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18/07/2016

A introdução do expansor se deu na década de 1980, o expansor faz um tratamento térmico similar ao da extrusão com alta temperatura e pressão por um curto período de tempo. A grande vantagem do processo é o ganho de absorção de nutrientes pelos animais, apesar de ser um custo a mais a ser avaliados no processo produtivo. A gelatinização do amido é benéfica, mas depende da ração e tipo de animais a ser alimentado. Além disso, o tratamento com calor excessivo pode reduzir a disponibilidade de certos nutrientes. Por exemplo, lisina é suscetível a tratamento térmico através da reação de Maillard.

A esterilização da ração é outro fator positivo na qual se consegue com o uso o expansor. O calor e a pressão produzida durante o processo vai efetivamente matar agentes patogênicos prejudiciais, entre eles a salmonela que também pode ser eliminada quando o produto é passado pelo pré-condicionador. O Pré-condicionamento com um expansor acoplado, geralmente melhora a qualidade do pelete e a aumenta a capacidade de trabalho da prensa. O método permite o aumento da adição de líquidos como gordura e melaços.

FUNCIONAMENTO EXPANSOR

Em princípio, o expansor está relacionado com a extrusão. A matéria prima entra em um sistema similar ao canhão da extrusora (Figura 1). Conduzido por uma rosca a ração farelada irá ser conduzida até a saída do expansor que ocorrerá sobre alta pressão. Isto cria um atrito entre a rosca e a camisa do expansor e alta pressão por conta da saída com tamanho reduzido, auxiliada por adição de vapor, a matéria prima é cozida deixando os nutrientes mais disponível para absorção quando consumida pelos animais. Como na extrusão a pressão dentro do expansor fica muito alta, pois a saída é através de uma matriz com uma furação pequena, o que até auxilia na expansão da matéria prima.  Como comentado anteriormente, o processo é realizado em alta temperatura e curto espaço de tempo (HTST = High Temperature Short Time). Atualmente existe várias empresa que trabalham com expansores, cada fabricante desenvolveu uma forma diferente de provocar alta pressão dentro do canhão do expansor, nesse estudo de caso ao invés de utilizar uma matriz à empresa possui um cone que é hidraulicamente regulada logo na saída do canhão. Ele possui um funcionamento muito simples, quanto mais próximo da saída do canhão mais a pressão exercida sobre o produto que sai e consequentemente aumenta a temperatura de trabalho e pressão dentro do canhão. Esses testes devem ser realizados separadamente da linha começar a operar para que esse pistão fique fixo e não altere as características do produto expandido durante o processo.

 

Expander Khal port

Na figura acima podemos ver o que foi descrito sobre o canhão do expansor, gostaria de chamar a atenção para a saída do produto a direita onde não há matriz somente o pistão que irá determinar o nível pressão que a matéria prima irá exercer.

Logo abaixo temos um gráfico onde mostra a temperatura, pressão e tempo, ou seja, podemos acompanhar o progresso da matéria prima dentro do expansor, ela irá entrar com uma temperatura em torno de 50º e irá sair a 130º a uma pressão de 40 Bar ou 39,47 atm, sendo que o tempo de processo é de 5 s.

Quando a ração farelada passa pelo expansor, a temperatura pode alcançar valores até 150º. Todavia uma boa variação dessa temperatura vai acontecer entre os 90 ºC à 130 ºC. Comercialmente, temperaturas acima de 120º – 130 ºC não é facilmente alcançado e demanda uma alta quantidade energia. Por outro lado é fácil chegar a temperaturas próximas de 100 ºC, apesar de que 80 a 90 ºC é suficiente para o processo.

Figure1

A quantidade de água máxima no processo de expansão deve ser entre 16 a 18%. Esse é um dos pontos principais para o processo principalmente se posteriormente esse material for peletizado, pois como o tempo de processamento é relativamente curto (2 a 10 Segundos) uma alta quantidade umidade poderia atrapalhar o processo de cozimento ou o processo de compactação da ração na matriz da peletizadora. Contudo, tanto temperatura como a taxa de transferência de calor do expansor é altamente dependente da velocidade produção do equipamento, quanto maior a produção do equipamento maior dever ser a quantidade de entradas de vapor e líquidos para que se possa alcançar o efeito desejado.

khal expander saida

A fricção provoca um desgaste na rosca e frequentemente é necessário fazer uma manutenção substituindo um conjunto por outro, os helicoides da saída e o cone que controla o fluxo de saída são os itens mais suscetíveis ao desgaste. Caso essa manutenção passe do tempo recomendado pelo fabricante pode resultar em refluxo da matéria prima, e problemas para atingir a temperatura e pressão adequada. Produtos com concentrações de água e gordura atuam como lubrificantes reduzindo os desgastes no equipamento.

