En la producción de alimentos inflados, la extrusora es el equipo fundamental, y su rendimiento determina directamente el sabor, la forma y la eficiencia de producción de los productos. Como dos tipos principales de máquinas, las extrusoras de hélice única y las de doble hélice presentan diferencias significativas en cuanto a sus ámbitos de aplicación y resultados de procesamiento, debido a sus distintos diseños estructurales. A continuación, presentaremos en primer lugar las características básicas de ambos tipos de extrusoras y, a continuación, compararemos sus diferencias en aspectos clave.
I. Introducción básica a los dos tipos de extrusoras
(1) Extrusora de un solo tornillo
La extrusora de un solo tornillo es el equipo de extrusión más sencillo y más utilizado, y consta de un tornillo de Arquímedes central y un cilindro de calentamiento. Se basa principalmente en la rotación unidireccional del tornillo, combinada con el calentamiento externo del cilindro, para llevar a cabo todo el proceso de transporte del material, compresión, plastificación por fusión y extrusión por soplado. Su tornillo suele dividirse en una sección de transporte, una sección de compresión y una sección de dosificación. Una vez que el material entra por la boca de alimentación, es empujado hacia delante por la fuerza de arrastre de la rotación del tornillo, alcanza un estado fundido mediante el calentamiento y el cizallamiento, y finalmente se extruye y se moldea a través de la matriz para conseguir el efecto de inflado. Este equipo tiene una estructura sencilla y es fácil de fabricar, lo que lo convierte en una opción habitual para la producción básica de alimentos inflados, siendo especialmente adecuado para el procesamiento sencillo de una sola materia prima mediante inflado.
Extrusora de un solo tornillo
(2) Extrusora de doble husillo
La extrusora de doble husillo es un equipo de alta eficiencia desarrollado a partir de la extrusora de un solo husillo, cuyo núcleo está compuesto por dos husillos paralelos o cónicos que se engranan entre sí y un cilindro con una sección transversal en forma de “∞”. Según el método de engranaje de los tornillos y el sentido de rotación, se puede dividir en engranaje co-rotatorio, engranaje contrarrotatorio y otros tipos, entre los cuales el tipo autolimpiante de engranaje estrecho es el más habitual en la producción de alimentos inflados. Su principio de funcionamiento se basa en la rotación coordinada de los dos tornillos para lograr un transporte por desplazamiento positivo de los materiales. En combinación con el calentamiento del cilindro y el cizallamiento de los tornillos, los materiales pueden completar una mezcla, fusión e inflado uniformes en poco tiempo. Al mismo tiempo, los tornillos entrelazados pueden rasparse entre sí, lo que les confiere una función de autolimpieza que evita la retención de material y la carbonización. Este equipo presenta una alta precisión de procesamiento y funciones completas, por lo que resulta adecuado para la producción de alimentos inflados con fórmulas complejas y de alta calidad.
Extrusora de doble husillo
II. Diferencias fundamentales entre las extrusoras de doble husillo y las de un solo husillo
1. Diferencias en la estructura y el mecanismo de transporte
La extrusora monohusillo cuenta con un solo husillo y utiliza un sistema de transporte por arrastre por fricción. El transporte de los materiales depende del coeficiente de fricción entre estos y el husillo y el cilindro. Si el material presenta un coeficiente de fricción bajo, es propenso a sufrir atascos en la alimentación. La extrusora de doble husillo cuenta con dos husillos entrelazados y utiliza un sistema de transporte por desplazamiento positivo, lo que le confiere una capacidad de transporte más estable, no se ve afectada por las propiedades de fricción de los materiales y permite evitar eficazmente una alimentación irregular. Además, los husillos suelen tener un diseño modular combinado, lo que permite ajustar con flexibilidad los parámetros de procesamiento.
2. Diferencias en los efectos de la mezcla y la plastificación
La extrusora de hélice única tiene una capacidad de mezcla limitada, ya que depende principalmente del efecto de agitación de la ranura de la hélice. La uniformidad de la mezcla del material y el efecto de plastificación son normales, por lo que resulta adecuada para el inflado de materias primas únicas (como el almidón de maíz puro), pero tiene dificultades para procesar fórmulas multicomponentes y con alto contenido de relleno. La zona de engranaje de la extrusora de doble husillo puede generar fuertes efectos de cizallamiento y estiramiento, con excelentes resultados de mezcla y dispersión. Permite una mezcla uniforme de diversas materias primas (como almidón, cereales y aditivos), ofrece una alta eficiencia de plastificación y consigue que el sabor de los alimentos inflados sea más uniforme y su calidad más estable.
