Двухшнековые пищевые экструдеры занимают центральное место в современных линиях по переработке пищевых продуктов, производя все: от кормов для домашних животных и закусок до текстурированного белка. Но за их высокой производительностью стоит вопрос, который часто имеет решающее значение для производителей: сколько энергии потребляют эти машины? Без четкого ответа производители рискуют недооценить эксплуатационные расходы, перегрузить системы электроснабжения или упустить ключевые возможности для повышения энергоэффективности. К счастью, понимание энергетического профиля двухшнековых экструдеров позволяет проводить обоснованное планирование, оптимизировать производство и экономить средства в долгосрочной перспективе.

Типичный промышленный двухшнековый пищевой экструдер потребляет от 30 до 500 киловатт (кВт) электроэнергии в зависимости от его размера, мощности, применения, конструкции шнека и формулы материала. Большинство систем среднего масштаба работают при 75–150 кВт во время работы. Потребление энергии зависит от мощности двигателя, нагревательных элементов цилиндра, систем охлаждения, подающих устройств и оборудования, расположенного ниже по потоку.

Если вы оцениваете производственные затраты или планируете электроснабжение вашего завода, читайте дальше. Мы разберем реальные диапазоны потребления, факторы, влияющие на потребление энергии, и как оптимизировать использование энергии.

\

🔧 Факторы, влияющие на потребление энергии в двухшнековых экструдерах

1. Установленная мощность двигателя

Большая часть энергии в двухшнековом экструдере потребляется приводным двигателем. В зависимости от размера приложения:

• КПД двигателя (часто выше 90% в современных системах) также влияет на фактическое потребление энергии.
• Коэффициент нагрузки (процент использования двигателя во время фактической работы) имеет значение: многие экструдеры работают с мощностью двигателя от 60 до 90%.

2. Нагревательные элементы и зоны ствола

Экструдеры используют электрические нагреватели для контроля температуры процесса:

• Каждая зона ствола (обычно 5–12 зон) использует отдельные электрические нагревательные элементы.
• Средняя энергия на зону: 3–10 кВт в зависимости от длины зоны и целевой температуры.
• Для 7-зонного экструдера общая потребность в тепле может составлять от 20 до 70 кВт.

Совет: Системы предварительной подготовки (например, паровые кондиционеры) могут снизить потребность в нагреве внутри бочки, но увеличить потребление энергии пара.

3. Система кормления и вспомогательное оборудование

• Гравиметрические или объемные дозаторы: Обычно потребляют 0,5–2,0 кВт на единицу.
• Системы резки, конвейеры и сушилки ниже по течению также потребляют электроэнергию.
• Полная экструзионная линия общая мощность = мощность экструдера + последующее оборудование (может удвоить общую энергию системы).

4. Характеристики материала и рецептура

• Высокожирные или высоковлажные исходные материалы как правило, для обработки требуется меньше энергии.
• Плотные крахмалы и белковые смеси (например, соевый TVP или корм для собак) требуют более высокого крутящего момента и более длительного времени обработки.

\

⚡ Примеры потребления энергии

✅ Пример из практики: Линия по производству кормов для домашних животных (Darin Machinery DSE-65)

• Тип экструдера: Двухшнековый, диаметр шнека 65 мм
• Двигатель: Главный привод 75 кВт
• Зоны нагрева: 6 × 5 кВт = 30 кВт
• Устройство подачи и резка: 3 кВт комбинированная
• Общая потребляемая мощность при нагрузке 85%: ≈ 90–95 кВт
• Пропускная способность: 500–800 кг/ч
• Удельное потребление энергии (УПЭ): \~0,12–0,18 кВтч/кг

✅ Пример: Линия TVP (текстурированный растительный белок)

• Экструдер: Двухшнековый, 100 мм
• Главный двигатель: 160 кВт
• Нагрев ствола: 8 зон × 7 кВт = 56 кВт
• Охлаждение + Подача: 4 кВт
• Общая эксплуатационная нагрузка: 180–200 кВт
• Выход: \~1500 кг/ч
• СЕКРЕТ: \~0,13 кВтч/кг

📈 Как оценить энергопотребление вашего двухшнекового экструдера?

Используйте это формула оценки энергии:

Всего кВтч в час = Мощность двигателя (кВт) × Коэффициент нагрузки + Мощность нагрева (кВт) + Питатель + Вспомогательное оборудование (кВт)

Затем вычислите Удельная энергия (УЭ):

SEC (кВт·ч/кг) = Общее количество кВт·ч в час ÷ Выработка в кг/ч

🔋 Стратегии энергосбережения для двухшнековых экструдеров

1. Используйте приводы VFD (Частотно-регулируемые приводы): оптимизируют обороты двигателя и снижают нагрузку на холостом ходу.
2. Улучшить изоляцию: Предотвращает потери тепла вокруг зон ствола.
3. Переключиться на индукционный нагрев: Более эффективно и отзывчиво, чем резистивный нагрев.
4. Используйте прекондиционеры: Снижение тепловой нагрузки на ствол и требуемого крутящего момента двигателя.
5. Текущее обслуживание: Предотвращает износ шнека и скачки трения в цилиндре.
6. Выберите правильную конструкцию винта: Минимизируйте крутящий момент и нарастание давления.
7. Мониторинг нагрузки и автоматизация: Выявляйте и адаптируйтесь к моделям спроса в реальном времени.

