Buğday paçallanmasının optimizasyonu

paçallamasının temel şartı bilgidir. Değirmene tedarikini yönetirken, yönetici stokta bulunan miktarı ve mevcut tedarik bilgilerine, ve siloların kapasitelerinin bilgilerine, pazar ve müşterilerin bilgilerine sahip olmalıdır. Değirmenciler, karışımlarını belirlemek için temel matematik kullanmışlardır, ancak modern bilgisayarların yazılımları değirmencilere karışımlarını optimize etme fırsatı vermiştir. Bu, değirmencilerin, en avantajlı karışımı belirlemek için karışımlama denklemine birden fazla değişken dahil etmelerini sağlayabilir.”

Prof. Dr. Farhan Alfin
Avrasya Üniversitesi
Gıda Mühendisliği Bölüm Başkanı

Fırıncılar ve bisküvi fabrikaları gibi un tüketicileri değirmencilerden kendilerine sabit yüksek kalitede veya hatlarına dayanabilen, nihai ürünlerinin kalitesini bozmayan ve özellikleri istenen aralıkta olan un temin etmeyi talep etmektedirler (Tanase, 2014).

Buğday kalite özellikleri, buğday çeşitlerine, ekolojik şartlara ve kültürel işlemlere bağlı olarak değişmektedir. Buğday çeşidinin değiştirilmesi, kalitesi ve elde edilen özelliklerini değiştirir (Türker ve Elgün, 1997; Fowler, 2012). Buğday çeşidinin çok olması, elde edilen unda da farklılıklar ortaya çıkarmaktadır. Bunlara ilaveten üzerinde etkili olan faktörler içerisinde buğdayın muhafaza şartları ile öğütme teknolojisini de sayılabilmektedir. Unda kalite kavramı belli bir amaca uygunluk derecesi olarak tanımlanabilir. Böylece, değirmencinin istenilen amaca uygun kalitede un elde edebilmesi için ilk adımı uygun kalitede buğday seçmesidir. (Türker ve Elgün, 1997).

Farklı kalitede un elde edebilmek için değirmenciler, özellikleri birbirinden farklı olan buğdaylar tedarik ederler. İstenilen amaca uygun sürekli kaliteli un elde edebilmek için her zaman uygun kalitede ve özellikte buğday bulunamaması, tek bir buğday çeşidi kullanılarak her zaman üretim sonucu elde edilen unda aynı kalite özelliklerinin sağlanmasını zorlaştırmaktadır (Dündar ve Zerenler, 2011). Öğütme bölümünün sonunda sürekli yüksek kaliteye sahip ürün elde etmek için öğütme teknolojisinin önemli bir basamağı olan paçal işleminde farklı kalitedeki buğdayları kullanmak zorundadır. Böylece tüketicinin talep ettiği belli kalitede un sürekli temin edilir (Türker ve Elgün, 1997; Fowler, 2012; Tanase, 2014).

Paçallama işlemi, istenen özellikte bir karışım elde edebilmek için değişik kalitedeki iki ya da daha fazla buğdayın belli oranlarda, hassas bir şekilde karıştırılma sürecidir. (Elgün ve Ertugay, 2002; Ünver, 2005; Tanase, 2014).

Paçallama amacı değirmencinin en iyi paçallama kararını verebilmesi için uygun şekilde tanımlanmalıdır. Değirmenlerde buğday ve / veya unu karıştırmanın nedenleri üç kategoriye ayrılır (Fowler, 2009; Fowler, 2012):

Kararlılık: daha önce açıklandığı gibi sürekli aynı kaliteli un elde edilmesi için buğday paçallama kaçınılmaz bir işlemdir. Bunun yanında istikrarlı bir buğday paçallaması ile öğütme, ve değirmen verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için çok önemlidir. Değirmene verilen buğdayın nem, ve yoğunluğundaki değişiklikler, değirmen dengesini olumsuz yönde etkileyebilir. Düşük randıman ve değirmen kapasitesinin düşmesi ile sonuçlanabilir.

Özgünlük: Ürünü rekabette farklılaştırma yeteneği müşterilere pazarlamada önemlidir.
Maliyeti en aza indirmek: paçallamanın en yaygın nedeni maliyet kontrolüdür. Bu, müşterilerin minimum kalite gereksinimlerini mümkün olan en düşük maliyetle karşılamak için buğdayın karıştırılmasını içerir. Bu, genellikle az miktarda düşük maliyetli buğdayın daha değerli bir karışıma paçallaması veya asgari miktarda yüksek maliyetli buğdayın düşük maliyetli bir karışıma paçallaması anlamına gelir. Amaç, maliyetini en aza indirirken, müşteri kalite ve sürekliliğinin gereksinimlerini ve beklentilerini karşılamak için un üretmektir (Hass, 2011; Fowler, 2009).

