Optimaler Futtermittelmischer für Rind, Geflügel, Schwein und Co

Evaluierung der Prozessroute für neu entwickelte Produkttypen

Herausfordernde Situationen ergeben sich manchmal, wenn ein völlig neuer Produkttyp oder Prozess etabliert werden soll oder wenn ein neuer Mischer in Betrieb genommen wird. Der Mischfutterbetrieb möchte dann wissen, wie sich die Homogenität während der Mischzeit entwickelt und wie lange er mischen muss, um eine ausreichend hohe Mischgüte zu erreichen. Um dies herauszufinden, kann wie folgt vorgegangen werden: Die Probenahme wird wie oben beschrieben nach weiteren kurzen Mischzeiten wiederholt. Beispielsweise werden die ersten zehn Proben nach etwa 180 Sekunden, die zweiten zehn Proben nach weiteren 30 Sekunden Mischzeit usw. entnommen.   

Im Falle eines umfassend getesteten Mischers gilt seine universelle Mischeffizienz als validiert. Insofern ist es dann ausreichend, die Probenahme während der Rotation des Mischwerkzeuges mit einem totraumfreien Probenehmer durchzuführen. Dies gilt auch für Rückstellproben.

Vermeidung von Kreuzkontaminationen beim Chargenmischen

Chargenreinheit ist eine äußerst wichtige Anforderung für Präzisionsmischungen in der Tierernährung. So können z.B. Mikrowirkstoffe, die für Kühe gut sind, für Geflügel schädlich sein. Daher ist der Nachweis einer ausreichenden Vermeidung von Kreuzkontaminationen unerlässlich. Die Prüfung erfolgt analog zur Prüfung der Mischungsqualität. Nach einer regulären Mischcharge wird eine weitere - ohne Wirkstoff - gemischt. Bei der Untersuchung dieser "0"-Charge darf kein Wirkstoff gefunden werden. Die Untersuchung kann spezifisch für den Mischer oder für die gesamte Anlage: Chargenwaage, Förderorgane, Auffangsilo, Zerkleinerer, ... durchgeführt werden.

Kraftfuttermischungen machen bis zu 14 % der Nutztierfütterung aus.

Die Zeiten, als Landwirte ihre Rinder und Schweine noch komplett aus eigener Produktion mit Gras, Heu, Getreide, Rüben und Silage versorgten, sind lange vorbei. Die von den landwirtschaftlichen Betrieben selbst hergestellten Futtermittel dienen heute nur noch als „Grundfutter“. Daneben steht unverzichtbar das sogenannte „Kraftfutter“. Mit diesem Begriff bezeichnet man alle Futtermittel mit erhöhter Nährstoffkonzentration und weiteren Zusatzstoffen. Dabei unterscheidet man wiederum zwischen Einzelfuttermitteln und Mischfuttermitteln. Einzelfuttermittel mit hoher Nährstoffkonzentration sind etwa Fette, Sojaschrot und Melasse-Schnitzel, ein Restprodukt aus der Zuckerrübenverarbeitung. 

Als Mischfuttermittel wird bereits die Mischung zweier Einzelfuttermittel bezeichnet. Doch moderne Mischfuttermittel sind in Wahrheit hochkomplexe Compounds, die sich aus mehreren Einzelfuttermitteln und ausgewählten Zusatzstoffen zusammensetzen und so den spezifischen, aktuellen Nährstoffbedarf der unterschiedlichen Tiere individuell decken. Ein typisches Mischfutter besteht heute im Durchschnitt aus acht bis zwölf Einzelfuttermitteln und bis zu 15 Zusatzstoffen. Die mengenmäßig wichtigsten Einzelfuttermittel sind die verschiedenen Getreidearten wie Weizen, Gerste und Mais, gefolgt von Raps- und Sojaschroten. Futterzusatzstoffe sind Mineralstoffe, Vitamine, Aminosäuren, Spurenelemente und Enzyme.

Futtermischungen haben in Deutschland nach aktuellen Zahlen des Deutschen Bauernverbands einen Anteil von rund 14 Prozent an der Nutztierfütterung. 54 Prozent sind Grundfuttermittel und 32 Prozent Einzelfuttermittel. Im Jahr 2020 produzierte die Futtermittelindustrie nach Angaben des Deutschen Verbands Tiernahrung 24,1 Millionen Tonnen Mischfutter, 9,8 Millionen Tonnen für Schweine, 6,9 Millionen Tonnen für Rinder und 6,4 Millionen Tonnen für Geflügel. 

