Languagesखाद्य और फ़ीड एक्सट्रूज़न स्क्रू बैरल: स्टेनलेस स्टील, सेनेटरी डिज़ाइन और स्टार्च कुकिंग
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खाद्य और फ़ीड एक्सट्रूज़न स्क्रू बैरल: स्टेनलेस स्टील, सेनेटरी डिज़ाइन और स्टार्च कुकिंग
फ़ूड एक्सट्रूडर एक रासायनिक रिएक्टर है जिसके अंदर एक स्क्रू होता है। स्टार्च जिलेटिनिज़, प्रोटीन विकृतीकरण, और बैरल को रनों के बीच सूक्ष्मजीवविज्ञानी मानक तक साफ करना पड़ता है। इससे मिश्रधातु, सतह की फिनिश, पेंच की ज्यामिति और घिसाव की व्यवस्था बदल जाती है - इनमें से कोई भी प्लास्टिक विनिर्देश द्वारा कवर नहीं किया जाता है। यह मार्गदर्शिका धातु विज्ञान, स्वच्छता डिजाइन मानदंड, स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन के पीछे विशिष्ट यांत्रिक ऊर्जा और स्नैक्स, अनाज, पालतू भोजन और बनावट वाले प्रोटीन के लिए प्रक्रिया विंडो निर्धारित करती है।
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फ़ूड एक्सट्रूज़न स्क्रू बैरल · फ़ीड एक्सट्रूज़न स्क्रू और बैरल · सेनेटरी स्टेनलेस स्क्रू डिज़ाइन · स्टार्च जिलेटिनाइजेशन और विशिष्ट यांत्रिक ऊर्जा
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1. भोजन बाहर निकालना एक अलग समस्या क्यों है?
प्लास्टिक एक्सट्रूज़न में स्क्रू पिघलता है, समरूप हो जाता है और दबाव डालता है। उत्पाद वह आकार है जो डाई से निकलता है, और पिघलाना उस लक्ष्य तक पहुंचने का एक साधन है। भोजन को बाहर निकालने में पिघला हुआ उत्पाद होता है: स्टार्च के कण अपना क्रिस्टलीय क्रम खो देते हैं, प्रोटीन अणु खुल जाते हैं और फिर से एकत्र हो जाते हैं, और तैयार टुकड़े की बनावट बैरल के अंदर प्राप्त यांत्रिक ऊर्जा और पानी की मात्रा से तय होती है। डाई इसे आकार देती है, लेकिन पेंच इसे पकाता है। पॉलिमर के लिए समान तीन-ज़ोन अनुक्रम का वर्णन किया गया हैसिंगल स्क्रू बैरल सिंहावलोकन.
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एक समानांतर ट्विन-स्क्रू बैरल। भोजन और फ़ीड लाइनें प्लास्टिक कंपाउंडिंग के समान सह-घूर्णन प्लेटफ़ॉर्म पर बनाई जाती हैं - अंतर मिश्र धातु, फिनिश और सफाई में है, किनेमेटिक्स में नहीं।
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तीन परिणाम आते हैं, और वे इस आलेख में प्रत्येक डिज़ाइन निर्णय को संचालित करते हैं।
•जल एक घटक है, प्रदूषक नहीं।प्लास्टिक प्रोसेसर नमी हटाने में पैसा खर्च करते हैं; खाद्य एक्सट्रूडर जानबूझकर भाप और पानी इंजेक्ट करते हैं, आमतौर पर उत्पाद के आधार पर बैरल में 14-30% नमी होती है। इसका मतलब है कि बैरल को स्टीम इंजेक्शन पोर्ट, एक वेंट और एक मिश्र धातु की आवश्यकता होती है जो 150-180 डिग्री सेल्सियस पर निरंतर गीली सेवा को सहन करती है। विकल्प इसमें दिए गए हैंद्विधातु बैरल रेंज.
