Research Article

Porous granules formation from oil crops by extrusion process: a theoretical perspective

Formation de granules poreux à partir de graines oléagineuses par extrusion : une perspective théorique

¹ Maykop State Technological University, Universitetskaya str. 191, Maykop, Russia
² Kuban State Technological University, Moscowskaya str. 2, Krasnodar, Russia
³ Faculty of Biotechnology and Food Sciences, Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Wrocław, Poland

^* Correspondence: i-shorstky@mail.ru

Received: 12 January 2021
Accepted: 7 September 2021

Abstract

The introduction of extruders, in particular how it works and its principles, must be started from the definition of the extrusion process, the description of its development and types, as well as its functions and advantages. In order to understand the process of extrusion technology, it is necessary to go into detailed descriptions and discussions together with theoretical insights of the subject. In the present article, we discuss a theoretical perspective of production of porous granules from oil crops by extrusion technology. Let’s divide this theoretical perspective into three steps. At first, we study the modeling of statics of oil crop mix compressibility together with carbon dioxide. At second, we study the heat exchange and phase transformation during the stroke of oil crop extruder filled with CO₂. At third, we observe the deformation of the oil crops during the extrusion process. There is a probability that extrusion process of oil crop mix with the hard phase of carbon dioxide provides technological way that does not overheat the cellular structure. Potentially, the equation of Van der Waals is able to describe the change in volume of oil crops, which may be related with range of factors associated with volume expansion, calculated by equations as the expansion of granule material takes place at the outlet of extruder matrix. The extrusion processing of a mix of oil crops and carbon dioxide in hard phase at initial stage may likely occur as temperature declines. The resulting values show good compliance of theoretical results to experimental data on the example of coriander seeds.

Résumé

Une présentation des extrudeurs, en particulier de leur fonctionnement et de leurs principes, doit commencer par la définition du procédé d’extrusion, la description de son développement et de ses types, ainsi que de ses fonctions et autres avantages. Afin de comprendre le procédé d’extrusion, il est nécessaire d’entrer dans des descriptions et des discussions détaillées ainsi que dans des aperçus théoriques du sujet. Dans le présent article, nous abordons, sous un angle théorique, la production de granules poreux à partir de graines oléagineuses par extrusion. Cette perspective théorique a été divisée en trois étapes. Dans un premier temps, nous étudions la modélisation de la statique de la compressibilité d’un mélange d’une graine oléagineuse avec du dioxyde de carbone. Dans un deuxième temps, nous étudions les échanges de chaleur et la transformation des phases lors du traitement d’une graine oléagineuse dans un extrudeur rempli de CO₂. Enfin, nous observons la déformation de la graine oléagineuse au cours du procédé d’extrusion. Il est probable que le processus d’extrusion d’une graine oléagineuse mélangée à la phase critique du dioxyde de carbone offre un moyen technologique permettant de ne pas surchauffer la structure cellulaire. Potentiellement, l’équation de Van der Waals est capable de décrire le changement de volume de la graine oléagineuse, qui peut être lié à une série de facteurs associés à l’expansion du volume, calculée par des équations qui rendent donc compte de l’expansion du matériau granulaire en sortie d’extrudeur. L’extrusion d’un mélange d’une graine oléagineuse et de dioxyde de carbone en phase critique au stade initial peut vraisemblablement se produire lorsque la température diminue. Les valeurs obtenues montrent une bonne conformité des résultats théoriques aux données expérimentales obtenues, par exemple sur des graines de coriandre.