Wytłaczarki dwuślimakowe do żywności

Laboratoryjne wytłaczarki dwuślimakowe do żywności są zaawansowanymi urządzeniami badawczo-rozwojowymi przeznaczonymi do projektowania, analizy i optymalizacji procesów ekstruzji spożywczej. Umożliwiają prowadzenie badań nad przetwórstwem surowców białkowych i skrobiowych, ocenę wpływu parametrów procesu na strukturę i teksturę produktu oraz przygotowanie wiarygodnych danych do skalowania technologii z laboratorium do warunków pilotażowych i przemysłowych.

W ofercie SiTech3D rozwiązania tej klasy reprezentują modele LEF-2CC 2x20 mm Food oraz LEF-2CC 2x24 mm Food. Zostały one zaprojektowane do elastycznych prac badawczo-rozwojowych, opracowywania receptur oraz produkcji małych partii. Dzięki kompaktowym wymiarom, wysokiej mocy, dużym momentom obrotowym ślimaków oraz rozbudowanej konfiguracji wyposażenia dodatkowego umożliwiają prowadzenie zarówno prostszych procesów, jak ekstruzja zbóż i przekąsek, jak i bardziej złożonych zastosowań związanych z teksturowaniem białek roślinnych, dodatkiem cieczy oraz kształtowaniem struktury produktów wysokobiałkowych.

W badaniach nad żywnością szczególne znaczenie mają: dzielony i otwierany w poziomie cylinder, porty górne i boczne do dozowania płynów i dodatków, możliwość zmiany położenia podajników bocznych bez demontażu cylindra, wymienne wkładki cylindra, konfiguracje ślimaków dopasowane do różnych procesów oraz modułowa matryca chłodząca. To właśnie te elementy decydują o elastyczności stanowiska badawczego i o jego przydatności w pracach nad nowymi produktami spożywczymi.

Laboratoryjne wytłaczarki dwuślimakowe do żywności w badaniach nad ekstruzją spożywczą

Wytłaczarki dwuślimakowe do żywności należą do najważniejszych urządzeń stosowanych w nowoczesnym przetwórstwie rolno-spożywczym, ponieważ umożliwiają prowadzenie procesu w sposób ciągły, kontrolowany i bardzo elastyczny. W jednym układzie technologicznym można realizować mieszanie, ścinanie, uplastycznianie, gotowanie, formowanie, częściowe odgazowanie oraz teksturowanie produktu. Z tego względu laboratoryjna wytłaczarka spożywcza nie jest jedynie małą wersją urządzenia produkcyjnego, ale rzeczywistym narzędziem do badania zachowania receptury, projektowania parametrów procesu i przygotowania technologii do dalszego wdrożenia.

Ekstruzja żywności jest procesem szczególnie cenionym w warunkach HTST, czyli wysokiej temperatury i krótkiego czasu oddziaływania. Taki sposób prowadzenia procesu pozwala łączyć wysoką wydajność, ograniczenie strat składników odżywczych, dezaktywację enzymów i poprawę bezpieczeństwa mikrobiologicznego z możliwością świadomego kształtowania tekstury, porowatości, wilgotności i struktury końcowego produktu. W praktyce rozwojowej oznacza to możliwość projektowania bardzo różnych wyrobów spożywczych przy zmianie receptury, zawartości wilgoci, temperatury, konfiguracji ślimaków i geometrii matrycy.

Modele LEF-2CC 2x20 mm Food i LEF-2CC 2x24 mm Food

Seria LEF-2CC do żywności obejmuje dwa modele laboratoryjnych wytłaczarek dwuślimakowych: LEF-2CC 2x20 mm Food oraz LEF-2CC 2x24 mm Food. Model 2x20 mm jest wyposażony w dwa ślimaki o średnicy 20 mm i długości 25D lub 40D, natomiast model 2x24 mm wykorzystuje ślimaki o średnicy 24 mm i długości 25D lub 40D. Oba urządzenia zostały zaprojektowane do elastycznych badań procesowych, lecz różnią się skalą pracy i zakresem odwzorowania warunków produkcyjnych.

LEF-2CC 2x20 mm Food jest szczególnie przydatna w badaniach wymagających ograniczonego zużycia materiału, szybkich zmian konfiguracji i precyzyjnej kontroli procesu. LEF-2CC 2x24 mm Food lepiej odpowiada zastosowaniom, w których poza samą oceną receptury liczy się również reprezentatywność procesu i większe obciążenia mechaniczne. W przypadku modelu 2x24 mm wysoki moment obrotowy wynoszący 120 Nm na jeden ślimak rozszerza możliwości prowadzenia badań nad materiałami stawiającymi duży opór oraz nad bardziej wymagającymi formulacjami spożywczymi.

