O consumo de energia é um custo operacional importante em qualquer instalação de produção de alimentos para animais de companhia. Muitos fabricantes não têm consciência do impacto significativo da energia de extrusão na economia global da produção e nos objectivos de sustentabilidade. O uso excessivo de energia não só aumenta as contas de serviços públicos, mas também pode causar inconsistência no produto, desgaste mecânico e preocupações ambientais. Escolher e otimizar a extrusora de alimentos para animais de estimação certa requer uma compreensão clara do consumo de energia - mecânica, térmica e eléctrica. Este artigo fornece uma análise detalhada e baseada em dados sobre a quantidade de energia que as extrusoras de alimentos para animais de estimação consomem, quais os factores que a influenciam e como reduzi-la.

Em média, uma extrusora de alimentos para animais de companhia consome entre 200 a 800 kWh por tonelada de produto acabado, dependendo da formulação, do tipo de extrusão (simples ou de duplo parafuso), do teor de humidade, do rendimento da produção e do grau de automatização. A energia é consumida principalmente por motores (mecânicos), aquecedores a vapor ou eléctricos (térmicos) e sistemas de apoio como compressores de ar e unidades de refrigeração.

O consumo de energia pode variar muito entre sistemas, pelo que é crucial analisar a sua configuração específica de extrusão para gerir eficazmente os custos operacionais. Neste artigo, exploramos os tipos de energia utilizados, o que faz aumentar ou diminuir o consumo de energia, como monitorizá-lo e as estratégias para reduzi-lo sem comprometer a produção ou a qualidade.

Tipos de energia na extrusão de alimentos para animais de estimação

Existem duas formas principais de consumo de energia na extrusão de alimentos para animais de companhia:

1. Energia mecânica (eléctrica)

Costumava conduzir:

• Motores de parafuso
• Motores de alimentação
• Sistemas de corte
• Transportadores e bombas

Este valor é medido em quilowatts (kW) e está diretamente relacionado com:

• Tipo de produto e viscosidade
• Contrapressão da matriz
• Velocidade e binário do parafuso
• Fator de carga do sistema

2. Energia térmica

Utilizado para:

• Pré-condicionar a mistura (através de vapor ou água quente)
• Cozinhar o produto no interior do tambor da extrusora
• Secar o kibble extrudido após a extrusão

A energia térmica é frequentemente gerada através de:

• Caldeiras de vapor (gás natural, GPL, biomassa)
• Aquecedores eléctricos (em linhas compactas ou de baixo rendimento)
• Secadores ou permutadores de calor a gás

Repartição do consumo de energia por componente

Nota: Os valores variam consoante a extrusora seja de parafuso único (maior consumo térmico, menor binário mecânico) ou de rosca dupla (maior binário, mais energia mecânica).

Consumo de energia: Extrusoras de parafuso simples vs. de parafuso duplo

Gráfico: Contribuição energética por tipo (Exemplo: Linha de parafuso duplo de 5 TPH)

| Componente | Consumo de energia | %
|---------------------|----------------------|
| Motor de acionamento do parafuso | 25% |
| Pré-condicionador a vapor | 20%
| Secador | 35% |
| Arrefecimento e revestimento | 10% |
| Outros (automação) | 10% |

Factores que influenciam o consumo de energia

1. Formulação da receita

As formulações com elevado teor de proteínas ou de fibras aumentam a resistência, conduzindo a um binário mais elevado e a uma maior necessidade de vapor.

2. Humidade do produto alvo

Os produtos de secagem requerem mais energia de secagem, aumentando significativamente o kWh/tonelada.

3. Taxa de transferência

Menor rendimento = menor eficiência energética por tonelada (devido a custos fixos de energia).

4. Qualidade do vapor e eficiência da caldeira

O vapor de baixa pressão ou húmido reduz a eficiência da transferência térmica.

5. Idade e conceção do equipamento

Os sistemas modernos são construídos para a eficiência energética, com barris isolados, injeção direta de vapor, variadores de frequência (VFD) e secadores eficientes.

Estudo de caso: Auditoria energética de uma linha de 3 TPH

Uma instalação de alimentos para animais de estimação sediada nos EUA, que opera uma linha de rosca simples de 3 toneladas por hora, apresentou os seguintes indicadores de energia após a monitorização durante 30 dias:

• Motor de parafuso: Média 55 kWh/tonelada
• Pré-condicionador de vapor: 140 kWh/tonelada (equiv.)
• Secador: 220 kWh/tonelada
• Total: ~415 kWh/tonelada

Após a implementação de isolamento, VFDs e purgadores de vapor melhorados, o consumo de energia foi reduzido para 340 kWh/tonelada, com uma poupança anual estimada em $28.000.

Estratégias para reduzir o consumo de energia

A. Otimização da energia mecânica

• Utilização VFDs nos motores para corresponder à carga em tempo real
• Monitorizar o binário vs. velocidade do parafuso para uma eficiência óptima
• Limpar regularmente o parafuso e o tambor para evitar a acumulação de resistência

B. Eficiência energética térmica

• Isolar as linhas de vapor, os barris e os secadores
• Utilizar sistemas de recuperação de condensados
• Otimizar a eficiência da caldeira e a pressão do vapor
• Instalar sensores de humidade e circuitos de feedback nos secadores

C. Automatização e monitorização

• Utilização contadores de energia e painéis de controlo SCADA identificar ineficiências
• Monitorizar a energia por lote, por receita ou por linha de produtos
• Ajustar as definições da formulação ou do processo com base nos perfis energéticos

Tendências futuras em matéria de eficiência energética

• Otimização da IA: Os sistemas aprendem as melhores definições para minimizar a energia por tonelada.
• Secagem regenerativa: Recuperar o calor residual para pré-aquecer o ar de entrada.
• Sistemas híbridos eléctricos a vapor: Utilizar a energia eléctrica durante os períodos de baixa carga para reduzir os ciclos da caldeira.
• Monitorização da pegada de carbono: Relatórios integrados para a conformidade ambiental e relatórios ESG.