•ऊर्जा इनपुट नुस्खा है.विशिष्ट यांत्रिक ऊर्जा - SME, जिसे Wh/kg में व्यक्त किया जाता है - वह एकल संख्या है जो विस्तार, पकने की डिग्री और बनावट से संबंधित है। यह स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन, स्क्रू गति और फ़ीड दर द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो स्क्रू ज्यामिति को मशीन विवरण के बजाय एक फॉर्मूलेशन वैरिएबल बनाता है। तत्व परिवार में हैंपेंच तत्व सूची.
•मशीन को सूक्ष्मजीवविज्ञानी मानक के अनुसार साफ करना होगा।एक प्लास्टिक लाइन गहरी सफाई के बीच महीनों तक चल सकती है। एक पालतू भोजन या मांस एनालॉग लाइन को रोजाना गीला करके साफ किया जा सकता है, और मृत क्षेत्र में रोगज़नक़ का पाया जाना एक याद है, गुणवत्ता की शिकायत नहीं।
पहलू प्लास्टिक बाहर निकालना भोजन और चारा बाहर निकालना पेंच का उद्देश्य पिघलाना, समरूप बनाना, दबाव डालना पकाएं, बनावट बनाएं, फिर आकार दें नमी प्रसंस्करण से पहले हटा दिया गया भाप या पानी के रूप में मिलाया गया, 14-30 % बैरल मिश्र धातु नाइट्राइडेड 38CrMoAlA मानक है 316L, 2205 डुप्लेक्स या हार्डफ़ेस स्टेनलेस सतही समापन कार्यात्मक स्वच्छ - रा ≤ 0.8 µm, अक्सर इलेक्ट्रोपॉलिश किया हुआ सफाई व्यवस्था पर्ज यौगिक ड्राई क्लीन, वेट क्लीन या सीआईपी, अक्सर दैनिक शासी मीट्रिक आउटपुट और पिघला हुआ तापमान विशिष्ट यांत्रिक ऊर्जा और पकाने की डिग्री प्रमुख विफलता मोड उड़ान पहनना संक्षारण, जलना और सानना-ब्लॉक एक साथ घिसना यह स्पष्ट रूप से कहने योग्य है कि हार्डवेयर विदेशी नहीं है। एक सह-घूर्णन ट्विन-स्क्रू फूड एक्सट्रूडर एक ही मशीन परिवार हैप्लास्टिक कंपाउंडिंग एक्सट्रूडर- वही सेल्फ-वाइपिंग प्रोफाइल, वही मॉड्यूलर शाफ्ट, वही टॉर्क ट्रांसमिशन। सामग्री की विशिष्टता और उसके आसपास की स्वच्छता इंजीनियरिंग में क्या परिवर्तन होता है। मशीन की तुलना चालू हैसमानांतर ट्विन-स्क्रू बैरल पेज.
मुख्य अंतर्दृष्टि— यदि आप फूड एक्सट्रूडर बैरल को उसी तरह निर्दिष्ट करते हैं जैसे आप प्लास्टिक को निर्दिष्ट करते हैं, तो आपको एक बैरल मिलेगा जो छह महीने तक सही ढंग से संसाधित होता है और फिर स्वाब परीक्षण में विफल हो जाता है। संक्षारण प्रतिरोध और सफ़ाई क्षमता अंतिम विकल्प नहीं हैं - वे डिज़ाइन संक्षिप्त हैं।
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2. धातु विज्ञान की समस्या: स्टेनलेस नरम है, नाइट्राइड साफ करने योग्य नहीं है
प्लास्टिक स्क्रू को नाइट्राइड किया जाता है क्योंकि नाइट्राइडिंग सस्ता है, 900-1,100 एचवी सतह देता है, और घर्षण को अच्छी तरह से रोकता है।नाइट्राइडिंग गाइडबताते हैं कि भरे हुए पॉलिमर के लिए यह सही उत्तर क्यों है। यह तीन अलग-अलग कारणों से भोजन के लिए गलत उत्तर है। नाइट्राइड विकल्प की विस्तार से जांच की गई हैनाइट्राइडेड और बाईमेटैलिक तुलना.
