Шнеков цилиндър за екструдиране на храни и фуражи: неръждаема стомана, санитарен дизайн и готвене на нишесте

• 
  

  Шнеков цилиндър за екструдиране на храни и фуражи: неръждаема стомана, санитарен дизайн и готвене на нишесте

  Хранителният екструдер е химически реактор с винт вътре в него. Нишестето се желатинизира, протеинът се денатурира и цевта трябва да се почиства до микробиологичен стандарт между циклите. Това променя сплавта, повърхностното покритие, геометрията на винта и механизма за износване - нито едно от които не е обхванато от спецификация за пластмаса. Това ръководство определя металургията, санитарните критерии за проектиране, специфичната механична енергия зад конфигурацията на винта и прозореца на процеса за закуски, зърнени култури, храна за домашни любимци и текстуриран протеин.

• ВИНТОВ ВАРЕЛ ЗА ЕКСТРУЗИРАНЕ НА ХРАНИТЕЛНИ ПРОДУКТИ · ШНЕВТОВО ЕКСТРУЗИРАНЕ НА ФУРАЖИ И ВАРЕЛ · САНИТАРЕН ДИЗАЙН НА ВИНТОВИЯ ОТ НЕРЪЖДАЕМА ПРОДУКЦИЯ · ЖЕЛАТИНИЗИРАНЕ НА НИШБЕСТЕ И СПЕЦИФИЧНА МЕХАНИЧНА ЕНЕРГИЯ

• 1. Какво прави екструдирането на храна различен проблем

  При екструзията на пластмаса шнекът се топи, хомогенизира и създава налягане. Продуктът е формата, която излиза от матрицата, а стопилката е средство за постигане на тази цел. При екструдирането на храни стопилката е продуктът: нишестените гранули губят своя кристален ред, протеиновите молекули се разгръщат и повторно агрегират, а текстурата на готовото парче се фиксира от това колко механична енергия и вода е получило вътре в цевта. Матрицата го оформя, но винтът го готви. Същата тризонова последователност е описана за полимер впреглед на цевта с един винт.

• 

• Успореден двувинтов варел. Линиите за храни и фуражи са изградени на същата съвместно въртяща се платформа като смесването на пластмаси - разликата е в сплавта, покритието и възможността за почистване, а не в кинематиката.

• Следват три последствия и те управляват всяко дизайнерско решение в тази статия.

  •Водата е съставка, а не замърсител.Преработвателите на пластмаси харчат пари за отстраняване на влагата; екструдерите за хранителни продукти инжектират пара и вода целенасочено, обикновено до 14–30 % влага в варела в зависимост от продукта. Това означава, че цевта се нуждае от отвори за впръскване на пара, отдушник и сплав, която толерира непрекъснато мокро обслужване при 150–180 °C. Опциите са посочени вгама биметални варели.

  •Влагането на енергия е рецептата.Специфичната механична енергия — SME, изразена във Wh/kg — е единственото число, което корелира с разширяването, степента на готвене и текстурата. Задава се от конфигурация на шнека, скорост на шнека и скорост на подаване, което прави геометрията на шнека променлива формула, а не детайл на машината. Семействата на елементите са вкаталог на винтови елементи.

  •Машината трябва да бъде почистена до микробиологичен стандарт.Една пластмасова линия може да работи с месеци между дълбоките почиствания. Храна за домашни любимци или аналогова линия за месо може да се почиства ежедневно, а намирането на патоген в мъртва зона е изтегляне, а не оплакване за качество.

  Аспект	Екструдиране на пластмаси	Екструдиране на храни и фуражи
  Предназначение на винта	Разтопете, хомогенизирайте, херметизирайте	Гответе, текстурирайте, след това оформете
  Влага	Отстранен преди обработка	Добавен като пара или вода, 14–30 %
  Сплав на цевта	Азотираният 38CrMoAlA е стандартен	316L, 2205 дуплекс или наварена неръждаема стомана
  Повърхностно покритие	Функционален	Хигиенични — Ra ≤ 0,8 µm, често електрополирани
  Режим на почистване	Прочистващо съединение	Химическо, мокро почистване или CIP, често ежедневно
  Управляващ показател	Изход и температура на топене	Специфична механична енергия и степен на готвене
  Доминиращ режим на повреда	Облекло за полет	Корозия, изгаряне и износване на блока за месене заедно

