BG62377B1

BG62377B1 - Готварски екструдер за производство на термично обработенибиополимери и метод за готварско екструдиране на биополимери

Info

Publication number: BG62377B1
Application number: BG100320A
Authority: BG
Inventors: Heinz Schaaf
Original assignee: Schaaf Technologie Gmbh
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1999-10-29
Also published as: SK281925B6; NO960351L; PL175467B1; SK9396A3; PL312330A1; HK1000762A1; NZ271082A; JPH08502419A; FI960329A0; SI0638245T1; AU685834B2; JP3654531B2; BR9407338A; CZ8696A3; JP3967354B2; CZ289664B6; RO118123B1; JP2005160484A; PL175217B1; CA2143679C

Description

Техническа област на приложение

Изобретението се отнася до готварски екструдер със захранваща фуния и с единичен червяк и изпускателен отвор, както и до такъв с двоен червяк, който намира приложение при производството на термично обработени хранителни гранулати, снаксови продукти, готови тестени изделия за закуска или други подобни. Освен това изобретението се отнася и до метод за готварско екструдиране на такива продукти.

Предшестващо състояние на техниката

Известно е използването на готварски екструдери за термична обработка на биополимери. Такива са описани например в източниците “Extrusion of Foods” от Judson M.Harper, 1981, CRC Press, Inc.Boca Ration, Флорида, САЩ, както и в “Extrusion-Coocking” на Mercier, Linco, Harper, 1989, American Assosiation of Cereal Chemists, Inc., St.Paul, Минесота, US.

Най-общо изискванията към един готварски екструдер за биополимери са следните.

Висока пропускателна възможност, съчетана с високо качество на продукта, което се определя от постоянни условия на процеса, добро хомогенизиране (смесване), създаване на определена температура, добра способност за формоване на гъстата маса, както и ниски инвестиционни разходи, ниски разходи за поддръжка, проектиране на гъвкав процес и найнакрая - добра възможност за контрол при кратко време за реагиране, прости манипулации, особено в началото на работа, при демонтиране и при почистване.

Известен е екструдер, който е неготварски екструдер, описан в патент на GB 2 191 378, който работи при температурата на околната среда или при малко по-висока температура. Този екструдер се използва за производството на продукта морска паста. Предвидени са въртящи се лопатки, които са съществено необходими за функционирането на разбъркващото/смесващото устройство. След раздробяване материалите се екструдират от прег радни матрици. Тези елементи, изпълняващи механичното раздробяване, нямат механична или термодинамична изпомпваща функция. Подобни устройства се използват при всички домакински уреди. След като материалът излезе от изпускателния отвор, той се подлага на формоване, включващо пропарване, печене, пържене с масло и варене. Целта на този екструдер е по време на производството да се намали денатурирането на рибната паста, докато самият готварски екструдер често е комбиниран с желания процес на денатуриране на протеини, съдържащи се в обработвания материал. За разлика от това всеки термичен ефект върху материала е нежелан. Основен това е важно главно отворите на преградите да не са запушени. Ъгълът на лопатките спрямо повърхността на преграда е между 90° и 180°.

В сравнение с екструдерите с двоен червяк тези с единичен червяк имат следните предимства. Тъй като са със сложна конструкция, са необходими значително повече резервни части и следователно - по-високи разходи за поддръжката им.

Недостатъкът на екструдерите с единичен червяк е намалената гъвкавост, по-специално невъзможността за възпроизвеждане на температурните условия и лошият ефект при смесване.

Същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде готварски екструдер от посочения по-горе тип, с който да се извършва по-добро хомогенизиране на консистенцията и на крайния продукт, който да бъде по-еднороден от гледна точка на достатъчно и контролирано увеличение на обема. Задачата на изобретението е и да се предложи готварски екструдер с подобра възможност за контрол на температурата, като се използва съотношението поток на маса към скорост на червяк. Освен това цел на изобретението е да се намали негативното влияние на мазнини и/или на захарта при смесването на суровия материал върху консистенцията на продукта.