Buğdayın Paçallanması Değirmenin Diyagramında
Kaba temizlenmiş değişik çeşitli buğdaylar, değirmende günlük silolara aktarılır. Eski değirmenlerde, tavlama buğday temizlendikten sonra tek bir işlemle yapılıp yaş silolarda bekletilir. Yeni öğütme sistemlerinde tavlama iki aşama ile gerçekleşmektedir. Böylece paçal dört farklı noktada yapılabilir. Birincisi günlük silolar çekişinde temizleme ve birinci tavlama işlemlerinden önce, ikincisi ise birinci yaş silolar çekişinde yani birinci tavlama işleminden sonra ve ikinci tavlama işleminden önce, üçüncü nokta ise ikinci tavlama işleminden sonra yani ikinci tavlama yaş silolar çekişinde ve öğütme sistemine giden buğday karıştırılır, dördüncü nokta ise un silolar çekişinde ve paketlemeye giden un karıştırılır.

Birbirine özellik bakımından oldukça yakın ve ayrı temizleme ve tavlama işleminin gereksiz olduğu durumlarda paçal, tavlamadan önce kaba temizlikten sonra da yapılabilir (Elgün ve Etuğay, 2002; Özkaya ve Özkaya, 2005; Annon, 2016).

Değişik özellikteki çok sert ve yumuşak gibi buğdaylar, değişik tavlama koşulları gerektirdiğinden paçal işleminin buğdaylar ayrı ayrı temizlenmiş, tavlanmış buğdaylarla karışım öğütmeye gönderilirken yapılması daha doğrudur (Elgün ve Etuğay, 2002; Özkaya ve Özkaya, 2005; Ünver, 2005; Posner, 2009; Annon, 2016). Bu sadece fazla sayıda dinlendirme silolarına (yaş silo) sahip işletmelerde gerçekleşebilir (Ünver, 2005). Değişik özellikteki buğdaylarda paçallamanın tavlamadan önce yapılması durumunda buğdayın kalite özelliklerinin değerleri tutmaz ve bu yüzden öğütülmeye alınan buğdaydan, öğütme sonucunda kalitesiz ve bozuk un elde edilir. Oysa tavlama işleminden sonra öğütmeye geçerken yapılacak paçallamada, unun kalite özelliklerinin değerleri korunabilir. Bu değerlerde olası bir oynama olsa dahi, kısa bir sure içerisinde paçallama oranları değiştirilerek ürün kalitesinin bozulması önlenebilir (Annon, 2016).

Paçallama işlemini tavlama işleminden sonra yapmanın önemi büyüktür. Çünkü kullanılan buğday yapısının sertliğine uygun oranda katılacak su miktarı ile suyun tanenin merkezine doğru işleme süresini organize etmek mümkün olabilmektedir. Buna karşı, farklı iki çeşit buğdayın birlikte tavlanma işlemi yapılırsa nemlilikte büyük oranlarda dengesizlikler görülebilir. Yani bir çeşit buğday çok yumuşaklık kazanırken, diğer çeşit buğday kuru kalabilir (Posner ve Hibbs, 2005; Annon, 2016).

Öte yandan, yeterli sayıda un siloları ve silolardan değişik oranlarda un alınarak karıştırma donanımına sahip değirmenlerde, buğdayların karıştırılması yerine, öğüttükten sonra un paçal yapılmaktadır. Ayrı ayrı öğütülmüş buğday çeşidi unların karıştırılması veya müşterinin özelliklerinden sapmayı düzeltmek için unun karıştırılması, paketlemeden önce un kalitesini sağlamadaki son adımdır. Böylece, kalite standardı ve sürekliliği ve mevzuata uygunluk kolaylıkla gerçekleşmektedir. En önemli dikkat edilmesi gereken nokta, buğday paçallaması doğrusal değildir, un karıştırılması ise doğrusal ve daha kesindir. (Ünver, 2005; Posner, 2009).

