفتگی کانال ها و وضعیت تیغه برش.
6. فقط یک تغییر اعمال کنید و اثر را بسنجید: مثلا فقط زمان ماند شرطی ساز یا فقط سرعت فن کولر.

برای تصمیم گیری سریع در شیفت، جدول زیر می تواند به تشخیص مسیر کمک کند.

چالش های رایج در کارخانه های ایران و راه حل های واقع بینانه

در شرایط ایران، چند عامل ساختاری باعث می شود ترک خوردگی پلت به شکل مزمن تکرار شود: نوسان کیفیت نهاده های وارداتی، تغییرات سریع فرمول برای کنترل هزینه، محدودیت در ابزار دقیق آنلاین، و گاهی بخار با کیفیت پایین به دلیل ضعف در دیگ بخار و تله های بخار. این واقعیت ها به معنی بن بست نیست؛ اما نسخه ها باید متناسب با محدودیت های خط تولید نوشته شود.

راه حل های قابل اجرا که معمولا اثر سریع دارند:

• استانداردسازی حداقل داده های هر بچ: ثبت رطوبت، دما، آمپر، درصد فاین و تنظیمات کولر در فرم ساده شیفت
• بازرسی دوره ای تله های بخار و جلوگیری از ورود آب همراه به شرطی ساز
• تفکیک مسئولیت بین اپراتور پرس و اپراتور کولر و تعریف شاخص مشترک کیفیت
• تدوین دستورالعمل تغییر فرمول: هر تغییر در روغن یا فیبر باید همراه با دستور تنظیم فرآیند باشد

اگر ترک خوردگی با یک اقدام کوتاه مدت برطرف شد اما هفته بعد برگشت، مشکل معمولا در نبود استاندارد عملیاتی و ثبت داده است، نه در یک پارامتر فنی خاص.

جمع بندی: ترک پلت را به مسئله کنترل فرآیند تبدیل کنید

ترک خوردگی پلت در بیشتر موارد نتیجه یک عدم تعادل است: یا رطوبت و دما به اندازه کافی برای ایجاد پیوند فراهم نشده، یا بعد از خروج از پرس، پلت تحت شوک خشک شدن و انقباض قرار گرفته، یا فرمول و مکانیک پرس با هم همخوان نیستند. بهترین عیب یابی از تشخیص زمان بروز ترک شروع می شود و سپس با دو اندازه گیری کلیدی رطوبت (قبل از پرس و بعد از کولر) و پایش داده های ساده شیفت ادامه پیدا می کند. در نهایت، یک کارخانه زمانی از چرخه تکرار عیب خارج می شود که تغییرات فرمول، تنظیمات بخار و خنک کاری، و وضعیت دای و رولر در یک چارچوب استاندارد و قابل تکرار مدیریت شوند. ترک پلت را باید به زبان کنترل فرآیند دید: داده بگیرید، یک تغییر اعمال کنید، اثر را بسنجید و استاندارد کنید.

سوالات متداول

۱. ترک خوردگی پلت بیشتر به رطوبت مربوط است یا دما؟

معمولا ترکیب این دو عامل تعیین کننده است؛ رطوبت و دما اگر همزمان متعادل نباشند، پیوند کافی شکل نمی گیرد یا بعدا با شوک خشک شدن ترک ایجاد می شود.

۲. اگر پلت در خروجی پرس سالم باشد اما بعد از کولر ترک بخورد، چه کار کنیم؟

احتمال شوک حرارتی و خنک کاری ناهمگن بالاست؛ ابتدا شدت فن و توزیع هوا و زمان ماند کولر را تنظیم کنید و افت رطوبت نهایی را پایش کنید.

۳. آیا افزایش روغن در فرمول می تواند ترک را بیشتر کند؟

بله، روغن می تواند نقش روان کننده داشته باشد و تراکم پذیری را کاهش دهد؛ اگر روغن بالا رفت باید شرطی سازی و گاهی اندازه ذرات برای حفظ دوام پلت بازتنظیم شود.

۴. از کجا بفهمیم مشکل از دای و رولر است یا از فرآیند؟

اگر با همان فرمول و بخار، تغییر دای یا سرویس رولر کیفیت را به طور معنی دار جابه جا کند یا آمپر نوسان غیرعادی داشته باشد، ریشه غالبا مکانیکی است.

۵. کم هزینه ترین اقدام برای شروع عیب یابی چیست؟

ثبت منظم داده های شیفت و مشخص کردن زمان بروز ترک است؛ سپس رطوبت قبل از پرس و بعد از کولر را اندازه بگیرید تا مسیر بررسی محدود و دقیق شود.

منابع:

ASABE. American Society of Agricultural and Biological Engineers. Standards for pelleting and feed processing (relevant standards and guidance documents).

FAO. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Feed safety and good practices in feed manufacturing (technical guidance and manuals).