Ontwikkeling van een homogenisator-disperser voor vloeibaar varkensvoer

Waarom een gladder varkensvoer ertoe doet

Voer is de grootste kostenpost op een varkensbedrijf, en de manier waarop dat voer wordt bereid heeft grote invloed op de gezondheid van de dieren, hun groei en de winstgevendheid van het bedrijf. Deze studie presenteert een nieuw apparaat dat gemalen granen en water omzet in een glad, stabiel vloeibaar voer voor varkens terwijl het minder elektriciteit verbruikt. Door zorgvuldig te sturen hoe de vloeistof binnenin het toestel stroomt en bubbels vormt, laten de auteurs zien dat ze de deeltjes fijner kunnen malen, het mengsel tegen scheiding kunnen beschermen en het energieverbruik kunnen verlagen vergeleken met bestaande apparatuur.

Graan en water omzetten in een gelijkmatig mengsel

Moderne varkensbedrijven gebruiken steeds vaker vloeibaar voer, een papachtige mix van water en gemalen graan zoals tarwe, gerst of soja. Voor een goede vertering door varkens zijn twee zaken cruciaal: de deeltjes moeten klein zijn en de ingrediënten moeten gelijkmatig gemengd blijven en niet in lagen bezinken. Het team ontwierp een nieuwe rotor–stator homogenisator, een compact vat waarin een snelroterende binnenmantel (rotor) werkt tegen een vaste buitenmantel (stator) met openingen. Terwijl het mengsel door deze openingen wordt gezogen, breken hevige wervelingen en de snelle vorming en ineenstorting van kleine bubbels graandeeltjes uiteen en roeren ze de vloeistof grondig door.

Van computermodel naar werkende machine

In plaats van te vertrouwen op vallen en opstaan volgden de onderzoekers een stapsgewijze engineeringaanpak. Eerst maakten ze een globale procesopzet en patenteerden het machineconcept. Vervolgens bouwden ze een gedetailleerd 3D-computermodel van rotor en stator en gebruikten ze geavanceerde stromingssimulaties om te voorspellen hoe vloeistof en bubbels zich binnenin zouden gedragen. Deze simulaties bepaalden de exacte grootte en plaatsing van de openingen, zodat cavitatie — de vorming van dampbellen die ineenstorten met kleine schokgolven — optreedt op de plaatsen waar het meest nuttig werk wordt verricht. Ten slotte vervaardigden ze de metalen onderdelen met een computergestuurde freesmachine en assembleerden ze een volledige testopstelling met sensoren om temperatuur, motorvermogen en vloeistofeigenschappen in de tijd te volgen.

Testen hoe ontwerpkeuzes het voer vormen

Op de testbank bereidde het team kleine batches vloeibaar voer van tarwe, gerst of soja gemengd met water tot een vast gehalte aan vaste stoffen. Ze varieerden systematisch drie belangrijke instellingen: de rotatiesnelheid van de rotor, de breedte van de statoropeningen en de verwerkingstijd. Van elke test opnamen ze het aandeel zeer fijne deeltjes (0–0,5 millimeter), hoe sterk het mengsel de neiging had in lagen te scheiden, de eindtemperatuur, het opgenomen motorvermogen en het totale en per kilogram energieverbruik. Statistische hulpmiddelen werden gebruikt om deze vele metingen om te zetten in wiskundige relaties die op een eenvoudige manier laten zien hoe elke instelling het proces stuurt naar gladder voer, stabieler mengen of een hoger energieverbruik.

Het vinden van de optimale balans tussen fijnheid en energiegebruik

De resultaten tonen duidelijke afwegingen. Hogere rotorsnelheden en kleinere openingen leveren meer fijne deeltjes en beter mengen op, maar verwarmen het voer ook en verhogen het energieverbruik. De onderzoekers identificeerden een praktisch doel voor homogeniteit: een stratificatie‑index onder 5 procent, wat betekent dat de vloeistof na stilstand vrijwel uniform blijft. Voor tarwe, gerst en soja treedt dit niveau van uniformiteit op bij rotorsnelheden net onder 2.300–2.450 omwentelingen per minuut en bij matig smalle openingen. Ze vonden ook dat langer verwerken dan ongeveer 45–50 minuten weinig extra maalwinst geeft maar het energieverbruik gestaag verhoogt. Binnen dit venster is het specifiek energieverbruik het laagst voor op soja gebaseerd voer, gevolgd door tarwe en dan gerst, wat het verschil weerspiegelt in hoe gemakkelijk elk graan uiteenvalt.

Van laboratoriummetingen naar besparingen op de boerderij

Door alle geteste relaties te combineren in één set formules creëerden de auteurs een soort digitale tweeling van het proces die automatische sturing kan aansturen. Gegeven een gewenste gladheid en stabiliteit, zou een regelaar de rotorsnelheid, verwerkingstijd en statoropening kunnen aanpassen om het energieverbruik laag te houden terwijl de voerkwaliteit gehandhaafd blijft. Het team vergeleek hun prototype ook met twee commerciële systemen op een modelvarkensbedrijf. Hoewel de nieuwe eenheid iets meer kost in aanschaf, zorgen het lagere vermogensetiket en de hogere efficiëntie voor jaarlijkse operationele kosten die zodanig lager uitvallen dat de extra investering ruim binnen een jaar wordt terugverdiend. Het werk toont aan dat het zorgvuldig vormgeven van stroming en cavitatie in een compacte mixer eenvoudige granen en water kan omzetten in een consistent, gemakkelijk verteerbaar vloeibaar voer, terwijl het energie en kosten bespaart voor varkenshouders.

Bronvermelding: Aliiev, E., Malehin, R., Aliieva, O. et al. Development of a homogenizer-disperser of liquid fodder for pigs. Sci Rep 16, 14127 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44547-9

Trefwoorden: vloeibaar varkensvoer, cavitatiemenging, rotor–stator homogenisator, energiesparende voederverwerking, varkensvoedings technologie