•कास्टिक सफाई मामले पर हमला करती है।60-80 डिग्री सेल्सियस पर 1-2% सोडियम हाइड्रॉक्साइड सीआईपी चक्र समय के साथ नाइट्राइड परत को छील देगा या भंगुर कर देगा, और क्षतिग्रस्त क्षेत्र फिर अधिमानतः संक्षारित हो जाएंगे। वैकल्पिक मिश्र धातुओं की तुलना की जाती हैद्विधातु बैरल गाइड.
•क्लोराइड इसे गड्ढे में डाल देता है।फ़ीड प्रीमिक्स में 0.3-1% नमक, साथ ही खनिज सल्फेट और क्लोराइड होते हैं। एक बार मामले का उल्लंघन हो जाने पर, बेस स्टील में गड्ढे बनने लगते हैं और गड्ढे उत्पाद जाल बन जाते हैं। उस मामले के लिए सामग्री का चयन इसमें हैद्विधात्विक सामग्री गाइड.
•इसे वापस स्वच्छतापूर्ण स्थिति में नहीं लाया जा सकता।नाइट्राइडयुक्त सतह को दोबारा चमकाने से केस हट जाता है। एक स्टेनलेस बैरल को फिर से पॉलिश किया जा सकता है और उसकी जगह पर फिर से निष्क्रिय किया जा सकता है। मामला स्वयं द्वारा लागू किया गया हैगैस नाइट्राइडिंग.
इसलिए भोजन का काम स्टेनलेस की ओर चला जाता है - और स्टेनलेस नरम होता है। एनील्ड 316एल लगभग 150-200 एचवी पर बैठता है, जो नाइट्राइडेड केस के पांचवें हिस्से से भी कम है। इंजीनियरिंग का उत्तर घिसाव को स्वीकार करना नहीं है बल्कि ग्रेड और सतह के उपचार को एक साथ चुनना है। पॉलिमर-साइड समतुल्य में हैहार्डफेसिंग मिश्र धातु ग्रेड.
सामग्री विशिष्ट कठोरता PREN चलो अच्छा ही हुआ कड़ी निगाह रखो 304/1.4301 150-190 एच.वी ≈18 सूखी-उत्पाद लाइनें, कम क्लोराइड, कम नमक सफाई के पानी में लगभग 50 पीपीएम क्लोराइड से ऊपर जमा होना 316एल/1.4404 150-200 एचवी ≈ 25 सामान्य भोजन संपर्क, नमक युक्त चारा, अधिकांश गीली-साफ़ की गई लाइनें उच्च-क्लोराइड सीआईपी के लिए अभी भी सीमांत; कोल्ड-वर्क्ड ग्रेड बेहतर हैं 2205 डुप्लेक्स / 1.4462 250-300 एच.वी ≈ 35 उच्च-क्लोराइड फ़ीड, मरने पर कटाव-क्षरण वेल्डिंग अनुशासन; लगभग 300 डिग्री सेल्सियस से ऊपर आदर्श नहीं है 17-4पीएच/1.4542 (एच900) 40-44 एचआरसी ≈ 17 स्क्रू को पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता होती है 316L से कम PREN; उच्च-क्लोराइड सेवा के लिए नहीं नाइट्रोनिक 50/1.3964 ≈ 250 एचवी ≈ 34 शाफ्ट और कपलिंग के लिए पहनने के लिए प्रतिरोधी स्टेनलेस लागत; बार स्टॉक में उपलब्धता 316L पर Ni-आधारित