Задачата на изобретението е и да се създаде метод за готварско екструдиране на биополимери, при който може да се изберат подобри условия за екструзия - налягане, температура, които влияят на флуидизирането и на хомогенизирането.

Задачата е решена с готварски екструдер, съдържащ захранваща фуния, най-малко един червяк или двоен червяк, както и изпускателен отвор за производството на термично обработени биополимери. Съгласно изобретението към готварския екструдер е включена и поне една шпатула помпа, поставена между червяка, респ. червяците и изпускателния отвор, всяка от които съдържа една матрица или пластина с отвори и най-малко един присъединен шпатулен елемент, определен като “шпатула помпа”. Шпатулният елемент е с възможност за въртене под остър ъгъл между 0° и 90° спрямо матрицата или пластината с отвори, гледано по посоката на движение на шпатулния елемент. Обработваният материал е подложен на изпомпване.

Между червяка, респ.червяците, и изпускателния отвор има най-малко две шпатули помпи.

Крайната повърхност на края на червяка, респ. червяците, откъм страната на изпускателния отвор, е оформена като шпатула и е с такава конструкция, че минава над пластина с отвори.

Всяка от шпатулите помпи включва пластина с отвори и шпатулен елемент и заедно с червяка, респ. червяците, е монтирана върху вал в продължение на червяка, респ. червяците.

Съгласно изобретението е възможно шпатулите помпи да се задвижват независимо една от друга.

Освен това множеството отвори с добра възможност да предаване на топлина върху матрицата с отвори или пластини формират канали за водна пара или охлаждаща вода или за термомасло.

Съгласно изобретението червякът на екструдера, червяците на екструдера, функционират като обикновен червяк на конвейер, извършващ предварително сгъстяване, като има най-малко една шпатула помпа, поставена след червяка, респ.червяците, и изпускателния отвори, всяка от които има матрица с отвори и присъединен шпатулен елемент (шпатула помпа).

Възможно е готварският екструдер да включва серия от шпатули помпи, като всяка серия е поставена вертикално, при което червякът или червяците служат изключително като захранващи червяци.

Шпатулните повърхности са конструирани прави, закривени или профилирани и с възможност за въртене над матрицата с отвори.

Шпатулните елементи, респ.въртящи се рамена, преминават по пластината с отвори, като са поставени например перпендикулярно спрямо оста на задвижване на шпатулата помпа от въртящ се тип и имат кръгло напречно 10 сечение и са оформени като цилиндрични или конични ролки, изострени откъм външната си страна.

Съгласно изобретението повърхността на шпатулния елемент е колкото е възможно по15 гладка, т.е. с минимално триене, а повърхността на матрицата с отвори е колкото е възможно по-грапава, т.е. с голямо триене.

Освен това екструдерните части, по-специално екструдерният цилиндър, а може и 20 червякът, респ. червяците, изпускателният отвор и т.н., са направени от стомана, отлято желязо или от други материали, некритични за контакта с хранителна среда.

Възможно е шпатулните възли да са кон25 струирани като отделни модули и с възможност за комбиниране като модулна система.

Съгласно изобретението матрицата с отвори откъм входящата страна на потока е конструирана с вдлъбната повърхност, като съот30 ветните шпатулни елементи са с форма, допълваща тази повърхност, разположени са непосредствено срещу купола и допълват неговата форма.

Освен това по надлъжната ос на червяка, респ.червяците, с шпатулен край, направен с формата на шпатулната глава, е поставена плоска матрица с отвори, които са ориентирани успоредно на оста и се разширяват по посока на потока.

След матрицата с отвори са разположени три допълнителни шпатулни елемента, всеки от които съдържа матрица и един шпатулен елемент, който е с формата на въртящ се пропелер, а след тази матрица с отвори е разпо45 ложена друга пръстеновидна матрица с отвори и с формата на вътрешността на шапка, които заедно формират кухо шпатулно пространство, в което е поставен въртящ се шпатулен елемент, преминаващ през пръстеновидната мат50 рица.