Hesaplanan buğdayların oranlarının uygulanmasında, paçallama sürecinin teknik yönlerinin yeterli olmasına dikkat edilmelidir. Paçallama ile ilgili en iyi veriler, zayıf teknik tesisleri telafi edemez. Buğdayın silodan akışı, paçallama işleminin kesinliğini etkiler. Buğdayda, tane büyüklüğü ve yoğunluğundaki farklılıkların bir sonucu olarak oluşabilecek ayrılma, buğday karışımının oranını ve kalitesini etkileyebilir. Optimum homojen paçallama işleminin gerçekleşmesi için silolar düzgün kütle akışını sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır (Posner ve Hibbs, 2005). Değirmende bütün buğday silolarının, düzenli akış veya ilk giren ilk akış için çoklu çıkışlarla donatılması gerekir. Silolardan akan buğday miktarı ayarlanan sistemden geçtikten sonra karıştırma taşıyıcısına akmaktadır. Karıştırma taşıyıcısının uzunluğu karıştırılacak buğdayın bulunduğu bütün siloların uzunluğu kadardır ve buğdayın rahat bir şekilde akmasının sağlanması gerekir. En iyi sonuçları elde etmek için karıştırma konveyörleri vidalı tipte olmalıdır (Sugden, 1996).

Buğdayın Paçallanması Sistemleri
Akan buğdayın miktarı, ağırlığa veya hacme göre ayarlanabilir. Hacme göre ayarlama volumetrik ölçücülerle, ağırlığa göre ayarlama da otomatik kantarlarla ya da gravimetrik dozajlama makineleri ile yapılır (Özkaya ve Özkaya, 2005; Tanase, 2014). Buğdayın miktarını ölçme doğruluğu, cihazın çalışma prensibine, buğdayda bulunan yabancı madde miktarına, yoğunluğuna ve akışının düzgünlüğüne bağlıdır (Posner, 2009).

Hacimsel ölçücüler, ağırlığa göre tartım cihazlarından daha ucuz ve basittir ayrıca minimum alan ve boşluk gerektirir. Dezavantajlardan biri de stok mutabakatıdır; ağırlık kontrolü olmadığından hacim birimi başına ağırlıktaki farklılıkları hesaba katmak zordur (Sugden, 1996).

Ağırlığa dayalı karıştırma sistemleri, en pahalı olan mutlak doğruluk sağlayanlardan gerçek tartı olmayan, daha az hassas sistemler arasında değişir. En doğru ve pahalı olan küçük parti tipi kantarlardır. Yine çeşitli isimlerle bilinen başka bir tür, gravimetrik besleyicidir. Bu tip popülerdir ve volümetrik yöntemlerden daha maliyetli olmasına rağmen, klasik parti tipi kantarlardan daha ucuzdur. Düşük alan gereksinimi avantajına sahiptir (Sugden, 1996).

Paçallama, yoğunluğu eşit veya birbirine yakın olan buğdaylarda volumetrik ölçücülerle yapılabilirse de genelde daha hassas bir ölçüm sağlamak için senkronize otomatik gravimetrik makineler kullanılmaktadır (Özkaya ve Özkaya, 2005).

Otomatik Kantarlar
Akış halindeki buğdayı, otomatik olarak partiler halinde tartan ve parti sayısını kaydeden bir alettir (Özkaya ve Özkaya).

Hacimsel Dozajlama (Volumetrik Ölçücüler)
Hacimsel dozajlama, tartım kadar kesin olmasa da geçerli bir yöntemdir. Hacimsel dozajlama, silo çıkışlarındaki hacimsel dozajlama makinelerinin kullanımını gerektirmektedir. İki ana hacimsel dozajlama tipi mevcuttur. Birinci tip standart bir hava kilidi gibi sabit hacimlerde hücrelere sahip, ancak inverterler veya dişli kutuları ile hızını değiştirebilir. Ayrıca bir rotasyona düşen hacimsel kapasitenin bilinmesi gerekir. İkinci tipte ise temel olarak yavaş sabit hızda dönen ve özel hacimsel kapasite/devir bulunan genellikle 5 ya 6 adet gibi birkaç bölüme ayrılmış dozajlama silindirleri bulunmaktadır. Bu cihazlara Hacimsel Dozajlama Makinesi denir. Bu tip normal olarak %100 ila %10’dan daha az olmayan oranda orantılı olarak beslenebilir. Birinci tip dozajlama makinesi daha pahalıdır, ancak %100 ile %2 arasında bir besleme ayarına izin verir. Tek malzemeli olarak da kullanılabilirler veya seri kullanılarak maksimum 4-5 malzemeyle kullanılabilirler. Bu Dozajlama Makinelerinin kapasitesi yüzlerce kg/saat ile 15-20 ton/saat arasında değişmektedir. Güvenlik için günlük depoların çıkışında minimum seviyede sensör bulundurulmalıdır (Sugden, 1996; Tanase, 2014).