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Dois modelos diferentes de expansor sendo o primeiro com uma matriz e o segundo o pistão cônico, para fazer o controle da ração que sai pelo expansor.

O PROCESSO

Comparado com um dispositivo de extrusão, a simplicidade do expansor permite um tratamento eficaz de uma quantidade relativamente grande de ração a um baixo custo. O tratamento através do expansor é realizado pode ser em linha como parte integrante do processo de produção (Figura 2). Como uma fábrica de ração de peletizado trabalha com várias formulações e muita das vezes produz ração para leitões na qual não pode ter um tratamento térmico muito alto por conta dos açucares e compostos a base de leite, o expansor pode trabalhar desligado sendo apenas um transportador de ligação até a prensa. Essa questão das variações de temperatura foi tratada no post anterior abaixo vou deixar um link.

 

fluxo port.

Figure 2. Linha de processamento de peletização com expansor

A linha é basicamente composta pelo silo de armazenagem que recebe a matéria prima do misturador, entre no pré-condicionador onde serão adicionados água e vapor, nessa etapa temos o aumento da temperatura e o teor de umidade da ração farelada, no pré-condicionador também começamos a pré gelatinizar os amidos da formulação. O tempo de retenção dentro do pré-condicionador vai depender do tipo de ração que vai processar. Para melhor entender estarei colocando um link para postagem do ultimo assunto onde foi tratado sobre os tempos de retenção no pré-condicionador e o tipo de ração processada.

expander em produção

A próxima etapa é a passagem do ração farelada pelo expansor, no expansor é necessário fazer todas as regulagens para cada tipo de ração, a temperatura no canhão pode ser feito através de resistência elétrica ou adição de vapor nas camisas, a pressão e o tempo de retenção é controlado através do pistão hidráulico que fica na saída. Como o produto sai em pequenos blocos e necessário retornar ele para farelo, dessa forma passamos o produto em um moinho de rolos antes que ele entre na peletizadora.

Na peletizadora a ração será compactada pelos rolos contra a matriz formatando a ração peletizada, com a diferença que com o processo de expansão irá tornar a ração peletizada com melhor digestibilidade do que a ração peletizada sem a passagem pelo expansor.

Com a utilização do expansor na linha de produção não há necessidade de usar agentes aglutinantes ou a redução de produção na peletizadora para obter uma boa qualidade do pelete. Dureza e proporção de finos do produto final são ajustáveis pelo controle de temperatura e pressão. Com o uso do expansor antes da peletizadora a inserção de energia mecânica específica ocorre principalmente pelo expansor, e não pela peletizadora. Com isto é possível produzir uma ração triturada para suínos com o expansor sem peletizar.

A maior digestibilidade de nutrientes das rações, em especial amido, proteína e fibra melhoram a disponibilidade de nutrientes e energia para os animais. Dependendo da mistura de componentes numa ração, é possível atingir uma melhor conversão alimentar com a mesma formulação.

A utilização do expansor durante o processo de peletização proporciona os seguintes benefícios:

– Melhor qualidade do pelete em relação à dureza e proporção de finos;

– Aplicação de maiores quantidades de líquidos antes da peletizadora, como óleo, melaço, etc., mas também boas características físicas do pelete para aplicações pós peletização;

– Melhor digestibilidade do amido, proteína e fibra, especialmente na alimentação de monogástricos;

– Maior proporção de proteína by pass em rações para ruminantes;

– Esterilização da ração;

– Menor carga de trabalho no processo de produção, com isto maior segurança na operação da linha de produção;

– Redução dos custos de produção, por exemplo, com a compra de matérias-primas mais viáveis, obtendo-se com o Expansor um maior valor agregado;

O grande desafio hoje é produzir uma ração com alta qualidade e com baixo custo, acredito que com o uso de expansor é possível atingir os dois objetivos e ainda agregar valor ao produto, pois o uso dos equipamentos certos agrega valor à ração e com isso os criadores irão alcançar resultados em um menor espaço de tempo.

Apesar de existir expansores de todos os tamanhos é necessário fazer uma avaliação do seu processo produtivo, se a sua empresa for pequena faça bem os cálculos de custo para saber se o preço de seu produto não sofrerá grandes variações.

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