Възможно е след това по вала да бъде разположена конична матрица с отвори, чиито отвори са ориентирани предимно успоредно по оста и по възможност са разширяващи се по посока на потока. При това в шпатулното пространство, образувано от кухата конична матрица с отвори, е разположен шпатулен елемент с формата на пресечена фигура, който запълва шпатулното пространство и минава над отворите на матрицата с отвори откъм вътрешната й страна.

Съгласно изобретението съотношението между вътрешния диаметър на червяка и главата на шпатулния елемент и/или матрицата с отвори е между 1:2,0-3.

Освен това елементите, минаващи над пластината с отвори, са конични, заострени отвътре-навън и въртящи се около собствената си ос, като матрицата с отвори откъм горната им страна е конструирана с форма, която ги допълва, т.е. тя се разширява отвътре-навън.

През матрицата с отвори има централен проход за вала (валовете) за центриране на червяка, респ.червяците, които имат изключително малка дълбочина на резбата, по-специално съотношението между дълбочината на резбата към диаметрите на червяка е между 1/20 и 1/50.

Съгласно изобретението готварският екструдер е вертикална многовъзлова конструкция с шпатули помпи, всяка от които има матрица с отвори и един присъединен шпатулен елемент, чийто ъгъл на скосяване, респ. ъгълът между шпатулната повърхност спрямо матрицата с отвори, гледано по посока на движение на шпатулните рамена, е остър ъгъл, при което готварската печка екструдер осигурява различни обеми на камерата, гледано по посока на движението на материала. Скосените шпатулния елементи имат съответно по-малки размери.

Съгласно изобретението е възможно някои от шпатулните елементи да са цилиндрични ролки, които по-специално в първия възел са въртящи се.

При едно изпълнение на изобретението готварският екструдер със захранваща фуния и изпускателен отвор е с едновъзлова конструкция и е конструиран подобно на пелетна преса с въртящи се цилиндрични ролки, разположени перпендикулярно на вертикален вал. При това ролките се въртят или минават над матрицата с отвори, зад които е разположен изпускателният отвор по такъв начин, че гъс тата маса е втечнена преди ролките или другите подобни елементи, а зад ролките, откъм изходната страна зад матрицата с отвори, се предизвиква изпаряване и частично връщане на потока.

Методът за готварско екструдиране на биополимери включва предаваното налягане от червяка, потокът от маса като материал за екструдиране, температурата в или на екструдера и преди всичко налягането преди и след матрицата с отвори, респ. шпатулния елемент, минаващ над нея, да се подберат по такъв начин, че зад шпатулния елемент в шпатулната камера се създава зона с ниско налягане с изпаряване на течността, съдържаща се в масата за екструдиране, а преди шпатулния елемент, в областта на пластината с отвори, се създава повишено налягане и втечняване на парата от течността, по-специално на водната пара.

Освен това след преминаване през матрица с отвори във възела шпатула-помпа, материалът е подложен на натиск, който го превръща в течна маса.

Екструдерът работи така, че между областта пред шпатулния елемент или пред клиновидната повърхност на главата на червяка и областта след шпатулния елемент се създава разлика в налягането в съотношение 10:1, като областта с по-ниско налягане е при условия под температурата на кипене. При това, като се имат предвид параметрите на екструдера и материала за екструдиране, във възела шпатула помпа се създава максимално възможна разлика в налаганията.

Съгласно изобретението в областта на матрицата с отвори флуидизираният материал е поставен в условията на осцилиращо движение.

Съгласно едно изпълнение на изобретението процесът се осъществява при обем около 200 cm³ за един възел шпатула помпа при поток на масата от 200 до 350 kg/h при общо време на престой от 2 до 4 s.