Dlaczego układ dwuślimakowy ma szczególne znaczenie w żywności

Układ dwuślimakowy zapewnia znacznie większą elastyczność procesu niż rozwiązanie jednoślimakowe, ponieważ umożliwia intensywniejsze mieszanie, bardziej równomierne rozprowadzanie składników, skuteczniejsze kształtowanie czasu przebywania materiału w układzie oraz bardziej precyzyjne dozowanie cieczy i dodatków w różnych strefach cylindra. W praktyce technologii żywności ma to szczególne znaczenie przy opracowywaniu produktów wysokobiałkowych, teksturowanych białek roślinnych, receptur wieloskładnikowych, produktów o kontrolowanej wilgotności oraz procesów wymagających wysokiej powtarzalności warunków termomechanicznych.

Wytłaczarki dwuślimakowe SiTech3D mogą pracować jako współbieżne oraz po zmianie trybu pracy jako przeciwbieżne, z zakresem L/D do 48 i w konstrukcji modułowej lub niemodułowej. Takie rozwiązanie zwiększa zakres możliwych zastosowań i pozwala lepiej dopasować urządzenie do celu badań. Ściśle zazębiające się ślimaki o profilu samoczyszczącym eliminują strefy zastoju na całej długości układu, co sprzyja stabilnej wydajności transportu i ułatwia utrzymanie procesu w warunkach spożywczych.

Teksturowanie białek roślinnych i produkty wysokobiałkowe

Jednym z najważniejszych obszarów zastosowania tej grupy urządzeń są badania nad wytłaczaniem teksturowanych białek roślinnych oraz rozwojem produktów o strukturach przypominających mięso. Rosnące zainteresowanie żywnością wysokobiałkową oraz produktami roślinnymi sprawia, że laboratoria i działy R&D potrzebują stanowisk umożliwiających świadome badanie wpływu wilgotności, temperatury, ścinania, czasu przebywania i geometrii matrycy na strukturę końcową ekstrudatu.

Laboratoryjne wytłaczarki LEF-2CC Food dobrze odpowiadają na te wymagania. Dzielone w poziomie cylindry umożliwiają szybki dostęp do wnętrza ekstrudera w celu kontroli procesu lub czyszczenia. Porty górne oraz boczne pozwalają dozować płyny i inne dodatki. Zastosowanie stali nierdzewnej i kwasoodpornej wspiera utrzymanie odpowiedniego poziomu czystości. Wysokie momenty obrotowe ślimaków umożliwiają przetwarzanie produktów stawiających duży opór i rozszerzają zakres badań nad formulacjami wysokobiałkowymi.

Modułowa matryca chłodząca i kształtowanie struktury produktu

Wyposażeniem szczególnie istotnym w badaniach nad żywnością jest modułowa matryca chłodząca. W połączeniu z laboratoryjną wytłaczarką spożywczą stanowi ona narzędzie do produkcji teksturowanych białek roślinnych na skalę laboratoryjną lub aplikacyjną. W nowoczesnych badaniach nad wysokowilgotną ekstruzją białek roślinnych właśnie etap chłodzenia po opuszczeniu sekcji ślimaków odgrywa kluczową rolę w rozwoju orientacji strukturalnej i budowie włóknistej tekstury produktu.

Modułowa konstrukcja matrycy umożliwia ekstruzję produktów o różnych wymiarach oraz różnych surowców, takich jak gluten pszenny czy soja. Porty pomiarowe 1/2” UNF zainstalowane w matrycy do teksturowania analogów mięsa umożliwiają pomiar ciśnienia lub temperatury wytłaczanego produktu spożywczego. Dzięki dokładnym pomiarom zmiany strukturalne produktu mogą być rejestrowane w czasie rzeczywistym i wiązane z uzyskanymi właściwościami końcowymi. W praktyce badawczej daje to znacznie większą kontrolę nad rozwojem produktu niż sama obserwacja gotowego ekstrudatu.

Elastyczna konfiguracja procesu i dozowanie składników

Wytłaczarki LEF-2CC Food zostały zaprojektowane tak, aby możliwe było łatwe wydłużanie lub skracanie procesu oraz dostosowywanie go do wymagań konkretnego produktu. Podajnik substancji stałych można montować w różnych strefach cylindra, zmieniając położenie co 4D. Rozwiązanie to pozwala elastycznie dobierać punkt wprowadzenia dodatków i kształtować historię procesową materiału w zależności od receptury i celu badań.

