Propriétés physiques et chimiques des matières premières et leur effet sur l'extrusion
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Pourquoi les propriétés des matières premières déterminent le comportement d'extrusion
L'extrusion est un processus continu dans lequel la machine réagit au matériau, et le même réglage de la machine ne produira pas le même produit à partir de deux flux de purée différents. La taille des particules, la teneur en amidon, la teneur en protéines, les matières grasses brutes, les fibres, l'humidité et la densité apparente déterminent le degré de cisaillement développé par la vis, la quantité de chaleur générée et la mesure dans laquelle l'extrudat se dilatera à la filière. Les opérateurs qui enregistrent ces propriétés pour chaque livraison peuvent prédire la direction d'un changement et ajuster la vitesse de l'eau, de la vapeur et de la vis avant que le produit ne s'écarte des spécifications, au lieu de corriger après la production d'un lot de granulés denses ou brisés.
Taille des particules et son effet sur l'expansion
La finesse de broyage est la plus contrôlable de toutes les propriétés matérielles. Les particules grossières réduisent le coefficient de dilatation, favorisent le blocage de la filière, affaiblissent l'effet de pétrissage dans le fût, augmentent l'usure des vis et de la filière et donnent une surface rugueuse des granulés, car l'eau et la vapeur ne peuvent pas pénétrer à l'intérieur des particules plus grosses pendant le court temps de séjour dans le conditionneur. Un broyage trop fin-a son propre coût : il augmente l'énergie de broyage, réduit le rendement du broyeur à marteaux, augmente la poussière dans le séchoir et peut rendre la purée si cohérente que l'alimentation est dosée de manière inégale. Pour les produits extrudés, l'objectif pratique est une purée dans laquelle la plupart des particules passent un tamis de 40 à 80 mesh, et la finesse de broyage est vérifiée par la méthode à deux-tamis de GB/T 5917.1. Les désignations de tamis utilisées pour la comparaison, telles que 80 mesh à 0,180 mm et 120 mesh à 0,125 mm, sont définies dans la spécification du tamis ASTM E11.
Amidon, protéines et graisses à l'intérieur du baril
| Propriété | Effet sur l'extrusion | Manipulation pratique |
|---|---|---|
| Teneur en amidon | Un amidon disponible plus élevé augmente l'expansion et la flottation, élargit la fenêtre d'exploitation | Utiliser les farines de céréales et la fécule de pomme de terre comme moteurs d’expansion |
| Niveau de protéines | Les protéines affectent la viscosité et la texture de la matière fondue et augmentent la pression de la filière. | Équilibrez les repas protéinés par rapport à l'amidon disponible |
| Matière grasse brute | Au-dessus d'environ 8 % dans le canon, il lubrifie la vis, coupant le cisaillement et l'expansion | Retenir la graisse et l'appliquer dans le tambour d'enduction |
| Fibre | Réduit l’expansion, augmente l’usure et la demande en eau | Broyez plus finement et attendez-vous à un débit inférieur |
| Humidité | Contrôle la viscosité de la matière fondue et la charge de séchage finale | Retient constamment l'humidité de la purée dans la fenêtre d'extrusion |
L'amidon est le principal formateur de structure. Une teneur en amidon disponible modérément plus élevée augmente le coefficient d'expansion et le taux de flottaison des granulés aquatiques, élargit la fenêtre de fonctionnement afin que la qualité soit plus facile à maintenir et améliore l'apparence et la finition de surface du produit. La graisse agit dans le sens inverse : une fois que l'huile libre dans le moût dépasse environ 8 %, en particulier pour les machines à vis unique-, le matériau devient glissant dans le fût, l'homogénéité diminue et l'extrudat perd à la fois son expansion et sa résistance.
Fibres, humidité et densité apparente
Une teneur élevée en fibres brutes est la cause la plus courante d’une ligne qui ne tiendra pas son expansion. Les matériaux fibreux nécessitent plus d'eau et plus d'énergie mécanique, réduisent la capacité et ont tendance à produire une surface grossière et des granulés cassants. L'humidité est le levier d'équilibre : trop peu et la matière fondue est trop -cisaillée et brûle, avec une usure de la matrice augmentant fortement ; trop et l'extrudat est mou, mal expansé et coûteux à sécher, car tout point supplémentaire d'humidité au niveau de la filière doit être à nouveau éliminé dans le sécheur. La densité apparente du moût entrant affecte le débit d'alimentation de l'extrudeuse et le degré de remplissage de la vis, de sorte qu'une livraison de matériau inhabituellement léger affamera les ailettes et produira un flux de filière pulsé si l'alimentateur n'est pas ajusté.
Données de laboratoire à alimenter dans les points de consigne de la ligne
Les propriétés importantes peuvent toutes être mesurées avec des méthodes de laboratoire de routine, et chaque résultat doit être écrit sur la feuille de production afin que les paramètres puissent être rattachés au matériau plutôt qu'à la mémoire de l'opérateur. Les protéines brutes sont déterminées par la norme ISO 5983-1, les cendres brutes par la norme ISO 5984, les fibres brutes par la norme ISO 6865 et l'humidité par la norme ISO 6496 ou GB/T 6435, avec la taille des particules de purée par la norme GB/T 5917.1 et l'uniformité du mélange par la norme GB/T 5918. Les paramètres d'hygiène suivent la norme GB 13078 et sont particulièrement pertinents pour les ingrédients à base de maïs-et pour la farine et les graisses de poisson, qui sont les matériaux les plus susceptibles de contenir des mycotoxines ou d'arriver déjà oxydés. Un simple tableau de corrélation - ingrédient, humidité, matières grasses brutes, taille des particules, densité apparente résultante du granulé fini - vaut plus pour l'opérateur que n'importe quel rapport de laboratoire, car il convertit la variabilité des matières premières en un point de consigne qui peut être modifié avant que le produit ne sorte des spécifications.
Foire aux questions
Q:Quelle propriété des matières premières a le plus grand effet sur l’expansion des pellets ?
A : Teneur en amidon disponible, suivie de la taille des particules et de l'humidité. La graisse et les fibres suppriment toutes deux l'expansion, c'est pourquoi le niveau de graisse du fût est plafonné et la fraction de fourrage grossier est broyée à une taille définie.
Q:Pourquoi une nouvelle livraison du même ingrédient modifie-t-elle la densité du produit ?
R : Parce que l'humidité, la teneur en matières grasses et la taille des particules varient d'une livraison à l'autre, même lorsque les spécifications restent inchangées. La vérification de ces trois paramètres à l’arrivée explique les changements les plus inattendus de la densité apparente.
Q:Un broyage plus fin améliore-t-il toujours la qualité des pellets ?
R : Il améliore la finition de surface et l'expansion jusqu'à un certain point, mais il augmente l'énergie de broyage et réduit le rendement du broyeur à marteaux. La limite pratique est fixée par les spécifications du produit et par la capacité du séchoir, et non par le seul broyage.
Q:Comment gérer les graisses dans un aliment aquatique-énergétique ?
R : Maintenez la teneur en graisse brute du baril en dessous d'environ 8 % afin que la matière fondue conserve sa structure, puis appliquez la graisse restante dans le tambour d'enrobage après séchage, où elle contient également des additifs sensibles à la chaleur.
Q:Quel est le programme minimum de laboratoire pour une ligne d’extrusion ?
R : Humidité, protéines brutes, cendres brutes, fibres brutes et taille des particules sur la purée entrante, plus humidité et densité apparente sur le granulé fini, avec des paramètres d'hygiène vérifiés dans les limites de GB 13078.