हार्डफेसिंग 55-60 एचआरसी — अपघर्षक फ़ीड में ब्लॉकों को सानना और फ़्लाइट लैंड करना थर्मल विस्तार बेमेल; कोटिंग खाद्य संपर्क के लिए योग्य होनी चाहिए स्टेनलेस पर पीवीडी सीआरएन या डीएलसी 1,500-2,000 एचवी (पतला) — उत्पाद-संपर्क स्लाइडिंग सतहें, सफाई क्षमता माइक्रोन-स्केल मोटाई; एक बार सब्सट्रेट खराब हो जाने पर कोई मदद नहीं मिलती -
एक कठोर मिश्रधातु को बैरल खोल में डालना। भोजन के काम में संक्षारण प्रतिरोध के साथ-साथ कठोरता के लिए हार्डफेस का चयन करना पड़ता है, जो कई मानक प्लास्टिक मिश्र धातुओं को बाहर कर देता है।
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PREN पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या है, जिसकी गणना Cr + 3.3 Mo + 16 N के रूप में की जाती है। यह गारंटी के बजाय एक मोटा रैंकिंग है, लेकिन यह बताता है कि क्यों 316L एक फ़ीड लाइन से बचता है जो 304 को नष्ट कर देता है, और जब सफाई के पानी को पुनर्चक्रित किया जाता है और क्लोराइड का स्तर वर्षों से बढ़ जाता है तो डुप्लेक्स क्यों निर्दिष्ट किया जाता है। क्लोरीनयुक्त पॉलिमर दूसरी जगह हैं जहां यह मायने रखता है, औरसीपीवीसी एक्सट्रूज़ननिकटतम पॉलिमर-साइड तुलना है।
चुनाव केवल बैरल के बारे में नहीं है. स्क्रू, शाफ्ट, कपलिंग, ब्रेकर प्लेट और डाई बॉडी सभी एक ही वातावरण में बैठते हैं, और एक नाइट्राइडेड स्क्रू को स्टेनलेस बैरल में मिलाने से संक्षारण असेंबली के सबसे सस्ते हिस्से में चला जाता है।मिश्र धातु चयन गाइडसंगतता नियमों को अधिक विस्तार से शामिल करता है, औरद्विधात्विक और नाइट्राइड तुलनायदि आप प्लास्टिक विनिर्देश का अनुवाद कर रहे हैं तो यह सही प्रारंभिक बिंदु है।
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3. सतह की फिनिश, डेड जोन और साफ-सफाई
साफ़-सफ़ाई एक ज्यामिति समस्या है जिसके ऊपर सतह की फिनिश होती है। खुरदरी सतह पर एक बायोफिल्म होती है जिसे रासायनिक सफाई से हटाया नहीं जा सकता; एक मृत क्षेत्र में ऐसा उत्पाद होता है जिस पर कभी भी सफाई करने वाला रसायन दिखाई नहीं देता है। दोनों डिज़ाइन विफलताएँ हैं, और किसी को भी अधिक सफाई से ठीक नहीं किया जा सकता है। उत्पाद-संपर्क सतहों का वर्णन किया गया हैआंतरिक लाइनर आस्तीन पृष्ठ के साथ बैरल.
