เอ็กซ์ทรูเดอร์ Extruder

เอ็กซ์ทรูเดอร์ (extruder) เป็นเครื่องจักรที่ใช้เพื่อการแปรรูปอาหารด้วยกระบวนการเอ็กซ์ทรูชัน (extrusion)

ส่วนประกอบและหลักการทำงานของเครื่องเอ็กซ์ทรูเดอร์

ส่วนประกอบหลักของเอ็กซ์ทรูเดอร์ ได้แก่

บาเรล (barrel)
เกลียว (screw)
ได (die)
ใบมีดตัด (face cutter)

บาเรล (barrel) เป็นทรงกระบอกกลวงที่วางตัวตามแนวนอน ภายในมีสกรู (screw) ซึ่งจะถูกหมุนด้วยมอเตอร์ที่ปรับความเร็วรอบได้ อาจเป็นสกรูเดี่ยว (single screw extruder) หรือเกลียวคู่ (twin screw extruder)

image: www.bakerperkinsgroup.com

ครีบกวาดของสกรู (flight) อาจถูกออกแบบให้มีความสูงลดลงตามแนวยาวของสกรู อยู่ภายในกระบอกที่มีรัศมีลดลง ทำให้เกิดหน้าที่แตกต่างกัน ช่วงต้นของสกรูที่มีความสูงของครีบกวาดมากจะทำหน้าที่ลำเลียงวัตถุดิบป้อนเข้าสู่ภายใน และจะถูกคลุกเคล้าให้ผสมกันในช่องว่างระหว่างครีบกวาดกับกระบอก เมื่ออาหารลำเลียงมาถึงช่วงที่ระยะครีบกวาดสั้นลงจะถูกบีบให้เคลื่อนที่อยู่ในที่ว่างลดลง ความดันเพิ่มสูงขึ้น ทำให้เกิดแรงเฉือน (shear force) ระหว่างวัตถุดิบเอง และระหว่างวัตถุดิบกับพื้นผิวของกระบอกและสกรู เกิดการนวดให้ผสมรวมเป็นเนื้อเดียวกัน และอุณหภูมิจะเพิ่มสูงขึ้นจากแรง และความดันที่เพิ่มมากขึ้น ทำให้โครงสร้างของอาหารเปลื่ยนแปลงไป เช่น สตาร์ซเกิดเจลาติไนซ์ (gelatinization) เม็ดสตาร์ชพองตัวขึ้น โปรตีนเสียสภาพธรรมชาติ (protein denaturation) ทำให้โมเลกุลคลายตัว (unfolding) กลูเตน (gluten) รวมกับน้ำ เกิดเป็นโด (dough)

ในช่วงนี้ อาจมีการให้ความร้อนจากภายนอกร่วมด้วย เพื่อให้อาหารสุกอย่างสมบูรณ์ เรียกว่า cooking extruder เป็นการให้ความร้อนสูงขี้น ภายในระยะเวลาสั้น (high temperature short time) ความร้อนที่เกิดขึ้นจะทำลายจุลินทรีย์ ได้แก่ แบคทีเรีย ยีสต์ หรือ รา เอนไซม์ที่ทำให้อาหารเสื่อมเสีย (food spoilage) และสารที่ไม่พึงประสงค์ในวัตถุดิบเช่น สารยับยั้งเอนไซม์ทริพซิน (trypsin inhibitor) ในถั่วเหลือง

หากสกรูของเครื่องเอ็กซ์ทรูเดอร์ไม่ได้ทำให้อุณหภูมิของอาหารเพิ่มสูงขึ้นมาก เพราะระยะครีบไม่ได้เปลี่ยนแปลงมาก จึงมีวัตถุปะสงค์หลักเพียงแค่ผสมและขึ้นรูป (forming) เรียกว่า non thermal exturduer ใช้เพื่อการผลิตพาสต้า (pasta) อาจเรียกว่า pasta extruder

ดู VDO แสดงการทำงานของ pasta extruder

เมื่ออาหารถูกลำเลียงมาถึงปลายสกรู ถูกบังคับให้เคลื่อนที่ผ่านช่องเปิดเล็กๆ ที่เรียกว่ารูพิมพ์ (die) ซึ่งอยู่ด้านทางออก อาหารที่ออกมาจากเครื่องเอ็กซ์ทรูเดอร์ เรียกว่

เอ็กซ์ทรูเดต (extrudate) มีรูปร่างที่แตกต่างกันตามขนาดและรูปร่างของรูพิมพ์ และมีใบมีดตัดให้เป็นเม็ด เป็นท่อน หรือเป็นเส้น หากมีความดันสูงมากภายในเอ็กซ์ทรูเดอร์ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงความดันกระทันหัน ทำให้อากาศภายในอาหารขยายตัว น้ำในอาหารระเหยออกไป ความชื้นลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดโครงสร้างภายในอาหาร ทำให้เนื้อสัมผัสเปลี่ยนไป เช่น กรอบพอง หากความชื้นในอาหารยังไม่ลดลงจนถึงระดับที่ปลอดภัยจากจุลินทรีย์ อาหารจะถูกทำให้แห้ง (dehydration) เพื่อลดความชื้นก่อนการบรรจุ

วิวัฒนาการของเอ็กซ์ทรูเดอร์

ชนิดของเอ็กซ์ทรูเดอร์ -ผลิตภัณฑ์อาหาร

ก่อนปี 1950
เอ็กซ์ทรูเดอร์เพื่อการขึ้นรูป (forming) ไม่เกิดความร้อน (non thermal exturder)