Como melhorar meu processo de extrusão? Benefícios obtidos com uso de extrusoras de rosca dupla - Luiz Gomide - Ferraz Máquinas
Como melhorar meu processo de extrusão? Benefícios obtidos com uso de extrusoras de rosca dupla - Luiz Gomide
O artigo a seguir busca responder a 4 perguntas muito importantes para todos os que pretendem ingressar ou que já atuam no segmento de extrusão de alimentos: 1) O que é extrusão?; 2) Quais as vantagens relativas ao uso do processo de extrusão?; 3) Quais fatores influenciam o processo de extrusão? e 4) Qual a diferença entre extrusora de rosca simples e de rosca dupla?
É o processo pelo qual amidos e/ou proteínas umedecidos, expansíveis, tomam forma plástica e são cozidos em um tubo sob uma combinação de umidade, pressão, temperatura e fricção mecânica. Envolve vários processos, tais como mistura, cisalhamento, cozimento e modelamento.
Quais as vantagens relativas ao uso do processo de extrusão?
Durante a extrusão, o alimento é submetido à alta temperatura e pressão. Dependendo da mistura, da máquina e do que se espera da ração, a pressão pode chegar a 3 ou 4 atmosferas e a temperatura atingir 90-110° C. O amido é gelatinizado (até 95%) e quebrado em moléculas menores, mais absorvíveis pelos animais e mais estáveis na água. Esse é o principal motivo do crescente uso de dietas extrusadas para organismos aquáticos.
Pelo fato de ser um processo de alta temperatura e curto tempo de residência, as perdas de nutrientes são pequenas. Fatores antipalatáveis são destruídos e inibidores de crescimento e enzimas são inativados durante o processo. Os produtos possuem longa vida de prateleira sem refrigeração, apresentando-se com uma baixa contagem total de microrganismos e livres de patógenos e Salmonella.
Outra vantagem do processo é sua elevada versatilidade, pois, com base na extrusão, pode ser obtida uma grande diversidade de produtos, de forma e tamanho bastante variáveis, através de diferentes combinações de ingredientes, condições de operação da extrusora e configuração do canhão.
Outra vantagem adicional é que o processo de extrusão possui elevado nível de produtividade, significativamente superior àquela apresentada por outros processos de cozedura e moldagem, tanto mais que se trata de uma operação que pode ser efetuada em processo contínuo, numa linha de processamento com elevado grau de automação, resultando em elevada eficiência e economia ao longo do processo.
Quais fatores influenciam o processo de extrusão?
O controle das condições de extrusão tais como temperatura do canhão e do condicionador, taxa de compressão da rosca, taxa de alimentação, teor de umidade e granulometria do produto a ser extrusado, é essencial para garantir a boa qualidade do produto e evitar perdas de nutrientes.
É também muito importante a existência de um dispositivo de pré-condicionamento das matérias-primas antes do canhão da extrusora, para assegurar uma adequada homogeneização das mesmas, embora também seja útil para reduzir o consumo de energia mecânica e/ou aumentar a capacidade do sistema de extrusão. Geralmente, nesta etapa, os produtos granulados ou os pulverulentos são umidificados usando água ou vapor, assegurando uma maior uniformidade do material à entrada da extrusora e maior consistência nas suas condições de operação.
A temperatura utilizada no processo de extrusão exerce papel importante nas mudanças das propriedades físico-químicas dos produtos extrusados. Os amidos degradados são compostos de moléculas com baixo peso molecular em decorrência da dextrinização do amido. Esse fenômeno usualmente ocorre em temperaturas de extrusão maiores do que 160ºC; para o amido de milho, o maior grau de gelatinização foi observado quando o mesmo foi extrusado a temperatura de 130ºC.
Configuração do canhão:
O grau de gelatinização de amido aumenta com o aumento do tempo de retenção da matéria-prima no extrusor e este parâmetro é controlado pela configuração da rosca. O conjunto formado por eixo com helicóides e a superfície interna do canhão são também, por regra, rugosas ou ranhuradas, de modo a evitar o escorregamento e a fomentar uma adesão maior da matéria-prima às superfícies internas do equipamento. Deste modo, e dado que, por regra, o espaçamento interno do canhão, entre a sua superfície interior e a superfície da rosca é muito pequeno, a matéria-prima, em face da rotação do eixo com helicóides, vê-se submetida a pressões elevadas.
Granulometria do produto:
Como pode ser visto na imagem a seguir, quanto menor o padrão de granulometria do produto a ser extrusado, melhor o resultado final obtido, visto que as partículas estarão mais expostas ao processo de extrusão, e também será gerado menos finos após a saída do produto da extrusora até o ensaque, ao longo de processo tais como secagem, resfriamento e aplicação de óleo.
Nível de gordura do produto:
Como pode ser visto na figura abaixo, o nível de gordura ideal do produto para o processo de extrusão, considerando modelo de extrusora de rosca simples, é inferior a 7%. Para níveis de 7 a 12%, para cada 1% de acréscimo de gordura, a densidade final do produto aumentará 16 g/ litro. Para níveis de gordura acima de 12%, considera-se que o produto final terá pouca ou nenhuma expansão.
Mas será que existe uma maneira de extrusar produtos com alta porcentagem de gordura?
Comummente, as extrusoras de rosca dupla usadas em processamento alimentar apresentam um canhão cuja secção transversal conjunta dos dois parafusos entrelaçados tem a forma de oito, girando os mesmos em co-rotação. Em face do seu movimento, estes equipamentos são autolimpantes, isto é, o passo de um parafuso raspa a massa que está aderida ao outro. Isto permite que o produto escoe ao longo do comprimento do canhão, alternando entre um lado e o outro do mesmo.
A empresa Ferraz Máquinas possui atualmente 3 modelos de extrusoras de rosca dupla, cujas capacidades produtivas estão representadas na tabela abaixo.
Vantagens relativas ao uso de extrusoras de rosca dupla:
As extrusoras de rosca dupla apresentam diversas vantagens em relação às mono rosca. Podemos citar: melhor uniformidade do produto final, a possibilidade de produção de alimentos com altos teores de extrato-etéreo (acima de 17% e até 20%), e a possibilidade de extrusão com adição de carne fresca ou outros produtos com altos teores de umidade(acima de 30%).
Além disso, alguns produtos especiais que podem ser fabricados utilizando extrusoras de rosca dupla estão representados abaixo:
Possibilidade de produção de alimentos co-extrusados, ou seja, com 2 cores diferentes na mesma partícula, conforme imagem.
Possibilidade de produção de ração com tamanhos bastante reduzidos (0,8 a 2.00mm de diâmetro).
Obs: para produtos com granulometria final abaixo de 1mm, utiliza-se moinho pulverizador, para garantir padrão de moagem mais fina.
Possibilidade de produção de "nuggets", também conhecidos no mercado como "almofadas", com a possibilidade de inclusão de recheio ou corante no interior do "nugget".
Possibilidade de produção de "bifinho", similar àqueles fabricados com carne bovina, porém nesse caso, utiliza-se farelos como matéria prima, tornando possível a fabricação dos "bifinhos" na extrusora de rosca dupla.
Possibilidade de produção de carne de soja, para alimentação humana.
Possibilidade de produção de "snacks" para alimentação humana (a imagem abaixo mostra snack fabricado a partir de arroz, utilizando processo de extrusão).