Prof. Dr. Farhan Alfin
Değirmen Teknolojisti

Buğday unu öğütme, ürün kalitesini ve operasyonel verimliliği korumak için her aşamada hassas ayarlamalar gerektiren karmaşık bir sanattır. Daha basit gıda proseslerinin aksine buğday öğütme, kırma ve eleme işlemlerinden her bir ara ürünün uygun hale getirilmesine kadar çok sayıda aşama ve karmaşık makineler içerir. Bu analiz, valsler, elekler ve sasörler için tekniklere odaklanarak un değirmenlerinde verimliliği en üst düzeye çıkarmak için gerekli ayar yöntemlerini kapsamaktadır. Ayrıca, tıkanıklıkları önlemek ve ürün tutarlılığını artırmak için değirmen balansını korumanın önemi vurgulanmaktadır.

Buğday unu öğütme işlemi, diğer gıda endüstrisi proseslerinden farklı olan sofistike bir süreçtir. Tipik gıda üretim süreçleri bir dizi ünite işleminden oluşur. Böylece üretimi kontrol etmek kolaydır, çünkü bir temel ana madde ve bir veya daha fazla yan ürün vardır. Un üretme prosesinde ise buğday, ilk kırma valsinde kırılır ve ürün elekten geçirilerek 4-5 ara ürüne ayrılır. Bunların her biri farklı ara ürünlerle birlikte başka bir valsten diğer bir valse gönderilir. Buğday unu öğütme sürecindeki bu karmaşıklık, değirmenin işleyişinin kontrolünde zorluk meydana getirir. Bunun için, her makinenin verimli ve etkili bir şekilde ayarlanması, operasyonun kontrol edilmesinde, optimum ürün kalitesinin, maksimum operasyon verimliliğinin ve un randımanının sağlanmasında çok önemlidir.

Vals besleme hızı, vals boşluğu ayarı, elek delik boyutları ve elek bezlerinin gerginliği, sasör hava akışı, separatör ayarları, değirmen proseslerinde gerekli olan temel ayarlardan bazılarıdır.

Vals ayarı 

Valsler, buğday öğütme işleminin ana makinesidir. Vals hızı, diferansiyel hız, diş profili, diş pozisyonu ve vals aşınma derecesi gibi ayarların değiştirilmesi zordur. Besleme hızı ve valsler arasındaki boşluk, operatör değirmenci tarafından ayarlanabilir. Besleme hızı ve valsler arasındaki bu boşluk, ürünün partikül boyutu dağılımını ve ara akış hızını etkiler. Değirmendeki herhangi bir vals ayarının değiştirilmesi unun kalitesini ve randımanı etkileyebilir. Valsli değirmende son yıllarda yapılan en son yeniliklerden biri, vals boşluklarının ölçülmesini sağlayan gelişmiş bir sensör ve boşluğu ayarlamak için bir mekanizma ile donatmaktır. 

Elek ayarı

Bir diğer önemli işlem de ara ürünleri parçacık boyutlarına göre ayıran eleme işlemidir. Dakikadaki devir sayısı ve atım, eleğin çalışmasında ayarlanması zor olan kritik faktörlerdir. Operatör değirmencinin eleğin çalışmasında ayarlayabileceği kritik faktörler elek gerginliği ve elek delik boyutları.

Sasör ayarı

Sasörler, kepekleri irmikten ayırabilir ve irmikleri boyutlarına ve saflıklarına göre sınıflandırarak redüksiyon sistemindeki valslere yönlendirebilir.  İrmiklerin doğru şekilde sınıflandırıldığından emin olmak ve kepekle karışmayı en aza indirmek için hava akışı ve elek delik boyutu, deneyimli bir değirmenci tarafından hassas bir şekilde ayarlanmalıdır.

Değirmen operasyonlarında hangi parametrelerin ayarlanacağını bilmek kadar, operasyonun doğru şekilde ayarlanıp ayarlanmadığını ölçmek için kullanılan teknikleri bilmek de önemlidir. Kırma oranı, granülasyon eğrisi, dağılım tablosu ve kümülatif kül eğrisi, değirmenin doğru ayarlandığını ve sorumlu değirmencinin istediği şekilde çalıştığını kontrol etmek için kullanılan en önemli yöntemlerdir.  