Методът за готварско екструдиране на биополимери за производство на хранителни гранулати, снекови продукти или готови тестени храни за закуска се състои в подаване на биополимери през два шпатулни възела, като след повишаване на налягането преди изпускателния отвор те се пресоват през него. Всеки шпатулен възел включва матрица с от вори и присъединителен шпатулен елемент, чийто ъгъл на скосяване, респ. повърхността на шпатулата спрямо матрицата с отвори, гледано по посока на движение на шпатулното рамо, е остър ъгъл, като процесът на екструзия се осъществява вертикално.

При друго изпълнение на изобретението методът за готварско екструдиране на биополимери се осъществява с шпатулен елемент, който е с толкова голям диаметър спрямо външния диаметър на червяка на екструдера, че в шпатулната камера се поддържа достатъчно ниско налягане, позволяващо изпаряването на течността.

Възможно е в шпатулния възел преходът в диаметъра да бъде от 2-3 пъти по-голям от този на червяка на екструдера.

Методът за готварско екструдиране на биополимери се състои в предварителното установяване на параметрите, необходими за готварско екструдиране, т.е. налягане, температура, флуидизиране и хомогенизиране, са определени изключително за един или повече възли шпатула помпи, всеки от които се състои от матрица с отвори и присъединен шпатулен елемент с остър ъгъл на скосяване на шпатулния елемент, респ. остър ъгъл между шпатулната повърхност и матрицата с отвори, гледано по посока на движение на шпатулните рамена.

Освен това съгласно изобретението е възможно готварският екструдер да бъде във формата на двойночервячен екструдер.

Предимствата при използване на изобретението са постигането на по-добро хомогенизиране и по-добра консистенция на крайния продукт. Гъстата маса също излиза по-еднородна от изпускателния отвор. Независимо от малкото време за престой (по-малко от 8 s), могат да бъдат обработени значително по-голямо количество мазнини и/или захар при достигане на достатъчен обем (обикновено наличието на мазнини и/или захар води до сериозно намаляване на обема). Възможността за контролиране на температурата чрез връзката между променливите на процеса поток маса - скорост на червяка, е значително подобрена, т.е. една по-висока скорост на червяка при постоянен поток от маса води до определено по-висока температура на гъстата маса в сравнение с подобен възел без допълнителна шпатула помпа и респ. нарастване на потока от маса.

При това се постига относително намаляване на подаваната специфична механична енергия. Връзката между скоростта на червяка и температурата на гъстата маса е значително линеа5 ризирана.

Съгласно изобретението намаляването на негативното влияние на мазнината и/или захарта в случая с единична шпатула помпа се постига като краищата на направляващата при10 ставка на червяка, предимно при екструдер с един червяк, са оформени във вид на клин. Поради това червякът може да се върти в малка хлабина по отношение на пластината с отвори. Тази конфигурация на клинообразния край на 15 червяка на екструдера особено спомага за постигане на посочения по-горе ефект на изобретението.

Възможно е към конвенционалния екструдер с къс единичен червяк с глава, оформена 20 като шпатула, плъзгаща се над пластина с отвори, и със съотношение между дължината L и диаметъра D, например 2:1, да се добави една или повече шпатули помпи от типа, описан погоре, т.е. всяка от тях да се състои от един или повече шпатулни елемента и една пластина с отвори.

Във варианта с най-малко една допълнителна шпатула помпа пропускателната възможност при същото количество на продукта се увеличава до 100% в сравнение с машина без допълнителна шпатула помпа.

Благодарение на центрирането на екструдерния червяк с помощта на самия материал при преминаването му през матрицата с отвори се създава опора за радиалните сили, като поради по-доброто центриране е избягнат контактът между червяка и екструдерния цилиндър. Вследствие на това се намалява износването на тези части.

