Na produção de alimentos tufados, a extrusora é o equipamento principal, e o seu desempenho determina diretamente o sabor, a forma e a eficiência de produção dos produtos. Sendo dois tipos de máquinas predominantes, as extrusoras de parafuso único e as extrusoras de parafuso duplo apresentam diferenças significativas nos cenários de aplicação e nos efeitos de processamento, devido aos diferentes designs estruturais. A seguir, apresentamos primeiro as características básicas de cada um dos dois tipos de extrusoras e, em seguida, comparamos as suas diferenças em aspetos fundamentais.
I. Introdução básica aos dois tipos de extrusoras
(1) Extrusora de parafuso único
A extrusora de parafuso único é o equipamento de extrusão mais simples e mais utilizado, consistindo num parafuso arquimediano central e num cilindro de aquecimento. Baseia-se principalmente na rotação unidirecional do parafuso, combinada com o aquecimento externo do cilindro, para completar todo o processo de transporte do material, compressão, plastificação por fusão e extrusão por expansão. O seu parafuso é normalmente dividido numa secção de transporte, numa secção de compressão e numa secção de dosagem. Depois de o material entrar pela abertura de alimentação, é empurrado para a frente sob o arrasto por atrito da rotação do parafuso, atinge um estado fundido através do aquecimento e do cisalhamento e, finalmente, é extrudido e moldado através da matriz para obter o efeito de expansão. Este equipamento tem uma estrutura simples e é fácil de fabricar, tornando-o uma escolha comum para a produção básica de alimentos expandidos, sendo especialmente adequado para o processamento simples de expansão de matérias-primas únicas.
Extrusora de parafuso único
(2) Extrusora de dupla rosca
A extrusora de dupla hélice é um equipamento de alta eficiência desenvolvido com base na extrusora de hélice única, com um núcleo composto por duas hélices paralelas ou cónicas que se engrenam entre si e um cilindro com secção transversal em forma de “∞”. De acordo com o método de engrenagem dos parafusos e a direção de rotação, pode ser dividida em engrenagem co-rotativa, engrenagem contra-rotativa e outros tipos, entre os quais o tipo autolimpante de engrenagem estreita é o mais comum na produção de alimentos tufados. O seu princípio de funcionamento baseia-se na rotação coordenada dos dois parafusos para conseguir o transporte por deslocamento positivo dos materiais. Em combinação com o aquecimento do cilindro e o cisalhamento dos parafusos, os materiais podem completar a mistura, a fusão e o expansão uniformes num curto espaço de tempo. Ao mesmo tempo, os parafusos engrenados podem raspar-se mutuamente, possuindo uma função de autolimpeza para evitar a retenção e a carbonização do material. Este equipamento apresenta elevada precisão de processamento e funções abrangentes, sendo adequado para a produção de alimentos tufados com fórmulas complexas e de elevada qualidade.
Extrusora de duplo parafuso
II. Principais diferenças entre extrusoras de dupla rosca e de rosca única
1. Diferenças na estrutura e no mecanismo de transporte
A extrusora de parafuso único possui apenas um parafuso e utiliza um sistema de transporte por arrasto por atrito. O efeito de transporte dos materiais depende do desempenho do atrito entre os materiais e o parafuso e o cilindro. Se o material apresentar um atrito insuficiente, é propenso a bloqueios na alimentação. A extrusora de duplo parafuso possui dois parafusos engrenados e utiliza um sistema de transporte por deslocamento positivo, que apresenta uma capacidade de transporte mais estável, não é afetada pelo desempenho de atrito dos materiais e consegue evitar eficazmente uma alimentação irregular. Além disso, os parafusos apresentam, na sua maioria, um design modular combinado, o que permite ajustar de forma flexível os parâmetros de processamento.
2. Diferenças nos efeitos da mistura e da plastificação
A extrusora de parafuso único tem uma capacidade de mistura reduzida, dependendo principalmente do efeito de agitação da ranhura do parafuso. A uniformidade da mistura do material e o efeito de plastificação são medianos, sendo adequada para a expansão de matérias-primas únicas (como o amido de milho puro), sendo difícil lidar com fórmulas multicomponentes e com elevado teor de enchimento. A área de engrenagem da extrusora de duplo parafuso pode gerar fortes efeitos de cisalhamento e alongamento, com excelentes resultados de mistura e dispersão. Permite uma mistura uniforme de várias matérias-primas (tais como amido, grãos, aditivos), uma elevada eficiência de plastificação e torna o sabor dos alimentos expandidos mais uniforme e a qualidade mais estável.