DEĞİRMEN BALANSI

Değirmencilik Terimleri Sözlüğü’nde değirmen balansı, “akış şemasına göre, ekipmanın doğru beslenmesini ve yüksek öğütme verimliliğini sağlamak amacıyla, malzemenin değirmen sisteminin çeşitli bölümlerine uygun bir şekilde dağıtılması” olarak tanımlanmıştır. Değirmen balansı, sistem tasarım parametreleri içinde tutulmalı ve değirmen performansını ve verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için korunmalıdır.

Değirmen dengesi bozulduğunda, bazı valsler aşırı yüklenirken bazıları ise yetersiz beslenir. Bu durum eleklerin tıkanmasına ve pnömatik hatlardan malzeme dökülmesine neden olabilir. Değirmenin dengede kalmasını sağlamak için makinelerin doğru bir şekilde ayarlanması gerekmektedir.

1. Kırma Oranı 

Değirmenci Dergisi’nin Kasım 2019 sayısında yayınlanan makalemde, kırma oranının ölçülmesine ilişkin prosedürü ayrıntılı olarak sunmuştum. Kırma sistemi, değirmen diyagramındaki ilk pasajları ifade eder. Buğday öğütme sürecinin ana bölümüdür. Kırma sistemi birincil (B1, B2, B3) veya başuç ve ikincil (B4 ve B5) veya son uç olarak ikiye ayrılır. Kırma sisteminin baş ucunun ana amacı, kepeği büyük parçacıklar halinde ve minimum miktarda un bırakarak mümkün olduğunca çok temiz ve büyük endosperm parçacıklarını ayırmaktır. Un öğütme işleminde kırma sistemi, en kritik işlemdir. Ham maddenin öğütme sisteminin çeşitli kısımlarına optimum dağılımını sağlamak ve yüksek kaliteli un üretimini optimize etmek için, kırma sistemi iyi ayarlanmalıdır. Kırma oranı, önceden belirlenmiş bir boyuttaki elekten test edilen orijinal malzemenin, kaba irmik, ince irmik, un ve ince kepek dahil olmak üzere elde edilen öğütülmüş malzemenin yüzdesi olarak tanımlanır. Her bir pasaj için optimum kırma oranı tanımlanmalı ve değirmen için planlanmalıdır. Değirmenin kırma sisteminin dengesini izlemek ve değirmenin her yerinde tutarlı bir ürün dağılımı oluşturmak çok önemlidir. Buğdayın türü, tavlama süresi, besleme hızı, vals aşınması ve vals boşluğu, kırma dengesini etkileyen faktörlerdir. Esas olarak, vals boşluklarının uygun şekilde ayarlanıp ayarlanmadığını ölçmek için kırma oranı kullanılır. 

Kırma oranının kontrol edilmesi, vals topunun sol ve sağ tarafından eşit olarak alınan tek tip bir numune alınmasını gerektiren basit bir işlemdir. Daha sonra numune yeterince büyük bir elekte ve eşit eleme süresi içinde elenir. Değirmen balansını ölçmek ve izlemek için günde en az bir kez veya buğday paçalı değişiminde kırma oranı kontrol edilmelidir.

Tablo 1. Kümülatif ekstraksiyon hesaplamaları

Kırma oranı ekstraksiyonu, kırma işleminden hesaplanan bir diğer faydalı kavramdır. Bu terim, her bir pasajda çıkan ürünün, bir sonraki pasaja giden toplam buğday miktarına kıyasla yüzdesini ifade eder. Kümülatif kırma sistemi ekstraksiyonu, birleştirilmiş kırma sistemi pasajlarında çıkan toplam ürün miktarıdır. Tablo 1, kümülatif ekstraksiyon hesaplamasını göstermektedir.

GRANÜLASYON EĞRİSİ

Granülasyon eğrisi, bir vals pasajındaki öğütülmüş ürünün, belirli bir elek boyutunda kümülatif olarak tutulan malzemenin yüzdesini gösteren bir grafiktir ve kırma oranından daha ayrıntılı bilgi sağlar.  Kırma oranı, belirli bir elekten geçen öğütülmüş malzemenin yüzdesini belirtir; ancak, ince ürünlerin ve irmiklerin dağılımını göstermez. Granülasyon eğrisi ise vals pasajındaki ürünlerin boyut dağılımını ve sınıflandırılmasını daha detaylı analiz etmek için kullanılır.