  Струва си да се каже ясно, че хардуерът не е екзотичен. Съвместно въртящият се двушнеков екструдер за храни е същото семейство машини като aекструдер за смесване на пластмаси— същия самоизтриващ се профил, същия модулен вал, същото предаване на въртящия момент. Това, което се променя, е спецификацията на материала и хигиенното инженерство около него. Сравнението на машината е напаралелни страници с двоен винт.

  КЛЮЧОВА ИНФОРМАЦИЯ— Ако посочите варел на екструдер за храна по начина, по който определяте пластмасов, ще получите варел, който се обработва правилно в продължение на шест месеца и след това се проваля на тест с тампон. Устойчивостта на корозия и възможността за почистване не са опции за завършване – те са кратката характеристика на дизайна.

• 2. Проблемът с металургията: неръждаемата е мека, азотираната не се почиства

  Пластмасовите винтове са азотирани, тъй като азотирането е евтино, дава 900–1100 HV повърхност и е устойчиво на абразия. Theръководство за азотиранеобяснява защо това е правилният отговор за напълнен полимер. Това е грешен отговор за храната поради три различни причини. Азотираната опция е разгледана подробно всравнение на азотирани и биметални.

  •Каустичното почистване атакува корпуса.1–2 % CIP цикъл на натриев хидроксид при 60–80 °C ще оголи или ще направи крехък азотиран слой с течение на времето и след това повредените зони корозират предимно. Алтернативните сплави са сравнени вбиметален водач на цевта.

  •Хлоридите го разбиват.Фуражните премикси съдържат 0,3–1 % сол, плюс следи от минерални сулфати и хлориди. След като кутията бъде пробита, вдлъбнатините преминават в основната стомана и вдлъбнатините се превръщат в капани за продукти. Изборът на материал за този случай е връководство за биметален материал.

  •Не може да се върне обратно към хигиенично покритие.Повторното полиране на азотирана повърхност премахва корпуса. Неръждаемият варел може да бъде повторно полиран и повторно пасивиран на място. Самото дело се прилага отгазово азотиране.

  Така че работата с храни се премества към неръждаема стомана – а неръждаемата стока е мека. Загрятият 316L седи при приблизително 150–200 HV, по-малко от една пета от азотиран корпус. Инженерният отговор не е да се приеме износването, а да се избере заедно степента и повърхностната обработка. Еквивалентът от страна на полимера е вкласове сплави за наваряване.

  Материал	Типична твърдост	ПРЕН	Добър за	Внимавайте за
  304 / 1.4301	150–190 HV	≈ 18	Сухи продуктови линии, ниско съдържание на хлорид, ниско съдържание на сол	Питинг над около 50 ppm хлорид във водата за почистване
  316L / 1.4404	150–200 HV	≈ 25	Общ контакт с храни, фураж, съдържащ сол, повечето линии с мокро почистване	Все още незначителен за CIP с високо съдържание на хлорид; студено обработените класове са по-добри
  2205 дуплекс / 1.4462	250–300 HV	≈ 35	Захранване с високо съдържание на хлорид, ерозия-корозия на матрицата	Заваръчна дисциплина; не е идеална над около 300 °C
  17-4PH / 1.4542 (H900)	40–44 HRC	≈ 17	Винтове, изискващи устойчивост на износване плюс устойчивост на корозия	По-нисък PREN от 316L; не е за обслужване с високо съдържание на хлорид
  Nitronic 50 / 1.3964	≈ 250 HV	≈ 34	Износоустойчиви неръждавейки за валове и съединители	цена; наличност в баровия склад
  Наваряване на база Ni на 316L	55–60 HRC	—	Блокове за месене и летене се приземява в абразивно захранване	Несъответствие на термичното разширение; покритието трябва да е квалифицирано за контакт с храни
  PVD CrN или DLC върху неръждаема стомана	1500–2000 HV (тънък)	—	Плъзгащи повърхности в контакт с продукта, възможност за почистване	Микронна дебелина; няма помощ, след като субстратът се износи

• 

• Изливане на сплав за наваряване в корпус на цев. В хранително-вкусовата промишленост твърдата повърхност трябва да бъде избрана за устойчивост на корозия, както и за твърдост, което изключва някои от стандартните пластмасови сплави.