Конструктивните елементи на такава шпатула помпа са с много опростен дизайн, могат да бъдат икономично произвеждани и са подложени на слабо износване. С разполагането на множество възли от шпатули помпи една след друга, параметрите на процеса могат да бъдат настройвани много гъвкаво и да бъдат съобразени с изискванията на продукта. Сглобяването, разглобяването и почистването на тези части е много просто и бързо. Разполагането на елементите “шпатулна глава” (ширина и относителен ъгъл на шпатулната повърхност спрямо матрицата с отвори) и “мат рицата с отвори” (брой и диаметър на отворите, както и дебелина на пластините) в съответствие с известните правила на динамиката на потока, води до многобройни специфични конфигурации, съответстващи на изискваните условия на процеса, като влажност на суровия материал, температурата, вискозитет, време за престой, необходимо налягане за преминаване през изпускателния отвор и т.н., при което се постига по-икономично провеждане на екструзията.

Поставянето на матрицата с отвори създава възможност по-голяма обща метална повърхност да бъде в контакт със средата. В сравнение с възможностите за предаване на топлина по методите на конвенционалния екструдер (изключително чрез екструдерния цилиндър), тази по-широка повърхност е основно предимство за всеки възможен желан процес на топлообмен (нагряване или охлаждане), например чрез пренасяне през каналите на матрицата с отвори на водна пара, охлаждаща вода или топлопренасящо масло.

Възможно е червякът на екструдера да ограничи своята функция само до прост захранващ червяк за предварителна компресия.

Възможно е дори червякът на екструдера да бъде премахнат, когато шпатулният екструдер е разположен вертикално и суровият материал се подава директно чрез натиск към многовъзлова шпатула помпа.

Шпатулните елементи могат да бъдат свързани един с друг и към червяка чрез обикновен вал. Дотолкова, доколкото характеристиките на гъстата маса позволяват създаването на плътен слой при ротацията на края с повисоко налягане е възможно дори да има задвижване на една или повече шпатули помпи, независимо от това на червяка.

Готварският екструдер може да съдържа само серии от шпатули помпи, при което шпатулният екструдер първоначално трябва да бъде ориентиран вертикално. Така напълно може да бъде премахнат червякът на екструдера.

Най-важното предимство на изобретението се състои в това, че екструдерните елементи, по-специално екструдерният цилиндър, при определени условия екструдерният червяк, матрицата с отвори, шпатулните елементи, изпускателния отвор и други могат да бъдат направени от стомана, лято желязо или други подобни безопасни материали за приложение в хранителното производство. Необходимо е да не съдържат обикновените тежки метали и добавки, използвани за закаляване и против износване. В сравнение с конвенционалния дизайн промяната на размерите, предизвикана от износването, има само незначителен ефект върху процеса, по-специално на пропускателната способност. При известните машини с червяк нарастването на хлабината между червяка и цилиндъра с части от милиметъра поради износване, може да предизвика спадане на капацитета от 30-40% или нарастване на енергията в гъстата маса до недопустими величини.

За предпочитане може да се работи с обработван обем от приблизително само 200 cm³за нивото шпатула помпа при поток на маса от 200 до 350 kg/h и резултантно време за престой от 2 до 4 s.

Примерни изпълнения

Примерните изпълнения на изобретението са пояснени с приложените фигури, от които:

фигура 1 представлява надлъжен разрез на екструдера;

фигура 2 - вариант на екструдера в надлъжен разрез;

фигура 3 - напречен разрез на възела шпатула-помма;

фигура 4 - трети вариант на екструдера в надлъжен разрез;

фигура 5 - разрез на възела шпатулапомпа от фиг. 4;

фигура 6 - вариант на екструдера; фигура 7 - друг вариант на екструдера; фигура 8 - показва разположението на гъстата маса в екструдирано състояние;

фигура 9 - показва пластина с отвори;

фигура 10 - възел с четири рамена, в разрез и изглед отгоре;

фигура 11 - оформен единичен възел на червяк;

фигура 12 - конструкция на връзка между шпатулен елемент и червяк с различни размери;

фигура 13 - екструдер от вертикален тип;

фигура 14 - конструкция, подобна на тази от фиг. 13;

фигура 15 - едновъзлова вертикална конструкция на вертикален екструдер;

фигура 16 - схематичен разрез на двойночервячен екструдер.