Resumo: Diretrizes práticas

Se estiver a selecionar ou a otimizar uma extrusora para alimentos para animais de companhia, considere:

• Extrusoras de parafuso duplo consomem mais energia eléctrica, mas oferecem uma menor necessidade de vapor e um maior controlo.
• A secagem é a maior carga térmicaPor isso, a atualização ou otimização do seu secador é a mais rentável.
• A utilização de energia depende do produtoe não existe um valor único para todos os casos - monitorizar, analisar e ajustar.

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FAQ

Q1: Qual a quantidade de energia que uma extrusora de alimentos para animais de estimação consome normalmente?

A1: O consumo de energia de uma extrusora de alimentos para animais de companhia varia consoante a sua dimensão, capacidade e condições de funcionamento. As extrusoras de pequena escala podem consumir entre 20-50 kWh, enquanto as extrusoras de escala industrial podem exigir 100-500 kWh ou mais por hora. O consumo total de energia é influenciado por factores como a composição da alimentação, o teor de humidade, a temperatura e a configuração do parafuso. A monitorização e otimização destas variáveis pode reduzir o consumo total.

Q2: Que factores influenciam o consumo de energia de uma extrusora de alimentos para animais de companhia?

A2: São vários os factores que afectam o consumo de energia de uma extrusora de alimentos para animais de companhia, incluindo o tipo de matérias-primas utilizadas, a conceção da extrusora (de parafuso simples ou duplo), parâmetros operacionais como a temperatura e a pressão, e o nível de humidade na mistura de alimentos. Níveis mais elevados de proteína e gordura, menor teor de humidade e tempos de processamento mais longos tendem a aumentar as necessidades de energia. A manutenção regular e a calibração correta também desempenham um papel fundamental.

Q3: Como é que os fabricantes podem reduzir o consumo de energia das extrusoras de alimentos para animais de companhia?

A3: Para reduzir o consumo de energia, os fabricantes podem otimizar a formulação da alimentação, utilizar ingredientes pré-condicionados, manter taxas de alimentação consistentes e assegurar a manutenção adequada dos componentes da extrusora. A implementação de motores e sistemas de acionamento energeticamente eficientes, a automatização das operações e a utilização de dados em tempo real para o controlo do processo também podem aumentar significativamente a eficiência energética.

Q4: Existe alguma diferença na eficiência energética entre extrusoras de parafuso simples e de parafuso duplo?

A4: Sim, as extrusoras de duplo parafuso são geralmente mais eficientes em termos energéticos no processamento de receitas complexas ou com elevado teor de gordura em comparação com as extrusoras de parafuso único. Embora possam ter um consumo inicial de energia mais elevado, as extrusoras de duplo parafuso oferecem uma melhor mistura, um maior rendimento e uma qualidade de produto mais consistente, o que pode reduzir a energia global por unidade de produção ao longo do tempo.

Q5: Porque é que é importante compreender o consumo de energia na produção de alimentos para animais de companhia?

A5: Compreender o consumo de energia é crucial para a gestão de custos, sustentabilidade ambiental e otimização de processos na produção de alimentos para animais de companhia. A redução do consumo de energia não só diminui os custos operacionais, como também ajuda a atingir os objectivos de sustentabilidade e a cumprir os regulamentos ambientais. A análise dos dados energéticos permite tomar decisões informadas que aumentam a produtividade e a rentabilidade.

Referências

1. Eficiência energética na cozedura por extrusão - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877418304002 - ScienceDirect
2. Consumo de energia na extrusão de rosca dupla - https://www.researchgate.net/publication/275351856 - ResearchGate
3. Produção de alimentos para animais de companhia e necessidades energéticas https://www.allaboutfeed.net/processing/extrusion/the-role-of-energy-in-extrusion/ - Tudo sobre alimentação
4. Otimização do desempenho da extrusora - https://www.extru-techinc.com/extrusion-optimization - Extru-Tech Inc.
5. Como melhorar a eficiência energética no processamento de alimentos para animais de estimação https://www.petfoodprocessing.net/articles/15167-energy-efficiency-in-pet-food-plants - Processamento de alimentos para animais de estimação
6. Compreender os custos da extrusão https://www.feedstrategy.com/production/understanding-the-true-cost-of-extrusion/ - Estratégia de alimentação
7. Extrusoras de parafuso duplo vs. de parafuso único - https://www.thermofisher.com/blog/materials/twin-screw-vs-single-screw-extruders/ - Thermo Fisher Scientific
8. Sugestões de poupança de energia para extrusoras - https://www.ptonline.com/articles/energy-saving-tips-for-extruders - Tecnologia dos plásticos
9. A ciência da extrusão em alimentos para animais de estimação - A ciência da extrusão em alimentos para animais de estimação https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6822447/ - NCBI
10. Avaliação comparativa da utilização de energia na produção alimentar https://www.energy.gov/eere/amo/food-processing - Departamento de Energia dos EUA