• PREN е еквивалентното число на съпротивлението на питинг, изчислено като Cr + 3,3 Mo + 16 N. Това е по-скоро грубо класиране, отколкото гаранция, но обяснява защо 316L оцелява при захранваща линия, която унищожава 304, и защо дуплексът е посочен, когато водата за почистване се рециклира и нивото на хлорида пълзи нагоре с годините. Хлорираните полимери са другото място, където това има значение, иCPVC екструзияе най-близкото сравнение от страна на полимера.

  Изборът не е само до цевта. Винтове, валове, съединители, прекъсващи плочи и тела на матрици се намират в една и съща среда и смесването на азотиран винт в неръждаем варел просто премества корозията към най-евтината част от сглобката. Theръководство за избор на сплавобхваща по-подробно правилата за съвместимост исравнение на биметални и азотирание правилната отправна точка, ако превеждате спецификация за пластмаси.

• 3. Повърхностно покритие, мъртви зони и възможност за почистване

  Възможността за почистване е геометричен проблем с повърхностно покритие отгоре. Грапавата повърхност задържа биофилм, който химическото почистване няма да премахне; мъртвата зона съдържа продукт, който изобщо не вижда почистващия химикал. И двете са дефекти в дизайна и нито една не може да бъде поправена чрез по-силно почистване. Повърхностите в контакт с продукта са описани нацев с вътрешен втулка стр.

  Зона	Цел Ra	Причина
  Отвор на цевта, контакт с продукта	≤ 0,8 µm, 0,4 µm за линии с висока грижа	Задържане на биофилм; също така намалява изгарянето
  Винтове и блокове за месене	≤ 0,8 µm, електрополиран, където е възможно	Продуктът се размазва върху следи от полиране и се карбонизира
  Лице на матрицата и плоча за прекъсване	≤ 0,4 µm	Най-високо срязване, най-висока температура, най-лошо изгаряне
  Непродуктови повърхности	≤ 3,2 µm	Може да се почиства, но без контакт с продукта
  Заварки в продуктовата зона	Промиване, шлифоване, Ra ≤ 0,8 µm, пасивирано	Нагарът от заваръчния шев е място за започване на корозия

  •Без резбови съединения в продуктовата зона.Конците са пукнатини по дефиниция. Използвайте скоби, фланци или санитарни съединители.

  •Вътрешен радиус минимум 3 мми без джобове с квадратни ъгли. Всеки ъгъл е място, където продуктът стои и нищо не тече.

  •Без слепи дупки или мъртви крака.Термичните гнезда трябва да са изравнени с отвора или напълно заварени отвън.

  •Самоотводняваща се геометрия.Ако линията е с мокро почистване, всяка ниска точка се нуждае от дренаж и цевта трябва да бъде наклонена към него.

  •Няма контакт с мед, месинг или цинк.Хранителните киселини и почистващите химикали ги атакуват, а продуктите от корозия представляват риск от замърсяване. Опциите за сплави са изброени набиметална страница за екструзия.

  •Уплътнения и уплътнения, съответстващи на рамката за контакт с храни— EPDM, PTFE или полимеризиран с платина силикон, с декларация за съответствие във файла. Останалата част от опаковката е описана всписък за проверка на документацията.

  Заслужава си да се посочи регулаторната базова линия, тъй като тя често се предполага, вместо да се проверява. В ЕС рамката е Регламент (ЕО) 1935/2004 с GMP под 2023/2006; в Съединените щати това е FDA 21 CFR части 175–177 за материали, влизащи в контакт с храни; в Китай е GB 4806.1 с GB 4806.9 за метални материали. Сертификатът за материал не е декларация за съответствие — поискайте декларацията и проверете дали покрива действителните почистващи химикали и температурен диапазон. Фабричната страна на тези документи е настраница на профила на производителя.