На фиг. 1 е показана една предпочитана конструкция, съставена от захранваща фуния 14, екструдерен цилиндър 12 и предаващ червяк 10. Червякът 10 изпълнява различна функция в зависимост от технологичното състояние. Продължение на оста на червяка 10 представлява вал 18, върху който са монтирани матрица с отвори 22 и шпатулен елемент 24. Всеки комплект, съставен от шпатулен елемент 24 и матрица с отвори 22, се нарича “шпатула помпа” или “шпатулен възел”. Първият възел може да бъде съставен от предаващия червяк 10 и матрицата с отвори 22, като главата на червяка 10 е оформена във вид на клин, т.е. под ъгъл между 0° и 90°.

В примера отворите на матрицата са обикновени. Шпатулният елемент 24 е съставен от елементи, подобни на витло, които са поставени например под ъгъл от 60° спрямо повърхността на матрицата с отвори и преминават над нея на технологично приемливо разстояние. След всяка матрица се създава определено стабилно налягане. Изпускателният отвор 26 функционира спрямо отвеждащите стени 16, като пресиращ елемент, докато накрая настъпи екструзия с отварянето му.

Частите с подобни функции на втората конструкция, показана на фиг. 2/3, са означени със същите номера. Захранващата фуния 14, червякът 10 и цилиндърът 12 са същите, както на фиг. 1. Валът 30 отново е монтиран по продължение на оста на предаващия червяк 10, на който обаче сега са поставени матрица с отвори 122 и шпатулен елемент с подходяща дължина и с възможност за въртене. Възелът преминава до стените на цилиндрично оформената матрица 34, чиито отвори не са аксиални, както в случая на матрица 122, а радиално насочени навън. Така след излизане от матрицата във вътрешното пространство 36 се създава подходящо стабилно налягане. След това материалът се трансформира чрез едновременен натиск в пространство 38, предхождащо стените на изпускателния отвор 16, във високо вискозно или флуидно състояние, преди да напусне екструдера през отвора 26, където се разширява.

Шпатулният елемент 32, показан в детайли на фиг. 3, където под формата на витло е закрепен с четири рамена 40, които са снабдени с разклонения 42. Крилата на витлото преминават покрай отворите на матрицата 34 с цилиндрична форма едно след друго. На фи5 гурата е показана посоката на въртене на шпатулния елемент. Според изискваното налягане от другата страна на матрицата е достатъчно да съществува наклон на повърхността с такава дължина, че шпатулният елемент да 10 преминава по повърхността на матрицата.

Фигурите 4 и 5 показват трета възможна конструкция, в която втора матрица с отвори 50, във формата на кух конус и шпатулен елемент 52 вътре в шпатулното простран15 ство 54, заедно с матрицата от отвори 50 образуват шпатулния възел и са във формата на конус. Крилата 56 на шпатулния елемент са наклонени спрямо оста 26 до максимален ъгъл около 30° спрямо средната ос. В показания при20 мер отворите 58 на матрицата 122, както тези на матрицата 50, са насочени направо и успоредно на оста. Появява се натиск през отворите 58 срещу налягането в конусообразното пространство 60, преди материалът да бъде из25 тласкан по-нататък, притиснат от наклонените стени на изпускателния отвор 26.

Благодарение на ефекта на клина при стесняването на камерата в посока срещу посоката на движение, заедно с триенето на 30 продукта, се създава налягане при решетката или пластината с отвори, вследствие на което материалът се нагнетява през отворите на решетката.

В повечето конструкции транспортиращият ефект на симетрично оформените елементи се използва само ако те са въртящи се и преминават по пластината с отворите. Те създават транспортиращ ефект, когато има триене на гъстата маса с пластината с отвори, до която преминават много близо в посоката на транспортиране и чиято предна повърхност е по-голяма в сравнение със задната. Дори когато се използва кръгла бъркалка според мерките в съответствие с изобретението, тя няма само смесваща функция, но също транспортиращата и други функции, свързани с динамиката на потока.

