หลักการอัดรีดร่วม (co-extrusion): แป้งหุ้มห่อไส้แล้วจ่ายออกต่อเนื่องได้อย่างไร
อัดเป็น “แท่งยาว” ก่อน แล้วจึงตัดเป็น “ลูก”
การห่อไส้ด้วยมือคือมีแผ่นแป้งก่อน แล้วจึงวางไส้ลงไป เครื่องห่อไส้ทำกลับกัน คืออัดแป้งหุ้มและไส้ออกมาพร้อมกันเป็นแท่งยาวต่อเนื่องที่ “ตรงกลางเป็นไส้ ด้านนอกเป็นแป้งหุ้ม” ก่อน แล้วจึงตัดและปิดปากทีละช่วง ขั้นตอนแรกเรียกว่าการอัดรีดร่วม (co-extrusion) ขั้นตอนหลังคือการตัด ดูที่ ชัตเตอร์ตัดและการปิดปาก
คำว่าอัดรีดร่วมยังพบบ่อยในการผลิตท่อพลาสติกและฉนวนหุ้มสายไฟ หลักการคล้ายกัน คือวัตถุดิบสองชนิดผ่านหัวดายหลายชั้นพร้อมกัน ออกมาเป็นโครงสร้างที่ห่อซ้อนกันเป็นชั้น ความยากของอาหารอยู่ที่แป้ง ถั่วกวน และไส้เนื้อล้วนเป็นวัสดุอ่อนที่ทั้งเหนียวและยืดหยุ่น การอัดรีดต้องทั้งสม่ำเสมอ และต้องไม่ทำให้วัตถุดิบเสียเนื้อสัมผัส
หัวฉีดสองชั้นร่วมศูนย์มีหน้าตาอย่างไร
สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา US6408899B2 ที่ RHEON ยื่นในปี 2000 (ผู้ประดิษฐ์รวมถึง Torahiko Hayashi (林虎彥) ผู้ก่อตั้ง) อธิบายโครงสร้างนี้ไว้ชัดเจน: หัวฉีดแบ่งเป็นสองส่วน ด้านในเป็นหัวฉีดในที่จ่ายไส้ ด้านนอกเป็นช่องทางแป้งหุ้มที่ล้อมรอบ ทั้งสองอยู่ร่วมศูนย์กัน ไส้เดินลงจากตรงกลาง แป้งหุ้มถูกอัดออกเป็นวงแหวนจากรอบด้าน แล้วมาบรรจบกันที่ปากทางออก กลายเป็นแท่งยาวสองชั้นที่ “แป้งหุ้มห่อไส้”
นิตยสารวิทยาศาสตร์ยอดนิยมของสหรัฐฯ Popular Science ซึ่งเคยสัมภาษณ์ RHEON ก็อธิบายไว้อย่างตรงไปตรงมาว่า วงนอกกำหนดความหนาของแป้งหุ้ม หัวฉีดตรงกลางกำหนดปริมาณไส้ เมื่อเปลี่ยนขนาดปากหัวฉีด ขนาดผลิตภัณฑ์และความหนาของแป้งหุ้มก็เปลี่ยนตาม
การป้อนแป้งหุ้มและไส้แยกกันมีข้อดีอย่างไร
ในสิทธิบัตรฉบับเดียวกัน แป้งหุ้มและไส้มีชุดป้อนวัตถุดิบอิสระของตัวเอง: สกรูแนวนอนคู่หนึ่งที่หมุนสวนทางกันดันวัตถุดิบไปยังปั๊มจ่ายเชิงปริมาตร (ปั๊มใบพัด) แล้วปั๊มใบพัดส่งวัตถุดิบเข้าหัวฉีดด้วยปริมาตรคงที่ ชุดป้อนทั้งสองควบคุมด้วยมอเตอร์อิสระ ซึ่งให้ประโยชน์ในทางปฏิบัติหลายข้อ:
- ปรับอัตราส่วนแป้งหุ้มต่อไส้ได้: ป้อนแป้งหุ้มเร็ว ป้อนไส้ช้า แป้งหุ้มก็หนา กลับกันแป้งหุ้มก็บาง นี่คือเหตุผลที่เครื่องห่อไส้ปรับได้ตั้งแต่ 1:0 (มีแต่แป้งหุ้ม) ถึง 0:1 (มีแต่ไส้) ดูรายละเอียดที่ ปรับอัตราส่วนไส้อย่างไร
- วัตถุดิบสองชนิดไม่ปนกัน: สิทธิบัตรระบุเป็นพิเศษว่า จุดสำคัญของการออกแบบข้อหนึ่งคือไม่ให้แป้งหุ้มและไส้ถูกนวดรวมกันระหว่างทางป้อน
- ปรับให้เข้ากับคุณสมบัติของวัตถุดิบแต่ละชนิด: แป้งต้องดันอย่างนุ่มนวลเพื่อไม่ทำลายกลูเตน ถั่วกวนหรือไส้เนื้อต้องการการจ่ายเชิงปริมาตรที่คงที่ การป้อนแยกกันจึงปรับได้อิสระ รุ่นสำหรับหมั่นโถวจีนของ RHEON ถึงขั้นปรับอัตราการป้อนของสองช่วงคือ “กระบอกวัตถุดิบ” และ “ตัวปรับการไหล” แยกกันได้