Gravimetrik Dozajlama
Gravimetrik dozajlama sürekli tartım ile yapılan ve otomatik çalıştırılan ve elektronik olarak yönetilebilen dozajlama cihazlarıdır. Hacimsel dozajlama sistemi ile karşılaştırıldığında nem, veya buğdayın akış karakteristiklerindeki değişikliklerden bağımsız olarak akış ayarı sürekli olduğundan daha yüksek dozaj doğruluğuna sahiptir. Bunun yanında, geçirilen buğday miktarı tamamen ya da kısmen kaydedildiği için stok mutabakatında daha doğru sonuçlar verir. Modern tam otomasyon ve dijitallenen değirmenlerde bilgisayar aracılığı ile tam otomasyon imkânı vermesinden dolayı tercih edilir. Böyle merkezi bilgisayar ya da özel sistemine bağlı çoklu makinelere sahip bir sistem kurarak, programlanan tarif veri tabanına dayanarak karışımlar hazırlanabilir (Tanase, 2014).

En yaygın kullanılan Gravimetrik Dozaj Makineleri, “Çarpma plakası” veya “Ağırlık kaybı” ilkelerinden birine göre çalışmaktadır:

Çarpma Plakası Dozajlayıcılar
En doğru ve çok yönlü gravimetrik sistemlerden bazıları merkezcil kuvvet oluşturan çarpma plakası tekniğine dayalı bir ölçüm kullanır. “Çarpma plakası” (Şekil 1) tekniği ile çalışan cihazlarda genellikle sürekli giriş bölümünden buğday akış miktarını ayarlamak için elektrikle ya da hava basıncı yoluyla çalışabilen mekanizma bulunur (Şekil 1, (parça 2). Yüksek aşınmaya dayanıklı bir çarpma kavisli plaka (parça 3) üzerine akan buğday kütlesi tarafından uygulanan ve akış kütlesi ile orantılı olan kuvveti ölçmek için kuvvet dönüştürücü üzerine, genellikle bir yük hücresine (parça 4) monte edilmiş. İç çalışma algoritmalarına dayanan ve özel bir ara yüz kullanarak analojik sinyal, dijital sinyale dönüştürülür ve yerleşik ya da uzak elektronik bir ünite (parça 5) tarafından işlenir. Tüm dozajlama sürecinin yönetimi için farklı bilgilerin programlanması ve gösterilmesi, alarmların ve tarif yönetimi için merkezi bir PC istasyonu ile isteğe bağlı iletişim için farklı aksesuarların tamamı, vb. elektronik bir ünite bulanabilir.

Ağırlık Kaybı Dozajlayıcılar
“Ağırlık kaybı” tekniğinde çalışan cihazlar çarpma plakası dozajlayıcılardan daha karışıktır ve hem kütle akışını hem de ürün akış hacmini dozajlamada kullanılabilirler. Ağırlık kaybı sistemler, yük hücrelerine monte edilmiş bir kazan ve ürün akış hızı ayarlamak için çıkışında bir besleyicinden oluşmaktadır. Çalışma prensibine göre; sistem, kazan içindeki ürünün boşaltırken ağırlığındaki düşüş oranını izler ve ürün akışı sürekli ayarlanarak planlandığı gibi dozajlanabilir. Algılanan ağırlık, kazan yeniden doldurma seviyesine (düşük ağırlık) ulaştığında, kontrol cihazı besleme sistemini kapatır. Kazan doldurulur ve çalışma döngüsü tekrarlanır. İsteğe bağlı olarak, sistem tartım haznesini doldurma / boşaltma hızını da izleyebilir, ayrıca hektolitre ağırlığı gibi ürünle ilgili başka bilgiler de verebilir (Tasane, 2014).

Paçal Oranlarının Saptanması:
Buğday paçallamasının temel şartı bilgidir. Değirmene buğday tedarikini yönetirken, yönetici stokta bulunan buğday miktarı ve mevcut tedarik bilgilerine, değirmen ve siloların kapasitelerinin bilgilerine, pazar ve müşterilerin bilgilerine sahip olmalıdır. Buğdayı paçallamak için çeşitli seçenekler ve fırsatlar vardır. Değirmen yöneticisinin bir buğday tedarikçisi ile iyi bir ilişkisi varsa, değirmene teslim edilmeden önce, nakliye silolarında özel buğday karışımlarının hazırlanması mümkün olabilir (Fowler, 2009).

Paçal, buğdayların rutubet, protein, glüten, Zeleny sedimentasyon değeri, enzimatik aktivitesi kül vb. herhangi bir özelliğini istenen değere ayarlamak için yapılabilir. Paçal yapabilmek için, paçal yapılacak buğdayların özelliklerinin iyi bilinmesi gerekir. Bu nedenle laboratuvarlarda yapılan çalışma sonucu farklı kalitedeki buğdaylar belli ideal oranlarda karıştırılır (Elgün ve Ertuğay, 2002; Dündar ve Zerenler, 2011; Ünver, 2005; Özkaya ve Özkaya, 2005; Posner ve Hibbs, 2005; Tasane, 2014).