• 4. Винтова конфигурация: откъде идва енергията

  В екструдера за храна шнекът е топлообменникът. Варелните нагреватели задават температурата на стената, но по-голямата част от енергията, която готви продукта, идва от вискозно разсейване - механична работа, преобразувана в топлина в стопилката. Тази работа се измерва като специфична механична енергия:

  SME (Wh/kg) = (въртящ момент × скорост на шнека) / скорост на подаване, с въртящ момент в Nm, скорост в rad/s и скорост на подаване в kg/s, преобразувани във ватчасове. Линия, работеща с 800 kg/h при 900 Nm и 400 rpm, влага приблизително 80 Wh/kg в продукта, който се намира в средата на гамата от закуски. Вложена енергия на aвисокоскоростна екструзионна линиясе изчислява по същия начин.

  Продукт	Типично SME (Wh/kg)	Влага в цевта	Температура на продукта
  Закуски с директно разширяване	40–120	14–22 %	140–180 °C
  Зърнена закуска	60–150	15–25 %	150–190 °C
  Храна за домашни любимци, суха експандирана	50–130	20–30 %	110–150 °C
  Водна храна	60–140	22–30 %	110–150 °C
  Текстуриран растителен протеин	80–200	30–50 %	140–180 °C
  Модифицирано нишесте	30–100	18–28 %	120–160 °C

  Тези диапазони са ориентировъчни и специфични за продукта — една рецепта може да се премести с 30 % в двете посоки. Те са полезни, защото ви казват какво трябва да достави винтът и следователно как трябва да бъдат подредени елементите. Семействата за транспортиране и месене са каталогизирани вдвувинтов водач на елемента.

  елемент	Функция в хранителна линия	Къде отива
  Пренасяне, наклон 60–90°	Хранете и транспортирайте при ниско запълване	Зона за захранване и между зоните за обработка
  Пренасяне, наклон 30–45°	Изгражда дължината на запълване и времето на престой	Преди блок за месене, за да го гладувате или да го наводните умишлено
  Блок за месене, 30°	Нежно разпределително смесване, ниско SME	Текстуриране на протеини, деликатни продукти
  Блок за месене, 60–90°	Високо срязване, желатиниране на нишесте	Зона за готвене, основният източник на МСП
  Елемент за обратен полет	Разтопено уплътнение, повишава пълнежа и налягането	Преди отдушника и преди матрицата
  Shearlock / тесен диск	Интензивно локално срязване	Разпръскване на второстепенни съставки

  Подредбата е по-важна от всеки отделен елемент. Ранното поставяне на блоковете с високо срязване повишава SME преди нишестето да се е хидратирало; поставянето им късно, след като водата е абсорбирана, дава различен продукт от същата вложена енергия. Theводач на винтов елементобхваща подробно семействата за транспортиране и месене и същият речник се прехвърля директно към работата с храни.

  За първа спецификация помага да се мисли от гледна точка на три зони: зона за подаване, която пренася без уплътняване, зона за готвене от 60–90° блокове за месене, където се генерира SME, и зона за измерване с обратни елементи, която изгражда налягане в матрицата и отделя летливите вещества. Theстатия за избор на двувинтови елементиминава през същата тризонова логика от страна на пластмасата.

• 5. Двоен винт или единичен винт

  И двете се използват и изборът се ръководи от продукта, а не от продукцията. Механичното сравнение е вътреединичен винт срещу двоен винт.

  	Едновременно въртящ се двоен винт	Единичен винт
  Типичен L/D	24–40	20–30
  Скорост на шнека	200–600 об/мин	80–300 об/мин
  Толерантност към влага	Висока - до 50%	Долен; парата има склонност да причинява приплъзване
  Гъвкавост на рецептата	Висока; модулните елементи могат да бъдат пренаредени	Фиксирана геометрия
  Смесване	Отлично, включително разпределително и разпръскващо	Подходящ за хомогенни рецепти
  Модел на носене	Накрайници на блока за � Related Products Bimetallic Extrusion Barrel Bimetallic Extrusion Screw KABRA Counter-Rotating Parallel Twin-Screw Barrels Contact us