Die deutsche Futtermittelindustrie ist mittelständisch geprägt. Ende 2020 gab es 287 Mischfutterhersteller, die einen Umsatz von 6,8 Milliarden Euro erwirtschafteten. Dabei gibt es einen Schwerpunkt im Norden Deutschlands. Im Süden ist die Mischfutternachfrage geringer, da die Tierbestände geringer sind.

Trend zur individuellen Futtermischung

Auch wenn die Branche mittelständisch geprägt ist, werden Mischfutterrezepturen mit wissenschaftlichem Engagement weiterentwickelt. Dabei wird nicht nur nach Tiergattungen differenziert, sondern auch nach Zweckbestimmung, Entwicklungsstand und Leistungsvermögen der Tiere. Unterschiede beim Nährstoffbedarf, der Verdauungssysteme und Stoffwechselmechanismen gilt es ebenso zu berücksichtigen. Gut schmecken muss es den Tieren schließlich auch und es muss vom Silo-Lkw ins Tagessilo und von dort entmischungsfrei zu jedem einzelnen Tier gelangen. So werden von einem einzelnen Hersteller nicht selten mehrere hundert verschiedene Rezepturen und Formulierungen von Mischfuttern angeboten.

Bei der Rinderhaltung gibt es spezifisch zugeschnittene Mischungen für Kälber, Jungrinder, Milchkühe, Mastbullen und Trockensteher (Kühe in der Phase zwischen zwei Kalbungen). In der Bullenmast beispielsweise lauten die Anforderungen: Hohe tägliche Zunahmen, viel Muskelfleisch, wenig Fettansatz, ein gesunder Rindermagen und wenig krankheitsbedingte Ausfälle. Das Grundfutter weist aber meist zu wenig Proteine für den raschen Muskelaufbau auf. Auch Mineralstoffe, Vitamine und Spurenelemente sind im Grundfutter nur mangelhaft enthalten. Ein konzipiertes Mischfutter für die Bullenmast gleicht diese Mängel aus. 

Moderne Landwirte lassen zunächst ihr selbst produziertes Grundfutter analysieren. Dabei wird genau ermittelt, wie hoch der Gehalt von Nährstoffen (Kohlenhydrate, Fette und Proteine), Mineralstoffen (Calcium, Natrium, Magnesium etc.) und Spurenelementen (Zink, Kupfer, Jod etc.) ist. Das Mischfutter wird dann in seiner Zusammensetzung betriebsspezifisch exakt auf das Grundfutter abgestimmt.

Zwar ist die Grundfutteranalyse zunächst mit Kosten verbunden, diese relativieren sich aber zumeist schnell, da die betriebsindividuelle Fütterung den Viehbetrieb wirtschaftlicher macht. Denn alle unnötig im Mischfutter enthaltenen Mineralstoffe und Spurenelemente sind Kostentreiber.

Exakt abgestimmtes Futter für das Tierwohl und den Umweltschutz

Eine flexible, angepasste Futtermittelherstellung ermöglicht auch die Anpassung an extreme Wetterbedingungen. So können Milchkühe beispielsweise sommertags unter Hitzestress leiden. Bereits ab einer Außentemperatur von 24 °C schwindet das Wohlbefinden der Tiere, sie fressen weniger und geben schließlich weniger Milch. Bei einer sommerlichen Hitzewelle ist die Beimischung von Natriumcarbonat zum Futter für Kühe hilfreich.

Selbst zum Umweltschutz kann eine fein justierte Futtermischung beitragen. Für hohe Erträge ist das regelmäßige Düngen landwirtschaftlicher Nutzflächen zwingend. Gülle ist, wenn sie richtig und maßvoll ausgebracht wird, grundsätzlich ein guter Dünger. Aber viel hilft nicht immer viel. Zuweilen kontaminieren dessen Phosphat- und Stickstoffeinträge unser Trinkwasser. Milchkühe benötigen eine ausreichende Versorgung mit Phosphor. Phosphormangel führt zu verringerter Futteraufnahme, Milchleistung und Fruchtbarkeit. Bei einer Überversorgung mit Phosphor reagiert die Milchkuh mit erhöhten Phosphatausscheidungen. Clever austarierte Komponentenzusammensetzungen bestimmen also auch die Qualität der Gülle als Dünger und helfen, sowohl das Ackerland als auch das Grundwasser zu schützen. Beispielsweise bietet der Futtermittelhersteller Agravis unter der Bezeichnung „Phokus“ ein Rationsberechnungstool an, das eine gezielte Absenkung des Phosphorgehalts in der Fütterung möglich macht.

Lesen Sie hier einige Statements verschiedener mittelständischer Inhaber von Futtermittelbetrieben.

