การอัดรีดแบบสกรูคู่ได้กลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีความยืดหยุ่นมากที่สุดในกระบวนการแปรรูปอาหารสมัยใหม่ แม้ว่าเดิมทีการอัดรีดจะเชื่อมโยงกับผลิตภัณฑ์ธัญพืชและของว่างที่ฟูตัวเป็นหลัก แต่ความก้าวหน้าด้านการออกแบบสกรู การควบคุมกระบวนการ วิศวกรรมวัสดุ และระบบอัตโนมัติ ได้ขยายบทบาทของเทคโนโลยีนี้อย่างมาก ปัจจุบัน เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ถูกใช้ในการผลิตของว่าง ซีเรียลสำหรับรับประทานเช้า พาสต้า โปรตีนจากพืชที่ผ่านการขึ้นรูป (TVP) ผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพ อาหารสัตว์เลี้ยง และอาหารที่ผ่านการสูตรไว้เป็นพิเศษอื่นๆ
งานวิจัยล่าสุดอธิบายการอัดรีดว่าเป็นกระบวนการที่มีความยืดหยุ่นสูงมาก ซึ่งสามารถรวมการผสม การลำเลียง การปรุง และการขึ้นรูปไว้ในปฏิบัติการแบบต่อเนื่องได้ ความก้าวหน้าของระบบเครื่องอัดรีดแบบเพลาคู่ยังสนับสนุนแนวโน้มที่เพิ่มขึ้นของอุตสาหกรรมในการให้ความสำคัญกับคุณภาพทางโภชนาการและการผลิตที่ยั่งยืนยิ่งขึ้น
ข้อได้เปรียบพื้นฐานของเครื่องอัดรีดแบบเพลาคู่คือความสามารถในการควบคุมการลำเลียงและดำเนินการผสมอย่างเข้มข้นภายในระบบการแปรรูปที่มีขนาดกะทัดรัดค่อนข้างมาก ในเครื่องอัดรีดแบบเพลาคู่ที่หมุนไปในทิศทางเดียวกันโดยทั่วไป จะมีเพลาสองเส้นที่สอดแทรกกันและหมุนไปในทิศทางเดียวกัน โครงสร้างแบบโมดูลาร์ของเครื่องทำให้สามารถจัดวางโซนต่าง ๆ ได้ตามความเหมาะสม เช่น โซนการลำเลียง โซนการนวด โซนการผสม โซนการปรุง และโซนการแปรรูปอื่น ๆ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของวัตถุดิบและลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
เมื่อเปรียบเทียบกับระบบแบบสกรูเดี่ยว เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่โดยทั่วไปให้ความยืดหยุ่นสูงกว่าในการแปรรูปสูตรผสมที่มีส่วนประกอบต่างชนิดกัน นอกจากนี้ยังสามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องเปลี่ยนสูตรบ่อยครั้ง
ความยืดหยุ่นนี้ได้เปลี่ยนบทบาทของเครื่องอัดรีดไป จากเดิมที่มองว่าเป็นเพียงเครื่องจักรสำหรับผลิตขนมขบเคี้ยวแบบพอง ปัจจุบันจึงเริ่มมองว่าเป็นแพลตฟอร์มการแปรรูปแบบหลายหน้าที่มากขึ้น
หนึ่งในความก้าวหน้าที่สำคัญที่สุดคือความสามารถในการแปรรูปส่วนผสมที่หลากหลายกว่าเดิมมาก สูตรอาหารที่ผ่านกระบวนการอัดรีดแบบดั้งเดิมมักพึ่งพาข้าวโพด ข้าวสาลี ข้าว และวัตถุดิบที่อุดมด้วยแป้งอื่น ๆ เป็นหลัก ขณะที่สูตรสมัยใหม่กลับเริ่มรวมถั่วต่าง ๆ ถั่วเหลือง โปรตีนจากถั่วลันเตา ถั่วชิกพี ธัญพืชเต็มเมล็ด เส้นใย ผัก และส่วนผสมทางเลือกอื่น ๆ เพิ่มมากขึ้น
แนวโน้มนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อของว่างที่ดีต่อสุขภาพและอาหารจากพืช โดยงานวิจัยล่าสุดเน้นการใช้กระบวนการอัดรีด (extrusion) เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีโปรตีน เส้นใย และไมโครนิวเทรียนต์สูงขึ้น พร้อมทั้งศึกษาพืชที่ยังไม่ได้รับการใช้ประโยชน์เต็มที่และของเสียจากการเกษตรเป็นวัตถุดิบหมุนเวียน
