Development of A Mobile Unit for The Manufacture of Non-Conventional Feed تطوير وحدة متنقلة لتصنيع الأعلاف غير التقليدية

Development of a mobile unit for the manufacture of non-conventional feed

تطوير وحدة متنقلة لتصنيع الأعلاف غير التقليدية

Summary and Conclusions

Whereas the burning of the agricultural residues affects environmental pollution in Arab Republic of Egypt, so many researches in different trends proceeded to overcome such problem,  in other hand the researches aimed to get benefit of residues as they have high economic value. One of those trends is "recycling of these waste to produce fodders" . Reason behind such thought in this direction is the great gap between the fodders needs for animal farms  as cows and buffalos which reaches to 13 million tons / year and the production volume of fodders factories which reaches to 2.5 million tons/year . The research confirmed that exploitation of 40 % of the agricultural residues to produce untraditional fodders may compensate part of this gap . Whereas some of the present machinery do not compatible with the requested standards and the high cost of transporting of these residues to place of manufacturing, in addition of its seasonal production periods and its several varieties, so need of manufacturing multipurpose mobile fodder production units appeared in order to adapt varieties of agricultural residues.

The research aims to design and manufacture mobile integrated units to produce feeds from untraditional resources that meet the recommended technical standards, in addition an economical study has been carried out on such a unit to recognize its economical feasibility. So the following design assumptions have been taking into consideration :

1. The unit was designed to be in movable status to suit the small villages with productivity of 500 kg/hour .
2. The unit driven by the agriculture tractor which is available in the farms as a power source with rating power fluctuated between 60 – 80 HP.
3. The unit consists of five essential units which are ( chopper unit – hammer mill & crushing unit – mixing unit – pressing unit – Trailer and Power train Unit) .
4. The transport means which carry the materials between units designed as follows :

·       Transfer the cutting residues from the cutting machine to the hammer mill & crushing machine by gravity .

·       Transfer the crushed materials from hammer mill & crushing  machine to mixing unit by left helical lever  .

·       Transfer the mixture from the mixing unit to the lower tank of the mixer using gravity

·       Transfer the mixture from the lower tank of the mixer to the pressing unit using by left helical lever

1. Transfer the power from the tractor to the unit using PTO power taken off the tractor and the motion transferred to the various parts of the unit through gear box, drive shafts, pulleys and belts to adapt the revolution speeds needed to each unit .

Design and manufacture Components of the Untraditional Fodder mobile unit :

 

I. Agricultural Residues Chopper Unit ;

The main purpose of such a unit is to cut various agricultural residues such as the rice stalks, maize firewood, cotton firewood and other residues to smaller pieces than its physical status in order to crush  and grind them in a hammer mill & crushing unit . After search it was found that the technical data of the machines to be as follows :

-        Best number of cutting knives are 8 knives on the moving drum of 2000 rpm (rev./minute ) against one fixed knife on the cover .

-        Feeding pulleys linear speed : 0.7 – 0.9  m / sec

-        Cutting drum speed : 2000 rpm .

-        The length of cutting rice stalks produced  is  50 mm .

-        The length of rest of agricultural residues produced  is  10 mm .

-        Productivity : 240 kg/hour of rice stalks or 400 kg/hour for other agricultural residues

-        Power consumed : approximately 5 HP

The chipping occurs due to the shear force between the fixed knife and the movable knife

II . Hammer Mill & crushing Unit :

The main role of such a unit is to crush the residues which have been cut in the chopping machine, taking in consideration that the chop and mill of rice has one of the hard agricultural residues in cutting and crushing . So, the milling machine has been designed with a free hammer system in order to  carry out mill grains and crush the residues from the cutting machine . It was found that the reasonable numbers of milling hammers and circular speed to produce 5 millimeter pierce of rice stalks and other agricultural residues  and about 300 kg./hour productivity, 450 kg/ hour for other agricultural residues, and 750 kg/ hour for grain milling  are : 24 hummer distributed in four rotating rows of 3000 rpm. and the power needed to operate such unit is about 4.5 H

III . Fodder Mixing Unit :

The main role of this unit is mixing fodder consequences to become homogeneous provender ready for the second operation . The mixing unit consists of several successive units, the most main unit is the mixture . The mixture designed with the following specifications :

-        Horizontal, with open double helicals .

-        High mixing degree  reached to 98.5 %

-        flaw four mixtures per hour, equivalent to 150 kg each 15 minutes.

-        Total productivity 100 kg/hour, to cover the pressure ratio increasing by 100 kg. to ensure continued feeding of the piston .

-        The reasonable speed of the helical  mixture 16 rev./min.

-        The power needed to operate the bender unit is about 2.5 HP .

-        The second part of the mixing units is tank to receive the mixing material of dimensions 80×85×95 cm, it attached with evacuation helical, the power needed to operate such unit is about 1.5 HP

IV . Pressing Unit :

The purpose of the manufacturing process is to press the grains of the feed materials in order to transfer them to small plaits by means of force them into dies with circular orifices to form the pressed fodder materials into requested volumes, lengths and shapes . The pressing unit designed as follows :

-        Rotating horizontal forming mould, including pressing pulleys which rotate around its axes by friction force between the pulleys and the forming mould and the material to be pressed.

-        The productivity of the pressing unit represent the total productivity of the whole unit, so it designed to produce discharge of 500 kg./ hour

-        The power requested to operate the pressing unit fluctuated between  29 -24.5- 26 HP when using forming moulds of diameters of 12–16– 18 mm respectively .

V.  Units Carrying Trailer :

There are two main functions of the trailer, the first function is carrying the units of the feed production line and moving between fields, while the second function is to provide each unit of the line with the requested energy driven from the tractor ( about 60 – 80 HP)  . Distribution of the power among units done through power transmission unit, which consider the most important part of the trailer, it consists of :

1. Gear Box
2. Low Speed Transmission Group ( 250 rpm ) .

-        Moving Transmission Group to Pressing Unit .

-        Moving Transmission Group to Discharging helical of the mixer lower tank .

-        Moving Transmission Group to pressing adapting Unit

1. High Speed Transmission Group ( 1000 rpm ) .

-        Moving Transmission Group to Mixing Machine .

-        Moving Transmission Group to the Feeder of the Press Helical.

-        Moving Transmission Group to chopper Machine .

-        Moving Transmission Group to Hammer Mill & Crushing Machine  .

-        Moving Transmission Group to the Feeder of the Mixer Helical

The Most Points of Evaluation of the Units Formed the Mobile Unit Of Feeds Manufacturing

1.        The chopper unit fulfills the design assumptions such as power consumption for operation, cutting speed, and its relation with cutting length and conductivity . It was found that the operation total power fluctuated between 3.0 – 3.2 – 3.5 for maize firewood, bean trellis and rice hays respectively . Also it was found the cutting lengths are : 45.76 mm for rice hays, 13.59 for maize firewood, and 14.01 for bean trellis , While the productivity about 235 kg/hour for rice hays, 412 kg/hour for maize firewood, and 393 kg/hour for bean trellis at rotation speed of  2000 rpm. By using 8 knives and feed speed of 0.7 m/sec .

2.        The hammer mill & crushing unit fulfilled active performance in milling seeds and crushing the agricultural residues which were already chopped in the chopper unit, beside, it fulfilled the design assumptions such as power consumption for operation, speed of hammering mills, number of hummers, crushing length and total unit conductivity . It was found that the operation total power fluctuated between 2.8 – 3.1 – 2.3 hp for maize firewood, bean trellis and rice hays respectively . Also it was found the crushing lengths are : 2.64 mm for rice hays, 2.24 for maize firewood, and 1.71 for bean trellis , While the productivity of 293 kg/hour for rice hays, 447 kg/hour for maize firewood, and 754 kg/hour for bean trellis at rotation speed of  3000 rpm for milling hummer. By using 24 hummers.

3.        Three different mixtures prepared to feed milk livestock and other three mixtures to feed first stage fattening livestock and three mixtures to feed second stage fattening livestock, using the recommended standards .

4.        Chemical analysis of the above mentioned  samples (provender) to check if they meat standards, it was found that the crude protein percentage fluctuated between 14.05 %  - 14.86 %  and between 11.75% - 12.78%  and between 10.38% – 10.49% for the three samples respectively .While the percentage crude fibers in the three mixtures fluctuated between 15.73 %  - 18.87 %  and between 15.06% - 16.45%  and between 12.88 – 13.92 % respectively .

5.        Mechanical analysis of the above mentioned  samples, it was found that the minimum diversity factor among the samples is at a mixing period of 10 minutes, declaring that it was the best mixing period, resulting in a homogeneity between mixture consequences. When the mixing period decreases the diversity factor between samples increases, that is because the homogeneous process is not completed in the mixture, while increasing the mixing period also the diversity factor between samples increases, that is because separation happens between mixture consequent .

6.        Through the  descriptive analysis the fodder plaits were subjected to study to check their final quality regarding external shape, touch and odder, and it was found that the soft touch of the stick with no cracks resulted from good hammer mill and crush of the agricultural residues of the mixture before pressing process . By proceeding nutrition analysis of the plaits for average protein percentage and average crude fibers in the samples it was found that it fluctuated between 14.27 %  - 15.83 %  for the third bend of milk livestock respectively and fluctuated between 12.50 %  - 15.83 %  for the fifth mixture, first stage of fattening livestock respectively and fluctuated between 10.33 %  - 13.50 %  for the seventh mixture of fattening livestock respectively, such results declared that the fodder plaits specifications meet the recommended standards .

7.        The third mixture of  milk livestock and the seventh mixture of fattening livestock, 2^nd stage , subjected to mechanical specifications test including axial pressure stress and perpendicular pressure stress to find the necessary power needed to break the stick through drawing the stress – strain diagram and determining the stick yield point. The results show that the average axial pressure stress yield is 3.882 – 4.583 Mpa and the average axial strain is 0.0124 – 0.0126 mm. regarding the third seventh mixture respectively . While the average axial pressure stress yield is 3.858 – 4.818 Mpa and the average axial strain is 0.008 – 0.009 mm. regarding third and seventh mixture respectively which indicate that the produced fodder plaits from the third mixture of milk livestock (which consist of 50% of agricultural residues) and the seventh mixture of fattening livestock (which consist of 30% of agricultural residues) have strong bond and homogenous, that is due to the efficiency of industrial procedures starting from chopping, hammer milling, mixing processes and ends with pressing process to produce plaits meets standards . That shows the competence of the unit when performing its function, so we advise to spread and distribute such units in all agriculture sectors in Egypt to solve the shortage of fodder problem and participate in overcoming environmental pollution  due to burning of agricultural residues, especially rice hays .

8.        The unit has been subjected to feasibility study, in order to make financial & economical evaluation of the unit to acknowledge the  feasibility study of fabricating and spreading such a unit . In addition of its environmental effect, and to what extent it participate to  improve farmer income, and we achieve the following results :

a.        Net value of the production modes which can be implemented fluctuated between L.E 520.000 as a minimum value and L.E 1.389.000 as a maximum value for five years .

b.        The percentage of income against costs which can be implemented fluctuated between L.E  Million1.11.000 as a minimum value and L.E 1.28 million pounds as a maximum value .

c.        Capital can be retrieved in a period fluctuated between 0.36 year as a minimum period and 1.31 year as a maximum period of five years

d.        The internal income ratio of the production modes which can be implemented fluctuated between 92 % as a minimum value (i.e. the minimum annual average of pound profit is 92 piaster during the five years) and maximum value of 278 % (i.e. the maximum annual average of pound profit is 278 piaster during the five years) .

keywords : shear strength , unite , Average , tractor .

Recommendations:

The thesis achieved an ideal solution of the environment pollution problem which resulted from burning the agricultural residues - through the trend dealing with untraditional fodder manufacturing using agricultural residues. The study toke up design and execute mobile unit produced untraditional fodder using agricultural residues to fit small farms with productivity of 500 kg/hour, power fed through ordinary agriculture tractor of 60 – 80 HP, and it can move to waste sites to overcome the difficulty of transfer residues to manufacturing site, resulting economical revenue for both investor and farmer . It reached an automatic way to shop the agricultural residues specially rice hays as it is the most difficult waste to chop . The feasibility study of such a unit achieved a great annual revenue gain as the pound invested in this unit secured annual profit  fluctuated between 0.92 – 2.78 pounds which exceeds most of the investments in the agriculture field .

So, we recommend the followings :

• Spread and distribute the unit among various agricultural sectors through the ministry of agriculture, universities, and research centers & institutes, also encourage small investors to adopt the unit and activate operation in order to help youth and create work chances for them to solve unemployment problems .
• Start research to produce floating fodders for fish using floating plant residues as Nile flowers, to participate in the production of cheap floating fodders as the fish fodder prices increased recently.
• Study of providing electric motors to operate the unit instead of the agriculture tractor in the sites where electric sources are available  to avoid side effects on the environment in addition to economy wise .
• Study of developing drive power to unit in order to decrease the use of drive axes, pulleys and belts, besides developing transmission motion and clutching power to unit .

Arabic Summary

تهدف هذه الدراسة إلى تصميم وتصنيع وحدة متکاملة متنقلة لتصنيع الأعلاف من مصادر غير تقليدية طبقا للمواصفات الفنية الموصى بها حيث يمکن استخدامها في مناطق مختلفة طبقا لمواسم إنتاج المخلفات الزراعية وبذلک يتم التغلب على عدم توافر المخلفات في منطقة واحدة على مدار العام مما يساهم في تقليل تکلفة الإنتاج وتحسين جودة المنتج مع الأخذ في الاعتبار استخدام مصادر الطاقة المتوفرة في المزرعة(الجرار الزراعي بقدرة 60 – 80 حصان) لتشغيل وتسيير هذه الآلة.

وتتلخص الأهداف الرئيسية لهذه الدراسة في:

1- عمل دراسة ميدانية للتعرف على مناطق المخلفات الزراعية وأنواعها وکمياتها ودراسة إمکانية استخدام هذه المخلفات کمصدر غير تقليدي لتصنيع الأعلاف بهدف تحديد الحجم الأمثل لوحدة التصنيع المتنقلة والذي على أساسه يتم تصميم سعة وقدرة الوحدة الإنتاجية.

2- عمل دراسة مرجعية لإختيار أنسب وحدات القطع والفرم والتشکيل التي تناسب طبيعة العلف المراد إنتاجه طبقا للمواصفات الفنية القياسية الموصى بها للأعلاف.

3- استخدام البيانات التي تم التوصل إليها في وضع تصور متکامل للوحدة المتنقلة وتصميم کل أجزائها من وحدة التقطيع والفرم ووحدة الخلط ووحدة التشکيل والمقطورة الحاملة للوحدات. مع الأخذ في الاعتبار توصيات الدراسات السابقة لتحسين جودة المنتج ووضع التصميم المناسب لکلاً من وحدات القطع والفرم والتشکيل بحيث يمکن استخدامهم مع مصادر مختلفة من المخلفات الزراعية.

4- الاستفادة من الدراسة المرجعية لاختيار أنسب الخلطات العلفية من مصادر غير تقليدية واختيار نسب مکوناتها بحيث تکون متزنة في محتواها من البروتين والکربوهيدرات والدهون والمعادن والفيتامينات وذلک نظراً لوجود العديد من العوامل التي تؤثر على الخلطات العلفية غير التقليدية.

5- تقييم أداء الوحدة فنياً واقتصادياً لمصادر مختلفة من المخلفات الزراعية للوقوف على مدى مساهمة هذه الوحدة في تقليل تکلفة الإنتاج وتحسين جودة المنتج.

6- اختبار المنتج النهائي من حيث الترکيب الکيميائى والشکل الفيزيقي والخواص الميکانيکية والثبات عند التخزين.