Rezeptur- und Prozessentwicklung

Beim Mischen der Futtermittel ist die Gleichverteilung der Einzelkomponenten entscheidend. Denn das einzelne Tier bekommt nur einen minimalen Bruchteil einer Charge. Und dieser Bruchteil sollte im Idealfall für jedes Tier eines Betriebs die exakt gleiche Zusammensetzung aufweisen. Das gilt ebenso für jede einzelne Fütterungsration, auch wenn manche Spurenelemente nur in äußerst geringer Menge eingemischt wurden. Futtermittelmischer sollen geeignet sein, sehr kleine Masseanteile in gemahlene Getreide gleichmäßig zu verteilen. In der Branche wird die Anforderung der Mengenzusammensetzung mit 1 zu 10.000 bis 1 zu 100.000 formuliert. Hierbei handelt es sich um eine Anforderung, keinesfalls um ein Mischgütemaß. 

Futtermittel sind Massenprodukte, und Futtermittelhersteller produzieren sie mit sehr geringen Gewinnmargen. Insofern lautet eine weitergehende Anforderung, dass die Verweildauer der Mischgüter im Mischer – ja selbst im Werk – so kurz wie möglich sein soll. Es ist keine Seltenheit, wenn die Dauer eines Misch-Chargenspiels nur vier bis sechs Minuten dauert. In der Zeit findet die Beschickung des Mischers statt – mit allen an der Rezeptur beteiligten Komponenten – die Vermischung, die Entleerung und der Verschluss der Entleer-Vorrichtung. Ein solch kurzer Mischzyklus bei einem 12 m³ Mischer bedingt spezifische Mischmaschinen-Merkmale. 

Das Zusammenspiel zwischen Rezepturentwicklung, Komponentenbereitstellung, Komponenteneinwaage, Homogenisierung des Mischers und die Aufnahmekapazität der nachfolgenden Aggregate bedingt auf der Betreiberseite sehr viel Know-how. Letztendlich muss auch die Energiebilanz stimmen. Jedes Aggregat für die innerbetriebliche Schüttgutlogistik und Produktaufbereitung ist mit elektrischer Energie zu versorgen, es unterliegt dem Verschleiß und verteuert das Mischfutter.

Die Auswahl eines geeigneten Mischers

Präzisionsmischer – ob mit horizontal oder vertikal drehenden Mischwerkzeugen – erfüllen die Mischgütekriterien für Futtermittelmischungen ohne Beanstandung. Größere Unterschiede gibt es indes bei:

• der Mischzeit
• der Flexibilität des Füllgrades
• beim Restentleergrad
• der Reinigbarkeit/Zugänglichkeit
• bei der Entleer-Geschwindigkeit und auch
• beim Leistungsbedarf des Antriebs

Um ein geeignetes Mischsystem auszuwählen, sind die Raumbedarfe der Mischer mit den Platzverhältnissen vor Ort in Einklang zur bringen. amixon^® kann seine Mischer individuell anpassen. Von niedrig bauend als Flachversion bis schlank bauend, wenn die verfügbare Aufstellfläche klein ist. Darüber hinaus kann amixon^® auch in 100-Liter-Schritten jede gewünschte Baugröße fertigen. Ansonsten zählen die zuvor benannten Kriterien „Anforderung an den Mischer“. Übliche Chargenvolumina in der Futtermittelindustrie reichen von zwei bis sechs Tonnen (ca. 4 bis 12 m³) und bei Mineralstoffmischungen ein bis drei Tonnen (ca. 1 bis 3 m³).

Faktoren für eine funktionierende Pulverbefeuchtung im Mischprozess

Flüssigkeiten gezielt dosieren und homogen verteilen

Futtermittelmischungen beinhalten auch verschiedene Flüssigstoffbeigaben wie Fett, Wasser, Aminosäuren, Melasse oder Vitamine – gerade so viel, wie die Nutztiere benötigen. Darüber hinaus sollen die Staubanteile gebunden und der Geschmack verbessert werden.

In der Regel werden pulvrige Futtermittel nur mit geringen Flüssigstoffmengen angereichert. Sind Flüssigkeitsbeimengungen notwendig, ist es ein wichtiges Auswahlkriterium, dass der Mischer möglichst alle Partikel gleichmäßig benetzt.