Przetwarzanie procesowe żywności wymaga często dodawania cieczy oraz pomiaru temperatury w różnych strefach cylindra. Pompy zębate i perystaltyczne umożliwiają dozowanie cieczy o różnej lepkości pod niskimi i wysokimi ciśnieniami. Elastyczna konstrukcja urządzenia pozwala testować różne procesy i udoskonalenia produktów, a różne konfiguracje ślimaków poszerzają zakres możliwych zastosowań. W praktyce oznacza to możliwość pracy zarówno nad prostymi produktami, jak zboża bezpośrednio ekspandowane, jak i nad bardziej złożonymi procesami obejmującymi surowce uboczne przemysłu spożywczego lub mieszanie ich z matrycą skrobiową albo białkową.

Granulator i badania nad produktami ekspandowanymi

Wytłaczarki mogą być wyposażone w granulator do ekspandowanych artykułów spożywczych. Rozwiązanie to jest przydatne przy wytwarzaniu bezpośrednio ekspandowanych produktów, takich jak zboża, pasze dla zwierząt wodnych czy karma dla zwierząt domowych. Wirnik z nożami granulatora jest umieszczony centralnie względem płyty matrycy, a produkt wychodzący w nieskończonych pasmach jest odcinany bezpośrednio na końcu głowicy wytłaczarki.

Długość wytwarzanego produktu można regulować przez zmianę liczby noży i prędkości wirnika. Osłona granulatora i uchwyt matrycy są obrotowe, co ułatwia czyszczenie oraz szybką wymianę płyty matrycy. Położenie wirnika względem matrycy można precyzyjnie regulować także podczas pracy, co ma duże znaczenie dla stabilności cięcia i powtarzalności kształtu produktu.

Kontrola temperatury, pomiary i wiarygodność badań

Jednym z kluczowych czynników decydujących o jakości i wiarygodności badań nad wytłaczaniem żywności jest precyzyjna kontrola temperatury i jej wiarygodny pomiar w każdej strefie układu. Cylindry ekstruderów spożywczych są wyposażone w strefy grzewczo-chłodzące z równomiernym rozprowadzeniem ciepła, a czujniki temperatury rozmieszczono w taki sposób, aby ograniczać zakłócenia pomiaru pochodzące od grzałek pracujących w wyższej temperaturze niż sam układ uplastyczniający.

Każda strefa cylindra jest wyposażona w wydajny i szybki układ chłodzenia współpracujący z układem grzania, a precyzyjną kontrolę temperatury zapewnia wielostrefowy regulator temperatury zaprojektowany przez SiTech3D. Układ sterowania umożliwia kalibrację oraz kształtowanie charakterystyki ogrzewania i chłodzenia przez badacza. W praktyce oznacza to możliwość bardziej świadomego projektowania procesu i lepszego powiązania parametrów technologicznych z właściwościami produktu.

Wymienne wkładki cylindra i konfiguracja do różnych materiałów

Istotną cechą konstrukcyjną tych urządzeń są wymienne wkładki cylindra stanowiące jego powierzchnię roboczą. Dzięki temu w relatywnie krótkim czasie można przystosować wytłaczarkę do pracy z innymi materiałami lub do innego typu badań. Rozwiązanie to zwiększa elastyczność stanowiska, ułatwia regenerację układu uplastyczniającego i pozwala lepiej dopasować urządzenie do wymagań konkretnego projektu badawczego.

W połączeniu z łatwą wymianą kompletu ślimaków daje to bardzo szerokie możliwości konfiguracji procesu. Z perspektywy laboratorium oznacza to możliwość prowadzenia badań nad bardzo różnymi materiałami stosowanymi w przemyśle spożywczym bez konieczności ograniczania się do jednego wąskiego zakresu aplikacji.

Skalowanie od laboratorium do produkcji

Laboratoryjne wytłaczarki do żywności są cennym narzędziem badawczo-rozwojowym właśnie dlatego, że pozwalają wykonywać próby, które docelowo mają zostać przeniesione do produkcji przemysłowej. Oprócz ograniczenia zużycia materiału i kosztów eksperymentów dają możliwość systematycznego testowania i modyfikowania procesu przed uruchomieniem większej instalacji. Kluczem do skutecznego skalowania jest jednak nie tylko sama konstrukcja urządzenia, lecz także kompletność danych procesowych.

