Основная технологическая машина для производства экструдированных продуктов - экструдер, состоящий из нескольких основных узлов: корпуса, оснащенного нагревательными и охлаждающими элементами, рабочего органа (шнека, диска, поршня).
Размещенного в корпусе, профилирующей матрицы, узла загрузки перерабатываемого продукта, силового привода, системы задания и поддерживания температурного режима и других контрольно-измерительных и регулирующих устройств.
Наиболее ответственным узлом экструдера является шнек специальной конструкции, который может собираться из отдельных заменяемых элементов различной конфигурации. Именно шнек определяет режимы обработки материалов, производительность машины и качество готового продукта.
В настоящее время зарубежное промышленность предлагает широкий спектр экструзионных машин - от лабораторных до высокопроизводительных промышленных установок различных конструкций и модификаций для удовлетворения все возрастающих требований к качеству и ассортименту выпускаемой продукции.
Анализ техники и технологии экструдирования западных стран позволил систематизировать важнейшие типы этих машин и классифицировать их по различным признакам, что, на наш взгляд, наиболее полно отражает сущность экструзионного процесса и является важным вспомогательным материалом при проектировании современных экструзионных установок для выработки новых видов продукции.
По типу основного рабочего органа экструдеры подразделяют на одно- и двухшнековые, многошнековые, дисковые, поршневые, валковые, винтовые, шестеренные и комбинированные. Конструкции экструдеров также могут быть классифицированы: по частоте вращения рабочего органа на нормальные и быстроходные; по конструктивному исполнению - на стационарные, с вращающимся корпусом, с горизонтальным расположением рабочего органа; по физическим признаком - с коротким шнеком (автогенные), с большим уклоном режущей кромки матрицы, с незначительным уклоном режущей кромки матрицы.
Классификация экструдеров
Кроме того, экструдеры рекомендуется классифицировать по геометрической форме, механическим, функциональным или термодинамическим характеристикам, поскольку они оказывают влияние на химические и структурные характеристики экструдированных продуктов. Особое значение имеют такие параметры, как количество тепловой энергии, образующейся в процессе экструдирования за счет механического преобразования энергии; температура во время ведения процесса; влажность экструдируемой массы.
Более детально рассмотрим классификацию шнековых экструдеров, так как они нашли наибольшее применение в промышленности (рис).
Одношнековые экструдеры имеют как свои достоинства, так и недостатки. Они проще в изготовлении, относительно дешевы, возможно восстановление их рабочего органа, но по некоторым параметрам сложны в эксплуатации. Недостатками одношнековых экструдеров являются плохое смешивание обрабатываемого продукта, отсутствие принудительного транспортирования и самоочистки. В таких экструдерах чаще возникают скачки давления из-за накопления продукта; переход с одного сырья на другое затруднен тем, что камеру и шнек необходимо очищать, а значит, нужно разбирать экструдер. Более высокие расходы по эксплуатации одношнековых машин связаны с длительными простоями при чистке, большими трудозатратами и объемом работ по обслуживанию.
Двухшнековые машины, несмотря на сложность конструкции (вследствие чего потребляют на 20...50% больше энергии, а стоимость их выше на 60%), трудоемкость в использовании и значительный износ рабочих органов, обеспечивают более высокое качество продукции. Применение двухшнекового экструдера не требует предварительной гидротермической обработки продукта, что упрощает производственный процесс. Преимущество двухшнекового экструдера - точное объемное дозирование, лучшее перемешивание продукта, эффект самоочистки, а также способность перерабатывать смеси с высоким содержанием жира и сахара.
Все вышесказанное показывает, что применение двухшнековых (многошнековых) экструдеров в пищевой промышленности имеет значительное преимущество и гораздо большие перспективы перед одношнековыми. Тем не менее, использование одношнековой экструзии в производстве продуктов питания на данный момент крайне необходимо и дальнейшее изучение этого процесса является весьма актуальной задачей.
