اکسترودرها و کاربرد آنها در صنایع غذایی

ماشین‌آلات صنایع غذایی

انواع اکسترودر
اکسترودر (Extruder) به مجموعه مارپیچ حلزونی و قالب پرس، گفته می‌شود که توسط آن محصول تحت فشار و عبور از مارپیچ حلزونی و قالب پرس با اشکال مورد نظر و اندازه‌های معین فراوری می‌شود.

اسنک (Snack)
اسنک (Snack) غذای فوری و آماده‌ای است که به عنوان غذای نیم‌روز یا تنقلات استفاده می‌شود.
همانند چیپس‌ سیب‌زمینی، چوب شور (pretzels)، ذرت پرک شده و...، مغزها، انواع کراکرها و اسنک‌های گوشتی، بسته‌های غلات و بسیاری از محصولات خوش‌طعم دیگر که طی فرآیندی اکستروده شده و به مصرف می‌رسند. شفافیت و صدای خرت خرت، حجم بالا و سطح بزرگ‌تر نسبت به وزن اسنک‌ها از خصوصیات این محصولات هستند که به واسطه هوادهی (AERATION) و توسعه بافت سلولی مواد غذایی ایجاد می‌شوند.
هوادهی ممکن است با رشد مخمر و تولید دی‌اکسید کربن (فرمانتاسیون)، استفاده از مواد بهبود‌دهنده بافت که تولید دی‌اکسید کربن می‌کنند (مانند بکینگ پودر و بی‌کربنات آمونیوم)‌، یا به دلیل آزاد شدن ناگهانی فشار سیلندر یا انبساط اکستروژنی و یا سرخ کردن یا خشک کردن تحت خلا صورت بگیرد. در روش تولید اسنک‌ها با استفاده از عملیات اکستروژن، ترکیب یا فرمول مایع قبل از آنکه وارد استوانه اکسترودر شود مشخص شده و در اثر عملیات بدون تغییر باقی می‌ماند.

لازم به ذکر است که فرآیند صنعتی تولید ماکارونی به روش مداوم نیز با استفاده از تکنیک پرس اکستراسیون مداوم صورت می‌گیرد.
اکسترودرها برحسب روش کار به اکسترودرهای سرد یا اکسترودرهای داغ تقسیم می‌شوند. همچنین اکستروردها را بر حسب شیوه ساخت به دو نوع اکسترودرهای ساده یا دوقلو تقسیم می‌کنند.
اساس کار تمامی اکسترودرها شبیه هم است. در هر حال مواد دانه‌ای‌شکل به داخل مخزن اکسترودر می‌ریزند، مارپیچ اکسترودر مواد را حمل و متراکم می‌کنند، سپس بر اثر اعمال کار روی بلغور، بلغورها به توده پلاستیکی تبدیل شده، از داخل یک منفذ (die) عبور کرده، به وسیله یک کارد بریده می‌شود و در نهایت به اشکال متنوع میله‌ای، گلوله‌ای، دونات، نوار، مارپیچ و یا پیوسته تبدیل می‌شود.

اکسترودرهای داغ
ماده غذایی در یک دیگ اکستروسیون که بدنه آن دوجداره بوده و در آن بخار جریان دارد و یا در یک مارپیچ گرم دارای بدنه دوجداره، حرارت داده می‌شود. (در برخی از طرح‌ها، از عناصر گرمادهنده القایی الکتریکی برای گرم کردن مخزن اکسترودر استفاده می‌شود.)
در اثر اصطکاک میان محصول و مارپیچ و دنده‌های داخلی مخزن گرما تولید می‌شود. تراکم نیز به وسیله افزایش قطر مارپیچ و کاهش خانه‌های مارپیچ و استفاده از یک مخزن که در انتها قطرش کاهش یافته و داخل آن مارپیچ‌هایی با قطر کاهش‌یابنده نصب شده و قرار دادن محدودیت در پله‌های مارپیچ، با استفاده از یک قالب (منفذ) فشار ایجاد می‌شود.
برای تولید محصول پف کرده، از فشار زیاد و یک منفذ کوچک استفاده می‌شود. فرآیند تولید محصولاتی مانند پفک بدین صورت است که در هنگام خروج محصول از داخل منفذ ناگهان از فشار کاسته می‌شود، در اثر این افت فشار رطوبت به شکل بخار و گاز از محصول خارج شده و فراورده حاصل سبک ولی حجیم می‌شود. میزان تصعید به وسیله فشار و دمای تولید شده در اکسترودر و خواص رئولوژیکی ماده غذایی کنترل می‌شود.
فشار پایین و یا منفذ بزرگ برای تولید فراورده‌هایی با چگالی زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
هر دو نوع اکستروسیون‌های داغ از نوع فرآیند *HTST هستند و تلفات مواد مغذی و آلودگی‌های میکروبی به حداقل ممکن تقلیل می‌یابند.