\

📊 Сравнение: энергопотребление одношнекового и двухшнекового экструдера

✅ Заключительные мысли

Двухшнековые экструдеры — мощные, гибкие и незаменимые в современной пищевой промышленности, но их энергопотребление необходимо понимать и контролировать. Выбирая правильную производительность, оптимизируя конфигурацию и применяя меры по энергосбережению, производители могут сбалансировать производительность с устойчивостью и экономической эффективностью.

📩 Свяжитесь с нами для индивидуального анализа энергопотребления

Darin Machinery специализируется на разработке энергоэффективных двухшнековых экструдеров для кормов для домашних животных, закусок, TVP и т. д. Свяжитесь с нашей технической командой, чтобы оценить ваше конкретное применение и получить индивидуальный профиль мощности, который соответствует вашим целям по выходу и при этом минимизирует потери энергии.

👉 Электронная почта: darin4@darin.cn
👉 Веб-сайт: https://petreatsmachine.com/
👉 Запросите расценки или консультацию сегодня!

5. Часто задаваемые вопросы

В1: Сколько энергии обычно потребляет двухшнековый экструдер для пищевых продуктов?

A1: Двухшнековый пищевой экструдер обычно потребляет от 30 кВт·ч – 200 кВт·ч, в зависимости от его мощности, пропускной способности материала и мощности двигателя. Небольшие экструдеры для лабораторного или научно-исследовательского использования могут потреблять всего 5–20 кВт·ч, в то время как крупные промышленные модели, обрабатывающие несколько тонн в час, могут превышать 150 кВт·ч. Такие факторы, как диаметр шнека, соотношение длины к диаметру (L/D) и параметры процесса, также влияют на потребление.

В2: Какие факторы влияют на энергопотребление двухшнековых пищевых экструдеров?

A2: Ключевые факторы включают в себя:

• Размер и эффективность двигателя (более крупные двигатели потребляют больше мощности),
• Скорость вращения шнека и выходной крутящий момент,
• Тип материала и влажность,
• Конфигурация и сопротивление матрицы,
• Параметры температуры и давления процесса,
• Время работы и производственная загрузка.
  Оптимизация в каждой области может значительно сократить потребление энергии.

В3: Как рассчитать эксплуатационные расходы двухшнекового пищевого экструдера?

A3: Чтобы рассчитать эксплуатационные расходы:

• Определить потребление кВт/ч в час (из технических характеристик или измерителя мощности),
• Умножить на количество часов, отработанных в день, затем
• Умножьте на местный тариф на электроэнергию за кВт·ч..
  Пример: если ваш экструдер потребляет 100 кВт⋅ч и работает 8 часов в день по цене $0.10/кВт⋅ч, то ежедневные затраты = $80.

В4: Является ли двухшнековый экструдер более энергоэффективным, чем одношнековый?

A4: Двухшнековые экструдеры часто потребляют больше энергии, но предлагают более высокая производительность, лучший контроль и равномерное смешивание, что приводит к более высокая общая эффективность на килограмм продукции. Они особенно эффективны в условиях высокой влажности, сложной рецептуры или многофункциональных установок обработки.

В5: Как можно оптимизировать потребление энергии при двухшнековой экструзии?

A5: Для оптимизации:

• Используйте энергоэффективные двигатели (IE3 или IE4),
• Поддерживайте правильную конфигурацию шнеков для вашего рецепта,
• Уменьшение ненужного крутящего момента и давления за счет улучшенной конструкции штампа,
• Внедрение управления ПЛК для точной регулировки температуры и двигателя,
• Регулярно проводите техническое обслуживание компонентов, чтобы избежать механических потерь..
  Системы мониторинга энергопотребления также могут помочь точно настроить потребление энергии на основе данных в режиме реального времени.

6. Ссылки

1. Двухшнековые экструдеры – Обзор потребления энергии – https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/twin-screw-extruder - ScienceDirect
2. Оптимизация энергии экструзии – https://www.extru-techinc.com/articles/energy-optimization - Extru-Tech
3. Сравнительное исследование одношнековых и двухшнековых экструдеров – https://www.researchgate.net/publication/347548901 - ResearchGate
4. Руководство по эффективной экструзии – https://www.thermofisher.com/blog/materials/5-ways-to-reduce-energy-use-in-extrusion/ – Термо Фишер
5. Практическое руководство по двухшнековой экструзии – https://www.polymerextrusionguide.com – Руководство по экструзии полимеров
6. Что влияет на потребление энергии экструдером – https://www.ptonline.com/articles/tips-and-techniques-energy-management-for-extruders – Технология пластмасс
7. Пищевая экструзия и использование энергии – https://www.springer.com/gp/book/9783030419616 – Спрингер
8. Энергетические показатели двухшнекового и одношнекового двигателей – https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=19708 – АЗоМ
9. Конструкция и работа двухшнековых экструдеров – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119609020 – Уайли
10. Как экономить энергию в процессах экструзии – https://www.processingmagazine.com/process-equipment/energy-efficiency/article/15583746 – Журнал обработки