 المقدمة

تفاقمت مشکلة تلوث البيئة في الآونة الأخيرة في جمهورية مصر العربية وکان لحرق المخلفات الزراعية الأثر الکبير في ذلک. ومن هذا المنطلق أجريت أبحاث عديدة لدراسة هذه المشکلة في محاولة للتغلب عليها مع الاستفادة من هذه المخلفات لما لها من قيمة اقتصادية عالية. أحد هذه الاتجاهات تترکز في إعادة استخدام هذه المخلفات في صناعة الأعلاف,ويرجع التفکير في هذا الاتجاه إلى وجود فجوة غذائية کبيرة بين الاحتياجات العلفية لجملة الحيوانات المزرعية و التي تقدر بحوالي 23 مليون طن/سنة والطاقة الإنتاجية للمصانع العلفية التي تقدر بحوالي 2.5 مليون طن / سنةوفقاً للإحصائيات الصادرة من وزارة الزراعة لعام 2004 م.حيث أکدت الدراسات أن استغلال حوالي 40 % من المخلفات الزراعية لإنتاج الأعلاف غير التقليدية قد يساهم في سد جزء من  هذه الفجوة. ومما لا شک فيه أن استغلال المخلفات الزراعية في توفير الاحتياجات الغذائية للحيوانات سوف يؤدي إلي خفض المساحة المنزرعة لمحاصيل العلف والتي تمثل أکثر من 35 % من إجمالي المساحة المنزرعة علي مستوي الجمهورية وبالتالي استغلال هذه المساحات في زراعة بعض المحاصيل الإستراتيجية مثل القمح ومحاصيل الزيوت والسکر وذلک لمواجهة العجز منها.

 

ونظراً للتکلفة العالية لنقل هذه المخلفات بالإضافة إلى موسمية إنتاجها وتعدد أنواعها ظهرت الحاجة إلى إمکانية تصنيع وحدات إنتاج أعلاف متنقلة ومتعددة الأغراض بحيث تناسب الأنواع المختلفة من المخلفات الزراعية. ومن هذا المنطلق کان من الضروري عمل دراسات مستفيضة لوضع التصميم المناسب واختيار أنسب الطرق التصنيعية التي يمکن استخدامها مع هذه المصانع الحقلية لتقليل تکلفة الإنتاج وتحسين جودة المنتج مع الأخذ في الاعتبار نوعية المرکبات العلفية بحيث تحتوى على نسبة عالية من المخلفات ذات القيمة الغذائية المرتفعة واختيار أنسب الإضافات التي تعطي مکوناًُ علفياً مطابقاً للمعايير والمواصفات الفنية المطلوبة.

الدراسات المرجعية

لتحقيق الأهداف الرئيسية للدراسة وجب استعراض الأبحاث والمراجع السابقة للوقوف على بعض العوامل التي تساعد في البحث من حيث حصر المخلفات الزراعية في جمهورية مصر العربية ودراسة الخصائص الميکانيکية والفيزيقية لهذه المخلفات وکذلک تحديد وحدات خط تصنيع الأعلاف غير التقليدية مع طرق تقييم أدائها.

أولا: المخلفات الزراعية في مصر

1- حصر الحيازات الزراعية علي مستوي الجمهورية:

 بناءاً علي الإحصائيات الصادرة من إدارة التعبئة والإحصاء لعامي 2002 ، 2003م تم حصر وتصنيف الحيازات الزراعية علي مستوي الجمهورية وذلک للوقوف علي المساحات المنزرعة من المحاصيل المختلفة بحيث يمکن تقدير المخلفات الناتجة عنها والتي يمکن الاستفادة منها في تصنيع وإنتاج الأعلاف غير التقليدية. هذا ولقد بلغت جملة المساحة المحصولية علي مستوي الجمهورية للحاصلات الشتوية والصيفية والنيلية بالإضافة إلي جملة مساحة الحدائق والنخيل للموسم الزراعي 2002م مساحة وقدرها 14 مليون و350 ألف و274 فدان (14.350.274 فدان) موزعة علي جميع محافظات الجمهورية

بينما في عام 2003 م مساحة وقدرها 14 مليون و 473 ألف و616 فدان (14.473.616 فدان) بزيادة مساحة قدرها 123.342 فدان کما تهدف الخطط الطموحة إلى زيادة المساحة المحصولية إلى حوالي 18 مليون فدان حتى عام 2010م.

2- دراسة الترکيب المحصولي على مستوى المحافظات:

وفقاً للبيانات الصادرة من الهيئة العامة للتعبئة والإحصاء لعامي 2002 و2003م . تم حصر إجمالي المساحات المنزرعة علي مستوي محافظات الجمهورية وکذلک الترکيب المحصولي لکل محافظة مع مراعاة الترکيز على المحاصيل التي يمکن استخدام مخلفاتها في إنتاج الأعلاف التکميلية وإغفال المحاصيل التي يمکن استخدامها مباشرة کعليقة للحيوانات. حيث تم تقسيم محافظات الجمهورية إلى محافظات وجه بحري – مصر الوسطى – مصر العليا بالإضافة إلي محافظات خارج الوادي. هذا وقد بلغت المساحة المحصولية محافظات وجه بحري لعام 2003 م (7.123.058 فدان) منها (1.575.291 فدان) بمحافظة البحيرة و(1.470.280) فدان بمحافظة الشرقية و(1.118.806) فدان بمحافظة کفر الشيخ و(1.274.891) فدان بمحافظة الدقهلية وباقي المحافظات أقل من نصف مليون فدان.أما بالنسبة لمحافظات مصر الوسطى فلقد بلغت المساحة المحصولية لعام 2003 م (261,646,2 فدان) موزعة على محافظات المنيا – الفيوم – بني سويف – الجيزة. ولقد بلغت المساحة المحصولية لمحافظات مصر العليا حوالي (959,935,1 فدان) منها  553, 628 فدان في محافظة أسيوط و 004,596 فدان في محافظة سوهاج. ومن هنا فإن إجمالي المساحة المحصولية بالوادي (278, 705,12 فدان).أما بالنسبة للترکيب المحصولي على مستوى المحافظات لعام 2003 م ووفقاً للبيانات الصادرة من الهيئة العامة للتعبئة والإحصاء بالقاهرة فقد بلغت المساحة المحصولية للأرز 1.507.634 فدان تقع معظمها في محافظات الدقهلية وکفر الشيخ والشرقية والبحيرة. کما بلغت المساحة المحصولية للذرة الشامية الصيفية والنيلي (533,887,1 فدان) تقع معظمها في محافظات المنيا والشرقية والمنوفية وسوهاج والبحيرة وبني سويف. وبلغت المساحة المحصولية للفول البلدي لعام 2003 م إلى 734, 281 فدان منها  997,56 فدان في محافظة البحيرة و 31.529 فدان بمحافظة کفر الشيخ و 933,28 فدان بمحافظة الشرقية و 012,29 فدان بالنوبارية و 064,18 فدان بالإسکندرية. هذا وقد بلغت المساحة المحصولية للقطن 535.090 فدان منها 280,126 فدان بمحافظة البحيرة و 035, 110 فدان بمحافظة کفر الشيخ و 175, 52 فدان بمحافظة الدقهلية و 861,48 فدان بمحافظة الشرقية و37.239 فدان بمحافظة الغربية و 854, 32 فدان بمحافظة بني سويف و612,33 فدان بمحافظة المنيا و 840,22 فدان بمحافظة الفيوم. بينما قدرت المساحة المحصولية لکلاً من القصب و السمسم وفول الصويا بحوالي 215, 327 و 508,71  و 736,19  فدان على الترتيب وتترکز في محافظات مصر العليا.

3- دراسة وحصر المخلفات الزراعية على مستوى محافظات الجمهورية:

يتضح من دراسة الترکيب المحصولي لمختلف المحاصيل الزراعية على مستوى محافظات الجمهورية توزيع المخلفات الزراعية توزيعاً موسمياً وإقليمياً وفقاً لنوع المحاصيل وموسم نموها ونوع التربة والمناخ المناسب لها. ووفقا للبيانات الصادرة عن الإدارة العامة للثقافة الزراعية – نشرة رقم 17 لسنة 2002 (تسمين الحيوانات المزرعية)– وذلک للقيم المتوسطة إنتاجية الفدان من المخلفات الزراعية. فقد تم تقدير المخلفات الزراعية للموسم الزراعي 2003 م علي مستوي الجمهورية  مع الأخذ في الإعتبار المخلفات الزراعية الناتجة من المساحات المنزرعة الحدائق والنخيل والخضر حيث قدرت اجمالى المخلفات الزراعية بحوالي 26.377.601  طن نذکر منها 201, 894, 1 طن في محافظة الدقهلية و 526, 650, 1 طن بمحافظة البحيرة و465, 996,1 طن بمحافظة الشرقية و 878,191,2 طن بمحافظة المنيا و 743,378,2 طن بمحافظة أسوان و260, 028,1 طن في محافظة أسيوط و1.386.469 طن بمحافظة کفر الشيخ و211,921,4 طن في محافظة قنا وهذا على سبيل المثال وليس الحصر.

                البيانات السابقة توضح انتشار مشکلة تراکم المخلفات الزراعية على مستوى محافظات الجمهورية مع اختلاف حجمها ونوعها ومصادرها مما يحتم علينا التعامل مع هذه المشکلة بدقة وبأسلوب علمي صحيح لکيفية تدوير هذه المخلفات و الإستفادة منها دون حرقها.

4- إجمالي الثروة الحيوانية على مستوى الجمهورية

 وفقاً لبيانات وزارة الزراعة لعام 2003 -  2004 م. تم تقدير إجمالي الثروة الحيوانية على مستوى الجمهورية بحوالي 231, 533, 22 رأس منهم 992, 226, 4رأس من الأبقار و 155,777,3  رأس من الجاموس,. کما  قدرت الاحتياجات العلفية لجملة الحيوانات المزرعية في مصر وفقاً للإحصائيات الصادرة من وزارة الزراعة لعام 2004 م بحوالي 23 مليون طن من الأعلاف سنوياً بينما تقدر إجمالي الطاقة الإنتاجية السنوية لمصانع العلف بنحو 000,578,2 طن . من أجل سد جزء من الاحتياجات الحيوانية المزرعية المجترة توجهت الاهتمامات إلى تطوير تقنيات تجهيز الأعلاف التکميلية وذلک عن طريق تصميم وتصنيع وحدات متکاملة ومتنقلة لتصنيع الأعلاف من مصادر غير تقليدية طبقاً للمواصفات الفنية الموصى بها بحيث يمکن استخدامها في مناطق ومواسم مختلفة بما يتناسب وحجم ونوع المخلفات المتوفرة والتي أکدت الدراسات إمکانية استغلال أکثر من 40 % منها لإنتاج الأعلاف غير التقليدية. ومما لا شک فيه أن استغلال المخلفات الزراعية في توفير الاحتياجات الغذائية للحيوانات سوف يؤدي إلي خفض المساحة المنزرعة لمحاصيل العلف والتي تمثل أکثر من 35 % من إجمالي المساحة المنزرعة علي مستوي الجمهورية وبالتالي استغلال هذه المساحات في زراعة بعض المحاصيل الإستراتيجية مثل القمح ومحاصيل الزيوت والسکر وذلک لمواجهة العجز منها.

من أجل تعظيم الاستفادة من هذه المخلفات الزراعية وتقديم يد العون للأماکن التي تکمن بها مشاکل تراکم المخلفات الزراعية ولسد الاحتياجات الغذائية الحيوانية فيجب القيام بدراسة لهذه المخلفات من حيث الکم والنوع على مستوى المحافظات والمراکز وصولاً إلي مستوي القرية حيث يمکن نشر مثل هذه الوحدات في إنتاج الأعلاف التکميلية باستخدام المخلفات الزراعية إدراکاً لأهميتها وإمکانية استغلالها وعدم الاقدام على حرقها.

5- ملخص الدراسة الميدانية على مستوى الجمهورية

تم تلخيص ما تم التوصل إليه من الدراسات السابقة على مستوى الجمهورية الذي يوضح اجمالى المساحة المحصولية الکلية التي تقدر بـ 616,473,14 فدان وکمية المخلفات الزراعية الکلية بحوالي 801,377,26 طن/سنة واجمالى الثروة الحيوانية بـ 231,533,22 رأس منهم  147,004,8 رأس يمثل أعداد الأبقار و الجاموس على مستوى الجمهورية, وکذلک الاحتياجات العلفية لهذه الأبقار و الجاموس و التي تقدر بحوالي 570,146,13 طن/سنة, في حين تقدر الطاقة الإنتاجية لمصانع الأعلاف  بحوالي 800,578,2 طن/سنة.

لوضع تصور أفضل للبيانات السابقة تم الانتقال من الدراسة الميدانية على مستوى الجمهورية إلى عمل دراسة على مستوى المحافظات للوقوف على مدى توزيع المخلفات الزراعية بها وحجم  الثروة الحيوانية ومقدار الاحتياجات العلفية, وباتباع نفس مصادر البيانات السابقة على مستوى محافظة البحيرة على سبيل المثال حيث قدرت المساحة المحصولية الکلية بحوالي  828,619,1 فدان يتخلف عنها کمية من المخلفات الزراعية حوالي 695,962,1 طن/سنة, بينما بلغ اجمالى الثروة الحيوانية حوالي 725,745,1 رأس منهم 745,910 رأس يمثل أعداد الأبقار والجاموس , وقد قدرت الاحتياجات العلفية لهذه الأبقار والجاموس بحوالي 635,852,1 طن/سنة في حين تقدر الطاقة الإنتاجية لمصانع الأعلاف بحوالي  600,177 طن/سنة.

لوضع البيانات السابقة في الصورة التي تمکننا من تقديم أفضل الحلول تم تطوير الدراسة من مستوى محافظة البحيرة إلى دراسة ميدانية على مستوى المراکز والقرى داخل المحافظة وعلى سبيل المثال تمت الدراسة على مرکز إدکو وفقاً للبيانات الصادرة عن الإدارة الزراعية بمرکز إدکو 2004، 2005م . تقدر المساحة المحصولية الکلية لمرکز إدکو بحوالي 352,37 فدان ينتج عنها کمية من المخلفات الزراعية تقدر بحوالي 749,33 طن/سنة.کما تقدر اجمالى الثروة الحيوانية بحوالي 686,18 رأساً من بينهم 970,9 رأساً يمثل اجمالى أعداد الأبقار والجاموس. هذا وتقدر الإحتياجات العلفية للأبقار والجاموس بحوالي 112,29 طن/سنة بينما تقدر الطاقة الإنتاجية لمصانع الأعلاف بحوالي  488,3 طن/سنة. 

6- أسباب عدم انتشار استغلال المخلفات الزراعية لإنتاج الأعلاف غير التقليدية

ويرجع السبب في ذلک إلى:

1.     انخفاض القيمة الغذائية لبعض من هذه المخلفات.

2.   عدم توافق بعض من الآلات الحالية مع إنتاج علف مطابق للمواصفات القياسية المطلوبة حيث تبين ظهور مشاکل في حالة تقطيع قش الأرز مثل دوران سيقان القش على درافيل التقطيع وکذلک عدم الوصول إلى طول القطع المناسب والإنتاجية المطلوبة، بالإضافة إلى ظهور مشاکل في مرحلة کبس الأعلاف نظراً لإحتوائها على نسب من المواد الخشنة تتراوح ما بين 30 – 50 % من الخلطة.

3.   التکلفة العالية لنقل هذه المخلفات إلىأماکن التصنيع وصعوبة تخزينها نظراً لموسمية إنتاجها وتعدد أنواعها کما يرجع ذلک أيضاً إلى انخفاض کثافة بعض من هذه المخلفات مثل قش الأرز و حطب الذرة.

لذا ظهرت الحاجة إلى تصميم وتصنيع وحدة متکاملة متنقلة لتصنيع الأعلاف من مصادر غير تقليدية طبقا للمواصفات الفنية الموصى بها بحيث يمکن استخدامها في مناطق ومواسم مختلفة, مع الأخذ في الاعتبار استغلال مصدر القدرة المتوفر في المزرعة وهو الجرار الزراعي مما قد يساهم في تقليل تکلفة الإنتاج مع تحسين جودة المنتج , وتحسين جودة الإنتاج يجب النظر لاستخدام الزراعة الحديثة وتقنيات النانو تکنولوجي . [11,12,13,15,22,26,27]

 

7- دراسة لتحديد السعة الإنتاجية المثلى وحدة تصنيع الأعلاف المقترحة

لتحديد السعة الانتاجية والحجم الأمثل لوحدة تصنيع الاعلاف يجب مراعاة التالى:

أولاً:  مصدر القدرة المتوفرة في المزرعة وهو الجرار الزراعي ذو الأغراض العامة التي تتراوح قدرته من 60 – 80 حصان ومأخذ القدرة هو عمود الإدارة الخلفي PTO. ومن ثم وضع في الاعتبار أن مقدار القدرة المتوفرة لتشغيل وحدة تصنيع الأعلاف غير التقليدية هي 75٪ من هذه القدرة أي من 45 – 60 حصان. [29,25]

ثانياً: يجب أن لا يتعدى الحيز الذي يمکن أن يشغله خط الإنتاج عن 2.5×5 م حتى يمکن التنقل بها علي الطرق الفرعية وبين الحقول لتسهيل عملية المناورة.