Buğday karışımının bir kalite özelliğini hesaplamak için aşağıdaki eşitlik kullanılır:

Bu eşitlikte:
K : öğütme işlemine hazırlanacak karışımın ortalama kalite özelliğinin değeri
Mi : “i” çeşidine sahip buğdayın miktarı
Ki : Mi, miktarına sahip ölçülmüş ortalama kalite özelliğinin değeri.

İki çeşit buğdayın tek bir kalite özelliğine göre buğdayların oranlarını hesaplamak için başvurulan en pratik yöntem PEARSON KARESİ’dir. Buna göre, elimizdeki %9 (A) ve %14 (B) protein bulunduran iki buğday çeşidinden %12 proteinli bir paçal elde etmek istediğimizde;

(A) çeşidinden 2 kısım ve (B) çeşidinden 3 kısım alınıp, karıştırma düzeylerinde karıştırılarak %12 protein seviyesinde bir paçal hazırlanır. Bu karışım değirmene verildiğinde yaklaşık %1 eksiği ile %11 proteinli un verir (Elgün ve Ertugay, 2002).

Değirmenciler, buğday karışımlarını belirlemek için temel matematik kullanmışlardır, ancak modern bilgisayarların yazılımları değirmencilere buğday karışımlarını optimize etme fırsatı vermiştir. Bu, değirmencilerin, en avantajlı karışımı belirlemek için karışımlama denklemine birden fazla değişken dahil etmelerini sağlayabilir.

Değirmenci paçal yaparken; paçal katacağı buğdayın özellikleri, istediği buğdayın çevrede mevcut olup olmadığı ve fiyatı gibi değişik faktörleri göz önüne almaktadır (Türker ve Elgün, 1997). Elde edilen unun istenilen kalite özelliklerine uyması ve ürünün kararlılığını sürdürmesi en önemli faktörlerden biridir. Doğrusal programlama, kabul edilebilir ürün gereksinimlerini karşılayan ve en düşük maliyetli olan buğdayların karışım oranlarını hesaplamak için kullanılmıştır (Hayta ve Çakmaklı, 2001; Posner ve Hibbs, 2005). Bu makalede kısa bir şekilde doğrusal programlama tekniği kullanılarak Excel Microsoft Excel yazılımında en ucuz maliyeti olan optimum karışımın buğday oranlarını hesaplamak için bir sayfa oluşturulmuştur. İlk başta buğday ve un özelliklerinin değerleri, fiyatları ve karışımın istenilen özelliklerinin değerleri için şekil 2’deki gibi bir sayfa oluşturulur.

Şekil 2. En ucuz buğday paçalının oranlarını hesaplamak için gereken verilerin Excel sayfada yazılımı.
B11 hücresinde “=B3*H3+B4*H4+B5*H5+B6*H6”,
C11 hücresinde “=C3*H3+C4*H4+C5*H5+C6*H6”
D11 hücresinde “=D3*H3+D4*H4+D5*H5+D6*H6”
E11 hücresinde “=E3*H3+E4*H4+E5*H5+E6*H6”
G11 hücresinde “=G3*H3+G4*H4+G5*H5+G6*H6”
H8 hücresinde “=TOPLA(H3:H7)”
Menüsünden Veri > Çözücü tıklayınız. Şekil 3’te gibi çözücü parametreleri yazılarak Çöz butonu tıklanıp çözüm şekil 5’te gibi Excel sayfada verilecektir.

Şekil 3. Çözücü Parametreleri

Şekil 4. En ucuz buğday paçalının oranları


Şekil 4’te çözüme göre %22 çeşit 1, %33 çeşit 3 ve %44 çeşit 4’den en ucuz 1,5 TL/kg paçalı elde edilebilir. Elde edilen paçalın özellikleri, 27,61 gluten, 85,00 gluten indeksi, 35,56 sedimentasyon ve 190 W Chopin dir. Daha fazla kısıtlamalar rahat bir şekilde eklenebilir.

Not: Excel dosyası alfafin65@gmail.com adresinden istenebilir.

Bir önceki yazımız olan "Agroinvestgroup olayından çıkarılan dersler" başlıklı makalemizi de okumanızı öneririz.

Kontrol edin

Un kalitesinin ölçülmesi ve unun özellikleri

“Değirmencinin ham ve işlenmiş buğdayı süreç içerisinde kontrol etmesi büyük önem taşır. Kalitesi bilinmeyen veya …