На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » Основные параметры экструзионных процессов

Основные параметры экструзионных процессов

Процессы экструзии и соответствующее оборудование начали внедряться в промышленных масштабах в 30-х годах прошлого столетия, хотя первые английские и американские патенты появились в начале XIX века. В отрасли хлебопродуктов процессы экструзии начали широко применяться с организацией производства карбамидного концентрата.

В общем виде экструзией называется технологический процесс выдавливания жгутов перерабатываемой массы через формующие отверстия матрицы. Экструзия сопровождается сбросом давления и температуры (даже в случае холодной экструзии), а также почти всегда потерей влажности продукта.

Сущность процесса экструзии применительно к производству карбамидного концентрата заключается в следующем. Смесь дробленого зерна (70-80%), карбамида (15-25%) и бентонита (5-10%) в прессующей камере экструдера в результате воздействия рабочих органов сжимается, перемещается шнеком и продавливается через отверстия матрицы. При трении смеси о рабочие элементы пресса возникают местные сопротивления и продукт нагревается до температуры 110-180 °С.

В результате воздействия высокой температуры и давления изменяются структурно-механические свойства компонентов смеси. Крахмал зерна частично желатинизируется, превращаясь в простые углеводы - сахара и декстрины; карбамид растворяется и плавится, высвобождаемая из зерна влага абсорбируется бентонитом. В результате высокой температуры и перепада давлений карбамид проникает в зерна крахмала.

Готовый продукт (карбамидный концентрат), выдавленный через матрицу в виде жгутов, разрезается на гранулы нужной длины при выходе из экструдера. Весь процесс длится 30 с. Гранулы затем охлаждают и дробят.

Процессы экструзии разделяют на холодную и горячую экструзию. При холодной экструзии происходят только механические изменения в материале вследствие медленного его перемещения под давлением и формирование этого продукта с образованием заданных форм. Холодная также условно делится на криоэкструзию, протекающую при температуре ниже 0 °С, и «теплую» экструзию, когда масса спекается в условиях температуры окружающей среды.

При такой экструзии наряду с механическим осуществляется тепловое воздействие на обрабатываемый продукт, причем продукт подогревается извне.

При горячей экструзии процесс протекает при высоких скоростях и давлениях, значительном переходе механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях продукта.

Экструзия является одной из разновидностей процесса прессования, соответственно основные факторы, влияющие на процесс экструзии, рассматриваются как факторы процесса прессования. При экструзии материал продавливается через профилирующие головки при соответствующих параметрам процесса температурах и давлениях. Давление, как правило, создается специальными прессующими устройствами.

Факторы, характеризующие физико-механические свойства пищевого продукта с точки зрения его прессуемости:

модуль прессуемости - характеризует способность продукта к уплотнению под приложенным к нему внешним давлением при отсутствии потерь давления на трение. Модуль прессуемости зависит от вида продукта, его структуры и размеров составных частей;

коэффициент бокового давления - определяется как отношение бокового давления со стороны прессуемого материала к действующему вертикальному давлению прессования.

К таким факторам также относятся: плотность продукта; его влажность и температура; гранулометрический состав продукта.

Условия прессования зависят от удельного давления прессования, трения продукта о рабочие органы машины, величина которого зависит от свойств материала и состояния поверхности рабочих органов; формы получаемого прессуемого материала и соотношения его размеров; режима прессования (циклический или непрерывный); площади поверхности прессуемого материала, к которому приложено уплотняющее давление.

Влияние всех указанных факторов в значительной мере определяется свойствами прессуемого материала. Так, с увеличением давления эффективность прессования возрастает до определенного предела для пористых, содержащих жидкую фракцию продуктов. Эффективность процесса при прессовании прочных малопористых продуктов уменьшается и зависит от способности компонентов слипаться, для чего часто добавляют связующую жидкость.

Эффективность всех видов процесса прессования характеризуется коэффициентом уплотнения ßу:


Эффективность всех видов процесса прессования характеризуется коэффициентом уплотнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По типу основного рабочего органа экструдеры выпускаются одношнековыми, многошнековыми, дисковыми, поршневыми, валковыми и комбинированными. В пищевой промышленности, как и в комбикормовом производстве, наибольшее применение получили шнековые экструдеры. Для выработки карбамидного концентрата в первые годы его производства широко использовались пресс-экструдеры отечественного производства производительностью от 300 кг/ч (Э-01) до 550-600 кг/ч (ПЭК-125х8). Наиболее широкое распространение получил пресс-экструдер КМЗ-2. Прессы отличаются в основном производительностью и конструктивными элементами. В общем виде пресс состоит из основания, шнековой части основного привода, бункера с дозатором, корпуса и электрооборудования. Главный шнек - наиболее ответственный узел машины, определяющий режимы обработки смеси, производительность машины и качество готового продукта. Шнек - это одно- или двухзаходовый червяк, состоящий из нескольких секций.

Последние разделены компрессионными диафрагмами (парозапорными шайбами), создающими сопротивление смеси, движущейся под действием винтообразной нарезки шнека, и способствующими разогреву этой смеси. Последовательное увеличение диаметра парозапорных шайб обеспечивает постепенное возрастание температуры продукта в экструдере. Глубина винтовой канавки червяка уменьшается к выходному концу шнека.

Шнековую часть закрывают съемными корпусами, имеющими на внутренней части продольные ребра для обеспечения движения смеси вдоль оси шнека. В местах установки парозапорных замков (греющих шайб) весь материал не проходит, часть его возвращается через горизонтальные пазы назад в шнек, повторно движущий материал вперед. В результате внутренней рециркуляции продукта под давлением его температура возрастает и достигает на выходе из экструдера заданной величины. Под действием температуры изменяются физические характеристики компонентов: карбамид плавится, крахмал зерна частично клейстеризуется и высвобождаемая влага абсорбируется бентонитом, также играющим роль пластификатора, способствующим лучшему прохождению смеси в экструдере.

Смесь под действием давления сжатия, в некоторых конструкциях достигающего (30+35)-105 Па, подается в головку экструдера, где давление резко падает до атмосферного. При этом готовый продукт «взрывается» с потерей исходной влажности, температуры и разбуханием струи экструдата. Применение различных фильер или гранулирующих головок позволяет получить экструдат в виде канатиков разной формы или гранул определенной длины.

    • Нагнетатель опары И8-ХАК
      Нагнетатель опары И8-ХАК
      20-08-2017
      Нагнетателе опары И8-ХАК с приводом предназначен для подачи опары или головки в бункер И8-ХАБ из опарной тесто- месильной машины Х26А.
  • Похожие материалы