Les extrudeuses alimentaires bivis sont au cœur des chaînes de transformation agroalimentaire modernes, produisant des produits aussi variés que des aliments pour animaux, des snacks ou des protéines texturées. Mais derrière leurs performances élevées se cache une question souvent cruciale pour les fabricants : quelle est la consommation énergétique de ces machines ? Sans réponse claire, les producteurs risquent de sous-estimer leurs coûts d'exploitation, de surcharger leurs systèmes d'alimentation électrique ou de manquer des opportunités clés d'amélioration de l'efficacité énergétique. Heureusement, comprendre le profil énergétique des extrudeuses bivis permet une planification éclairée, une production optimisée et des économies à long terme.

Une extrudeuse alimentaire industrielle bivis classique consomme entre 30 et 500 kilowatts (kW) d'énergie électrique, selon sa taille, sa capacité, son application, la conception de sa vis et la formulation du matériau. La plupart des systèmes de taille moyenne fonctionnent entre 75 et 150 kW. La consommation énergétique dépend de la puissance du moteur, des éléments chauffants du fourreau, des systèmes de refroidissement, des unités d'alimentation et des équipements en aval.

Si vous évaluez les coûts de production ou planifiez l'alimentation électrique de votre usine, lisez ce qui suit. Nous détaillerons les plages de consommation réelles, les facteurs influençant la consommation d'énergie et comment optimiser l'utilisation de l'énergie.

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🔧 Facteurs influençant la consommation d'énergie dans les extrudeuses à double vis

1. Puissance du moteur installée

La majeure partie de l'énergie d'une extrudeuse bivis est consommée par le moteur d'entraînement. Selon la taille de l'application :

• Efficacité du moteur (souvent au-dessus de 90% dans les systèmes modernes) affecte également la consommation d'énergie réelle.
• Le rapport de charge (pourcentage d'utilisation du moteur pendant le fonctionnement réel) est important : de nombreuses extrudeuses fonctionnent avec une capacité de moteur comprise entre 60 et 90%.

2. Éléments chauffants et zones de barillet

Les extrudeuses utilisent des radiateurs électriques pour contrôler les températures du processus :

• Chaque zone de baril (généralement 5 à 12 zones) utilise des serpentins de chauffage électriques séparés.
• Énergie moyenne par zone : 3 à 10 kW selon la longueur de la zone et la température cible.
• Pour une extrudeuse à 7 zones, la demande de chauffage peut varier de 20 à 70 kW au total.

Conseil : les systèmes de préconditionnement (par exemple, les conditionneurs à vapeur) peuvent réduire la demande de chauffage dans le fût, mais augmenter la consommation d'énergie de la vapeur.

3. Système d'alimentation et équipement auxiliaire

• Doseurs gravimétriques ou volumétriques : Consomme généralement 0,5 à 2,0 kW par unité.
• Systèmes de coupe, convoyeurs et séchoirs en aval, ils consomment également de l'énergie.
• Une ligne d'extrusion complète puissance totale = puissance de l'extrudeuse + équipement en aval (peut doubler l'énergie totale du système).

4. Caractéristiques des matériaux et formulation de la recette

• Intrants riches en matières grasses ou en humidité nécessitent généralement moins d’énergie pour être traités.
• Amidons denses et mélanges de protéines (comme le TVP de soja ou la nourriture pour chien) nécessitent un couple plus élevé et un temps de séjour plus long.

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⚡ Exemples de consommation d'énergie

Étude de cas : Ligne de production d'aliments pour animaux de compagnie (Darin Machinery DSE-65)

• Type d'extrudeuse : Vis jumelée, diamètre de vis 65 mm
• Moteur: Entraînement principal de 75 kW
• Zones de chauffage : 6 × 5 kW = 30 kW
• Alimentateur et coupeur : 3 kW combinés
• Consommation totale à la charge 85% : ≈ 90–95 kW
• Débit : 500–800 kg/h
• Consommation énergétique spécifique (SEC) : \~0,12–0,18 kWh/kg

✅ Étude de cas : Gamme TVP (protéines végétales texturées)

• Extrudeuse : Bi-vis, 100 mm
• Moteur principal : 160 kW
• Chauffage du baril : 8 zones × 7 kW = 56 kW
• Refroidissement + Alimentation : 4 kW
• Charge opérationnelle totale : 180–200 kW
• Sortir: \~1500 kg/h
• SECONDE: \~0,13 kWh/kg

📈 Comment estimer l’énergie de votre extrudeuse à double vis ?

Utilisez ceci formule d'estimation de l'énergie:

kWh total par heure = Puissance du moteur (kW) × Facteur de charge + Puissance de chauffage (kW) + Alimentation + Auxiliaire (kW)

Ensuite, calculez énergie spécifique (SEC) :

SEC (kWh/kg) = kWh total par heure ÷ Production en kg/h

🔋 Stratégies d'économie d'énergie pour les extrudeuses à double vis

1. Utiliser des variateurs de fréquence (Variateurs de fréquence) : optimisez le régime du moteur et réduisez la charge au ralenti.
2. Améliorer l'isolation: Empêche les pertes de chaleur autour des zones du canon.
3. Passer au chauffage par induction:Plus efficace et réactif que le chauffage par résistance.
4. Utiliser des préconditionneurs:Réduit la charge thermique du canon et les besoins en couple du moteur.
5. Entretien courant: Empêche l'usure des vis et les pics de frottement du canon.
6. Choisissez la bonne conception de vis:Minimisez le couple et l’accumulation de pression.
7. Surveillance et automatisation de la charge:Détecter et s'adapter aux modèles de demande en temps réel.