ثالثاً: يجب أن تستوعب الوحدة کميات المخلفات الناتجة من أقل القرى التي تمت دراستها على مستوى المحافظات کما يجب أن تلبى احتياجاتها من الأعلاف مع الأخذ في الاعتبار  مضاعفة عدد الوحدات للقرى الأعلى في کمية إنتاج المخلفات الزراعية و الاحتياجات العلفية.

ومن واقع الدراسات السابقة لتحقيق الهدف المطلوب من الوحدة فقد تبين أن السعة الإنتاجية للوحدة بما يتناسب وکمية المخلفات الزراعية يمکن أن تتراوح ما بين 300 – 500 کجم/ساعة.

 

ثانياً: الخواص الميکانيکية للمخلفات الزراعية

تم دراسة الخصائص الميکانيکية مثل (إجهاد القص- الطاقة النوعية والقدرة اللازمة لقص- معامل المرونة الانضغاطية وطاقة الانضغاط-  طاقة ومعامل المرونة للإنحناء) وذلک لبعض من المخلفات الزراعية مثل (السورجم– قش الأرز– القمح– القنب– الذرة الشامية) کما تم دراسة معامل الاحتکاک الإستاتيکا الانزلاقي للأعلاف المقطعة [9,10,16,17,24]

- إجهاد القص shear strength: لحسابه Ts=Fmax/A 

τ_s                    : أقصى إجهاد قص (ميجا باسکال). :F_maxأقصى قوى قص (نيوتن).   A: مساحة المقطع لساق النبات (مم²). [30]

جهاز قياس إجهاد القص

1- الذرة الرفيعة (Sorghum):

وکانت أهم نتائج هذه الدراسة کما يلي:

1.   عند زيادة زاوية حافة السکين القاطع من 30 – 70^° مع ثبات معدل التحميل 15 مم/ دقيقة, يزداد أقصى إجهاد قص من 3.74 إلى 8.18 ميجا بسکال فى حالة سورجم في طور العلف ومن 4.68 إلى 9.02 ميجا باسکال السورجم في طور الحبوب. وهذا مطابقاً لما وجده  Chancellor and William 1958 کما أنهما وجدا أيضاً أن  أقصى قوى قص کانت عند محتوى رطوبي 35%.

2.   عند زيادة معدل التحميل من 10 إلى 100مم / دقيقة وثبات زاوية حافة سکين 30 ْ تناقص أقصى إجهاد قص من 3.74 إلى 1.94 ميجا بسکال فى حالة سورجم في طور العلف ومن 4.68 إلى 2.20 ميجا باسکال السورجم في طور الحبوب .

2- قش الأرز Rice Straw:

قام 2002 Matt بدراسة قوى القص اللازمة لقطع سيقان قش الأرز مستخدماً جهاز محاکي لأسلحة المحشة الترددية بسرعة خطية 0.21 م / ث بما يعادل 80 مشوار/ دقيقة [4]وذلک على عدد من السيقان (1 – 3 – 5 ساق) محدداً موقع القطع على الساق (node/ internode ) وقد أظهرت الدراسة ما يلي:

1-کانت أقصى متوسط قوى القص عند موضع العقدة الثانية Second node وهى  18.6 نيوتن/ساق للساق الواحدة وتقل القيمة بزيادة عدد السيقان , بينما تحقق  أقل متوسط قوى القص 3.9 نيوتن/ ساق عند العقلة الثانية وذلک بإستخدام ثلاث سيقان.

2-قوى القص عند العقدة تعادل 3 أضعاف قيمتها عند الساق.

3-سجلت اقصى قوى قص من التجارب 31 نيوتن عند العقدة الثانية من قش الأرز بينما سجلت أقل قوى قص 0.5 نيوتن عند العقلة الثالثة .

 3-القمح wheat:

قام Annoussa 2000 بدراسة الخواص الميکانيکية للقص وذلک لعقل القش الأربعة الخاصة بالقمح و مدى تأثير هذه الخواص بکل من حاله تحللها و رطوبتها [2] تطبيق المعادلة التالية لحساب أقصى إجهاد قص.Ts=Fmax/2A      

τ_s   : أقصى إجهاد قص (ميجا باسکال). :F_maxأقصى قوى قص (نيوتن).   A: مساحة المقطع لساق النبات (مم²).

وکانت أهم نتائج هذه الدراسة کما يلي:

1-  تراوح أقصى إجهاد قص ما بين 10.4 إلى 0.9 ميجابسکال لکل من العقلة الأولى الرطبة الغير محللة والعقلة الثانية الجافة المتحللة على الترتيب

2-   بلغت أقصى قوة قص ما بين 98.7 إلى 5.8 نيوتن لکل من العقلة الثانية الرطبة غير محللة والعقدة الأولى الجافة المتحللة على الترتيب.

3-   سجل أقصى إجهاد قص من تجارب العينات غير المحللة الجافة وقدره 7.6  ميجابسکال وذلک للعقلة الأولى عند کثافة 0.27 بينما سجل أقل إجهاد قص وقدرة 2.4  ميجابسکال وذلک للعقدة الثالثة عند کثافة 0.15 .

4-   سجل أقصى قوة قص من تجارب العينات غير المحللة الجافة 95 نيوتن وذلک للعقلة الثانية عند کتلة نوعية 1.4 جم/ م بينما سجل أقل قوة قص قدره 20 نيوتن وذلک للعقدة الأولى عند کتلة نوعية 0.5 جم/م .

5-     زاد إجهاد القص من 5 ميجابسکال إلى 7.9 ميجابسکال مع زيادة المحتوى الرطوبي من جاف حتى 77 %.

4- القنب Hemp:

قام  Ying بدراسة خواص القص ومدى تأثر هذه الخواص بکلا من الرطوبة و نوع حد السکين [3]، وکانت أهم نتائج هذه الدراسة کما يلي:

1-سجلت أقصى قوة قص  294 نيوتن عند محتوى رطوبي عالي 65% بينما أقل قوة قص 195 نيوتن عند محتوى رطوبي منخفض 8 % .

2- بلغت أقصى قوة قص 252 نيوتن عند إستخدام سلاح مشرشر بينما سجلت أقل قوة قص 234 نيوتن عند إستخدام سلاح ناعم.

3- کانت أقصى قيمة اجهاد القص 3.8 نيوتن / مم2 عند محتوى رطوبي منخفض 8 % وسلاح ناعم بينما سجل أقل إجهاد قص 3.1 نيوتن/ مم2 عند محتوى رطوبي منخفض 8 % وسلاح مشرشر أو عند محتوى رطوبي عالي 65% وسلاح ناعم.

4- سجلت أقصى قيمة لمقاومة الاختراق 25.6 نيوتن / مم عند إستخدام سلاح مشرشر محتوى رطوبي عالي 65% بينما کانت أقل قيمة لمقاومة الإختراق 16.2 نيوتن/ مم عند إستخدام سلاح مشرشر محتوى رطوبي منخفض 8 %.

5- الذرة الشامية Maize:

قام  Prasad and Gupta 1975 بدراسة الخواص الميکانيکية سيقان نبات الذرة فى طور النمو الأول وکانت أهم نتائج هذه الدراسة ما يلي:

1-       تراوح قطر ساق النبات ما بين 7.6 – 15.3 مم.                               

2-        سجلت اقصى قوى قص ما بين 23 – 80 نيوتن

3-  تراوح إجهاد القص لنبات الذرة ما بين 2 – 7 نيوتن / مم².

 6- الحشائش (grass):

قام Mc Randall and McNulty بدراسة الخواص الميکانيکية الحشائش(grass) وکانت أهم نتائج هذه الدراسة ما يلى:

1- متوسط الکتلة النوعية للوحدة الطولية للحشائش 2.4 جم/ م                        2-  متوسط اقصى قوى قص 26 نيوتن

- السرعة الحرجة للقطع :(Critical cutting speed)

الذرة الرفيعة Sorghum:

قام Chattopadhyay and Pandey 1999 بدراسة الخواص الميکانيکية للقطع التصادم  السورجم .حيث استخدما مجموعة من السکاکين ذات زوايا ميل مختلفة.[1]وتمثلت أهم نتائج هذه الدراسة في ما يلي:

1-  تراوحت السرعة الحرجة قطع سيقان الذرة في مرحلة العلف ما بين 12.9– 18 م /ث وذلک عند استخدام زاوية حافة السکين ما بين 30– 70^°وزاوية ميل السکين 20 – 60^°.

2-   بلغت أقصي سرعة حرجة للقطع 18 م/ ث عند استخدام زاوية ميل حافة السکين 70^°وزاوية ميل السکين 20^°.

3-   کانت أقل سرعة حرجة للقطع 12.9م/ ث عند استخدام زاوية ميل حافة السکين 30^°وزاوية ميل السکين 40^°.

3- الطاقة النوعية والقدرة اللازمة للقطع أو للقص Specific Shearing Energy

الذرة الرفيعة (Sorghum):

قام Chattopadhyay and Pandey بدراسة خواص الطاقة النوعية للقص للذرة الرفيعة و مدى تأثر هذه الخواص بکلا ً من زاوية حافة السکين و معدل التحميل [1]وکانت أهم نتائج هذه الدراسة کما يلي:

1-   زادت الطاقة النوعية لقطع السورجم  من 34.1 إلى 101.1ميللى جول / مم² فى حالة السورجم فى طور العلف ومن 36.5 إلى 142.7 ميللى  جول / مم² فى حالة السورجم فى طور الحبوب وذلک عند زيادة زاوية حافة القطع من  30^°– 70 ^° وعند معدل التحميل 10 مم / دقيقة .

2-   عند زيادة معدل التحميل من 10 – 100 مم / دقيقة  وعند زاوية حافة قطع 30 ْ قلت الطاقة النوعية لقطع السورجم  من 34.1 إلى 12.2 ميللى جول / مم² فى حالة السورجم فى طور العلف ومن 36.5 إلى 17.6 ميللى جول / مم² فى حالة السورجم في طور الحبوب .

کما أوضح Chancellor and William 1958 بأنه توجد علاقة عکسيا بين الطاقة النوعية للقطع وطول القطع. کما ذکرPersson 1987 ضرورة دراسة الخصائص الطبيعية للنبات وکذلک الطاقة النوعية للقطع کعوامل أساسية عند تصميم ماکينات التقطيع.

قش الأرز Rice Straw:

درس Matt طاقة القص اللازمة لقطع سيقان قش الأرز وتأثير کل من عدد السيقان (من 1 إلى 5 ساق) وموضع القطع على طاقة القص [4] وتتلخص أهم نتائج هذه الدراسة فيما يلى:

1-کانت أقصى طاقة قص عند موضع العقدة الثانية Second node 0.17 جول/ ساق. تقل قيمة طاقة القص للساق بزيادة عدد السيقان إلى 0.15 جول/ ساق عند العقلة الثانية وذلک باستخدام خمس سيقان.

2-   يمکن التعبير عن العلاقة بين طاقة القص Y بالجول للقطع عند مواضع القطع المختلفة على الساق وعدد السيقان X بالمعادلات التالية:

عند العقدة الثانية   Second node    Y = 0.1545 X + 0.195

عند العقلة الثانية Y = 0.1445 X + 0.0189     Second internode

عند العقلة الثالثة (Third internode)                Y = 0.1362 X + 0.0777

3-   سجلت أقصى طاقة قص 0.52 جول عند العقدة الثانية (Second node) من قش الأرز وأقل طاقة قص 0.01 جول عند العقلة الثالثة (Third internode) .

4-   کان هناک تأثيرا ً معنوياً لمکان القطع وعدد السيقان وقطر الساق على طاقة قطع قش الأرز بينما لا يوجد تأثير ً معنوياً للقش الناتج من أنواع مختلفة من الأرز.

5-    تضاعفت طاقة القص عند العقدة (node )عن قيمتها عند العقلة على الساق internode.

القمح( wheat):

قام Annoussa بدراسة الطاقة النوعية للقص لعقل القش الأربعة الخاصة بالقمح ومدى تأثرها بکلاً من درجة رطوبتها وحالة تحللها. بتحليل النتائج المتحصل عليها بيانيا ً. وجد أن الطاقة اللازمة للقص تتراوح ما بين  157.5 إلى 7.4 ميللى جول لکل من العقلة الرابعة الرطبة الغير محللة والعقلة الأولى الجافة المتحللة على الترتيب,[2]

 القنب  (Hemp):

قام Ying بإجراء دراسة معملية لتقدير طاقة القطع نبات القنب (Hemp)حيث استنتج المعادلات التجريبية التالية لحساب طاقة القطع الکلية e_cut کدالة في الکتلة النوعية و مدى تأثرها بالرطوبة [3]:               e_cut = a M – b 

e_cut: طاقة القطع الکلية (جول).  M: الکتلة النوعية (جم / م).

کما يمکن وصف العلاقة بين الکتلة النوعية (M) وقطر ساق نبات القنب (d) بالعلاقة الخطية التالية :M = 2.67 d – 10.91

M: الکتلة النوعية (جم / م).  d: قطر ساق النبات (مم).

حيث يتراوح قطر ساق نبات القنب (Hemp) ما بين 6 – 16 مم بمتوسط 9.6 مم ومتوسط الکتلة النوعية 14.8 جم / م. کما قام بدراسة تأثير المحتوى الرطوبى وفقاً ASA'S 2000 وشکل السکين على الطاقة الکلية للقطع[19,20,5] وتتلخص أهم النتائج فيما يلي:

1-  کانت الطاقة الکلية القصوى للقطع  2.8 جول وذلک عند محتوى رطوبي عالي 65 %, بينما أقل طاقة کلية للقطع 1.4 جول عند محتوى رطوبي منخفض 8 % .

2-  بلغت الطاقة الکلية القصوى للقطع 2.4 جول عند إستخدام سلاح مشرشر بينما أقل طاقة کلية للقطع 1.8 جول عند إستخدام سلاح ناعم. حيث اتفق کل من  Persson (1987 و Khazaei 2002  و Prince 1969على وجود اختلافات کبيرة فى الطاقة اللازمة لعملية القطع عند استخدام سلاح مشرشر وآخر ناعم.

الذرة الشامية (Maize):

قام Prasad and Gupta 1975 بدراسة الخواص الميکانيکية مستخدما ً القطع التصادمي (flail-type ) سيقان نبات الذرة. [28]وکانت أهم نتائج هذه الدراسة:

1-   تراوحت طاقة القطع لنبات الذرة ما بين 2 – 5 جول.                   2-   تتناسب طاقة القطع لنبات الذرة عکسيا مع المحتوى الرطوبي.

3-   تتناسب طاقة القطع لنبات الذرة طرديا مع قطر الساق.

4-  بلغت أقل طاقة قطع سيقان نبات الذرة الشامية 17 مللي  جول / مم² عند محتوى رطوبي 73.6 ٪ وسرعة قطع 2.5 م / ث.

- القطن cotton:

استنبطGemtos and Tsiricoglou 1993 علاقة تجريبية بين الطاقة اللازمة للقطع وقطر ساق نبات القطن عند مستوى قطع بالمحشة 0.5 م کما يلي:             WORK =4.71 +0.78*DCUT                      R² = 0.69

حيث: WORK  : الطاقة اللازمة لقطع السيقان (جول)                                 : قطر سيقان النبات على ارتفاع 0.5 سم من سطح الأرض بـ(مم) DCUT

هذا وقد وجد Coates 1996 أن القدرة اللازمة لحصاد سيقان القطن تتراوح ما بين 47.9 إلى 52.1  کيلو وات / هکتار وهى ما تعادل 8.6 إلى 10.9 کيلو وات / طن مادة جافة من السيقان . بينما ذکرKepner 1978 أن القدرة المستخدمة من PTO اللازمة لقطع سيقان القطن تعادل 1.9 کيلو وات عند سرعة أمامية 7.9 کم / س، وأن القدرة المستهلکة نتيجة مقاومة قطع النبات تعادل 0.89 کيلو وات.

