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Homogeneidad de mezclado

Publicado: 17 de febrero de 2021
Por: Ing. Ricardo Hume. Argentina
Si bien es un tema muchas veces analizado, sigue habiendo cierta discrepancia de opinión en cuanto a ¿cuál es el valor del Coeficiente de Variación (CV) adecuado? siendo éste el parámetro más utilizado para evaluar la homogeneidad de la mezcla.
Respecto de las mezcladoras también hay mucha información acerca de las características de diseño y eficiencia de operación pero es menor el enfoque puesto en “la capacidad de un compuesto de ser mezclado”, lo que se denomina MISCIBILIDAD.
En mi opinión se debe a que hay que comenzar el análisis un paso antes, es decir, debemos establecer cuáles son los límites del proceso (LP). Por ejemplo: ¿qué rango de variación estamos dispuestos a aceptar cuando agregamos 3 kg de un aditivo por tonelada de alimento?. Si decidimos que éste puede variar en ±10% estamos diciendo que es aceptable, al tomar muestras de la mezcladora, encontrar valores entre 2.700 kg y 3.300 kg.
Establecidos estos LP ahora podemos calcular cuál debe ser el CV necesario lograr.
Producto A: dosis 3 kg/ton AB ± 10% =  min. 2.700 kg/ton  y  max. 3.300 kg/ton
Condición: Que se cumpla el 95% de las veces * (equivale a Homogeneidad de mezclado - Image 1 ± 2s) siendo:
Homogeneidad de mezclado - Image 2= media aritmética
S = desviación estándar 

* Ver la Tabla de Gauss Normalizada.

Determinación del CV necesario:
     ** Entonces sí:    Homogeneidad de mezclado - Image 1 ± 2s = 3.300   ....     luego s = (3.300 – 3.000) / 2 = 0.15
         Y como   CV = s / Homogeneidad de mezclado - Image 1 * 100  .....   resulta CV = 0.15 / 3 * 100 = 5%
   **  idem para 2.700

Para realizar las pruebas de mezclado se utilizan trazadores que pueden ser algunos de los componentes de las formulas o aditivos especiales como los Microtrazadores.
Las condiciones que deben cumplir son las siguientes:
1)      Que representen una fracción importante de lo que se está por medir.
2)      Que posean una gran cantidad de partículas por gramo.
3)      Una determinación analítica con muy bajo CV.
4)      Hay otras más pero son secundarias a éstas (densidad, forma, estaticidad, etc.)
Siempre que sea factible, es deseable utilizar más de un trazador.
La capacidad de un trazador así como de alguno de los aditivos de las fórmulas de ser mezclado homogéneamente es factible de ser calculada con la siguiente fórmula:
Homogeneidad de mezclado - Image 1
AminoNews 2005 - EVONIK
Siendo:                              
D: diámetro de partícula (mm)
M: tamaño de muestra (g)
P: concentración del aditivo (kg/ton)
ρ: densidad (g/cm3)
π: 3.14159
Sucede, a veces, que cumplidas estas condiciones el CV no es bueno pero debido a una razón estadística por cuanto las diez muestras que comúnmente se toman para el cálculo, por ser pocas, no se distribuyen normalmente en cuyo caso se puede recurrir a distribuciones de probabilidad para muestras pequeñas como la distribución de Poisson, Chi Cuadrado y también el cálculo de probabilidad p.
Chi Cuadrado (χ2) establece si las diferencias entre los valores observados y esperados son significativas y p expresa la probabilidad respecto del valor de χ2 encontrado.
Ejemplo 2.
Prueba de χ2 para mezclado
Homogeneidad de mezclado - Image 1
Como valor esperado puede tomarse el teórico o la media aritmética resultante; los valores de los parámetros (CV, CVpoisson, χ2, p) no cambian.
Es importante también definir el tamaño de las muestras a extraer de la mezcladora  para analizar porque afecta al CV y no es igual la exigencia de un determinado mezclado para un ave que consume 50 g o 100 g de alimento que para un novillo o una vaca lechera que consumen 5 kg o 10 kg de alimento.
En resumen, lo primero que hay que hacer es determinar los límites de proceso, luego determinar el tamaño de muestra y finalmente el CV necesario aplicando la fórmula mencionada.
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Autores:
Ricardo Hume
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Ricardo Borda Pulido
6 de junio de 2021
Buenos días, o soy productor de alimentos, pero si de maquinaria, y difícilmente se encuentran dos plantas o instalaciones 100% iguales, y que al tiempo, hagan lo mismo, entonces tratar de equiparar resultados sobre un dato puntual puede llevar a errores, especialmente a quienes empiezan en el negocio, y que a la final, son los que más le interesan los conocimientos que se aportan desinteresadamente en el foro. Hay personas que aún trabajan mezcladoras de sinfín vertical dentro de un ciclón, otros con horizontales de paletas, cintas, alimentadas con bazucas, bandas o a mano, otras con pre-tolva y elevador, etc, pero hay otro factor no estandarizado, y es el "OPERARIO", que a la final, a su gusto, dosifica aleatoriamente los ingredientes, mide con un cronómetro, y empieza a descargar, y los resultados de ese CV, en cada saco, es impredecible. ¿A ese productor pequeño, que se le puede aconsejar? Buen día Ricardo Borda Pulido
Ricardo Hume
15 de abril de 2021

Coincido con el comentario de G. Bigliani a C.Aladino acerca de que para un animal grande (respecto de un pollo por ej.) el CV no debería poder ser mayor.