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📊 Comparaison : consommation d'énergie des extrudeuses monovis et bivis

✅ Réflexions finales

Les extrudeuses bivis sont puissantes, flexibles et indispensables à la transformation alimentaire moderne, mais leur consommation énergétique doit être maîtrisée et maîtrisée. En choisissant la capacité adéquate, en optimisant la configuration et en appliquant des mesures d'économie d'énergie, les producteurs peuvent concilier performance, durabilité et rentabilité.

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Darin Machinery est spécialisé dans la conception d'extrudeuses bivis écoénergétiques pour les aliments pour animaux, les snacks, les produits de transformation des aliments pour animaux (TVP) et bien plus encore. Contactez notre équipe technique pour évaluer votre application spécifique et obtenir un profil de puissance sur mesure qui répond à vos objectifs de production tout en minimisant le gaspillage d'énergie.

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5. FAQ

Q1 : Quelle quantité d'énergie une extrudeuse alimentaire à double vis utilise-t-elle généralement ?

A1 : Une extrudeuse alimentaire à double vis consomme généralement entre 30 kWh à 200 kWh, selon sa capacité, son débit de matière et la puissance de son moteur. Les extrudeuses de petite taille destinées au laboratoire ou à la R&D peuvent nécessiter entre 5 et 20 kWh, tandis que les grands modèles industriels traitant plusieurs tonnes par heure peuvent dépasser 150 kWh. Des facteurs tels que le diamètre de la vis, le rapport longueur/diamètre (L/D) et les paramètres du procédé influencent également la consommation.

Q2 : Quels facteurs influencent la consommation d’énergie des extrudeuses alimentaires à double vis ?

A2 : Les facteurs clés comprennent :

• Taille et efficacité du moteur (les moteurs plus gros consomment plus d'énergie),
• Vitesse de la vis et couple de sortie,
• Type de matériau et teneur en humidité,
• Configuration et résistance de la matrice,
• Paramètres de température et de pression du processus,
• Temps de fonctionnement et charge de production.
  L’optimisation dans chaque domaine peut réduire considérablement la consommation d’énergie.

Q3 : Comment puis-je calculer le coût de fonctionnement d'une extrudeuse alimentaire à double vis ?

A3 : Pour calculer les coûts d’exploitation :

• Déterminer la consommation en kWh par heure (à partir de spécifications techniques ou d'un wattmètre),
• Multiplier par les heures de fonctionnement par jour, alors
• Multipliez par votre tarif d'électricité local par kWh.
  Exemple : si votre extrudeuse utilise 100 kWh et fonctionne 8 heures/jour à $0,10/kWh, le coût journalier = $80.

Q4 : Une extrudeuse à double vis est-elle plus économe en énergie qu'une extrudeuse à simple vis ?

A4 : Les extrudeuses à double vis consomment souvent plus d'énergie mais offrent une productivité plus élevée, un meilleur contrôle et un mélange uniforme, conduisant à une plus grande efficacité globale par kilogramme de production. Ils sont particulièrement efficaces dans les installations de traitement à forte humidité, complexes ou multifonctionnelles.

Q5 : Comment optimiser la consommation d’énergie dans l’extrusion bivis ?

A5 : Pour optimiser :

• Utiliser des moteurs à faible consommation d'énergie (IE3 ou IE4),
• Maintenez la configuration de vis appropriée à votre recette,
• Réduisez le couple et la pression inutiles grâce à une meilleure conception de la matrice,
• Mettre en œuvre un contrôle PLC pour des réglages précis de la température et du moteur,
• Entretenir régulièrement les composants pour éviter les pertes mécaniques.
  Les systèmes de surveillance de l’énergie peuvent également aider à affiner l’utilisation en fonction des données en temps réel.

6. Références

1. Extrudeuses à double vis – Aperçu de la consommation énergétique – https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/twin-screw-extruder - ScienceDirect
2. Optimisation de l'énergie d'extrusion – https://www.extru-techinc.com/articles/energy-optimization – Extru-Tech
3. Étude comparative des extrudeuses à vis simple et à double vis – https://www.researchgate.net/publication/347548901 - ResearchGate
4. Guide pour une extrusion efficace – https://www.thermofisher.com/blog/materials/5-ways-to-reduce-energy-use-in-extrusion/ – Thermo Fisher
5. Guide pratique de l'extrusion bi-vis – https://www.polymerextrusionguide.com – Guide d'extrusion de polymères
6. Quels sont les facteurs qui influencent la consommation d'énergie de l'extrudeuse ? https://www.ptonline.com/articles/tips-and-techniques-energy-management-for-extruders - Technologie des plastiques
7. Extrusion alimentaire et consommation d'énergie – https://www.springer.com/gp/book/9783030419616 – Springer
8. Mesures énergétiques des vis doubles et des vis simples – https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=19708 – AZoM
9. Conception et fonctionnement des extrudeuses à double vis – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119609020 – Wiley
10. Comment économiser l'énergie dans les processus d'extrusion – https://www.processingmagazine.com/process-equipment/energy-efficiency/article/15583746 – Magazine de traitement