- معامل المرونة الانضغاطية وطاقة الانضغاط

الذرة الرفيعة (Sorghum):

قام (Chattopadhyay and Pandey (1999 بدراسة الخواص الانضغاطية السورجم ومدى تأثير کلاً من زاوية حافة السکينة ومعدل التحميل عليها مستخدماً الجهاز[ 1]

 

وکانت  نتائج هذه الدراسة کما يلى:

1-   ازداد معامل المرونة الانضغاطية السورجم  من 4.62 إلى 12.21 ميجا باسکال عند زيادة زاوية حافة القطع من  30^°– 70 ^° وعند معدل التحميل 10 مم/ دقيقة في حالة السورجم فى طور العلف ومن 4.96 إلى 13.15 ميجا بسکال فى حالة السورجم في طور الحبوب.

2-   ازدادت طاقة الضغط السورجم من 23.67 إلى 43.0 ميللى  جول/ مم² عند زيادة زاوية حافة القطع من 30^°– 70 ^° وثبات معدل التحميل 10 مم / دقيقة في حالة السورجم فى طور العلف ومن 24.05 إلى 47.82 ميللى  جول / مم² فى حالة السورجم فى طور الحبوب.

5- مقاومة وطاقة ومعامل المرونة للانحناء

الذرة الرفيعة (Sorghum):

قام Chattopadhyay and Pandey 1999 بدراسة خواص الانحناء للسورجم و مدى تأثير کلاً من زاوية حافة السکينة ومعدل التحميل على هذه الخواص مستخدما الجهاز

 وکانت أهم نتائج هذه الدراسة کما يلي:

1-   لا يوجد تأثيراً معنوياً لکلاً من زاوية حافة القطع ومعدل التحميل على قوة الانحناء وطاقة الانحناء للسور جم.

2-   بلغت قوة الانحناء 42.53 و 45.65 ميجا باسکال العلف والحبوب على التوالي

3-  عند زيادة معدل التحميل من 10 – 100 مم / دقيقة کان متوسط طاقة الإنحناء 36.46 و 38.92 ميللى جول / مم 2 في حالة السورجم في طور العلف والحبوب على التوالي ومتوسط معامل المرونة للانحناء 309 و 342 ميجا باسکال في حالة السورجم في طور العلف والحبوب على التوالي.

 القمح  (Wheat):

قام Annoussa 2000 بدراسة خواص الانحناء  العقل القش الأربعة الخاصة بالقمح و مدى تأثر هذه الخواص بکلاً من حاله تحللها ورطوبتها مستخدماً الجهاز[2].  کما اتفق کلا ً من  Gere and Timoshenko 1997 و Crook and Ennas  1994 على حساب أقصى إجهاد الانحناء وکانت أهم نتائج هذه الدراسة کما يلي:

1-  تراوح متوسط إجهاد الإنحناء ما بين 26.9 و 2.1 ميجا بسکال لکل من العقلة الاولى الجافة الغير محللة والعقدة الأولية الرطبة المتحللة على الترتيب

2-   بلغ أقصى  إجهاد الانحناء 31 ميجابسکال عند کثافة 0.72 کم/مم³ عند العقلة الأولى

3-  تراوح متوسط قوى انحناء ما بين 5.9 و 0.2 نيوتن لکل من العقلة الثالثة الجافة الغير محببة والعقدة الأولية الرطبة المتحللة على الترتيب.

4-   بلغ أقصى قوى للانحناء 10.3 نيوتن عند کتلة نوعية 1.9 جم/مم للعقلة الثالثة.

5-  تراوحت الطاقة اللازمة للانحناء ما بين 6.4 و 0.7 ميللى جول لکل من العقلة الرابعة  الرطبة المحللة والعقدة الأولى الرطبة  المتحللة على الترتيب

6- معامل الاحتکاک للأعلاف المقطعة( Friction Coefficients of Chopped Forages):

 معامل الاحتکاک الإستاتيکى (Static Friction Coefficient):

يتأثر معامل الاحتکاک الإستاتيکى بين سلاح القطع ومادة العلف بعدة عوامل منها:-

(أ) درجة التلميع Polishing:

کلما زادت درجة التلميع (polishing) قل معامل الاحتکاک الإستاتيکى کما في الشکل (19)، ففي حالة الحديد المجلفن يقل معامل الاحتکاک الإستاتيکى على النحو الآتي:   من 0.43 إلى 0.29 نتيجة تلميع بحجر الجلخ.                             من 0.32 إلى  0.17 نتيجة تلميع بالتبن المفتت.

 

(ب) الضغط العمودي ( Normal pressure):

کلما زاد مقدار الضغط العمودي Normal pressure يقل معامل الاحتکاک الإستاتيکى بين الأسلحة المصنوعة من الحديد المجلفن عالي التلميع والأعلاف المختلفة فعندما يزيد مقدار الضغط العمودي من 0.3 إلى 3.4  کيلو باسکال يقل معامل الاحتکاک الاستاتيکى من 0.81 إلى 0.62 للحشائش المفتتة ومن 0.69 إلى 0.58 لسيلاج الذرة ومن 0.22 إلى 0.2 لکل من القش المفتت والتبن المفتت.

- معامل الاحتکاک الإستاتيکى الداخلي (Internal Friction Coefficient )

فإنه من واقع اختبارات القص لکلاً من سيلاج الذرة وسيلاج الأعلاف الخضراء يمکن استنتاج أقصى قوة قص من الشکل

 

6-3- معامل الاحتکاک الانزلاقي (Sliding Friction Coefficient)

فإن معامل الاحتکاک الانزلاقي بين سلاح القطع بمادة العلف يتأثر بعدة عوامل منها ما يلي:-

(أ) درجة التلميع Polishing:

يعتمد معامل الاحتکاک الانزلاقي بين الأعلاف الخضراء والأسلحة على نوع خامة السلاح فعند تقطيع الحشائش ذات محتوى رطوبي 71 – 73 % فإن معامل الاحتکاک الانزلاقي يکون 0.68 عند استخدام سلاح مصنع من(Polished galvanized steel ) و يکون 0.65 عند استخدام سلاح مصنع من( Stainless steel No. 4 polish). بينما عند تقطيع نبات Alfalfa ذو محتوى رطوبي 54 % وعند ضغط عمودي 147 کيلو باسکال وسرعة انزلاق 23 م/ث يکون معامل الاحتکاک الانزلاقي 0.53 وذلک عند استخدام سلاح مصنع من  و0.49 عند استخدام سلاح مصنع من Glass coated steel  و 0.42 عند استخدام سلاح مصنع من (Polyethylene) و0.4 عند استخدام سلاح مصنع من (Iron oxide coated steel و0.38 عند استخدام سلاح مصنع من (Baked Teflon)

 

(ب) الضغط العمودي (Normal pressure):

يتأثر معامل الاحتکاک الانزلاقي بين أسلحة مصنوعة من الحديد المجلفن عالي التلميع والأعلاف المختلفة وذلک باختلاف مقدار الضغط العمودي.عند زيادة مقدار الضغط العمودي من 0.27 إلى 1.36  کيلو باسکال يقل معامل الاحتکاک الانزلاقي  سيلاج الذرة من 0.7 إلى 0.66 بينما يزيد مقدار معامل الاحتکاک الانزلاقي  لسيلاج الحشائش الخضراء من 0.63 إلى 0.72

(ج) سرعة القطع (Velocity):

وفقاً لما ذکر في ASAE 2003 فإنه عند  سرعة قطع  أقل من 1.62 م/ث تکون قيمة معامل الاحتکاک الانزلاقي بين الأسلحة المصنوعة من الحديد المجلفن عالي التلميع وکلاً من القش المفتت  و سيلاج الذرة ذات محتوى رطوبي 73% هي 0.3  و 0.68 على الترتيب, بينما لم يکن هناک اختلاف في قيمة معامل الاحتکاک الانزلاقي بين الأسلحة المصنوعة من الحديد المجلفن عالي التلميع والأعلاف المختلفة مثل alfalfa المفتتة والذرة المفتتة حيث وجد أن قيمة معامل الاحتکاک الانزلاقي تساوى  0.49 وذلک عند سرعة قطع تتراوح ما بين  5.1 – 30.5  م/ث. [6]

(د) طول القطع (Length of cut)

يتأثر معامل الاحتکاک الانزلاقي بتغير أطوال القطع لنبات Alfalfa وذلک عند مستويات من المحتوى الرطوبى تتراوح ما بين 51.8 – 73.4 %. حيث بلغت قيمة معامل الاحتکاک الانزلاقي 0.652 – 0.647 – 0.677 – 0.622 عند أطوال قطع 25 – 51 – 76 – 102 مم على الترتيب.

(هـ) المحتوى الرطوبى (Moisture Content)

يزداد معامل الاحتکاک الانزلاقي بين نبات (Alfalfa) المفتت ومادة السلاح Stainless steel No. 4 polish  من 0.2 حتى 0.68 وذلک بزيادة أطوال القطع من 25 إلى  102 مم  وبزيادة المحتوى الرطوبى من 10% إلى 74% على أساس الوزن.

  ثالثا:- أجزاء خط تصنيع الأعلاف غير التقليدية

يتکون خط إنتاج الأعلاف بصفة عامة من عدة وحدات متتالية تکون فيما بينها خطاً متکاملاً للحصول على العلف غير التقليدى في صورته النهائية.

1- وحدة تقطيع المخلفات (ماکينة التقطيع)

تعتبر الألياف الطبيعية مکوناً أساسياً لا يمکن أن يخلو منه العلف, ولکن يصعب إستخدامه بشکله الطبيعي في إنتاج الأعلاف غير التقليدية. لذا لزم الأمر إلى تقطيع هذه الألياف (في العادة عيدان رفيعة) إلى قطع صغيرة (تبن)  يسهل خلطها مع باقي مکونات العلف. وهناک العديد من آلات التقطيع والتي تختلف فيما بينها في طريقة تقطيع العيدان والقش. فمنها درفيل القطع (Chopping drum)  وهو عبارة عن درفيل مفتوح توجد على محيطه أسلحة القطع والتي تقطع الألياف بقوى القص التي تنشأ بين الأسلحة الدوارة مع الدرفيل وبين سلاح ثابت في أحد جوانب الآلة ويوجد نوعان من هذه الآلة الأول ذو الأسلحة المستقيمة Straight Knife والثاني ذو الأسلحة الحلزونية(Helical knife.

وقد وجد Yumnam and Pratap 1991 وTribelhorn and Smith 1975 أن الأسلحة الحلزونية (18 degree helix angle) أفضل من الأسلحة المستقيمة وأقل استهلاکاً للطاقة بمقدار  0.13 حصان/ طن. هذا وقد وجد Kholief et al.(1998)أن السکاکين الثابتة على الساقية الدوارة تستهلک طاقة تقدر بحوالي 3 حصان / طن.بالإضافة إلى ذلک فهناک نوع آخر من آلات التقطيع (Choppers) تختلف في طريقة القطع حيث تتشابه أسلحتها مع أسلحة المجرشة  

العوامل التي تؤثر على أداء عملية التقطيع

(  زاوية السلاح (Knife Angle), طول القطع (Length of cut)  ,  سرعة السلاح Knife Velocity,  درجة حدة السلاح(Sharp knife degree) ,   الطاقة المستخدمة (Power Consumption)

 

2- وحدة جرش الحبوب (المجروشة) (Hummer mill) :

تستخدم المجارش فى جرش الحبوب والبقول مثل الذرة والقمح والشعير والفول وکذلک المواد المتماسکة مثل ألواح الکسب و تفتيت المخلفات الزراعية مثل قش الأرز وحطب الذرة.

2-1- الطحن بواسطة (Hummer mill):

 وفقا ل  (2000)Ashour أن ماکينة الطحن هى ماکينة ذات سکاکين أو شواکيش حرة أو مثبتة على عمود الحرکة. حيث يتراوح  طول السکينة  ما بين 2.5 إلى 7.5 سم کما في الشکل (25) کما يدور العمود بسرعة تتراوح ما بين 2500 إلى 4000 لفة/ دقيقة, ويعتمد هذا على قطر قمة السکاکين وعليه فإن سرعة قمة السکاکين تتراوح ما بين 1.3 – 1.7 م/ ث. هذا ويوجد شبکة من السلک (غربال) إما أسفل أو محيطة بالسکاکين يمر بها الطحن الناتج. وعليه يظل ناتج الطحن داخل هذه الشبکة حتى يسمح له قطر فتحات الغربال بالمرور من خلاله. ويعتمد معدل التلقيم على فتحة البوابة. ويتم نقل ناتج الطحن  في بعض الأنواع  عن طريق مروحة هواء محور دورانها هو نفسه محور دوران المجرشة حيث تولد تيار هواء يدفع معه نواتج الطحن خلال أنبوب إلي الخارج.[7]

2-2- ماکينة حجر الطحن (Burr mill):

أوضح Ashour 2000 أن ماکينة حجر الطحن  تتکون غالباً من جزئين مستديران بقطر 10 – 150 سم. وهذان السطحان إما أن يکونا أفقيان أو رأسيان کما هو الحال في  المجارش الزراعية. حيث يدور أحد هذان القرصان بواسطة عمود والآخر ثابت أو يدور فى الإتجاه العکسى. وفى بعض الأحيان تتکون ماکينة حجر الطحن من ثلاثة أقراص الذي في المنتصف به زوائد على جانبي القرص و يدور بينما القرصان الآخران ثابتان وذلک  لطحن الحبوب بالإحتکاک بينهم . هذا النوع جيد لإنتاج طحن خشن أو متوسط أما الطحن الناعم فهو مکلف. ومما هم جدير بالذکر فإن سرعة ماکينة الطحن عادة ما تکون بطيئة وتتراوح ما بين 400  – 1800 لفة / دقيقة. هذا ويعتمد ناتج الطحن على سرعة الدوران , وحالة القرص , ومقدار الضغط عليه , وکذلک على معدل التلقيم , والمحتوى الرطوبى للحبوب.[7]

2-3- ماکينة الطحن الأسطوانية (Roll mill): 

ذکر Ashour 2000 أن حجم هذه الآلة يتوقف على قطر وطول الأسطوانة حيث يتراوح القطر ما بين 15 – 30 سم والطول يتراوح من 100– 107 سم. ومن الضروري أن لا تبدأ هذه الماکينة الحرکة مع وجود الحبوب بها.وهناک عدة طرق لضبط مسافة الخلوص ما بين الأسطوانة والصدر. هذا وتتراوح سرعة هذه الماکينة ما بين 350 – 600 لفة / دقيقة کما أن القدرة المطلوبة تتوقف على نوع وجودة الحبوب المطلوب طحنها ومقدار النعومة المطلوبة وحالة الأسطوانات المستخدمة والمحتوى الرطوبي وسرعة التشغيل معدل التلقيم والطاقة المتاحة.[7]

3- وحدة خلط الأعلاف (  Mixing unit)

انتهاء العمليتين السابقتين تکون مکونات العلف جاهزة للتشکيل (التصبيع) ولکنها لا يمکن أن تعطي عليقة متوازنة إلا بعد خلطها خلطاً جيداً لضمان التداخل الکامل لکل مکون من مکونات العلف لتصبح مکوناً متجانساً, هذا وتعرف عملية الخلط بأنها العملية التي يتم فيها بعثرة مادتين أو أکثر بحيث تتداخل هذه المواد داخل المسافات البينية لبعضها البعض لتکوين مخلوطاً متجانساً.

3-1- ميکانيکية طرق الخلط المختلفة:

تقسم طرق الخلط بشکل عام کما تم ذکره فى إلي ثلاث آليات رئيسية وهى:-

‌أ-   خلط بالانتشار .            ‌ب-  خلط بالانتقال .                       ج-   الخلط بفعل القص .

3-2-أهمية وقت  الخلط والخلط الزائد :-

  تعبر درجة الخلط عن جودة عملية الخلط ومدى التداخل بين المواد المخلوطة وهي مقياس لجودة الخلاط وفي کثير من عمليات الخلط فإن درجة الخلط يمکن أن تتحسن مع الزمن لکن نوعية المادة.

3-3- أداء الخلاط:-

تم أجراء العديد من الإختبارات على الخلاطات لدراسة تأثير المتغيرات على نوعية الخليط. اللذان يظهران العلاقة بين نسبة الخلط (٪) وزمن الخلط حيث أنة کلما زادت نسبة الخلط في وقت قصير فإن هذا يمثل ويعبر عن أداء جيد للخلاطة و المنحنيان يوضحان أيضاً أهمية درجة ملأ الاسطوانة الداخلية للخلاط حيث وجد أن الخلاط المملوء تماماً بنسبة 100٪ هو الأفضل في درجة الخلط , کما يتحقق أيضاً أفضل أداء للخلاط عندما تکون المکونات منتظمة التوزيع .