Si aceptamos que un nutriente o un producto tiene que estar presente en el alimento en el valor deseado más/menos un 10%, esto da un CV=5% independientemente de la cantidad que coma el animal.

Lo que si es modificable para representar a un animal que coma cantidades grandes de alimento es el "tamaño de muestra".

Esta bastante estandarizado tomar muestras de la mezcladora de 100g c/u pero en el caso de animales que coman varios kilos de alimento (novillos, vacas lecheras, etc.) el tamaño de muestra para lograr el CV deseado puede ser mayor (200g; 500g; 5kg).

Bernardo Serrano
26 de marzo de 2021
Ing. Enrique Macias Malacara, en efecto el C.V. no asegura que toda le mezcla sea homogénea por todas las condiciones involucradas por los ingredientes : tamaño de las partículas , densidades, higroscopicidad, electrostática, etc., de lo cual ya ha sido mencionado . Pero el C.V. es una manera indirecta , práctica y económica de darnos cierta confianza que nuestro mezclado es correcto , y ha sido utilizado por años . Como lo mencioné en uno de mis comentarios , la manera más contundente de evaluar el producto , tanto en su fórmula , mezclado, calidad de ingredientes , recomendaciones de uso, etc. Son los testimoniales de campo, directamente por el fabricante o en coordinación con los clientes . De lo anterior trabajé mucho en ello con buenos resultados , incluyendo la utilización de Bioterios . Saludos
ENRIQUE MACIAS M.
Rycemm
19 de marzo de 2021
ESTIMADO GIUSEPPE: En relación a tu comunicación a Carlos Aladino, a saber: "Le invito a que repase la definición de la homogeneidad y calidad del mezclado, la cual se remite a decir que entre menor sea el CV, más se acercará la participación de los ingredientes a la proporción que fueron formulados o especificados por el nutricionista/nutriólogo lo cual significa que más se estará cerca de una mezcla perfecta y el adecuado aprovechamiento de los nutrientes". Creo estarás de acuerdo conmigo que se pueden obtener buenos (bajos) coeficientes de variación, aunque la dosificación de los ingredientes no se haya apegado a la formulación, y por lo tanto lo que dices: " la cual se remite a decir que entre menor sea el CV, más se acercará la participación de los ingredientes a la proporción que fueron formulados o especificados por el nutricionista/nutriólogo lo cual significa que más se estará cerca de una mezcla perfecta y el adecuado aprovechamiento de los nutrientes". Lo que dices solo es válido si la dosificación de los ingredientes fue lo mas apegada a lo formulado. Como caso extremo, si por alguna razón fortuita, se dejara de dosificar, agregar, la premezcla de minerales y vitaminas; no obstante lo anterior, se puede obtener un bajo C.V. si se analiza sal, que por lo general no forma parte de la premezcla de minerales y vitaminas. El C.V. es un índice que solamente nos dice que tan homogéneo es el mezclado de lo que se metió a la mezcladora, y esto solo si se seleccionó apropiadamente el ingrediente a analizar, ya sea sal, o micro trazadores. Me dará gusto volver a saludarte en Guadalajara en Mayo. Mientras tanto recibe un caluroso abrazo.
Jesús Hernández Ruiz
Bühler Group
13 de marzo de 2021
Estimados amigos foristas, muy enriquecedores los comentarios teóricos y prácticos mencionados, yo puedo contribuir con el siguiente comentario: Es muy cierto que dependiendo la granulometría de los ingredientes se puede obtener un mejor coeficiente de variación (CV), entre más uniforme sea la granulometría de los ingredientes se puede obtener un CV = 5, que es una referencia en plantas de alimentos balanceados y premezclas, aquí un punto muy importante es que para obtener el CV se debe hacer un muestreo después de un ciclo en seco, no es común hablar de un CV después de adición de líquidos. Les comparto que los tiempos de referencia para mezcladoras de paletas es 90 segundos en seco y con adición de líquidos podemos considerar ciclos hasta de 3.5minutos; esto hablando de mezcladoras de paletas, sin embargo las mezcladoras de listones sus ciclos de mezclado son más largos llegando incluso hasta 5 minutos por ciclo. También es muy importante, el tamaño de batch, por diseño cada modelo o marca de mezcladora tiene un volumen útil, en las cuales se pueden hacer batches del 20% al 100%, ya que en el diseño está considerado un porcentaje de reserva por variaciones de densidades y para que tenga suficiente espacio libre al momento de operar y sobre todo al agregar líquidos, así mismo es muy importante no superar el 5% de lo contrario iniciaran problemas de grumos y material pegado en las paredes y paletas de la mezcladora. Si tienen un problema puntual con el proceso de mezclado con mucho gusto podemos asesorarles si nos contactan por este medio.