Interessant ist in dem Zusammenhang, dass sich die Porosität des Haufwerkes bei geringer Flüssigstoffbeimischung leicht vergrößert, die Schüttung wird lockerer und rieselfähiger, das Volumen des Mischguts vergrößert sich etwas, der Staubanteil nimmt ab und die Rieselfähigkeit verbessert sich geringfügig. Aber es ist nicht trivial, ein Haufwerk mit breiter Partikelgrößenverteilung schnell und gleichmäßig zu benetzen.

amixon® steht für Präzisionsmischer mit vertikal gelagerten Mischwerkwellen

Innerhalb eines zylindrischen Mischgefäßes rotiert ein wendelartiges Mischwerkzeug, welches zentral ausschließlich oben angetrieben und gelagert ist. Die Beschickung der Mischgüter erfolgt von oben, die Entleerung des Mischers geschieht unterhalb, indem sich eine komplanar mit der Ebene des Mischraumbodens verschließende Klappe öffnet. Dabei handelt es sich um eine totraumfrei arbeitende Verschlussklappe, die innerhalb eines Stutzens elektropneumatisch geöffnet und geschlossen wird. Sämtliche produktberührten Bauteile sind sorgfältig verschweißt und verschliffen, ebenso wie das Mischwerkzeug. Schaufelartig gestaltete Arme tragen die Mischwerkwendel, die hier in der „Konkav-Ausprägung“ gefertigt worden ist. 

Wahlweise ist das Mischwerkzeug vollständig beheizbar, dann sind sowohl die Mischwerkwelle, die Arme als auch die Mischwerkwendel doppelmantelig ausgeführt. Das Thermalfluid temperiert das gesamte Mischwerkzeug. Als Thermalfluide können Dampf, Wasser oder Thermalöl genutzt werden. Das Mischwerkzeug erzeugt eine raumbeherrschende Total-Verströmung ohne Toträume. Zuweilen ist es nötig, zu desagglomerieren oder Flüssigstoffzugaben besonders wirksam im Pulver zu verteilen. Dann kommen die Zerhacker-Werkzeuge oder HighShear Blades zum Einsatz, die partiell eine hohe Leistungsdichte im Pulver freisetzen.Unerheblich ist dabei, ob die Güter granular, staubig, faserig, trocken, feucht, pastös, flüssig, gut oder schlecht fließend sind. Das Mischwerkzeug ist so beschaffen, dass es nach ca. vier bis fünf Umdrehungen den gesamten Inhalt einmal umgeschichtet hat. Dieses Strömungsprinzip wird auch Kesselströmung genannt. Regelmäßig liegt nach wenigen Umdrehungen überall im Mischraum eine homogene Gleichverteilung aller Komponenten vor und man spricht von einer idealen Mischgüte, die in der Praxis nicht mehr verbesserbar ist.

Mineralstoffmischungen

Eine Sonderform der Futterergänzung sind die sogenannten Mineralstoffaufbereitungen. Sie werden in kleinen Anteilen dem Mischfutter der Nutztiere beigemischt. Die Rezepturen sind speziell auf die Bedürfnisse von Rindern, Schweinen, Pferden und Geflügel abgestimmt. Dabei handelt es sich um Kalk und Wirkstoff-Mischungen, die wahlweise Eisen, Vitamin C, Kalzium, Zink, Jod, Kupfer, Selen, Chrom, Fluor, Kalium, Natrium, Magnesium oder Phosphor enthalten. Da sie als minore Wirkstoffkomponenten im Mischfutter fungieren, müssen sie besonders homogen und gut verteilbar sein. Um sie staubarm zu machen, werden sie zum Teil verkapselt oder agglomeriert. Auch für diese Produkte ist das Bestreben, eine klumpen- und staubfreie Ware mit höchster Mischgüte zu erzielen.

Unabhängig davon, mit welchem amixon^® Mischer gearbeitet wird – mit einem Einwellenmischer oder Doppelwellenmischer – werden in jedem Fall immer ideale Mischgüten erreicht. Die beiden Mischer-Bauarten unterscheiden sich lediglich in der benötigten Mischzeit und dem damit einhergehenden Energieeintrag.

Soll der Energieeintrag minimiert werden, gibt es (bis auf den KoneSlid^® Mischer) keine Alternative zum Doppelwellenmischer. Dieser:

• erzielt ein ideale Mischgüte in sehr kurzer Zeit
• verströmt die Güter besonders schonend bei minimaler Energieeintragung
• weist eine niedrige und besonders kompakte Bauform auf
• beherrscht differierende Füllgrade
• weist eine besonders gute Zugänglichkeit auf und ist ideal hygienisch gefertigt
• ist geeignet für alle Arten trockener, feuchter und suspendierter Güter
• bewerkstelligt eine besonders gute Restentleerung
• verfügt wahlweise über mehrere Ausflussstutzen
• hat wie alle amixon^® Mischer eine Mischwerkwelle, die nur oben gelagert und angetrieben wird.