  وحدة کبس الاعلاف Pelleting Unit.

وفقاً لما ذکره معهد بحوث الإنتاج الحيواني (1997) فأن عملية التصبيع تهدف إلي ضغط الخامات العلفية المطحونة الناعمة بغرض تحويلها إلي أصابع أو مکعبات صغيرة بعد مرورها من خلال أقراص مثقبة Dies بها فتحات مربعة أو مستديرة تعمل على تشکيل الخامات العلفية المضغوطة الأحجام والأطوال والأشکال المرغوبة. وهذه العملية من العمليات الهامة جداً في صناعة الأعلاف لما لها من مزايا تبرر الزيادة الملحوظة في تکلفة الإنتاج . 

وحدات النقل وتداول المواد الخام والنواتج بين وحدات الخط المختلفة:

توجد العديد من الوسائل التي تستخدم في نقل المواد الصلبة مثل المواد الخام الداخلة في تصنيع الأعلاف غير التقليدية من هذه الوسائل النقل بالسيور المسطحة أو المقعرة –  النقل بواسطة الأوعية ( السواقي) – النقل بالجاذبية – النقل بالبريمة – النقل بالهواء .

المـواد و الطـرق

الحدود التصميمية لخط إنتاج الأعلاف غير التقليدية

يتکون خط الإنتاج من عدة وحدات تکون فيما بينها خطاً متکاملاً لتصنيع الأعلاف وهى کما يلي:

1.وحدة تقطيع المخلفات الزراعية Chopper Unit

الهدف الأساسي من هذه الوحدة هو تقطيع المخلفات الزراعية المختلفة من قش الأرز وحطب الذرة وحطب القطن و باقي المخلفات إلى قطع أصغر من حالتها الطبيعية حتى يمکن تنعيمها في آلة الجرش والتنعيم. ولما کان قش الأرز هو أهم المخلفات الزراعية وأکثرها تأثيراً على البيئة کما يعتبر من أصعب المخلفات الزراعية في عملية التقطيع, لذا فقد اتخذ قش الأرز کمثال ً يتم التصميم على أساسه, ذلک حيث أن أي آلة قادرة على تقطيع قش الأرز تکون قادرة على تقطيع أي مخلف زراعي آخر. بدراسة السوق المحلية و العالمية و مراجعة الأبحاث والمراجع العلمية تبين أن ماکينات التقطيع تختلف عن بعضها باختلاف طريقة وضع سکاکين التقطيع. وعلى هذا فقد تم تصميم ماکينة التقطيع من النوع ذو السکاکين الثابتة على الدرفيل التي تتقابل مع سکين ثابت في الغطاء ويحدث القطع نتيجة لقوى القص الناشئة بين السلاح الثابت والسلاح المتحرک .

المواصفات الهندسية آلة التقطيع

(1) مجموعة التغذية: وظيفة مجموعة التغذية هي توجيه المخلف و التحکم في سرعة دخوله إلى السکاکين حتى يتم تقطيعه بواسطة مجموعة التقطيع، حيث تم تصميم مجموعة التغذية بناءً على السرعة الخطية الدرافيل التغذية التي تم تقديرها من المعادلات التصميمية السابقة  في حدود 0.7 – 0.9 م / ث وأيضا المساحة المخصصة لمجموعة التغذية بحيث تکون بعرض 25 سم و ارتفاع 25 سم .

(2) مجموعة التقطيع: تقوم مجموعة التقطيع بتقطيع المخلف بعد توجهه بواسطة مجموعة التغذية إلى داخل الآلة, هذا و تتکون مجموعة التقطيع من السکين الثابت ومجموعة السکاکين الدوارة حيث يحدث القطع نتيجة قوة القص الناتجة بين السکين الثابت والسکين الدوار.

(3) الشاسية الخارجي : الأبعاد الخارجية للآلة هي 62 × 35 × 157 سم محملة على شاسية من الکمر الحديد  5 × 5 × 3 سم  (C- channel ). والآلة لها غلاف من الصاج بسمک 2 مم.

1-3- تقييم أداء وحدة التقطيع

 يتم  تقييم أداء وحدة التقطيع کما ذکرنا سلفا ً في باب الدراسات المرجعية وفقا ً للطريقة القياسية ASAS 424.1 (2001)لتحديد کفاءة عملية التقطيع وذلک بتحديد قيم المتوسط الهندسي للطول (Geometric mean length, Xgm ) والانحراف القياسي (Standard deviation, Sgm) باستخدام المعادلات في الشکل التالي

 

(1) المخلفات المستخدمة : قش الأرز –سيقان الذرة الشامية – عرش الفول السوداني.

2- وحدة الطحن والتفتيت  Hammer Mill Unit:

يتمثل دور هذه الآلة في تنعيم المخلفات التي تم تقطيعها في آلة التقطيع بالإضافة إلى جرش الحبوب الداخلة في العلف، آخذين في الاعتبار أن قش الأرز من أصعب المخلفات الزراعية في التقطيع مما يستلزم أن تتم الدراسة عند أصعب ظروف تشغيل.

2-1- الأنواع المختلفة في السوق المحلى والعالمي

‌أ-              ماکينة الجرش ذو المطارق الحرة Hammer mill) )

‌ب-            ماکينة حجر الطحن (Burr mill)

‌ج-            ماکينة الطحن الاسطوانية (Roll mill)

المواصفات الهندسية لآلة الطحن والتفتيت

بناءً على ما تم التوصل إليه من الفروض التصميمية السابقة من حيث عدد السکاکين و السرعة الدورانية ومساحة فتحة التغذية والطاقة الکلية المطلوبة, وکذلک لتحقيق الحدود التصميمية السابق ذکرها تم تنفيذ ماکينة الجرش والتفتيت بالمواصفات التالية:

(1) الصدر العلوي : الصدر العلوي عبارة عن قوس طول قاعدته 30 سم و ارتفاعه 20 سم وعرضه 20 سم مصنوع من الصاج بسمک 2 مم وبه فتحة تغذية أبعادها 15×15 سم  (225سم2) بها بوابة للتحکم في مساحة فتحة التغذية, کما أن الصدر العلوي مزود بعوارض داخلية على الجانبين عمودية على اتجاه حرکة السکاکين وهي عبارة عن ثلاث زوايا من الحديد المقلوب بطول 19 سم و عرض 3 سم  وسمک 2.5 سم هذا وتوجد مجموعة أخرى مشابهة على الجانب الآخر من فتحة التغذية (مجموعة على کل جانب) لتساعد على زيادة کفاءة عملية الجرش للحبوب .

(2) فتحه قادوس التغذية : الغطاء مزود بقادوس تغذية على شکل مخروط مضلع قاعدته العلوية مربعة طول ضلعها 36 سم وارتفاعها 14 سم (المقطع المنتظم من المخروط), أما الجزء المسلوب من المخروط وقاعدته العلوية مربعة طول ضلعها 36 سم وقاعدته السفلية مربعة أيضاً طول ضلعها 15 سم وارتفاعها 16 سم .

(3) مجموعة الجرش : تتکون مجموعة الجرش من:

(أ) الدرفيل الحامل للمطارق الحرة                     (ب) المطارق الحرة                              (ج) الغربال السفلي

               (4) فتحة التفريغ                                          (5) الأبعاد الخارجية لجسم الماکينة

 تقييم أداء وحدة الجرش و التفتيت

يتم تقيم أداء وحدة الجرش والتفتيت باستخدام الطريقة القياسية السابق ذکرها في تقييم أداء وحدة التقطيع مع تحديد قيم کل من المتوسط الهندسي للطول Geometric mean length, Xgm الانحراف القياسي (Standard deviation, Sgm) , بإستخدام حبوب ومخلفات مثل الذرة الصفراء – الذرة الشامية – فول الصويا – دق الفول - قش الأرز – سيقان الذرة الشامية – حطب القطن – مخلفات المحاصيل الزراعية الأخرى . وأيضا بإستخدام نفس الأجهزة السابق استخدامها في تقييم وحدة التقطيع بخلاف استخدام مناخل فصل مختلفة ذات أقطار (4.75 –  3.35 –  2.36 –  1.7 –  1.18 –  0.85 مم), وذلک لتحديد نسب أطوال المخلفات التي تم تفتيتها من وحدة الجرش والتفتيت , کما يتم استخدام محرک کهربائي متعدد السرعات لتشغيل الإله على سرعات  ( 2000 – 3000 – 3500 لفة / دقيقة).

وحدة خلط الأعلاف:(Mixing Unit)

الهدف الأساسي من وحدة خلط الأعلاف هو خلط مکونات العلف المختلفة وصولاً إلى عليقة متجانسة جاهزة للعملية التالية وهي عملية الکبس والتشکيل, لذلک فإن وحدة الخلط تتکون من عدة وحدات متتابعة الأولى وهي الأهم هي الخلاط نفسه. تم تصميم الخلاط على أن يکون من النوع الأفقي ذو الجريمة المزدوجة المتداخلة المفتوحة لما يعطيه هذا النوع من درجة خلط عالية تصل إلى 98.5٪

 دراسة لتحديد الأبعاد الخارجية للخلاط

 تم تصميم هذه الأبعاد بناءاً على الحدود التصميمية السابقة وذلک للوقوف على انسب الأبعاد الخارجية للخلاط التي تعطى الإنتاجية المطلوبة و باستخدام المعادلة التالية التي تصف سعة الخلاط Q_V على أنها معادلة تعتمد فيها سعة الخلاط على قطر جدار الخلاط D وطول الخلاط W وذلک على اعتبار أن الخلاط عبارة عن اسطوانة کما يلي:                                  Q_V= γ *) π D² /4) * W  

حيث أن:Q_V: سعة الخلاط (کجم) , γ:کثافة مخلوط العلف (کجم/م^{3 ,},  D: قطر الخلاط (م) , W: طول الخلاط (م)

 دراسة تحديد أنسب سرعة دورانية للخلاط:

کما تم اختيار أنسب سرعة دوران للبريمة بحيث تعطى الإنتاجية المطلوبة وذلک وفقاً لما ذکره Ashour 2000  بإستخدام المعادلات المذکورة في باب الدراسات المرجعية. وذلک على اعتبار أن خطوة البريمة = 35 سم  ومعامل السعة 0.6 ومعامل التصحيح 0.02 . حيث وجد أن أنسب سرعة دورانية تحقق الإنتاجية المطلوبة(600 کجم/ ساعة) هي 16 لفة/ دقيقة. [7]

 دراسة تحديد القدرة اللازمة لبريمة الخلط:

تم تقدير معدل نقل البريمة الخارجية و الداخلية کما ذکر سلفا في باب الدراسات المرجعية Ajit.1993 حيث تم تقدير معدل نقل البريمة الخارجية والداخلية بحوالي 640 کجم/دقيقة و 375 کجم/دقيقة على الترتيب وبحسب القدرة اللازمة للتغلب على الاحتکاک (Power₁ ) حيث تتراوح قيمتها من 0.5 – 1 حصان وفقاً لما ذکره عبد الحميد (2010), والقدرة اللازمة لعملية النقل( Power₂) حيث تم التوصل إلى القدرة الکلية اللازمة لإدارة بريمة الخلط (Power_t ) و التي تم تقديرها بحوالي 2.5 حصان.  [8]

المواصفات التصميمية لوحدات الخلط

أولاً- المواصفات التصميمية للخلاط

بناءً على المعادلات السابقة فقد تبين أن أنسب أبعاد خارجية للخلاط هي طول 85 سم وعرض 80سم وارتفاع 95سم التي تعطى الإنتاجية المطلوبة وهى 150 کجم لکل 15 دقيقة على أساس أن زمن الخلط في حدود 10 دقائق تضاف إليها 5 دقائق للتعبئة و بالتالي فإن الإنتاجية الکلية للخلاط هي 600 کجم / ساعة کما أن أنسب سرعة دورانية للخلاط هي 16 لفة/دقيقة وأن القدرة الکلية اللازمة لإدارة بريمة الخلط فى حدود 2.5 حصان, وعلى ذلک فقد تم تصميم وحدة الخلط کما يلي (شکل 65):

 

(1) جسم الخلاط :الخلاط عبارة عن صندوق من الصاج بسمک 2مم علي شکل متوازي مستطيلات وإبعاده هي 85 × 80 × 95 سم) والجدار الداخلي للخلاط أملس ولا يوجد به أي لحامات يمکن أن تعيق حرکة المخلوط ولکي لا يتراکم المخلوط في أماکن اللحام أو الأماکن الغير ملساء مما يضمن توزيعا ً جيدا ً لمکونات المخلوط. الخلاط مزود بإطار من الزوايا الحديد 2.5 سم على جميع حدوده الخارجية لتدعيم جداره.

(2) بريمة الخلط: بريمة الخلط تم تصميمها على أنها من النوع ذو البريمة المزدوجة المتداخلة بحيث يکون قطر البريمة الخارجية  78 سم وخطوة البريمة 35 سم, أما البريمة الداخلية قطرها 65 سم و خطوة البريمة 35 سم , والبريمتان متضادتان في الإتجاه ولهما محور دوران واحد عبارة عن عمود بقطر 65 مم, کما أن البرلمان متصلتان بالمحور عن طريق خوصه من الحديد عرضها 3 سم وسمکها 5 مم,  وقطر المحور الرئيسي للدوران 65 مم وطوله 1 متر محمل على اثنين من  کراسي المحور من النوع ((F208FX مثبت کل منهما بأربع مسامير (18 مم) هذا ويترک خلوص بين البريمة الخارجية وجدار الخلاط قدرها 1 سم وهو أقل خلوص ممکن حتى لا يحدث تراکم للمخلوط على جدار الخلاط حتى نحصل على أعلى درجة خلط وأقل مقاومة احتکاک.

(3) صندوق التروس :وظيفة صندوق التروس هي تخفيض السرعة الدورانية 1000 لفة /دقيقة إلى السرعة التي يحتاجها الخلاط وهى 16 لفة/ دقيقة ويتم توصيل هذه السرعة بمحور دوران بريمة الخلط عن طريق کوبلن .

(4) عملية الملئ والتفريغ :الخلاط به فتحة تغذية علوية مربعة الشکل 40 × 40 سم ولها غطاء من نفس صاج الخلاط. وتصل المواد المراد خلطها إلى الخلاط عن طريق بريمة رفع (AUGER) تقوم بنقل الحبوب  المجروشة و المخلفات التي تم تفتيتها من أسفل ماکينة الجرش و التفتيت إلى الخلاط , کما تستخدم في رفع المواد الخفيفة والمواد التي لا يتم جرشها مثل (الأملاح المعدنية- الحجر الجيري- الملح- الخ) . بحساب معدل النقل و القدرة المطلوبة لتشغيل بريمة الرفع وجد إنها في حدود 1.65 حصان .

- تقييم أداء وحدة الخلط

(1) أنسب الخلطات العلفية المستخدمة في التقييم

تم تحضير ثلاث خلطات مختلفة تغذية ماشية اللبن و ثلاث أخرى لتغذية ماشية التسمين مرحلة أولى وثلاث تغذية ماشية التسمين مرحلة ثانية  وذلک تبعا ً للمواصفات القياسية التي وضعها المجلس القومي الأمريکي للبحوث NRC 1985.

(2) خطوات اختبار وتقييم أداء وحدة الخلط.

أولاً: أخذ العينات : تم أخذ العينات وفقاً للطريقة القياسية کما ذکر في ASAE 2003   على النحو التالي:

‌أ-         يتم إدخال المخلف الأول الأکثر کمية في نسب الخلط إلى ماکينة القطع بناءً على السرعة الموصى بها من التجارب السابقة والتي بدورها سوف يتم نقلها مباشرة إلى ماکينة التفتيت بناء على سرعة التشغيل الموصى بها من التجارب السابقة.

‌ب-   يتم تشغيل ماکينة الخلط ثم رفع المخلفات المفتتة من أسفل ماکينة التفتيت إلى الخلاط بواسطة بريمة الرفع ( التغذية ).

‌ج-   يتم تکرار الخطوات السابقة للمخلف الثاني وتکرارها مع المخلف الثالث إذ وجد بناءً على نسب کل منها في الخلطة.

