Top Banner
Extrusion Dr. Sirichai Songsermpong Department of Food Science and Technology Kasetsart University
15

ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing...

Apr 09, 2020

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

Extrusion

Dr. Sirichai Songsermpong

Department of Food Science and Technology

Kasetsart University

Page 2: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

2

Introduction

Extruder

Page 3: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

3

Definition

Heldman and Hartel (1997)

“ food extrusion process: heating

and cooking of raw materials occur

as they are mixed and formed to

produce essentially finished product in a single operation”

Page 5: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

5

Food Extruder components

Fig. 2 Cross-section view of food extruder

Screw

Barrel

Die

Hopper and feed conveyor

Pre-conditioner

Page 6: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

6

SYSTEM PARAMETERS

•SME

•Residence Time

•Thermal Energy

•Product Temperature

•Product Pressure

•Melt Viscosity

OPERATIONAL

VARIABLES

•Feed Rate

•Water Addition

•Screw Speed

•Screw Profile

•Cutter Speed

•Barrel temperature

RAW MATERIAL

•Composition: Oil, starch, protein, fiber

•Moisture

•Particle Size

•Additives

SYSTEM DISTURBANCES

•Screw Wear

•Ambient Conditions

DIE PROFILE

•Open Area

•Flow Resistance

SME: Specific Mechanical Energy

WAI: Water Absorption Index

WSI: Water Solubility

GELATINISATION

DEXTRINISATION (Molecular Degradation)

PRODUCT QUALITY

•Product Moisture

•Product Temperature

•Bulk Density or Expansion

•Morphology

Shape

Size

Uniformity

•Texture/Sensory

•WSI/WAI

•Gelatinisation

•Dextrinisation

Expansion

Page 7: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

7

Processing parameters

Material parameters Operating parameters

-Compositions

-Moisture contents

-Particle size

-Other ingredients

-Type of extruder

-Feed rate

-Die characteristics

-Screw configurations

-Screw speed

-Barrel temperature

Source : Chang (1992) and Riaz (2000)

Page 8: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

8

Flow components within the extruder system

Qnet= Qdrag- Qleakage- Qpressure

Where

Qnet= Net volumetric output of the system

Qdrag=max volumetric conveying capacity (Drag flow)

Qleakage=leakage flow of the flight gap

Qpressure=pressure flow in the chanel of the screw

Page 9: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

9

The die characteristics

Qnet = K*ΔP /µapp

Where

K= Die conductance

ΔP= Die pressure drop

µapp = Apparent melt viscosity

Page 10: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

10

The product expansion process

• The product expansion is influenced via

The die pressure drop

Rheology of melt

Degree of superheating

Page 11: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

11

Influence of rheology on the product

Rheology of the melt has a direct effect on

the product characteristics :

Control of the bubble growth rate

Control of the degree of expansion

Control of the degree of curvature

Page 12: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

12

Influence of rheology on the process

• The rheology of the melt has a direct effect

on the process design :

Control of the die pressure drop

Control of the screw flow dynamics

Control of the screw energy consumption

Page 13: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

13

H

W

xzy

SCREW

ND Vz = V cos

Vx = V sin

BARREL

e

Material Flow

H

ND

H

VZ

cos

Shear Rate

cosNDVZ

Stationary Plate

w

H

Velocity

Moving Plate

SHEAR FLOW IN THE EXTRUDER

Page 14: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

14

Elastic Effects In Extrusion

EXTRUDATE SHAPEDIE SHAPE

Page 15: ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic ...ผลของการใช้ Jet Impingement, Air Blast และ Cryogenic Freezing ต่อคุณภาพของพายแช่เยือกแข็ง

15

• Ideal Liquid (Newtonian)

Extrusion Process

D

1.1D

D

O

Do

Do

32D

D

O

• Non-Ideal Liquid (Viscoelastic)

6/12

w12

2211

o 22

111.0

D

D

Prediction Equation

Normal Stresses

Shear Stress

Die Swell Phenomena