जोन लक्ष्य रा कारण बैरल बोर, उत्पाद संपर्क ≤ 0.8 µm, उच्च देखभाल लाइनों के लिए 0.4 µm बायोफिल्म प्रतिधारण; जलन को भी कम करता है पेंच उड़ानें और सानना ब्लॉक ≤ 0.8 µm, जहां संभव हो वहां इलेक्ट्रोपॉलिश किया गया उत्पाद चमकाने के निशानों में धँस जाता है और कार्बनीकृत हो जाता है डाई फेस और ब्रेकर प्लेट ≤ 0.4 µm उच्चतम कतरनी, उच्चतम तापमान, सबसे खराब जलन गैर-उत्पाद सतहें ≤ 3.2 µm साफ करने योग्य लेकिन उत्पाद संपर्क में नहीं उत्पाद क्षेत्र में वेल्ड फ्लश, ग्राउंड, रा ≤ 0.8 µm, निष्क्रिय वेल्ड स्केल एक संक्षारण आरंभ स्थल है •उत्पाद क्षेत्र में कोई थ्रेडेड जोड़ नहीं।परिभाषा के अनुसार धागे दरारें हैं। क्लैम्प्ड, फ़्लैंज्ड या सैनिटरी कपलिंग का उपयोग करें।
•न्यूनतम 3 मिमी की आंतरिक त्रिज्या, और कोई चौकोर कोने वाली जेबें नहीं। प्रत्येक कोना एक ऐसी जगह है जहां उत्पाद रखा रहता है और कुछ भी प्रवाहित नहीं होता है।
•कोई अंधा छेद या मृत पैर नहीं।थर्मोवेल्स को बोर के साथ फ्लश किया जाना चाहिए या बाहर से पूरी तरह से वेल्ड किया जाना चाहिए।
•स्व-निकासी ज्यामिति.यदि लाइन गीली-साफ़ की गई है, तो प्रत्येक निचले बिंदु पर एक नाली की आवश्यकता होती है, और बैरल को उसकी ओर ढलान देना चाहिए।
•संपर्क में कोई तांबा, पीतल या जस्ता नहीं।खाद्य एसिड और सफाई रसायन उन पर हमला करते हैं, और संक्षारण उत्पाद एक संदूषण जोखिम हैं। मिश्र धातु विकल्प पर सूचीबद्ध हैंबाईमेटैलिक एक्सट्रूज़न बैरल पेज.
•गैस्केट और सील खाद्य-संपर्क ढांचे के अनुरूप हैं- फ़ाइल पर अनुपालन की घोषणा के साथ ईपीडीएम, पीटीएफई या प्लैटिनम-क्योर सिलिकॉन। बाकी पैक का वर्णन इसमें किया गया हैदस्तावेज़ीकरण चेकलिस्ट.
विनियामक आधार रेखा बताने योग्य है क्योंकि इसे अक्सर जाँचने के बजाय मान लिया जाता है। यूरोपीय संघ में ढांचा 2023/2006 के तहत जीएमपी के साथ विनियमन (ईसी) 1935/2004 है; संयुक्त राज्य अमेरिका में यह खाद्य-संपर्क सामग्री के लिए एफडीए 21 सीएफआर भाग 175-177 है; चीन में यह धातु सामग्री के लिए जीबी 4806.1 और जीबी 4806.9 है। सामग्री प्रमाणपत्र अनुपालन की घोषणा नहीं है - घोषणा के लिए पूछें, और जांचें कि इसमें वास्तविक सफाई रसायन और तापमान सीमा शामिल है। उस कागजी कार्रवाई का फ़ैक्टरी पक्ष चालू हैनिर्माता प्रोफ़ाइल पृष्ठ.
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4. पेंच विन्यास: ऊर्जा कहाँ से आती है
फूड एक्सट्रूडर में स्क्रू हीट एक्सचेंजर होता है। बैरल हीटर दीवार का तापमान निर्धारित करते हैं, लेकिन उत्पाद को पकाने वाली अधिकांश ऊर्जा चिपचिपे अपव्यय से आती है - यांत्रिक कार्य पिघल में गर्मी में परिवर्तित हो जाता है। उस कार्य को विशिष्ट यांत्रिक ऊर्जा के रूप में मापा जाता है:
SME (Wh/kg) = (टॉर्क × स्क्रू स्पीड) / फ़ीड दर, एनएम में टॉर्क, रेड/सेकंड में गति और किग्रा/सेकंड में फ़ीड दर के साथ, वाट-घंटे में परिवर्तित किया जाता है। 900 एनएम और 400 आरपीएम पर 800 किग्रा/घंटा चलने वाली एक लाइन उत्पाद में लगभग 80 डब्ल्यूएच/किग्रा डाल रही है, जो स्नैक रेंज के बीच में स्थित है। ए पर ऊर्जा इनपुटहाई-स्पीड एक्सट्रूज़न लाइनउसी तरह गणना की जाती है.
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