par Diego Clivio, Clivio Solutions, Argentine

 

Le procédé d'extrusion est un procédé thermomécanique qui consiste à forcer un produit à traverser un ou plusieurs trous de taille spécifique sous une certaine pression et température grâce au concept de vis d'Archimède (également appelée "vis sans fin").

Les processus d'extrusion dans le traitement des aliments extrudés pour animaux de compagnie et de l'aquaculture visent à cuire un mélange de matières premières et d'ingrédients, lui donnant la forme de croquette (granule / croquette) qui facilite sa manipulation ultérieure.

Les processus les plus importants qui ont lieu à l'intérieur d'une extrudeuse sont la gélatinisation des amidons et la texturisation des protéines. Les deux processus aident à une meilleure digestibilité, ainsi qu'à former une structure et une texture qui hébergent d'autres ingrédients, minéraux et graisses de manière stable et uniforme.

Pour une bonne gélatinisation des amidons et une texturation des protéines, il faut de l'humidité (qui est ajoutée sous forme d'eau liquide et de vapeur lors du pré-conditionnement et / ou de l'extrusion). Des températures appropriées sont également nécessaires, qui peuvent être fournies par l'addition de vapeur, ainsi que produites par le travail mécanique et le frottement produits par les vis. L'énergie mécanique est également nécessaire, accordée par l'action de cisaillement des vis.

Aujourd'hui, il existe deux formes technologiques d'extrusion, extrusion monovis (SSE) et bivis (TSE). Dans cet article, nous parlerons des caractéristiques, avantages et inconvénients de chacune de ces technologies.

Extrudeuse monovis

Dans les extrudeuses monovis, on observe comme caractéristique que la vis déplace les matériaux à travers le canal en développant un "flux de traînée" dont la vitesse est directement proportionnelle à la vitesse de la vis. Du fait de la contrainte de la filière dans le refoulement de l'extrudeuse, il existe un "flux de contre-pression", qui va dans le sens opposé au flux de traînée. Par conséquent, le débit dans les extrudeuses monovis est équivalent au débit de traînée moins le débit de contre-pression.

La dynamique d'écoulement dans le canal de vis nous montre que les particules de fluide se déplacent à des vitesses différentes et qu'elles n'interagissent pas dans leur intégralité, ce qui entraîne une dispersion des temps de séjour et un mélange irrégulier.

Par conséquent, le transfert de chaleur, ainsi que l'entrée d'énergie mécanique dans la section de cuisson, sont très limités. De plus, la longueur du cisaillement dépend de l'espace, ce qui génère des hétérogénéités des propriétés de fusion (durée de cuisson, température et pression).

En bref, les caractéristiques de la technologie monovis:

•    Une seule section de traitement

•    Une dépendance unique sur les performances et la vitesse de la vis

•    Un seul point de fonctionnement (performances combinées à une vitesse de vis et une zone d'ouverture de matrice maximales)

•    Limitations du mélange, ce qui limite le transfert de chaleur, l'apport d'énergie mécanique et génère des hétérogénéités dans la fusion des particules (durée de cuisson, composition, température et pression)

•    Plus l'usure de la vis est élevée, plus les performances de l'extrudeuse sont faibles. Une réduction de 10 à 20% peut être observée pendant la durée de vie de la vis

•    Les "facteurs de lubrification" dans la composition du mélange génèrent un ruissellement, ce qui réduit les performances de l'extrudeuse et l'addition d'énergie mécanique.

Extrudeuse bivis

Les extrudeuses bivis ont de multiples sections de traitement, (fusion / cuisson, vapeurs / extraction de gaz, vapeurs / pompage volumétrique), grâce aux différentes restrictions générées par le travail des vis.

Dans les extrudeuses bivis, on observe un mélange très poussé dans la zone de couplage des vis (via l'utilisation de macro-mélange et micro-mélange).

Par conséquent, le coefficient de transfert de chaleur dans ces sections est très élevé. Des fusions homogènes peuvent être obtenues avec une liaison optimisée des lipides. L'expansion se développe de manière cohérente, conduisant à une excellente densité, texture et forme du produit final, ainsi qu'à une densité et une couleur uniformes.

En bref, les caractéristiques de la technologie bivis:

•    Plusieurs sections de traitement

•    Les performances et la vitesse de la vis ne sont pas liées. Ainsi, pour un mélange formulé, les extrudeuses bivis se caractérisent par leurs nombreux points de fonctionnement. De plus, le profil de la vis peut varier considérablement pour moduler l'ajout d'énergie mécanique

•    The mixing process is very thorough, providing great additional benefits in relation to the quality of the product

•    Le processus de mélange est très minutieux, offrant de grands avantages supplémentaires par rapport à la qualité du produit

•    Moins de sensibilité aux changements de matières premières

•    Tolérance accrue aux changements d'humidité, d'agrégats de fibres et de graisses

•    Meilleure qualité et cohérence du produit final

•    Une plus grande flexibilité globale du processus.

 

Dans la production d'aliments aquacoles, la meilleure uniformité possible et le niveau élevé de dégazage réduisent les chances de granulés flottants lors de la production d'aliments aquacoles coulants. Grâce à l'action des deux vis, l'extrusion bivis nous permet de produire des micro-pastilles jusqu'à 500 microns (0,5 mm).

Dans le cas particulier des experts en extrusion Clextral, des économies d'énergie significatives lors du séchage sont réalisées grâce à leur capacité à travailler avec deux à trois pour cent d'humidité en moins. Il en résulte des produits finaux améliorés.

Conclusion

Les deux technologies d'extrusion sont largement utilisées dans le secteur de la production d'aliments pour animaux de compagnie et d'aliments aquacoles. La technologie monovis nécessite généralement un coût d'investissement moindre et des coûts en pièces de rechange inférieurs.

Alors que les extrudeuses bivis nécessitent un investissement plus élevé, cet investissement offre la possibilité de travailler avec une gamme plus large de matières premières avec plus de fibres, plus de protéines végétales et une teneur en matières grasses plus élevée.

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