3. Diferencias en la adaptabilidad de los materiales
La extrusora de un solo tornillo tiene una adaptabilidad limitada al material y es adecuada principalmente para procesar materias primas únicas con buena fluidez y sensibilidad térmica moderada. Ofrece un rendimiento deficiente en el procesamiento de materiales con alto contenido de relleno, multicomponentes o sensibles al calor, y es propensa a que el material se queme y a que el inflado sea desigual. La extrusora de doble husillo tiene una mayor adaptabilidad a los materiales, ya que puede procesar materiales en polvo, materiales con alto contenido de relleno y materiales sensibles al calor (como los alimentos inflados a los que se les añaden polvos de frutas y verduras y proteínas). Además, el tiempo de permanencia del material es corto y el control de la temperatura es preciso, lo que permite proteger eficazmente los componentes nutricionales de los materiales y reducir los fenómenos de quemado.
4. Diferencias en la eficiencia y la estabilidad de la producción
La extrusora monohusillo tiene una velocidad baja y una eficiencia de producción relativamente reducida, y la presión de extrusión tiende a fluctuar, lo que da lugar a especificaciones del producto inconsistentes; por ello, es adecuada para la producción de lotes pequeños y medianos de productos sencillos. La extrusora de doble husillo tiene una velocidad mayor (hasta 300-600 r/min), un par específico elevado y su eficiencia de producción es mucho mayor que la de la extrusora de un solo husillo. Además, la presión de extrusión es estable, sin fluctuaciones pulsantes, lo que permite una producción continua a gran escala y garantiza la uniformidad de las especificaciones del producto.
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5. Diferencias en cuanto al coste y la dificultad de mantenimiento
La extrusora de un solo tornillo presenta una estructura sencilla y un proceso de fabricación consolidado, con bajos costes de adquisición y mantenimiento del equipo, así como una baja dificultad de manejo, lo que la hace adecuada para empresas con fondos limitados y una escala de producción reducida. La extrusora de doble husillo tiene una estructura compleja y requiere una alta precisión en el procesamiento; además, su coste de adquisición y mantenimiento es elevado, y su funcionamiento y mantenimiento requieren personal especializado. Sin embargo, puede satisfacer las necesidades de una producción a gran escala y de alta calidad, y resulta más rentable a largo plazo.
6. Diferencias en la temperatura y la presión del cilindro
Dado que el transporte del material en la extrusora monohusillo se basa en la fricción, la distribución de la temperatura en el cilindro es relativamente desigual, con una temperatura más baja cerca de la boca de alimentación y una temperatura más alta en el extremo de descarga, y la diferencia de temperatura global es considerable. Además, la presión de extrusión tiende a fluctuar debido a los cambios en la fricción del material, lo que da lugar a una escasa estabilidad de la presión. La extrusora de doble husillo utiliza un transporte por desplazamiento positivo, con un cizallamiento uniforme del material. La temperatura del cilindro se puede controlar con precisión por secciones, con una diferencia de temperatura reducida, lo que permite evitar el sobrecalentamiento local. Al mismo tiempo, la presión de extrusión es estable y sin pulsaciones, y el valor general de la presión es superior al de la extrusora de hélice única, lo que permite satisfacer mejor los requisitos de conformado de los alimentos inflados de alta calidad y reducir la deformación del producto, el inflado insuficiente y otros problemas.
En resumen, la extrusora de un solo tornillo es adecuada para la producción de alimentos inflados a nivel básico, en lotes pequeños y con una sola materia prima, y presenta las ventajas de un bajo coste y un funcionamiento sencillo; la extrusora de doble husillo es adecuada para la producción a gran escala, de alta calidad y con fórmulas complejas, y se caracteriza por una buena mezcla, una alta eficiencia y una gran adaptabilidad. Las empresas pueden elegir la extrusora adecuada en función de su propia escala de producción, el posicionamiento del producto y el presupuesto disponible para maximizar la eficiencia productiva.
¿Sabes qué productos requieren tanto extrusoras de un solo tornillo como extrusoras de doble tornillo?
Escrito por Lily Ding
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