‌د-        بعد ملأ الخلاط جميع المخلفات الموجودة في الخلطة بعد تفتيتها ، يتم إضافة الإضافات الصغرى الأخرى مثل (الملح , الحجر الجيري ) ، ثم يتم حساب زمن الخلط منذ إضافة هذه العناصر وحتى نهاية إيقاف تشغيل الخلاط.

هـ- يتم إضافة نسبة 10% من کمية المولاس الکلية المستخدمة في الخلطة وذلک أثناء عمل الخلاط لضمان انتظام التوزيع للمولاس داخل الخلطة, ( لإجراء التحليل الکيميائي فقط).

و- يتم أخذ العينات من تصرف الخلاط عن طريق أخذها بعد نهاية زمن الخلط بحيث تأخذ 10 عينات على الأقل بوزن نصف کجم لکل عينة أثناء تدفق الناتج من الخلط على أزمنة بينية متساوية.

ز- يتم تکرار ما سبق بنفس ظروف التشغيل 3 مرات على الأقل وکتابة النتائج منفصلة.

ح- يتم تکرار التجربة باستخدام ثلاث أزمنة 10، 15، 20 دقيقة وذلک لثلاث خلطات مختلفة.

وتبعا ASAE 2003 يجب ملاحظة انه إذا تم استخدام بريمة تغذية فإنه يتم إضافة 95% من المخلف الأساسي ثم إضافة العناصر الصغرى مثل ( الأملاح المعدنية – الحجر الجيري – الخ....) ثم إضافة 5% وهى الکمية المتبقية من المخلف. کما يجب أن تکتب نتائج الاختبار النهائية وفقاً لنتائج 10 عينات على الأقل. [6]

ثانياً : تحليل العينات.

         أ‌-        تحليل کيميائي: يتم إجراء  التحليل الکيميائي للعينات تبعاً لما ذکر في  ASAE 2003 فى باب الدراسات المرجعية. [6]

       ب‌- تحليل ميکانيکي: يتم إجراء التحليل الميکانيکي للعينات وفقا ً لما ذکر في  ASAE 2003 .

- وحدة کبس الاعلاف Pelleting Unit

                تهدف عملية التصبيع ًإلي ضغط الخامات العلفية المطحونة الناعمة بغرض تحويلها إلي أصابع أو مکعبات صغيرة بعد مرورها من خلال أقراص مثقبة Dies)) بها فتحات مربعة أو مستديرة تعمل علي تشکيل الخامات العلفية المضغوطة الأحجام والأطوال والأشکال المرغوبة.وفيما يلي نقدم شرحاً تفصيلا ً لنظرية الکبس المستخدمة والحدود والمواصفات التصميمية لوحدات الکبس.

 المواصفات التصميمية لوحدات الکبس:

وتتکون مجموعة المکبس من خمس أجزاء أساسية تتمثل في الخزان العلوي، وحدة التهيئة, وحدة الکبس، وحدة إضافة المولاس، وحدة التعبئة والتغليف (1) الخزان العلوي Hopper:هو المسئول عن استقبال المخلوط من الخزان السفلى للخلاط استعداداً لعملية الکبس وهو مصنوع من الصاج سمک 3 مم و تم تصميمه على شکل متوازي مستطيلات مسلوب أبعاده 80×85 سم وارتفاعه 65 سم بالإضافة إلى الجزء المسلوب في ارتفاعه 30 سم  کما هو موضح  بالشکل (74), على أن تکون سعته 150 کجم . يتم ملئ هذا الخزان بالمخلوط المراد کبسة بواسطة بريمة رفع  طولها 377 سم  و قطرها 17 سم  تقوم بنقل المخلوط من بريمة تفريغ الخزان أسفل الخلاط إلى الخزان العلوي للمکبس .

(2) وحدة التهيئة:هي المسئولة عن نقل المخلوط بمعدلات تغذية يمکن التحکم فيها من الخزان العلوي إلى وحدة الکبس وتتکون من اسطوانتين, الأولى بقطر 16 سم وطول 80 سم  بداخلها بريمة ذات سرعات متغيرة تبعاً لاحتياجات المکبس من التغذية و النوع مخلوط العلف وخطوة هذه البريمة  11 سم وتقوم بنقل المخلوط من الخزان العلوي إلى الاسطوانة  الثانية وقطرها 20 سم  وطولها 1 متر, يوجد بداخلها بريمة خطوتها 11 سم. هذا وقد تم تقدير القدرة المطلوبة لهذه الوحدة بحوالي 2 حصان .

(3) وحدة إضافة المولاس:تستخدم هذه الوحدة في إضافة الکمية المتبقية من المولاس المراد إضافته للخلطة والتي تقدر بى 90% من نسبة المولاس في الخلطة (10% المتبقية يتم إضافتها في نهاية عملية الخلط). تم تصميم وحدة إضافة المولاس على أن يتم ترکيبها  أعلى وحدة التهيئة الأولى حيث يتم خلط المولاس بالمخلوط في وحدة التهيئة الثانية. والوحدة عبارة عن خزان بسعة 15 لتر به صنبور ليتحکم في معدل المولاس المراد إضافته للمخلوط.

 (4) وحدة الکبس :وحدة الکبس تعتبر من أهم وحدات المکبس حيث أنها المسئولة عن عملية الکبس نفسها وتتکون من الأجزاء الرئيسية التالية:-

       (أ) الجسم الخارجي .           (ب) قالب التشکيل .    (ج) بکرات الکبس .  (د) مجموعة تروس نقل الحرکة . (هـ) فتحة الخروج.

 (5) وحدة التبريد والتعبئة:تستخدم هذه الوحدة في تبريد وتوجيه العلف الخارج من المکبس إلى منطقة التعبئة والوحدة عبارة عن مجرى مائل من الصاج 2مم  بزاوية 30^° على الافقى بطول 160 سم وعرض 20 سم وله حواجز على الجانبين بارتفاع 20 سم.

 تقييم أداء وحدة الکبس ويتمثل في تقييم جودة المنتج النهائي

      يتم أجراء بعض الاختبارات على مصبعات العلف الناتج وتتمثل هذه الاختبارات فى الاتى:

§  التحليل الوصفي للعينات

§  دراسة تأثير الخلطات على تغذية الحيوان :     اختبار التحليل الغذائي

§  اختبار الخصائص الميکانيکية المصبعات :   اختبار إجهاد الضغط المحوري ,  اختبار إجهاد الضغط العمودي

        5- المقطورة الحاملة للوحدات وجهاز نقل القدرة Trailer and powertrain :

                يتمثل دور المقطورة في وظيفتين أساسيتين الأولى هي حمل الوحدات المختلفة خط تصنيع الأعلاف والتنقل بها بين الحقول والثانية هي إمداد کل وحدة من وحدات الخط بالقدرة اللازمة لتشغيلها والمستمدة من الجرار الزراعي العادي المتوفر في المزارع المصرية بقدرة في حدود 60 حصان, تؤخذ عن طريق عمود الإدارة الخلفي PTO. هذا ويتم توزيع هذه القدرة على الوحدات المختلفة من خلال جهاز لنقل القدرة والذي يعتبر من أهم مکونات هذه المقطورة.کما يستخدم الجرار الزراعي أيضا في جر هذه المقطورة وما تحمله من آلات والتنقل بالخط الکاملاً بين الحقول.

5-1- المقطورة الحاملة للوحدات  Trailer

(1) أبعاد المقطورة: تم تصميم المقطورة على أن تکون بمواصفات تسمح بتحمل أوزان الوحدات التي عليها وبأبعاد کافية لوضع هذه الوحدات. هذا وقد روعي في تصميم عرض المقطورة على أن يکون مناسباً  لعرض الطرق الفرعية التي يمکن أن تتنقل عليها حيث أن عرض معظم الطرق الفرعية بين الحقول في حدود 3 – 4 م. فقد تم تصميم عرض المقطورة 2.5 م کى يسمح بدوران المقطورة بزاوية مناسبة ليسهل تنقل الوحدة بين الحقول کما  أن هذا العرض هو الأنسب لوضع وحدتين متجاورتين بالإضافة إلى وسيلة نقل بينهما مع ترک مسافات بينية مناسبة لحرکة العمال فوق المقطورة.هذا وقد صمم طول المقطورة 5م بحيث تحتوى على کل الوحدات المکونة لخط الإنتاج ووسائل النقل بينها وترک مسافات بينية مناسبة لحرکة عمال التشغيل. ويرجع هذا الطول الزائد بعض الشئ, إلى استخدام النقل بالبريمة الذي  يحتاج إلى مسافة کافية لضبط ميل البريمة مع الأخذ في الاعتبار أن زيادة طول المقطورة عن ذلک قد يسبب مشاکل في دوران المقطورة وصعوبة المناورة.أما إرتفاع  المقطورة عن الأرض فتم تصميمه في حدود 80 سم وذلک باستخدام عجل مقاس LT 16-750 حتى يتحمل وزن المقطورة والوحدات التي عليها والاهتزازات التي تنتج من عمل الوحدات أثناء التقطيع والجرش والخلط وکذا الکبس, هذا وقد تم اختيار العجل بحيث يکون مناسبا ً لتحمل أوزان المقطورة وما عليها من وحدات على أن لا يتعدى الوزن الکلى 10 طن. کما تم تزويد المقطورة بيايات لامتصاص الاهتزازات أثناء العمل أو السير على الطرق. وعلى ذلک فإن الأبعاد النهائية للمقطورة هي 5 × 2.50 وبارتفاع عن الأرض قدره 0.8م.

(2) مکونات المقطورة:

(أ) الطبقة السطحية (الطبلية العلوية)  , (ب) الشاسيه ,  (ج) جهاز التوجيه للمقطورة , (د) جهاز التلامس مع الأرض.

5-2- وحدة نقل القدرة ( power train):

نظراً لأن خط إنتاج الأعلاف غير التقليدية يتکون من مجموعة من الوحدات المختلفة وکل وحدة لها وظيفة خاصة بها ولها احتياجات من القدرة والسرعة تختلف عن أي وحدة أخرى لذلک فإن وظيفة المجموعة الناقلة للحرکة هي نقل القدرة من الجرار الزراعي إلى الوحدات المکونة لخط إنتاج الأعلاف  وفقاً لاحتياج کل وحدة من القدرة وسرعة الدوران وهى تتکون من :

1- صندوق التروس

2- مجموعة نقل السرعة الصغرى (250 لفة/دقيقة)

(أ) مجموعة نقل الحرکة إلى وحدة الکبس   (ب) مجموعة نقل الحرکة إلى بريمة التفريغ الخاصة بالخزان السفلى للخلاط . (ج) مجموعة نقل الحرکة إلى وحدة التهيئة للمکبس

3- مجموعة نقل السرعة الکبرى (1000 لفة/دقيقة)

(أ) مجموعة نقل الحرکة لماکينة الخلط . (ب) مجموعة نقل الحرکة لبريمة تغذية المکبس . (ج) مجموعة نقل الحرکة لماکينة التقطيع

(د) مجموعة نقل الحرکة إلى ماکينة الجرش و التفتيت.      (هـ) مجموعة نقل الحرکة لبريمة تغذية الخلاط  .

 

 

- وسائل النقل بين الوحدات :(Transport Units)

من الضروري وجود وسائل للربط بين هذه الوحدات المختلفة لنقل نواتج کل وحدة منها لتکون مواد خام لوحدة أخري بعدها. وقد تم تصميم بعض وسائل النقل لاستخدامها في خط تصنيع الأعلاف غير التقليدية کالتالي:

6-1-   تم تصميم وسيلة النقل من وحدة التقطيع إلى وحد الطحن والتفتيت على أن تکون بالجاذبية من خلال فتحة خروج النواتج من وحدة التقطيع مباشرة إلى فتحة الدخول لماکينة التفتيت

6-2-   تم تصميم وسيلة النقل من المجروشة إلي بريمة تغذية الخلاط علي أن تکون بالجاذبية من خلال فتحة خروج النواتج من المجرشة مباشرة إلى قادوس بريمة الرفع .

6-3-   تم تصميم وسيلة النقل من الوحدة التي قبل الخلاط إلي الخلاط على أن تکون بواسطة بريمة رفع.

6-4-   أما وسيلة النقل من الخلاط إلي الخزان السفلى للخلاط فتم تصميمها على أن تکون بالجاذبية عن طريق  فتحات أسفل الخلاط مباشرة  تفتح بواسطة يد متحرک وذلک عند الانتهاء من عملية الخلط .

6-5-   تم تصميم وسيلة النقل من الخزان السفلى للخلاط إلي خزان المکبس علي أن تکون بواسطة بريمة رفع.

6-6-    أما نقل المنتج من وحدة الکبس لإجراء عملية التهوية و التعبئة فتتم عن طريق  مجرى مائل من الصاج بزاوية 30^° على الافقى.

 

 النتائج والمناقشات

سيتم في هذا الفصل دراسة وتحليل نتائج تقييم أداء الوحدات المکونة لخط الإنتاج للوقوف على مدى فاعلية الوحدات في أداء وظائفها وفقاً لظروف التشغيل المختلفة.

1- تقييم أداء ماکينة التقطيع

                تم تقييم أداء ماکينة القطع عند ثلاثة سرعات هي 1000 – 2000 – 3000 لفة /دقيقة وذلک لعدد من المخلفات مثل قش الأرز وحطب الذرة الشامية وعرش الفول السوداني، بهدف التحقق من الفروض التصميمية التي تم وضعها أثناء تصميم الوحدة من حيث السرعة الدورانية والتي تم تقديرها بحوالي 2000 لفة/ دقيقة ومتوسط طول قطع 50 مم وإنتاجية 240 کجم/ ساعة لقش الأرز والقدرة المطلوبة للتشغيل 5.2 حصان (3.6 کيلو وات), وعند ذلک يتم التوصل والتوصية بأنسب طول قطع عند انسب سرعة دورانية والذي  يعطى الإنتاجية, وفقاً لنتائج دراسة وتحليل العلاقات التالية:

1-1- دراسة العلاقة بين إنتاجية الوحدة وسرعة التقطيع

تم حساب متوسط إنتاجية الوحدة من قش الأرز وحطب الذرة وعرش الفول السوداني عند محتوى رطوبي على أساس جاف 12 %– 15.5%– 14% على التوالي وذلک عن طريق معرفة وزن الکمية المراد تقطيعها والزمن المستغرق لتقطعها والذي يوضح وجود علاقة طردية بين  السرعة الدورانية سکاکين التقطيع ومتوسط الإنتاجية حيث وجد إن إنتاجية الآلة من  قش الأرز 194– 235 – 263 کجم/ ساعة ومن حطب الذرة الشامية 260– 412– 430 کجم/ ساعة، بينما کانت إنتاجية الوحدة من عرش الفول السوداني 287– 393–  415 کجم / ساعة عند السرعات الدورانية التالية  1000 –  2000 – 3000 لفة/ دقيقة على التوالي, ومن الملاحظ أنه عند استخدام سرعة دوران 1000 لفة/ دقيقة لم نتوصل إلى الإنتاجية المطلوبة من الوحدة, بينما عند استخدام سرعة دوران 2000 لفة/ دقيقة و 3000 لفة/ دقيقة تم التوصل إلى الإنتاجية المطلوبة مع ملاحظة بأنه لا يوجد فرق کبير في الإنتاجية بين السرعتان مما يوصى باستخدام سرعة دوران 2000 لفة/ دقيقة حيث أنها تعطى الإنتاجية المطلوبة من الوحدة.

1-2- دراسة العلاقة بين القدرة المستهلکة وسرعة التقطيع

تم حساب القدرة المستهلکة فى عملية التقطيع بواسطة جهاز لقياس العزوم تم ترکيبة على محور دوران درفيل التقطيع وذلک عند سرعات دورانية 1000 – 2000 – 3000 لفة/ دقيقة وقد تم  تقدير القدرة المستهلکة فى تقطيع حطب الذرة بحوالي  2.5 – 3 –3.9 کيلو وات عند سرعات تشغيل 1000– 2000 – 3000 لفة/ دقيقة على الترتيب , بينما تم تقدير القدرة المستهلکة لتقطيع عرش الفول السوداني بحوالي  2.4 – 3.2 – 4.1 کيلو وات عند سرعات تشغيل 1000 – 2000 – 3000 لفة/ دقيقة على الترتيب, کذلک تم تقدير القدرة المستهلکة تقطيع قش الأرز فقد قدرت بحوالي 2.7 – 3.5 – 4.6 کيلو وات عند سرعات تشغيل 1000 – 2000 – 3000 لفة/ دقيقة على الترتيب,. من الملاحظ زيادة القدرة المستهلکة مع زيادة السرعة الدورانية لدرفيل القطع,هذا وقد تبين أن القدرة المستهلکة لعملية تقطيع کلاً من حطب الذرة وعرش الفول السوداني وقش الأرز عند استخدام سرعة تقطيع 2000 لفة/دقيقة, تتناسب مع الفروض التصميمية السابق وضعها عند تصميم الوحدة مما يجعلها السرعة المثالية لعملية التقطيع.