อย่างไรก็ตาม ส่วนผสมเหล่านี้ยังทำให้กระบวนการผลิตซับซ้อนยิ่งขึ้นด้วย ซึ่งสูตรที่มีโปรตีนสูงและเส้นใยสูงจะมีพฤติกรรมต่างไปจากวัสดุที่ใช้แป้งเป็นหลักแบบดั้งเดิม ผู้ผลิตจึงจำเป็นต้องควบคุมความชื้น อุณหภูมิ ความเร็วของสกรู เวลาที่วัสดุค้างในระบบ (residence time) แรงเฉือน และความดันอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น เทคโนโลยีสกรูคู่จึงเหมาะสมกับความท้าทายนี้เป็นพิเศษ เพราะสามารถปรับแต่งรูปแบบของสกรูให้สอดคล้องกับสูตรได้
เครื่องอัดรีดสกรูคู่รุ่นใหม่ๆ ใช้โครงสร้างสกรูและปลอกแบบโมดูลาร์มากขึ้นเรื่อยๆ โดยสามารถนำองค์ประกอบต่างๆ เช่น องค์ประกอบสำหรับลำเลียง (conveying elements) บล็อกสำหรับนวด (kneading blocks) และองค์ประกอบสำหรับผสม (mixing elements) มาจัดเรียงร่วมกันเพื่อสร้างโซนการประมวลผลเฉพาะทาง
สิ่งนี้ทำให้สามารถพัฒนาลักษณะเกลียวของสกรูที่แตกต่างกันสำหรับผลิตภัณฑ์แต่ละชนิด แทนที่จะใช้การจัดเรียงสกรูแบบคงที่เพียงแบบเดียว ตัวอย่างเช่น สำหรับการผลิตขนมขบเคี้ยว อาจให้ความสำคัญกับการปรุงแป้งและการขยายตัวของผลิตภัณฑ์ ในขณะที่การผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีโปรตีนสูงอาจต้องการสมดุลที่ต่างออกไประหว่างการผสม การเฉือน อุณหภูมิ และแรงดัน
การปรับแต่งกระบวนการยังกลายเป็นไปอย่างเป็นวิทยาศาสตร์มากยิ่งขึ้น ความชื้นของวัตถุดิบ อุณหภูมิของกระบอกสกรู ความเร็วของสกรู สูตรส่วนผสม แรงดัน และรูปทรงของหัวฉีด ล้วนมีอิทธิพลต่อการขยายตัวของผลิตภัณฑ์ ลักษณะเนื้อสัมผัส ความหนาแน่น และคุณลักษณะทางโภชนาการ
อีกทิศทางหลักหนึ่งคือการผสานรวมระบบอัตโนมัติและการตรวจสอบกระบวนการอย่างชาญฉลาด ผู้ผลิตอาหารสมัยใหม่จำเป็นต้องมีสภาวะการผลิตที่เสถียร คุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สามารถทำซ้ำได้ และลดการพึ่งพาการปรับแต่งด้วยมือให้น้อยลง
สามารถตรวจสอบพารามิเตอร์ต่าง ๆ ได้อย่างต่อเนื่อง ได้แก่ อุณหภูมิ ความดัน แรงบิด อัตราการป้อนวัตถุดิบ ความชื้น และความเร็วของสกรู เป็นต้น การควบคุมที่อิงข้อมูลช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานระบุความเบี่ยงเบนของกระบวนการและรักษาลักษณะผลิตภัณฑ์ให้สม่ำเสมอ
การวิจัยด้านการอัดรีดยังศึกษาค่าต่าง ๆ เพิ่มมากขึ้น เช่น การกระจายเวลาอยู่ในเครื่อง (residence-time distribution) โพรไฟล์ความดัน ประสิทธิภาพการผสม และพลังงานเชิงกลเฉพาะ (specific mechanical energy) การพัฒนาเหล่านี้วางรากฐานสำหรับการปรับแต่งกระบวนการอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น และในที่สุดนำไปสู่ระบบการอัดรีดอัจฉริยะยิ่งขึ้น
การใช้พลังงานและการใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพกำลังกลายเป็นประเด็นสำคัญยิ่งขึ้นสำหรับผู้แปรรูปอาหารในการประเมินอุปกรณ์การอัดรีด ปัจจุบันการอัดรีดให้แบบจำลองการแปรรูปแบบต่อเนื่องที่น่าสนใจอยู่แล้ว เนื่องจากสามารถดำเนินการหลายขั้นตอนภายในเครื่องเดียวกันได้ ในขณะที่กระบวนการแบบอุณหภูมิสูง–เวลาสั้น (high-temperature, short-time) สามารถสร้างผลผลิตสูงได้
ดังนั้น ขั้นตอนต่อไปของการพัฒนาจึงมุ่งเน้นไม่เพียงแต่การเพิ่มปริมาณผลผลิตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการปรับปรุงความสัมพันธ์ระหว่างกำลังการผลิต คุณภาพของผลิตภัณฑ์ และการใช้พลังงานด้วย การออกแบบเกลียวที่ดีขึ้น การป้อนวัตถุดิบที่ผ่านการปรับให้เหมาะสม ระบบทำความร้อนและระบายความร้อนที่ได้รับการยกระดับ รวมทั้งการตรวจสอบกระบวนการอย่างต่อเนื่อง ล้วนช่วยให้ผู้ผลิตลดการใช้พลังงานที่ไม่จำเป็นได้