- น้ำหนักนิ่งกว่า: ปั๊มจ่ายเชิงปริมาตรส่งปริมาตรคงที่ทุกรอบที่หมุน ตราบใดที่วัตถุดิบเติมเต็มช่อง น้ำหนักของแต่ละชิ้นก็จะคงที่ ดูที่ การควบคุมน้ำหนัก
ทำไมท่อวัตถุดิบจึงควร “สั้นและใหญ่”
สิทธิบัตรฉบับเดียวกันยังระบุว่า ท่อเชื่อมต่อทำให้ใหญ่และสั้นกว่า เพื่อให้วัตถุดิบไม่เสียหายง่ายขณะไหลผ่าน วัสดุอ่อนยิ่งถูกบีบอัดและเสียดสีในท่อยาวเรียวนานเท่าไร โครงสร้างของแป้งก็ยิ่งถูกทำลายง่าย ไส้ก็อาจคายน้ำหรือเสียรูป เครื่องห่อไส้ที่ดีจะทำให้ระยะห่างระหว่างฮอปเปอร์ ปั๊ม และหัวฉีดสั้นที่สุดเท่าที่ทำได้
หลังการอัดรีดร่วมเกิดอะไรขึ้น
เมื่อแท่งยาวสองชั้นออกจากหัวฉีด ด้านล่างโดยตรงก็คือชัตเตอร์ เมื่อชัตเตอร์หุบเข้า จะ “รัด” แท่งยาวให้ขาด และรวบแป้งหุ้มเข้าหาศูนย์กลางปิดรอยตัด ขณะเดียวกันสายพานลำเลียงด้านล่างจะยกขึ้นรองรับก้นของชิ้นงาน แล้วเลื่อนลงพร้อมกับชัตเตอร์ หนึ่งจังหวะเปิดปิดก็ได้หนึ่งชิ้น สิทธิบัตร US6709256B2 และ US8359973B2 ของ RHEON ต่างอธิบายการควบคุมที่สัมพันธ์กันระหว่างชัตเตอร์กับแท่นรองรับในช่วงนี้
ความหลากหลายที่การอัดรีดร่วมทำได้
เพราะแป้งหุ้มและไส้มาบรรจบกันที่หัวฉีด เพียงเปลี่ยนหัวฉีดหรือเพิ่มชุดป้อน ก็สร้างรูปแบบได้มากขึ้น:
- เพิ่มท่อวัตถุดิบเส้นที่สาม ทำไส้คู่หรือ “ไส้ที่มีซอสอยู่ข้างใน” ดูที่ การห่อไส้สามชั้น
- ไม่ตัด ปล่อยให้แท่งยาวออกมาต่อเนื่อง ทำแท่งสอดไส้หรือผลิตภัณฑ์แบบม้วน ดูที่ รูปทรงสามแบบ
- เปลี่ยนเป็นหัวฉีดพิเศษเพื่อทำสองสีหรือมีลวดลาย
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: เครื่องทำให้แป้งหุ้มห่อไส้ได้อย่างไร?
ตอบ: แป้งหุ้มและไส้ป้อนแยกกัน มาบรรจบที่หัวฉีดสองชั้นร่วมศูนย์ อัดออกเป็นแท่งยาวต่อเนื่องที่ “ไส้อยู่ตรงกลาง แป้งหุ้มอยู่วงนอก” แล้วชัตเตอร์ตัดและปิดปาก
ถาม: หัวฉีดสองชั้นร่วมศูนย์คืออะไร?
ตอบ: ตรงกลางเป็นหัวฉีดในที่จ่ายไส้ รอบนอกเป็นช่องวงแหวนที่จ่ายแป้งหุ้ม ทั้งสองอยู่บนแกนเดียวกัน วัตถุดิบสองสายรวมเป็นแท่งยาวห่อไส้ที่ปากทางออก
ถาม: การป้อนแป้งหุ้มและไส้แยกกันมีข้อดีอย่างไร?
ตอบ: ปรับอัตราส่วนได้อิสระ วัตถุดิบสองชนิดไม่ปนกัน ปรับวิธีดันตามคุณสมบัติของวัตถุดิบแต่ละชนิดได้ และน้ำหนักก็คงที่กว่า
ถาม: เปลี่ยนขนาดสินค้าต้องเปลี่ยนหัวฉีดไหม?
ตอบ: วิธีทั่วไปคือปรับปริมาณการป้อนและจังหวะของชัตเตอร์ จะเปลี่ยนหัวฉีดก็ต่อเมื่อขนาดต่างกันมาก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบของแต่ละรุ่น สอบถามได้ที่โทร 06-257-4644