1-3- دراسة العلاقة بين کفاءة التقطيع  وسرعة التقطيع

لتقدير کفاءة عملية التقطيع تم تقسيم ناتج القطع بناءً على أطواله وذلک باستخدام مناخل الفصل القياسي تبعا ASAE بأقطار(50– 25–  12.5–  9.5 مم) حيث تمثل النسب الوزنية الناتجة لکل منخل کفاءة القطع. ووفقاً للأبحاث السابقة فقد  وجد أن العلاقة ما بين أطوال القطع والوزن المطابق لها علاقة لوغاريتمية وبناءاً عليه فإن المتوسط الهندسي للطول Geometric mean length, X_gm والانحراف القياسي (Standard deviation, S_gm)تعتبر قيم يمکن الاعتماد عليها في تمثيل نتائج التجارب ASAE S. کما ذکرنا سلفا ًفي باب المواد والطرق . مع ملاحظة أنه عندما تکون الکمية المتبقية على المنخل أقل من 1% فإن  = صفر.  کذلک في حالة حساب () للحلة فإن( X_i) توضع 0.4 مم, أما في حالة وجود وزن متبقي على المنخل العلوي أکبر من 1% فيتم قياس أطوال المخلف المقطع عليه وحساب المتوسط طول القطع لها . وعليه فقد تم حساب متوسط طول القطع  للمخلفات المتبقية على المنخل العلوي (50 مم) التي نسبتها أکبر من 1% لکلاً من حطب الذرة الشامية ( 62 –  60 –  58 مم) وعرش الفول السوداني (59 –  54 –  52 مم) وقش الأرز( 67 –  60 –  59 مم) عند السرعات ( 1000 –  2000 –  3000  لفة /دقيقة ) على التوالي، , کما تم تقدير المتوسط الهندسي للطول( X_gm(Geometric mean length,  لکلاً من حطب الذرة الشامية  (26.43 –  13.59 –  12.13 مم ) و لعرش الفول السوداني ( 23.87 –  14.01 –  13.39 مما ) وقش الأرز ( 52.72 –  45.76 –  44.20 مم ) . ومن ثم  تم تقدير الانحراف القياسي Standard deviation, S_gm  لعينات حطب الذرة الشامية ( 2.33 –  2.80 –  2.75 ) و لعرش الفول السوداني ( 2.23 –  2.66 –  2.56 ) وقش الأرز  ( 1.48 –  1.38 –  1.37 ) وذلک عند السرعات  1000 –  2000 –  3000 لفة /دقيقة  على التوالي. حيث تبين عند استخدام السرعة الأولى لم يتحقق الطول المطلوب للقطع مع اى مخلف , بينما عند استخدام السرعة الثانية والثالثة قد تحقق الطول المطلوب مع  ملاحظة عدم وجود فرق کبير في طول القطع و الانحراف القياسي بينهما مما يرجح استخدام السرعة الثانية لتناسب تقطيع المخلفات الزراعية. ومن النتائج السابقة  فقد تم تحقيق الفروض التصميمية الموضوعة لتصميم الوحدة و کذلک تبين فاعلية الآلة في أداء وظيفتها من حيث متوسط الإنتاجية التي تقدر بحوالي 235 کجم / ساعة لقش الأرز و 412 کجم/ ساعة لحطب الذرة الشامية و 393 کجم/ ساعة لعرش الفول السوداني و کذلک القدرة المستهلکة التي تم تقديرها بحوالي 3 – 3.2 – 3.5  کيلو وات وذلک لحطب الذرة الشامية و عرش الفول السوداني و قش الأرز على الترتيب عند سرعة دوران 2000 لفة/دقيقة , ومدى مطابقة المنتج للمواصفات الفنية من حيث متوسط طول القطع 45.76من قش الأرز و 13.59 من  حطب الذرة و 14.01 مم عرش الفول السوداني والتي تؤهله للدخول إلى باقي الماکينات المکونة لخط إنتاج الأعلاف غير التقليدية  [5]

 2- تقييم اداء ماکينة التفتيت

يتمثل دور هذه الآلة في تنعيم المخلفات التي تم تقطيعها في آلة التقطيع بالإضافة إلى جرش الحبوب الداخلة في تکوين الخلطة العلفية مما يستلزم ضرورة التأکد من فاعليتها في أداء مهمتها.ومن أهم نقاط الاختبار التأکد من صلاحية الآلة في تفتيت نواتج تقطيع المخلفات الزراعية مثل قش الأرز وحطب الذرة وعرش الفول السوداني وباقي المخلفات الزراعية بالإضافة إلى التأکد من صلاحيتها في طحن مثل حبوب الذرة الرفيعة والذرة الصفراء وفول الصويا ...الخ, وکذلک التحقق من الفروض التصميمية التي تم وضعها عند تصميم الوحدة من حيث القدرة المطلوبة للتشغيل 4.5 حصان ( 3.2 کيلو وات) و سرعة الدوران التي تم تقديرها بحوالي 3000 لفة / دقيقة والإنتاجية التي تقدر 300 کجم / ساعة من قش الأرز. وعلى هذا يتم تقييم أداء الوحدة عن طريق تقدير الإنتاجية وکفاءة التفتيت والجرش عند سرعات دورانية 2000–  3000–  3500 لفة / دقيقة وذلک من خلال دراسة وتحليل العلاقات الآتية:

2-1- دراسة العلاقة بين إنتاجية الوحدة والسرعة الدورانية لمطارق الجرش 

تم حساب متوسط إنتاجية الوحدة من قش الأرز وحطب الذرة وحبوب الذرة الشامية عند محتوى رطوبي تم تقديره على أساس جاف 12% – 15.5% – 9.7 % على الترتيب وذلک عن طريق معرفة وزن الکمية المراد تقطيعها والزمن المستغرق لتفتيتها. و يتضح وجود علاقة طردية بين السرعة الدورانية لمطارق الجرش ومتوسط الإنتاجية حيث تبين أن إنتاجية الآلة من  حطب الذرة الشامية360 – 447– 467 کجم/ ساعة ومن قش الأرز 213 – 293– 312 کجم/ ساعة، بينما من حبوب الذرة الشامية کانت 640– 754–772  کجم/ ساعة عند السرعات الدورانية التالية  2000–  3000 –  3500 لفة / دقيقة على التوالي, حيث تبين عند استخدام السرعة الأولى  لم تتحقق الإنتاجية المطلوبة من الوحدة , بينما عند استخدام السرعتان الثانية والثالثة فقد تحققت الإنتاجية المطلوبة من الوحدة مع عدم وجود فرق کبيرة بينهما ,على هذا فقد تم اختيار السرعة الثانية لتشغيل الوحدة مما يتفق مع الفرض التصميمي الموضوع مسبقاً بإن أنسب سرعة دوران تکون 3000 لفة/ دقيقة کي يعطى الإنتاجية المطلوبة.

2-2- دراسة العلاقة بين القدرة المستهلکة عملية الجرش والتفتيت و السرعة الدورانية الشواکيش الجرش

تم قياس وحساب القدرة المستهلکة عملية الجرش بواسطة جهاز لقياس العزوم الدورانية, حيث تبين عند تفتيت حطب الذرة الشامية کان مقدار القدرة المستهلکة 2.3 – 2.8 – 3.4 کيلو وات , و عند تفتيت قش الأرز کانت القدرة المستهلکة 2.8– 3.1 – 3.8 کيلو وات, بينما عند جرش حبوب الذرة الشامية تم تقدير القدرة المستهلکة بحوالي 1.9 – 2.3 – 2.6  کيلو وات عند سرعات دورانية  2000 –  3000 –  3500 لفة /دقيقة على الترتيب. ومما سبق فقد تبين أن عملية التفتيت للمخلفات الزراعية تحتاج  قدرة أکبر من عملية الجرش للحبوب الجافة, ويرجع ذلک إلى اختلاف الخواص الطبيعية للمخلفات الزراعية  عن الحبوب مما يجعلها أصعب فى عملية التفتيت. وقد تبين أن القدرة المستهلکة عملية الجرش و التفتيت عند  استخدام سرعة دورانية لمطارق الجرش 3000 لفة/دقيقة, تتناسب مع الفروض التصميمية السابق وضعها عند تصميم الوحدة مما يدل على  فاعلية الوحدة فى أداء وظائفها, تحت ظروف التشغيل المثالية.[36,39,42]

2-3- دراسة العلاقة بين کفاءة الجرش والتفتيت و السرعة الدورانية الشواکيش الجرش

 لتقدير کفاءة عملية الجرش والتفتيت تم تقسيم النواتج بناءً على أطواله وذلک باستخدام مناخل الفصل القياسي تبعا ASAE.  بأقطار (4.75– 3.35– 2.36– 1.7– 1.18– 0.85 مم) حيث تمثل النسب الوزنية الناتجة لکل منخل کفاءة الجرش والتفتيت. وعلى هذا فقد تم حساب متوسط طول الجرش و التفتيت  للمخلفات و الحبوب المتبقية على المنخل العلوي (4.75 مم) التي نسبتها أکبر من 1% وکانت حطب الذرة الشامية  (5.70 –  5.40 –  5.10مم)  و لقش الأرز (6.2 –  6 –  5.80مم) عند السرعات (2000 –  3000 –  3500 لفة /دقيقة) على التوالي، أما بالنسبة لحبوب الذرة الشامية کانت النسبة المتبقية على المنخل العلوي اکبر من 1 % فقط عند استخدام سرعة دوران 2000 لفة/ دقيقة وعندها کان متوسط طول الجرش لها  5.00 مم  مما يدل على کفاءة الوحدة في عملية الجرش عند السرعتان 2000 و 3000 لفة / دقيقة ، حيث تم تقدير المتوسط الهندسي للطول  Xgm)Geometric mean length,) وذلک لحطب الذرة الشامية  وکانت النتائج کالتالي  3.08 –  2.24 –  2.03 مم  و لقش الأرز 3.14 –  2.64 –  2.51 مم وحبوب الذرة الشامية 2.04 –  1.71 –1.81 مم  وذلک عند السرعات  2000–3000 –3500 لفة/دقيقة على التوالي، مما يتضح أن السرعة 2000 لفة/ دقيقة غير مناسبة لتشغيل الوحدة لعدم الوصول إلى طول التفتيت و الجرش المطلوب , بينما يتم التوصل إلى الطول المطلوب في حالة السرعات العالية 3000 و 35000 لفة/ دقيقة . کما تم تقدير الانحراف القياسي  Standard deviation, Sgm لعينات حطب الذرة الشامية ( 1.77 –  1.79 –  1.67 ) و لقش الأرز ( 1.86 –  1.73 –  1.74 ) و حبوب الذرة الشامية ( 1.75 –  1.67 –    1.65 ) وذلک عند السرعات ( 2000 –  3000 –  3500 لفة /دقيقة ) على التوالي, حيث اتضح عدم وجود فروق کبيرة في  متوسط  الطول بين العينات مما يؤکد فاعلية الآلة في أداء وظيفتها , ومن النتائج السابقة تم التوصل إلى تحقيق الفروض التصميمية الموضوعة عند تصميم الوحدة حيث تم التوصل إلى متوسط الإنتاجية 447 کجم/ ساعة لحطب الذرة و  293 کجم / ساعة  لقش الأرز . [31,37]

بينما تم التوصل إلى متوسط إنتاجية تقدر بحوالي 754  کجم/ساعة لحبوب الذرة الشامية وذلک عند سرعة دورانية 3000 لفة/دقيقة  الشواکيش الجرش, کما تم تقدير القدرة المستهلکة عملية الجرش و التفتيت وکانت 2.8 – 3.1 – 2.3 کيلو وات حطب الذرة الشامية و لقش الأرز و لحبوب الذرة الشامية  على الترتيب , کما تؤکد النتائج السابقة  مطابقة المنتج للمواصفات الفنية من حيث طول التفتيت الذي قدر بحوالي 2.64 مم لقش الأرز و 2.24 مم حطب الذرة الشامية  و 1.71 لحبوب الذرة الشامية والتي تؤهله للدخول إلى باقي الماکينات المکونة لخط إنتاج الأعلاف غير التقليدية.

- تقييم أداء ماکينة الخلط :

               الهدف من تقييم أداء ماکينة الخلط هو الحکم على انتظامية أو تماثل عملية خلط المخلفات مع باقي مکونات الخلطة العلفية وذلک من خلال إجراء سلسلة من اختبارات التحليل الميکانيکي والکيميائي لخلطات ماشية اللبن وماشية التسمين مرحلي أولى وماشية التسمين مرحلة ثانية عند أزمنة مختلفة للخلط  10 –  15 –  20 دقيقة / دفعة وذلک للوقوف على مدى فاعلية الإله في أداء وظيفتها, ومدى مطابقة الخلطات العلفية للمواصفات القياسية.

3-1- انسب الخلطات العلفية المستخدمة في التقييم والتحليل الکيميائي لها:

تبعاً للمواصفات القياسية التي وضعتها مقررات المجلس القومي الأمريکي للبحوث NRC)) (1985),  تم تحضير ثلاثة خلطات مختلفة تغذية ماشية اللبن , وثلاثة خلطات أخرى لتغذية ماشية التسمين مرحلة أولى , وثلاثة خلطات  لتغذية ماشية التسمين مرحلة ثانية. تم عمل التحليل الکيميائي للخلطات السابقة لمعرفة مدى مطابقتها للمواصفات القياسية من حيث نسبة البروتين Cr.P% والکربوهيدرات الذائبة Cr.CH% ونسبة الألياف الخام   % Cr.CFو نسبة مستخلص الايثر % Cr.EE  ونسبة الرماد%Cr.ash  و نسبة المحتوى الرطوبى %Cr.M في العينات.کما استخدمت المعادلة الاستنباطية التالية لحساب النسبة المئوية لأي مرکب کيميائي في الخلطة کما يلي:     Cr.X=∑ (Cr.XY*(Y %

حيث:Cr.XY : نسبة المرکب الکيميائي الموجود في احدي مکونات الخلطة.

Cr.X: نسبة المرکب الکيميائي المراد حسابه في الخلطة           Y%: نسبة احدي مکونات الخلطة

أوضحت نتائج التحليل الکيميائي للخلطات العلفية لماشية اللبن  أن متوسط نسبة البروتين الخام في العينات يتراوح من 14.05% – 14.86 % و متوسط نسبة مستخلص الايثر يتراوح مابين 2.02% – 2.76 % کما تراوحت نسبة الألياف الخام ما بين 15.73 %– 18.87 %  أما المواد الکربوهيدراتية في تراوحت نسبتها ما بين 42.54 %– 45.87%.

کما أوضحت نتائج التحليل الکيميائي للخلطات العلفية لماشية التسمين مرحلة أولى أن متوسط نسبة البروتين الخام في العينات يتراوح من 11.75 %– 12.78 % و متوسط نسبة مستخلص الايثر مابين 2.82% – 3.21 % کما تراوحت نسبة الألياف الخام ما بين 15.06 %– 16.45 %  أما المواد الکربوهيدراتية في تراوحت نسبتها ما بين 46.70 % – 49.28 %. وبإجراء التحليل الکيميائى الخلطات العلفية لماشية التسمين مرحلة ثانية وجد  أن متوسط نسبة البروتين الخام في العينات يتراوح من 10.38 %– 10.49 % و متوسط نسبة مستخلص الايثر مابين 3.21 %– 3.92 % کما تراوحت نسبة الألياف الخام ما بين 12.88 %– 13.92 %  أما المواد الکربوهيدراتية في تراوحت نسبتها ما بين 50.88 %– 52.52%.  وبدراسة النتائج السابقة ومطابقتها بالمواصفات القياسية الموضوعة من قَبل مقررات المجلس القومي الأمريکي للبحوث (NRC,1985) کما هو موضح في  باب الدراسات المرجعية .فقد تبين مطابقة الخلطات العلفية المستخدمة للمواصفات القياسية الموصى بها.