Изключително важно е посочената разлика в налягането преди и след въртящия се елемент, преминаващ по матрицата с отвори, за постигането на такива съотношения между наляганията, че водата, получена благодаре

ние на осцилиращия поток назад, се изпарява.

В конструкциите с множество възли шпатула помпа трябва да се процедира така, че един или повече шпатулни възли да нямат за цел изпаряване на водата, но значително да допринася за стабилизиране на налягането, или например да работи в посока, обратна на придвижването на материала, със специалната цел за създаване на разлики в налягането между различните шпатулни възли.

Фигури 6 и 7 поясняват следващите примери от изобретението, като на всеки чертеж вдясно (В) са посочени съотношенията на потока и налягането. Каналите в матрицата с отвори на двете фигури са отбелязани с позиция 122 и имат разширения 124 по посока на потока. Цилиндричните елементи 70 се плъзгат по матрицата с отвори, от които около четири се предвижда да бъдат перпендикулярни на оста 71 и които по метода на завъртането се придвижват по посоката на въртене 72. Областта с високо налягане и висока температура е отбелязана с Н, а областта с ниско налягане е отбелязана с N. Високо налягане съществува пред цилиндричния елемент 70, което сгъстява гъстата маса и я пресова през каналите 122 на матрицата с отвори. Температурата в областта Н нараства значително под въздействие на налягането и триенето. Основната посока на потока маса е отбелязана с 63. Между входящата и изходящата страна 0 (посока на потока от маса), в конструкцията и оперирането с машината е предвиден значителен спад в налягането. така налягането е по-ниско изходната страна на матрицата с отвори и все още малко по-ниско зад цилиндричния елемент 70 фиг. 7. Поради по-ниското налягане и по-ниската температура там настъпва частично изпаряване на флуида, по-специално на вода или друга разтваряща среда, като предизвиква противопоток и вследствие движението - необходимото хомогенизиране на гъстата маса. Водещият край на червяка 65 (захранван от захранващата фуния 67) е отново оформен във вид на шпатула. По време на работа на машината опитната гъста маса се транспортира в посока на изпускателния отвор 69. Това е показано на конструкцията вляво на фигурата. Конструкцията е с единичен екструдерен червяк 65, в който за главата, оформена като шпатула, е предвидена матрица с отвори 122. Между първата матрица с отвори 122/1 и втората матрица 122/2 съществува пространство 0 от типа, описан по-рано, където около втората матрица от отвори се върти цилиндричен елемент 70 с рамена с формата на цилиндрични пръчки. Изпаряването тук е във вид на големи мехури, а флуидната консистенция - гъста маса, е показана с малки точки. Екструдерът има два възела, като първият възел се състои от главата на червячната преса във вид на шпатула и последваща матрица с отвори 122/1, а вторият е формиран от въртящия елемент 70 и втората матрица с отвори 122/2. От входящата страна отворите са винаги грапави и значително разширени и предлагат по-широка контактна повърхност при триене. При тази конструкция, както и при повечето други, разстоянието между въртящия се елемент и съответната последваща го матрица с отвори е малко и сравнително по-голямо между него и първата матрица с отвори 122/1. За да се предизвика разлика в триенето и за да нарасне транспортната ефективност на възела шпатула помпа, оста 71 преминава през първата пресираща пластина 122/1, но не и през втората. Преминаването на оста също спомага за центрирането на червяка. Въпреки че елементът е кръгъл и е поставен перпендикулярно спрямо повърхността на матрицата с отвори, вследствие на ефекта на клина на стесняващото се пространство в посока, обратна на движението, се създава налягане заедно с разлика в триенето на продукта с матрицата с отвори, което налягане изтласква материалите през отворите.

Противоналягането се поддържа чрез изпускателния отвор или при изпускателния отвор.