Wytłaczarki laboratoryjne LEF-2CC Food mogą być wyposażone w specjalistyczne oprzyrządowanie do kontroli procesu, które umożliwia ciągły pomiar i rejestrację parametrów. Dzięki temu możliwe jest dokładniejsze odwzorowanie procesu w sprzęcie produkcyjnym i lepsze zrozumienie zależności pomiędzy recepturą, konfiguracją układu, parametrami procesu i właściwościami końcowymi produktu. To właśnie taka funkcja badawcza odróżnia dobrze zaprojektowaną wytłaczarkę laboratoryjną od uproszczonego urządzenia demonstracyjnego.

FAQ - laboratoryjne wytłaczarki dwuślimakowe do żywności

Do czego służą laboratoryjne wytłaczarki dwuślimakowe do żywności?

Laboratoryjne wytłaczarki dwuślimakowe do żywności służą do badań nad ekstruzją spożywczą, opracowywania nowych receptur, teksturowania białek roślinnych, badań nad produktami wysokobiałkowymi, produktami ekspandowanymi, karmą i paszami oraz do przygotowania procesu do późniejszego skalowania.

Kiedy wybrać LEF-2CC 2x20 mm Food, a kiedy LEF-2CC 2x24 mm Food?

LEF-2CC 2x20 mm Food lepiej sprawdza się w badaniach wymagających małej ilości surowca i częstych zmian konfiguracji. LEF-2CC 2x24 mm Food jest korzystniejsza wtedy, gdy potrzebne są bardziej reprezentatywne warunki procesu, większe obciążenia mechaniczne i szersze możliwości skalowania badań.

Dlaczego układ dwuślimakowy jest tak ważny w badaniach nad żywnością?

Układ dwuślimakowy zapewnia intensywniejsze mieszanie, większą elastyczność konfiguracji procesu, łatwiejsze dozowanie płynów i dodatków oraz lepszą kontrolę czasu przebywania materiału w układzie. Ma to szczególne znaczenie przy produktach wysokobiałkowych, teksturowanych białkach roślinnych i recepturach wieloskładnikowych.

Do czego służy modułowa matryca chłodząca?

Modułowa matryca chłodząca jest kluczowym elementem badań nad teksturowanymi białkami roślinnymi i produktami o strukturze włóknistej. Umożliwia kontrolowane chłodzenie ekstrudatu po opuszczeniu sekcji ślimaków, co ma bezpośredni wpływ na rozwój struktury produktu.

Czy na tych urządzeniach można prowadzić badania nad analogami mięsa?

Tak. Wytłaczarki LEF-2CC Food są przeznaczone między innymi do badań nad wytłaczaniem teksturowanych białek roślinnych i rozwojem produktów roślinnych o teksturach przypominających mięso. W takich zastosowaniach szczególnie ważne są wysoki moment obrotowy, możliwość dozowania dodatków oraz modułowa matryca chłodząca.

Jakie znaczenie mają dzielone cylindry?

Dzielone i otwierane w poziomie cylindry umożliwiają szybki dostęp do wnętrza ekstrudera w celu kontroli procesu, czyszczenia i zmiany konfiguracji. W laboratorium znacznie ułatwia to prowadzenie prac badawczych i skraca czas przezbrojeń.

Po co porty górne i boczne w cylindrze?

Porty górne i boczne umożliwiają dozowanie płynów, dodatków oraz współpracę z podajnikami i układami pomocniczymi. Dzięki temu można świadomie dobierać punkt wprowadzenia składnika do procesu i lepiej kontrolować jego wpływ na strukturę oraz przebieg ekstruzji.

Czy na tych wytłaczarkach można badać produkty ekspandowane?

Tak. Urządzenia mogą być wyposażone w granulator do ekspandowanych artykułów spożywczych, co umożliwia badania nad zbożami, przekąskami, paszami dla zwierząt wodnych i karmą dla zwierząt domowych.

Jakie parametry procesu warto monitorować podczas badań?

Najważniejsze są temperatury poszczególnych stref cylindra i matrycy, moment obrotowy, ciśnienie, temperatura produktu, prędkość obrotowa ślimaków, parametry dozowania składników oraz dane związane z chłodzeniem i formowaniem produktu.

Czy wyniki z laboratorium można skalować do produkcji?

Tak, pod warunkiem że proces laboratoryjny jest dobrze zaprojektowany, a jego parametry są mierzone i rejestrowane. To właśnie kompletność danych procesowych i możliwość świadomej konfiguracji układu pozwalają wiarygodnie przenosić wyniki z laboratorium do skali pilotażowej i przemysłowej.