Carlos Aladino
Ojai Alimentos S.A. de C.V.
13 de marzo de 2021
Estimados todos: Dejo mis consideraciones, estoy atento a sus comentarios. El grado de mezclado apropiado, depende del tamaño del animal para el cual el alimento está destinado. Así, un camarón que pese un gramo va a consumir aproximadamente 0,12 g de alimento Por día y con un tiempo de retención de 20-30 minutos. De acuerdo con esto, en esos 0,12 g deben estar presentes todos los nutrimentos que se han formulado Para esa dieta; consecuentemente, la uniformidad debe ser muy buena, con CV menor al 5%. Por otra parte/ un novillo de 400 kg que consume 15 kg de alimento por día, con un tiernpo de retención de 24 a 48 horas, no va a ser tan sen- sible al grado de mezclado como el camarón que consume 0,12 g.
Bernardo Serrano
12 de marzo de 2021
Tienes razón Giuseppe Bigliani. Lo que se me olvidó mencionar en mi comentario anterior es respecto a producciones más o menos normales y periódicas , y que ya contemplan cambios en formulaciones , orígenes distintos y proveedores distintos en los ingredientes , lo cual conlleva a variaciones en los C.V. Sin rebasar el objetivo . Pero muy oportuna observación Giuseppe, Saludos
Bernardo Serrano
11 de marzo de 2021
Las pruebas de homogeneidad periódicas son importantes para encontrar el menor C.V. Que debe ser menor a 5%. Cuando el C.V. Supera al 5% es el momento de revisar la mezcladora y probablemente hacer alguna reparación.. No olvidar que las pruebas de oro para revisar homogeneidad , calidad de los ingredientes y fórmula , es cuando el alimento es revisado directamente en el Campo con testimoniales en tiempo real , ya sea con animales propios o directamente con los clientes . Excelente tema Ricardo Hume. Saludos
Carlos Aladino
Ojai Alimentos S.A. de C.V.
7 de marzo de 2021
La uniformidad del nutriente es crítica por la propia nutrición cuando el alimento es consumido por animales con una baja ingesta diaria de alimentos (pollos bebe, cerdos recién destetados, etc.) (Clark et al. 2007). Si el alimento no se mezcla completamente, las porciones del alimento o contendrán demasiado o demasiado poco de los ingredientes formulados (Eisenberg s.f.b). La evaluación del rendimiento de la mezcla es una actividad requerida dentro de la producción de alimentos balanceados. La evaluación periódica rutinaria es económica y éticamente justificada. (Djuragic et al. 2009). Según estudios realizados por la Universidad Estatal de Kansas, Estados Unidos de América, la evaluación de uniformidad se debe realizar por lo menos dos veces al año. Esto asegura que el producto terminado será de satisfacción para el cliente y aumentará las utilidades de la planta de alimentos balanceados. Existen varios métodos para medir la uniformidad del mezclado, uno de ellos es utilizando microtrazadores, que son agregados al concentrado para determinar el coeficiente de variación que idealmente deberá ser menor a un 10%. (Banegas Bonilla 2009).
Daniel Carlos Besso
CADIA - Centro Argentino de Ingenieros Agrónomos
2 de marzo de 2021
Toda una vida peleando con este asunto. Talvez hay que empezar varias estaciones antes. La molienda, debe entregar partículas de tamaños y formas parejas. Mezclar bolillas de rulemanes con ppelotas de ping pon, resulta un desafío inalcanzable (pesos específicos diferentes. Mezclar botones de sobretodo con dados de la generala, es otro gran desafío (cuestion de heterogeneidad en la forma). Mezclar nueces con garbanzos es otra misión imposible. Hagámonos el siguiente planteo: 1) Si la ración de un parrillero de 15 días es de aproximadamente 50 gramos, aunque no estuviesen distribuidos perfectamente, las partículas dentro de cada ración de 50 gramos, sabindo que cada animal recibirá su ración no nos preocuparíamos. 2)que sucedería si el proceso de fabricación fuese de caracter continuo, en el que los elementos se incorporasen a chorrillo, con una precisión tal que cada ración contuviese lo necesario. Muchas mezclas líquidas en la industria, se producen de ese modo.
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