3-2- التحليل الميکانيکي للعينات

تم إجراء التحليل الميکانيکي للعينات وفقاً للطريقة القياسية ASAE وذلک بأخذ 10 عينات عشوائية من کل مخلوط عند ثلاثة أزمنة خلط مختلفة (5 – 10 – 20 دقيقة), وذلک قبل إضافة المولاس للخلطة, وذلک باستخدام مناخل الفصل ذات الأقطار (4.75– 3.35– 2.36– 1.7– 1.18– 0.85 مم), حيث تم اختيار ثلاث خلطات علفية ممثلة في, الخلطة الثالثة اعلاف ماشية اللبن, و الخلطة الخامسة الماشية التسمين مرحلة أولى, و الخلطة السابعة الماشية التسمين مرحلة ثانية لإجراء التحليل الميکانيکي له .[33,34,35]

4- تقييم أداء ماکينة الکبس وتتمثل في تقييم جودة المنتج النهائي:

لدراسة جودة المنتج النهائي يتم إجراء بعض الاختبارات القياسية للأعلاف و تشمل هذه الاختبارات:

4-1-التحليل الوصفي للعينات

4-2-دراسة تأثير الخلطات على تغذية الحيوان :  اختبار التحليل الغذائي

4-3-اختبار الخصائص الميکانيکية المصبعات : (1)  اختبار إجهاد الضغط المحوري .  (2)  اختبار إجهاد الضغط العمودي .

أهم نتائج تقييم أداء الوحدات المکونة للوحدة المتنقلة لتصنيع الأعلاف

1.   بتقييم أداء وحدة القطع تم تحقيق الفروض التصميمية التي وضعت لتصميم الوحدة من حيث القدرة اللازمة للتشغيل وسرعة القطع وعلاقتها بطول القطع و الإنتاجية حيث تم التوصل إلى قدرة کلية للتشغيل في حدود 3 – 3.2 – 3.5 کيلو وات وذلک لحطب الذرة الشامية و عرش الفول السوداني و قش الأرز على الترتيب کما تم التوصل إلى  طول قطع 45.76مم قش الأرز و 13.59 مم  حطب الذرة و 14.01 مم عرش الفول السوداني و متوسط الإنتاجية يقدر بحوالي 235 کجم / ساعة لقش الأرز و 412 کجم / ساعة حطب الذرة الشامية و 393 کجم/ ساعة لعرش الفول السوداني وذلک عند سرعة دوران 2000 لفة/دقيقة باستخدام عدد 8 سکاکين وسرعة تغذية 0.7 م/ث.

2.   اتضح من تقييم أداء وحدة الجرش والتفتيت فاعلية الآلة في أداء وظائفها في جرش الحبوب و تفتيت المخلفات الزراعية السابق تقطيعها في وحدة التقطيع کما تم تحقيق الفروض التصميمية من حيث القدرة اللازمة للتشغيل وسرعة دوران مطارق الجرش و عدد المطارق و طول التفتيت و الإنتاجية الکلية للوحدة حيث تم التوصل إلى القدرة الکلية المستهلکة عملية الجرش و التفتيت وکانت 2.8 – 3.1 – 2.3 کيلو وات لحطب الذرة الشامية و لقش الأرز و الحبوب الذرة الشامية  على الترتيب , وطول التفتيت 2.64 مم لقش الأرز و 2.24 مم حطب الذرة الشامية  و 1.71 حبوب الذرة الشامية  و إنتاجية 293 کجم / ساعة  لقش الأرز و 447 کجم / ساعة حطب الذرة  و بالنسبة لحبوب الذرة الشامية فقد تم التوصل إلى متوسط إنتاجية يقدر بحوالي 754  کجم/ساعة وذلک عند سرعة دورانية 3000 لفة/دقيقة  لمطارق الجرش وعدد مطارق 24 مطرقة.

3.   تم تحضير ثلاث خلطات مختلفة تغذية ماشية اللبن و ثلاث أخرى لتغذية ماشية التسمين مرحلة أولى وثلاث تغذية ماشية التسمين مرحلة ثانية باتباع الطرق القياسية الموصى به.

4.   تم أجراء تحليل کيميائي للخلطات العلفية السابق تحضيرها وذلک  للتحقق من  مدى مطابق الخلطات للمواصفات القياسية, حيث تتراوح متوسط نسبة البروتين الخام في العينات ما بين  14.05 %– 14.86 %  وما بين 11.75 %– 12.78 %  و مابين  10.38% –10.49 % وذلک لخلطات ماشية اللبن و ماشية التسمين مرحلة أولى و ماشية التسمين مرحلة ثانية على الترتيب,  وأيضا َ تتراوح نسبة الألياف الخام في العينات ما بين  15.73 %–  18.87 %  و ما بين 15.06% – 16.45 %   ما بين 12.88% – 13.92 %  وذلک للخلطات السابقة على الترتيب.

5.   تم إجراء تحليل ميکانيکي للعينات وقد اتضح أن اقل معامل اختلاف بين العينات کان عند زمن خلط 10 دقائق مما يوضح أنه انسب زمن للخلط يحدث عنده  تجانس بين مکونات الخليط , ونقصان زمن الخلط  يزيد معامل الاختلاف بين العينات وذلک راجع إلى عدم اکتمال عملية التجانس للمخلوط   بينما عند زيادة زمن الخلط يزيد أيضا معامل الاختلاف ويرجع ذلک إلى حدوث فصل مکونات الخليط.

6.   تمت دراسة جودة المنتج النهائي المصبعات الأعلاف عن طريق التحليل الوصفي للعينات من حيث الشکل الخارجي و الملمس و الرائحة و قد تبين نعومة السطح الخارجي المصبعات وعدم وجود اى تشققات و يرجع ذلک للطحن والتفتيت الجيد للمخلفات المستخدمة في الخلطة  قبل عملية الکبس.  وبإجراء التحاليل الغذائي مصبعات من حيث متوسط نسبة البروتين و متوسط نسبة الألياف الخام  في العينات فقد تم  تقديرها بحوالي 14.27 %  و 15.83 %  للخلطة الثالثة لماشية اللبن على الترتيب , وتم تقديرها  بحوالي 12.5 %   و 15.83 %  للخلطة الخامسة لماشية التسمين مرحلة أولى على الترتيب , وتم تقديرها بحوالي 10.33 %  و 13.5 %   للخلطة السابعة لماشية التسمين مرحلة ثانية على الترتيب , مما يوضح مطابقة المصبعات العلفية  للمواصفات القياسية الموصى بها.

7.   تم إجراء اختبار الخصائص الميکانيکية للخلطة الثالثة تغذية ماشية اللبن و الخلطة السابعة تغذية ماشية التسمين مرحلة ثانية ويشمل اختبار إجهاد الضغط المحوري و إجهاد الضغط العمودي وذلک لإيجاد القوة اللازمة لکسر المصبع عن طريق رسم منحنى( stress – strain )  وإيجاد نقطة الانهيار للمصنع وقد تبين أن متوسط إجهاد الضغط المحوري الذي يحدث عنده الانهيار هو   3.882 –4.583 ميجا باسکال و متوسط الانفعال المحوري  0.0124 مم –0.0126 مم وذلک للخلطة الثالثة و السابعة على التوالي. أما متوسط إجهاد الضغط العمودي الذي يحدث عنده الانهيار هو   3.858–4.818 ميجا باسکال و متوسط الانفعال المحوري  0.008 مم –0.009مم  وذلک للخلطة الثالثة و السابعة على التوالي. مما يبين قوة تماسک و تجانس المصبعات العلفية المنتجة من الوحدة الممثلة في الخلطة الثالثة لماشية اللبن المکونة من 50 % مخلفات زراعية والخلطة السابعة لماشية التسمين مرحلة ثانية المکونة من 30 % مخلفات زراعية مما يدل على الکفاءة في عمليات التصنيع التي تمر بها بداية من عملية التقطيع وعملية التفتيت و عملية الخلط وأخيرا عملية الکبس لإنتاج مصبعات مطابقة للمواصفات القياسية.مما تجعل الوحدة فعالة في أداء وظائفها, لذا ننصح بنشر وتوزيع الوحدة على مختلف قطاعات الزراعة في مصر لحل مشاکل نقص الأعلاف و المساهمة في القضاء على مشاکل تلوث البيئة الناتج عن حرق المخلفات الزراعية وخصوصاً قش الأرز.

- التقييم المالي والاقتصادي للوحدة المتنقلة لتصنيع الأعلاف غير التقليدية:

يهدف إجراء التقييم المالي والاقتصادي للوحدة إلى الوقوف على الجدوى الاقتصادية من تصنيع ونشر هذه الوحدة والعائد الاقتصادي والمردود البيئي منها ومدى مساهمتها في تحسين دخل المزارع من أجل ذلک تم وضع بعض الفروض والمعايير الاقتصادية کما يلي:

5-1-    فروض التحليل المالي والإقتصادي:

-        العمر الاقتصادي للوحدة  5 سنوات.

-        سعر الفائدة المستخدم في التحليل 10% وهو متوسط سعر الفائدة السائد في البنوک.

-          إستخدام بيانات الإيرادات عند الحد الأدنى لکل من الإنتاج وأسعار المنتج کنظرة مستقبلية تشاؤمية يمکن أن تؤدى إلى انخفاض عدد أيام العمل أو الإنتاج اليومي وکذلک إنخفاض أسعار الأعلاف المنتجة.

5-2-    معايير التقييم المالي والاقتصادي لجدوى الوحدة:

يعتمد التقييم على إستخدام المعايير المخصومة التالية:

( صافى القيمة الحالية , نسبة الإيرادات إلى التکاليف ,  فترة استرداد رأس المال , معدل العائد الداخلي (I.R.R ) .

5-3-    معالم ومؤشرات إنتاج الوحدة :

للوصول إلى معالم ومؤشرات إنتاجية الوحدة تم فرض أن عدد ساعات العمل للوحدة 10 ساعات في اليوم. بالإضافة إلى وضع ثلاث حدود لأيام العمل على مدار السنة. حيث أن إنتاجية الوحدة 0.5 طن/ ساعة فأن إنتاجية الوحدة على مدار اليوم 5 طن / يوم وعلى هذا فإن الحد الأدنى للإنتاجية 1300 طن/ سنة, والحد المتوسط للإنتاجية 1400 طن / سنة, والحد الأعلى 1500 طن / سنة.

5-4-    التکاليف الاستثمارية ( الثابتة):

تتمثل في تکلفة أو ثمن شراء الوحدة و التي تقدر بحوالي 100.000جنيه

5-5-    التکاليف التشغيلية ( المتغيرة):

وتتمثل في حساب متوسط تکاليف العمالة متوسط إيجار الجرار وتکاليف الصيانة وکذلک تکلفة المواد الخام کما يلي:

أولاً: متوسط تکاليف العمالة : تم حساب متوسط تکاليف العمالة على اعتبار وجود إثنين من العمال لتشغيل الوحدة

ثانياً : متوسط تکلفة إيجار الجرار :تشمل کل من قيمة إيجار الجرار وأجر السائق واستهلاک الوقود والزيت.

ثالثاً : تکلفة الصيانة : وتشتمل على کلا ً من الصيانة اليومية والدورية والسنوية بالإضافة إلى قطع الغيار. حيث تمثل الصيانة 10% من تکلفة أو ثمن شراء الوحدة المتنقلة\ تکلفة الصيانة = 10% من 100.000  جنيه =10.000  جنيه سنوياً.

رابعاً : تکلفة المواد الخام : تم حساب تکلفة المواد الخام المستخدمة في تکوين ثلاث خلطات لکلا ً من ماشية البن و ماشية التسمين مرحلة اولى وماشية التسمين مرحلة ثانية عند ثلاث مستويات من أسعار المواد الخامومن ثم تم حساب إجمالي التکلفة السنوية بالجنية لخلطات الأعلاف عند حد الإنتاج والأسعار .

تمت دراسة الجدوى الاقتصادية للوحدة وقد تبين ما يلي:

يهدف إجراء التقييم المالي والاقتصادي للوحدة إلى الوقوف على الجدوى الاقتصادية من تصنيع و نشر هذه الوحدة والعائد الاقتصادي والمردود البيئي منها ومدى مساهمتها في تحسين دخل المزارع , وکانت أهم النتائج المتحصل عليها کما يلي:

-    يتراوح صافى القيمة الحالية لأنماط الإنتاج التي يمکن تنفيذها بين حد أدنى يبلغ 520 ألف جنيه خلال الخمس سنوات وحد أقصى يبلغ حوالي 1.389 مليون جنيه.

-    يتراوح نسبة الإيرادات إلى التکاليف لأنماط الإنتاج التي يمکن تنفيذها بين حد أدنى يبلغ 1.11 خلال الخمس سنوات وحد أقصى يبلغ حوالي 1.28.

-    تتراوح فترة استرداد رأس المال لأنماط الإنتاج التي يمکن تنفيذها بين حد أدنى يبلغ 0.36 سنة خلال الخمس سنوات وحد أقصى يبلغ حوالي 1.31سنة.

-    يتراوح معدل العائد الداخلي لأنماط الإنتاج التي يمکن تنفيذها بين حد أدنى يبلغ 92%( وهو ما يعنى أن الحد الأدنى للمتوسط السنوي لأرباح الجنيه المستثمر في الوحدة خلال الخمس سنوات يبلغ حوالي  92 قرش ) وحد أقصى يبلغ 278% ( وهو ما يعنى أن الحد الأقصى لذلک المتوسط يبلغ 278 قرش).

التوصيات

توصلت الرسالة إلى حل أمثل لمشکلة تلوث البيئة الناتج من حرق المخلفات الزراعية وذلک ضمن الاتجاه الذي يعتني بتصنيع الأعلاف غير التقليدية باستخدام المخلفات الزراعية, حيث تم تصميم وتنفيذ وحدة متنقلة لتصنيع الأعلاف غير التقليدية تناسب المزارع الصغيرة بطاقة إنتاجية تقدر بحوالي 500 کجم / ساعة , مصدر القدرة لهذه الوحدة هو الجرار الزراعي العادي بقدرة 60 – 80 حصان بحيث يمکنها التنقل إلى أماکن تواجد المخلفات لحل مشکلة صعوبة نقل المخلفات إلى أماکن التصنيع مما يحقق مردود اقتصادي للمستثمر و الفلاح على حداً سواء , حيث استطاع التوصل إلى آلية تقطيع تناسب المخلفات الزراعية وخصوصاً قش الأرز على اعتباره من أصعب المخلفات الزراعية في عملية التقطيع.                وبدراسة الجدوى الاقتصادية لهذه الوحدة فقد تبين إن معدل العائد الداخلي کبير حيث يحقق الجنيه المستثمر في هذه الوحدة عائداً سنوياً يتراوح ما بين 0.92 – 2.78 جنيه وهو ما يفوق الغالبية العظمى من الاستثمارات في القطاع الزراعي

لذلک نوصي بالتالي:

·    بنشر وتوزيع الوحدة على مختلف قطاعات الزراعة من خلال وزارة الزراعة و الجامعات و مراکز ومعاهد البحوث. وأيضا تشجيع صغار المستثمرين في تطبيق الوحدة و تشغيلها مما يقدم يد العون للشباب من خلال توفير فرص عمل لهم مساهمتها ً في حل مشکلة البطالة.

·    دراسة إمکانية تطوير الوحدة لإنتاج أعلاف طافية للأسماک باستخدام مخلفات النباتات الطافية کورد النيل ,وذلک في محاولة للحفاظ على البيئة والمسطحات المائية  من مشکلة ورد النيل, وکذلک المساهمة في إنتاج أعلاف طافية رخيصة الثمن نظراً لارتفاع أسعار أعلاف الأسماک في الآونة الأخيرة بشکل ملحوظ.

·    دراسة إمکانية تزويد الوحدة بمحرک کهربائي  لتشغيلها کبديل للجرار الزراعي في المناطق المتوفر بها مصدر للتيار الکهربائي لما له من آثار ايجابية على البيئة , وأيضاً من الناحية الاقتصادية.

·    دراسة إمکانية تطوير وسائل نقل القدرة للوحدات للتقليل من أعمدة الإدارة و الإطارات والسيور المستخدمة. وکذلک تطوير طرق نقل وفصل الحرکة عن الوحدات.

 

 

 

Article View: 59,448

PDF Download: 1,410