3. Diferenças na adaptabilidade dos materiais
A extrusora de parafuso único tem uma adaptabilidade limitada aos materiais, sendo adequada principalmente para o processamento de matérias-primas únicas com boa fluidez e sensibilidade térmica moderada. Apresenta um fraco desempenho no processamento de materiais com elevado teor de enchimento, multicomponentes ou sensíveis ao calor, e é propensa à queima do material e a um processo de expansão irregular. A extrusora de duplo parafuso apresenta uma adaptabilidade mais ampla aos materiais, podendo processar materiais em pó, materiais com elevado teor de enchimento e materiais sensíveis ao calor (tais como alimentos expandidos com adição de pó de frutas e vegetais e proteínas). Além disso, o tempo de permanência do material é curto e o controlo da temperatura é preciso, o que permite proteger eficazmente os componentes nutricionais dos materiais e reduzir os fenómenos de queima.
4. Diferenças na eficiência e na estabilidade da produção
A extrusora de parafuso único tem uma velocidade baixa e uma eficiência de produção relativamente baixa, e a pressão de extrusão está sujeita a flutuações, o que leva a especificações inconsistentes do produto, sendo adequada para a produção em lotes pequenos e médios de produtos simples. A extrusora de duplo fuso tem uma velocidade mais elevada (até 300-600 r/min), um binário específico elevado e a sua eficiência de produção é muito superior à da extrusora de fuso único. Além disso, a pressão de extrusão é estável, sem flutuações pulsantes, o que permite uma produção contínua em grande escala e garante a consistência das especificações do produto.
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5. Diferenças em termos de custo e dificuldade de manutenção
A extrusora de parafuso único apresenta uma estrutura simples e um processo de fabrico consolidado, com baixos custos de aquisição e manutenção do equipamento, bem como baixa dificuldade de operação, o que a torna adequada para empresas com recursos financeiros limitados e de pequena escala de produção. A extrusora de duplo parafuso apresenta uma estrutura complexa e requisitos elevados de precisão de processamento, com custos elevados de aquisição e manutenção, e requer pessoal especializado para a sua operação e manutenção. No entanto, consegue satisfazer as necessidades de uma produção de alta qualidade e em grande escala, sendo mais rentável a longo prazo.
6. Diferenças na temperatura e na pressão do cilindro
Devido ao facto de o transporte do material na extrusora de parafuso único depender do atrito, a distribuição da temperatura no cilindro é relativamente irregular, com uma temperatura mais baixa junto à abertura de alimentação e uma temperatura mais elevada na extremidade de descarga, sendo a diferença de temperatura global significativa. Além disso, a pressão de extrusão está sujeita a flutuações devido a variações no atrito do material, o que resulta numa fraca estabilidade da pressão. A extrusora de duplo parafuso utiliza um sistema de transporte por deslocamento positivo, com cisalhamento uniforme do material. A temperatura do cilindro pode ser controlada com precisão em secções, com uma diferença de temperatura reduzida, o que permite evitar o sobreaquecimento local. Ao mesmo tempo, a pressão de extrusão é estável, sem pulsações, e o valor global da pressão é superior ao da extrusora de parafuso único, o que permite satisfazer melhor os requisitos de moldagem de alimentos tufados de alta qualidade e reduzir a deformação do produto, o tufamento insuficiente e outros problemas.
Em resumo, a extrusora de parafuso único é adequada para a produção de alimentos tufados de nível básico, em pequenos lotes e com uma única matéria-prima, apresentando as vantagens de baixo custo e operação simples; a extrusora de duplo parafuso é adequada para a produção em grande escala, de alta qualidade e com fórmulas complexas, apresentando características de boa mistura, elevada eficiência e forte adaptabilidade. As empresas podem escolher a extrusora adequada de acordo com a sua própria escala de produção, o posicionamento do produto e o orçamento de custos, de modo a maximizar a eficiência da produção.
Sabe quais são os produtos que requerem tanto extrusoras de parafuso único como extrusoras de parafuso duplo?
Escrito por Lily Ding
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