แนวคิดด้านความยั่งยืนยังส่งผลต่อวัตถุดิบที่เครื่องอัดรีดสามารถแปรรูปได้ ความสามารถในการเปลี่ยนถั่วตระกูลเลนทิล ธัญพืชทางเลือก และของเสียจากกระบวนการแปรรูปอาหารบางประเภท ให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มมูลค่า ทำให้เทคโนโลยีการอัดรีดมีบทบาทสำคัญต่อการพัฒนาระบบอาหารที่ใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
บางทีการขยายตัวที่สำคัญที่สุดของเทคโนโลยีการอัดรีดแบบสองเกลียวคือการประมวลผลโปรตีนจากพืช โดยการอัดรีดสามารถเปลี่ยนสูตรที่มีโปรตีนสูงให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีโครงสร้างคล้ายเส้นใยหรือมีเนื้อสัมผัสคล้ายเนื้อสัตว์ นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อผลิตขนมขบเคี้ยวที่ดีต่อสุขภาพ ซีเรียลที่เสริมโปรตีน และอาหารเชิงหน้าที่
การประยุกต์ใช้งานนี้ต้องการการควบคุมกระบวนการอย่างเข้มงวดกว่าการผลิตของว่างที่ใช้แป้งทั่วไปอย่างมาก ปริมาณโปรตีน การดูดซับน้ำ แรงเฉือน อุณหภูมิ และความดัน จำเป็นต้องถูกปรับสมดุลอย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้โครงสร้างและพื้นผิวตามที่ต้องการ เมื่อความต้องการของผู้บริโภคต่อผลิตภัณฑ์ที่อุดมด้วยโปรตีนและผลิตภัณฑ์จากพืชยังคงเปลี่ยนแปลงไปเรื่อย ๆ เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่จึงมีแนวโน้มจะยังคงเป็นเทคโนโลยีการผลิตที่สำคัญ
การพัฒนาเครื่องอัดรีดอาหารแบบสกรูคู่กำลังมุ่งสู่ความยืดหยุ่นที่มากขึ้น ความแม่นยำสูงขึ้น การทำงานอัตโนมัติที่ดีขึ้น และความยั่งยืนที่เพิ่มขึ้น ผู้ผลิตอาหารต่างให้ความสนใจกับอุปกรณ์ที่สามารถแปรรูปสูตรผสมและประเภทผลิตภัณฑ์ได้หลากหลายโดยยังคงรักษาคุณภาพที่สม่ำเสมอไว้
ระบบที่จะเกิดขึ้นในอนาคตมีแนวโน้มว่าจะให้ความสำคัญมากยิ่งขึ้นกับการควบคุมอย่างชาญฉลาด การตรวจสอบกระบวนการแบบเรียลไทม์ การจัดเรียงสกรูที่เหมาะสมที่สุด การจัดการพลังงาน และการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็ว อุตสาหกรรมยังกำลังก้าวพ้นจากของว่างแบบดั้งเดิมไปสู่อาหารที่มีโปรตีนสูง ผลิตภัณฑ์จากพืช โภชนาการเชิงหน้าที่ ซีเรียลเฉพาะทาง และสูตรนวัตกรรมอื่นๆ
ในบริบทเช่นนี้ ข้อได้เปรียบในการแข่งขันของเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ไม่ได้ถูกกำหนดโดยความสามารถในการผลิตเพียงอย่างเดียวอีกต่อไป แต่ความสามารถในการควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างส่วนผสม การจัดเรียงสกรู ความชื้น อุณหภูมิ แรงเฉือน ความดัน และการออกแบบแม่พิมพ์อย่างแม่นยำ ก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน
สำหรับผู้ผลิตเครื่องแปรรูปอาหารที่กำลังวางแผนสายการผลิตใหม่ จึงควรเลือกเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่เหมาะสมที่สุดตามวัตถุประสงค์ในการผลิตโดยรวม มากกว่าจะพิจารณาเพียงแค่ความสามารถในการผลิตของเครื่องเท่านั้น ความยืดหยุ่นของอุปกรณ์ การควบคุมกระบวนการ ความสะอาด ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน การบำรุงรักษา การเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ และการสนับสนุนทางเทคนิค ล้วนกลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณา
EN
