Como controlar a temperatura de processamento de uma extrusora de alimentação extrudida?

O princípio de controle de temperatura das máquinas automáticas de fabricação de ração para peixes baseia-se nos efeitos duplos de "geração de calor por cisalhamento mecânico + aquecimento externo". Dentro do barril, os ingredientes da ração são submetidos à extrusão e cisalhamento em alta velocidade pelo parafuso, gerando uma quantidade significativa de calor por atrito, que corresponde a 30%-50% do calor total. Simultaneamente, as bobinas de aquecimento externas (resistivas ou eletromagnéticas) fornecem aquecimento auxiliar, garantindo que a temperatura atinja o limiar necessário para o inchamento dos ingredientes. A essência do controle de temperatura é coordenar a relação entre a geração de calor por cisalhamento mecânico e o aquecimento externo por meio de um sistema de controle PLC, mantendo a estabilidade da temperatura em cada zona de processamento.

A diferença nos requisitos de temperatura de inchamento para diferentes matérias-primas é a base central para o controle de temperatura. Matérias-primas de grãos, como milho e farelo de soja, exigem temperaturas de inchamento controladas em 110-130℃, ponto em que a taxa de gelatinização do amido pode atingir mais de 85%, formando uma estrutura inchada estável. Matérias-primas de proteína animal, como farinha de peixe e farinha de carne e osso, exigem temperaturas de inchamento ligeiramente mais baixas, em torno de 100-120℃, para evitar a desnaturação excessiva da proteína devido às altas temperaturas. Enquanto isso, matérias-primas de fibra bruta, como palha e alfafa, exigem altas temperaturas de 130-150℃ para quebrar a estrutura da fibra e obter um inchamento eficaz. Se a temperatura for inferior aos requisitos da matéria-prima, isso levará à extrusão insuficiente, alta densidade da ração e baixa palatabilidade; se a temperatura for muito alta, fará com que a matéria-prima carbonize, destruindo vitaminas e outros nutrientes.

A lógica básica de controle de temperatura deve seguir o princípio de "aquecimento gradual e compensação precisa da temperatura". Da seção de alimentação à seção de descarga, a temperatura deve aumentar gradualmente: a temperatura na seção de alimentação deve ser controlada em 60-80℃, principalmente para pré-aquecer a matéria-prima e evitar que o material frio se aglomere e entupa; a temperatura na seção de compressão deve ser aumentada para 90-110℃ para plastificar inicialmente a matéria-prima; a seção de extrusão deve atingir a temperatura máxima (ajustada para 100-150℃ de acordo com a matéria-prima) para concluir o processo de extrusão principal; a temperatura na seção de descarga deve ser ligeiramente reduzida em 5-10℃ para evitar a carbonização excessiva da ração. Simultaneamente, os dados de temperatura para cada seção devem ser coletados em tempo real por sensores de temperatura. Quando a geração de calor por cisalhamento mecânico for insuficiente, as bobinas de aquecimento devem compensar automaticamente o calor; quando a geração de calor por cisalhamento for muito alta, ventiladores de resfriamento ou sistemas de resfriamento a água devem intervir a tempo para controlar as flutuações de temperatura dentro de ±2℃.

Além disso, o teor de umidade da matéria-prima também afetará o efeito do controle de temperatura. Matérias-primas com teor de umidade de 14%-16% exibem a maior eficiência de geração de calor por cisalhamento mecânico e exigem a menor potência de aquecimento externa. O teor excessivo de umidade leva à absorção de calor, exigindo temperaturas de aquecimento mais altas; por outro lado, o teor insuficiente de umidade gera calor por atrito excessivo, exigindo resfriamento aprimorado. Portanto, o teor de umidade das matérias-primas deve ser testado antes do processamento, e a umidade ou os parâmetros de temperatura predefinidos devem ser ajustados com antecedência para garantir um controle preciso da temperatura.

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