Şekil 1. İlk Kırma granülasyon eğrisi

Granülasyon eğrisi, ürün dağılımındaki değişikliklere göre öğütülmüş malzeme akışının ve vals aşınmasının tahmin edilmesinde, ayrıca ara akış hızındaki değişimlerin purifikasyon ve sınıflandırma sistemlerine etkisini izlemek için kullanılabilir. Bu analiz genellikle haftalık olarak yapılabilir.

Tablo 2. Granülasyon eğrisi hesaplamaları

Granülasyon eğrisi oluşturmak için, malzeme numunesi, ilgili elek akışındaki elek boyutlarına benzer mikron boyutunda eleklerle donatılmış bir test elekten geçirilir. Eleklerde ve toplama kabında tutulan her bir kısım tartılır ve kaydedilir (Tablo 2, granülasyon eğrisi hesaplamalarına bir örnek sunmaktadır). Eleklerde tutulan her partinin toplam numune ağırlığına oranı yüzde olarak hesaplanır. Daha sonra, her bir elekte tutulan yüzdeler, bir sonraki küçük elek partisi yüzdesine eklenerek kümülatif yüzdeler oluşturulur. Toplama kabındaki kümülatif yüzde, %100 olacaktır. Granülasyon eğrisi, X-Y ekseni üzerinde bir nokta grafiği ve çizgi grafiği olarak çizilir; X ekseni elek boyutunu mikron cinsinden, Y ekseni ise elekte tutulan yüzdeleri gösterir. Şekil 1, Tablo 1’in verilerinden oluşturulan granülasyon eğrisini göstermektedir. 

Şekil 2
İlk kırma elekleri.

Belirli bir elek üzerinde tutulan yüzdelik, hesaplama tablosundan veya grafikten bulunabilir; bu, o elek ve bir üst boyutlu elek üzerindeki kümülatif yüzdeler arasındaki farktır. Örneğin, ilk kırma valsine (B1) ait elek, Şekil 2'de gösterilmiştir. S2 sasörüne giden mal yüzdesi nedir? Bunu hesaplama tablosundan tespit etmek zordur. Ancak matematiksel interpolasyon ile hesaplanabilir. S2 sasörüne giden malzeme, 475 mikrondan geçen, ancak 265 mikronun üzerinde kalan üründür. Belirli bir elek boyutunda kümülatif tutulan yüzdeyi tahmin etmek için, istenen boyuttan granülasyon eğrisine kadar dikey bir çizgi çizilir. Ardından, kesişim noktasından Y eksenine yatay bir çizgi çekilir.

Grafiksel olarak bu durum Şekil 3’te gösterilmiştir. Burada, 475 μm elekte tahmini kümülatif yüzde 73% ve 265 μm elekte tahmini kümülatif yüzde 86.5% olarak hesaplanmıştır. Dolayısıyla, S2 sasörüne giden ürün, %86,5 olan 265 μm üzerinde tutulan yüzde ile %73 olan bir sonraki daha büyük elek olan 475 μm arasındaki farktır (86,5-73 = %13,5).

Şekil 3. Sasör yükleme yüzdesinin grafiksel tahmini.

Yazar Hakkında

Prof. Dr. Farhan Alfin, un değirmenlerinde üretim ve kalite kontrol konularında tanınmış bir bağımsız danışmandır. 2000 yılında, İzmir’deki Ege Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü’nden doktora derecesini almıştır. 2000-2015 yılları arasında Suriye’nin Hums şehrindeki Albaath Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü’nde çalışmış ve 2006-2010 yılları arasında bölüm başkanı olarak görev yapmıştır. 2015-2019 yılları arasında ise Trabzon’daki Avrasya Üniversitesi’nde Gıda Mühendisliği Bölüm Başkanı olarak görev yapmıştır. 

Prof. Dr. Alfin, Suriye’deki çeşitli un değirmenlerine danışmanlık ve eğitim hizmetleri sunarak operasyonlarının iyileştirilmesine katkıda bulunmuştur. Ayrıca, 2009-2015 yılları arasında Hums’taki Alakhras Değirmeni’nin genel müdürü olarak başarılı bir şekilde yönetim sorumluluğunu üstlenmiştir. Alanındaki uzmanlığını, Arapça kaleme aldığı “Tahıl Öğütme Teknolojisi” adlı kitabıyla daha da pekiştirmiştir. Değirmencilik endüstrisine bağlılığı ve kapsamlı tecrübesi sayesinde Prof. Dr. Farhan Alfin, alanında önemli bir otorite ve değerli bir isim olarak kabul görmektedir.