اکستروسیون سرد
در این تکنیک محصول بدون آنکه فرآیند پخت صورت گیرد به ماده نواری‌شکل تغییر شکل داده، متورم می‌شود.
در این سیستم، اکسترودر دارای دنده‌های عمیق است و دستگاه با سرعت کم داخل یک مخزن صاف حرکت می‌کند تا مواد را با اصطکاک کم اکستروده کند. از این سیستم برای تولید ماکارونی، خمیرهای شیرین و... استفاده می‌شود.

اکسترودرهای مارپیچی ساده (تک مارپیچ)
این اکسترودرها براساس میزان برشی که بر ماده‌غذایی ایجاد می‌کنند تقسیم‌بندی می‌شوند:
1 _ برش زیاد (سریال‌های صبحانه و غذاهای تنقلاتی)
2 _ برش متوسط (غذاها حیوانات دست‌آموز)
3 _ برش کم (ماکارونی و فراورده‌های گوشتی)
مارپیچ اکسترودر از قسمت‌های متعددی از قبیل قسمت تغذیه (برای کمپرس کردن ذرات به شکل توده همگن)، همزن (برای کمپرس کردن)، مخلوط کن، برش (برش مواد غذایی پلاستیک شده)، بخش برش با قدرت بالا و بخش پخت تشکیل می‌شود.
انتقال مواد از داخل اکسترودرهای تک مارپیچ به میزان اصطکاک سطح مخزن بستگی دارد. موادی که به سمت جلو جریان می‌یابند، برحسب نقش مارپیچ و حرکات پس‌رونده در طول مخزن (جریان فشار و جریان نشست) جابه‌جا می‌شوند.
فشار به وسیله بالا رفتن میزان آن در پشت منفذ قالب و جریان مواد بین مارپیچ و مخزن تنظیم می‌شود.

اکسترودرهای دوقلو
اکسترودرهای مارپیچ دوقلو به شکل 8 در داخل مخزن دوران می‌کنند و براساس جهت دوران و مسیری که مارپیچ‌ها به شکل دایره درمی‌آیند تقسیم می‌شوند.
مارپیچ‌هایی که به شکل Co – rotating درمی‌آیند اغلب برای کاربردهای فراوری غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرند، دوران مارپیچ‌ها موجب جلو بردن مواد از داخل اکسترودر شده و تشکیل حلقه اختلاط را بهبود بخشیده و از دوران مواد در درون مخزن جلوگیری می‌کند.

مزایای اکسترودرهای مارپیچی دوقلو
1 _ در مقایسه با مارپیچ ساده که باید از ماده پر باشد تا به درستی عمل کند، میزان ورودی مواد به داخل اکسترودرهای مارپیچی را می‌توان مستقل از میزان ماده تغذیه شونده و نوسانات میزان تولید داخل مارپیچ تنظیم کرد.
2 _ دستگاه‌های دومارپیچه می‌توانند مواد با رطوبت بالا یا سایر محصولاتی که در نوع ساده می‌لغزند و به خوبی منتقل نمی‌شوند را جابه‌جا کند و انعطاف‌پذیری بیشتری در تولید دارند.
3 _ در این نوع اکسترودر برای کنترل فشار در مخزن، از نقل مکان به جلو یا عقب استفاده می‌شود.
4 _ در بخش تخلیه کم، فشار لازم برای عملیات اکستروژن تامین‌شده و در معرض بخش کوچک‌تر ماشین قرار می‌گیرد.
5 _ در حالی که اکسترودرهای تک‌مارپیچ محدود به دامنه ویژه‌ای از اندازه ذرات گرانولی هستند، اکسترودرهای دوقلو مخلوطی از اندازه‌های ذرات، از پودر نرم تا غلات را فراوری می‌کنند.