Identification of extrusion process parameters based on its response to the step function

The paper presents results of the research on the single-screw extruder strength on sudden changes of dosing raw material during the extrusion process. The tests were carried out in a short single-screw extruder KZM-2 whose relation of length to diameter of a screw was 6:1 and rotational speed was 200 rpm. Grits moistened up to 15% moisture and five disturbing samples of mass 0.2-1.2 kg prepared from the same raw material constituted a research material. Particular samples were used for disturbing a stable course of the extrusion process. Disturbance of the process consisted in fast introduction of the whole disturbing dose to the extruder input and measurement of the value of intensity change of current consumed by the extruder engine, time of return to stable conditions and changes in the image of obtained samples of extruder. Measurements of the impact of disturbance on the measured amounts were carried out for three settings of extruder performance. It was found out that a single-screw extruder at all set performances reacted with fast increase of electric current consumption; moreover, time of process stabilization changed each time. Moreover, it was reported that particular disturbing doses affected significantly the changes of quality parameters of extrudates.

W pracy przedstawiono wyniki badań odporności ekstrudera jednoślimakowego na nagłe zmiany dawki podawania surowca w trakcie procesu ekstruzji. Badania przeprowadzono w krótkim ekstruderze jednoślimakowym KZM-2 o stosunku długości do średnicy ślimaka 6:1 i prędkości obrotowej 200 obr·min-1 (rpm). Materiałem badawczym była kaszka kukurydziana nawilżana do wilgotności 15% oraz pięć próbek zakłócających o masie 0,2-1,2 kg przygotowanych z tego samego surowca. Poszczególne próbki posłużyły do zakłócenia ustabilizowanego przebiegu procesu ekstruzji. Zakłócenie procesu polegało na szybkim wprowadzeniu do wejścia ekstrudera całej dawki zakłócającej i pomiarach wartości zmiany natężenia prądu pobieranego przez silnik ekstrudera, czasu powrotu do warunków stabilnych oraz zmian w obrazie otrzymanych próbek ekstrudatu. Pomiary wpływu zakłócenia na mierzone wielkości przeprowadzano dla trzech ustawień wydajności ekstrudera. Stwierdzono, że ekstruder jednoślimakowy przy wszystkich ustawionych wydajności reagował szybkim zwiększeniem poboru prądu elektrycznego, każdorazowo zmieniał się także czas ustabilizowania procesu. Zaobserwowano również, że poszczególne dawki zakłócające wpływały istotnie na zmiany parametrów jakościowych ekstrudatów.