Extruder cu Melci

CAP. I. EXTRUDERE CU DOI MELCI SAU MAI MULŢI MELCI

1.1. Introducere

Arta extrudării este deja veche. În Anglia, în 1797, Joseph Bramah a construit o presă manuală cu piston pentru fabricarea conductelor, maşină care este gândită a fi primul extruder. Nu după mult timp, alte materiale ca săpun, macaroane şi materiale de construcţie au fost prelucrate pe maşini similare. Primul extruder cu doi melci a fost utilizat în 1869, de Follows şi Bates în Anglia, la fabricarea cârnaţilor. Primul extruder cu doi melci pentru prelucrarea materialelor plastice a fost construit chiar înainte de al doilea război mondial, de Roberto Colombo la LMP (Lavorazione Materie Plastiche, Torino, Italia) şi Carlo Pasquetti. Ei au lucrat pe problema amestecării acetatului de celuloză, fără să utilizeze solvent. Colombo a dezvoltat în acest sens un sistem al melcilor corotativi angrenaţi; s-a obţinut astfel nu doar o amestecare, ci şi o extrudare.

Extruderele cu doi melci au fost perfecţionate şi au fost proiectate tipuri diferite de melci, fiecare fabrică găsind propria soluţie pentru necesităţile variate ale proceselor de extrudare. Câteva fabrici, în special la început, au proiectat melcii uniform pe toată lungimea lor, în timp ce altele, păstrând flancurile similare cu acelea ale extruderelor cu un melc, au proiectat canalele rectangulare mai puţin adânci.

Extrudarea este un procedeu care constă în parcurgerea forţată a unui volum de material printr-un orificiu de dimensiuni mici, filiera, sub acţiunea presiunii generate de o maşină cu piston sau cu melc (cu un melc sau cu mai mulţi). Melcul serveşte nu doar la comprimarea materialului prelucrat, ci şi la transportul şi transformarea stării acestuia. Tehnicile de extrudare au rezultat dintr-un transfer de tehnologie între industria polimerilor sintetici şi industria agroalimentară.

Din 1950, aplicarea extrudării a condus, prin toată gama de reacţii, la dezvoltarea produselor alimentare şi a celor chimice. Dezvoltarea reală a avut loc începând cu 1960, când extrudarea a fost aplicată la prepararea proteinelor texturate şi la extracţia uleiului din oleaginoase. În timpul aceleiaşi perioade se asistă la introducerea alimentelor semi-umede pentru animale, care au suferit o dezvoltare comercială cu apariţia extruderului cu doi melci.

Maşinile cu doi melci sunt construite similar cu extruderele cu un melc; componentele sunt cel puţin la fel. Există un corp de bază care se compune din subansamblul melci-cilindru (1), cap de extrudare (2), batiu (3), sistem de dozare (4), un sistem de acţionare şi un dispozitiv de tăiere a extrudatului la ieşirea din capul de extrudere (fig. 1.1).

O diferenţă majoră între extruderele cu un melc şi cele cu doi melci constă în mecanismul de transport. În extruderele cu un melc el este bazat pe forţele de frecare din zona de transport a solidelor şi pe forţele vâscoase din zona de transport a topiturii. De aceea, procesul de extrudare cu un melc este dependent de proprietăţile de frecare şi cele vâscoase ale materialului.

Extruderele cu doi melci pot fi proiectate cu caracteristici de transport precise. Acestea se obţin printr-o configuraţie geometrică, în care materialul este mai mult sau mai puţin prins în compartimentele formate de cei doi melci şi cilindru. Extruderele trebuie să fie angrenate complet: spira unui melc trebuie să se potrivească în canalul melcului opus. Cu cât este mai bună etanşarea dintre spiră şi canal, cu atât mai precisă va fi caracteristica de transport. În acest tip de extruder proprietăţile de frecare şi cele vâscoase ale materialului vor avea un efect minim asupra transportului în extruder. Există numeroase tipuri de extrudere cu doi melci şi nu toate au caracteristici precise de transport. De fapt, variatele tipuri de extrudere cu doi melci au diferenţe considerabile în principiile de operare. O posibilă clasificare a extruderelor cu doi melci este arătată în tab.1.1.

Principala distincţie se face între extruderele cu doi melci angrenaţi şi neangrenaţi. Ultimele sunt extruderele unde spirele unui melc nu pătrund în canalul celuilalt melc. Aceste extrudere nu pot forma compartimente închise sau semi-închise şi de aceea nu au caracteristici precise de transport. În extruderele angrenate, gradul de angrenare poate varia de la angrenarea deplină la neangrenare, cu corespondenţa corespunzătoare a caracteristicilor de transport. Angrenarea completă este o condiţie necesară, dar nu suficientă, pentru transportul precis.