27 mar, 2020
por Daniel Geraldes
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Classificação de extrusoras de roscas simples

Por Claudio Mathias – Ed. Nov/Dez 2019 – Revista Pet Food

Extrusora de Rosca Simples Sólida

 O desenho clássico de uma extrusora de parafuso sólido é mostrado na figura 2, que pode ser usado para explicar os princípios de como uma extrusora funciona.

Observe que a área do volume do produto é diminuída da alimentação até a extremidade de descarga da rosca pelo espessamento da raiz da rosca, o que resulta em helicoide mais rasos e com passo fixo. Se não estiverem pré-condicionados, os ingredientes secos são umedecidos e misturados no início da primeira seção de alimentação, e então são comprimidos na seção de transição, cozidos na seção de medição, descarregados através de uma matriz de formatação e cortados nos comprimentos desejados por uma rotação adequada no sistema de corte.

A compressão na zona de transição pode ser tão alta quanto 5: 1. A extrusora na Figura 2, também é equipada com várias jaquetas que permitem o aquecimento e resfriamento do canhão. Por exemplo, em operação, a seção próxima à extremidade de alimentação pode ser resfriada para manter a viscosidade do produto e evitar o retorno do vapor da seção de cozimento. O canhão ao lado da extremidade da matriz pode ser mantido quente se um produto expandido for desejado ou frio (para reduzir a temperatura do produto abaixo do ponto de ebulição da água) se a expansão não for desejada. O corte ocorre quando o produto comprimido é limpo contra a parede do tambor da extrusora e alimentado para a frente contra a contrapressão criada pela placa da matriz.

Extrusora de Helicoide interrompido – expansor

A figura 3 mostra um expansor de extrusora de rosca simples interrompida. O helicoide não é contínuo, mas falta uma seção na qual uma rosca de cisalhamento é inserida através da parede da jaqueta. O calor é induzido por atrito quando o produto é transportado pelas roscas de cisalhamento no canhão. Estas máquinas podem ou não ser encamisadas, mas muitas vezes são equipadas para uma infecção direta da haste. Elas também são referidas como extrusoras de “helicoide cortado” ou como “expansores” após o lançamento original em meados da década de 1950. A contrapressão na máquina é induzida pela restrição na matriz. Um plugue de produto bruto também é criado na extremidade de alimentação para incluir uma “célula do reator”.

Embora o canhão seja uma peça, o helicoide é fabricado em pequenas seções que deslizam sobre um eixo redondo com chaveta. As seções do helicoide gastas podem ser facilmente substituídas ou trocadas para a parte de trás das roscas. Além disso, os helicoides perto da extremidade de descarga da máquina podem ser revestidos com ligas resistentes à abrasão para prolongar sua vida útil. O princípio de helicoide segmentado foi emprestado de prensas de roscas inventadas por V. D. Anderson na década de 1890. O projeto de helicoide interrompido evita a fiação do produto com a rosca e permite o uso de um canhão de parede lisa.

 

Extrusora Roscas Simples, Segmentada

Uma seção transversal de uma extrusora de rosca simples com rosca sem fim segmentado e canhão é mostrada na figura abaixo. Note que a raiz da rosca é constante em diâmetro, e que a compressão resulta alterando o passo dos helicoides sem fim. No caso, o segmento de rosca de passo inteiro força o produto sobre um sem fim com dois giros espirais de meio passo para obter a compressão. O grau de cisalhamento pode ser modificado de duas maneiras: usando shearlocks de diâmetros crescentes, exigindo pressões crescentes para forçar o produto na seção sem fim adjacente; e selecionando entre o canhão, camisas com paredes ranhuradas e espiraladas. Mais mistura e cisalhamento ocorre com o canhão sulcado por causa de maior cisalhamento entre o helicoide da rosca e as paredes do canhão. As paredes retas e em espiral também são mostradas na figura abaixo.

As principais extrusoras de roscas simples de grande capacidade da atualidade são principalmente de projetos segmentados de rosca e canhão. O significado do desenho segmentado de rosca e canhão é que cada seção entre duas travas de cisalhamento se torna uma célula de reator, em vez de uma célula de reator como na rosca sólida e nas extrusoras de helicoide interrompidas descritas anteriormente. O número de células sucessivas que podem ser colocadas em uma rosca é limitado apenas pelo seu comprimento.

Cinco, sete e nove células são comuns. Uma operação diferente pode ser realizada em cada célula, incluindo compressão, revestimento ou aquecimento por injeção de vapor, cisalhamento, ventilação de vapor e resfriamento do produto, re-compressão, adição de ingredientes sensíveis ao calor e resfriamento das jaquetas.

As extrusoras de rosca sólida ainda são construídas para aplicações especiais de cozimento e formatação de baixa pressão. No entanto, os sem fim e as seções de rosca segmentadas oferecem versatilidade considerável na personalização do projeto do canhão e roscas e na substituição de peças desgastadas e são usadas na maioria das extrusoras de roscas simples e roscas duplas que são fabricadas.

A maioria das condições de processamento das extrusoras monofuso pode ser controlada para se obter uma variedade de efeitos. Por exemplo, a temperatura de cozimento dentro do canhão da extrusora pode variar de 80 a 200ºC configurando com roscas de alto cisalhamento, injetando vapor direto, aquecendo as cabeças circulando vapor ou aquecendo o óleo, aumentando a velocidade do eixo ou restringindo a área aberta da matriz.

Da mesma forma, o tempo de permanência no canhão pode variar de 15 a 300 segundos aumentando ou diminuindo a velocidade do eixo. Em geral, as extrusoras de roscas simples têm pouca capacidade de mistura. Por isso. O material deve ser pré-misturado, ou um pré-condicionador deve ser usado para a mistura adequada dos ingredientes. Uma extrusora de roscas simples típica consiste em três zonas diferentes: zona de alimentação, zona de amassamento e zona de cocção (Hauck, 1985).

 

 

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