Чрез дебелината на пластината с отвори 122, както и посредством броя и размера на отворите, съотношенията на наляганията могат да бъдат повлияни при необходимост, като разширяването на отворите към шпатулния елемент и адхезията или триенето на материала по повърхността на пластината с отвори оказват по-нататъшно влияние. Изключително важна е линейността на процеса в съответствие с изобретението, линейност, която е валидна за всички конструкции.

Фигура 7 показва подобна конструкция, снабдена с до известна степен удължен шпатулен елемент 80. Елементът е поставен под ъгъл а (към повърхността на втората матрица с отвори), като ъгълът а е по-малък от 90°.

Отново са показани по-високото налягане в областта (Н) и по-ниското налягане в областта (N). Посоката на въртене на въртящия се елемент е показана със стрелка 82.

Описаната конструкция вляво е подобна на тази от фигура 6. Състоянието на компресия, например на флуидизирана гъста маса, също е показано, т.е. по-високо налягане, по-висока температура, по-ниското налягане, където се изпарява флуидът, е показано с мехури, които преминават от пространството зад втората матрица с отвори (пространството, което води до изпускателния отвор) към пространството между двете матрици с отвори и по този начин предизвиква отлично хомогенизиране на гъстата маса.

Същите стандартни елементи означават същото устройство. Това се отнася и до простата двойновъзлова конструкция.

Фигура 8 показва процеса при матрица с отвори 122 в областите на високо и ниско налягане. Кръглият мотовилков елемент 86 се върти по матрицата с отвори 122 и или само две рамена в примерната конструкция. Елементът може да бъде с всякаква друга форма и само за опростяване е показан с две рамена. В областта с високо налягане Н, преди шпатулния елемент (посоката на въртене е показана със стрелка), гъстата маса се свива, водата се кондензира, а температурата нараства. В областта (N) с ниско налягане водата се изпарява, гъстата маса се разширява, като температурата й се привежда в съответствие с абсолютното налягане в тази точка. Поради ниската температура, както и разширената форма, гъстата маса има по-висок вискозитет. Тук се осигурява съпротивление на материала, преминаващ обратно през матрицата с отвори в областта с ниско налягане, което предизвиква преминаване на повече материал в областта с високо налягане през матрицата с отвори в сравнение с потока назад в областта с по-ниско налягане. На тази фигура са показани връзките в гъстата маса, без отворите на матрицата.

Фигура 9 показва пластина с отвори или алтернативно притискаща пластина, с равномерно разпределени отвори 130 и специално създадени смесващи канали 132. Посоката на потока на флуида е показана със стрелка (входизход) . В показаната конструкция всички матрици с отвори или само няколко матрици мо гат да бъдат снабдени с такива смесващи канали 132.

Фигура 10 показва по-съвършена модификация, като фигура 10А представлява изглед отгоре, а фигура 10В - напречен разрез на пластината с отвори 122. Разширяването на отворите (в посока на влизане на потока) може да бъде предвидено, но не е показано. Специален аспект в конструкцията е, че ролките, перпендикулярни на оста 102, са конични с намаляващо напречно сечение отвътре-навън. Принадлежащият профил на пластината с отвори е показан съответно също коничен, така че коничните ролки да се движат без проблеми по коничния профил 104.

Ролките, поставени върху въртящите се рамена, в настоящия случай конични, в други конструкции напр. цилиндрични, могат така да бъдат конструирани, че сами по себе си също да са въртящи се - стрелка 100'. Тогава ролките 100 се въртят около тяхната собствена ос. От друга страна, въртящият се елемент се движи в посоката, показана на фиг. 10А. Въртеливото движение в посоките, перпендикулярни една на друга, се наслагват. Фигура 11 показва едновъзлова хоризонтална конструкция с край на червяка, оформен като шпатула 111. Съответстващата пластина с отвори 112 носи валов адаптор 114 за центриране на червяка. Важна е геометричната форма на червяка: както е показано, червякът има изключително малка дълбочина на резбата 115 в сравнение с известни конструкции за оптимизиране на пропускателната способност. Тази дълбочина на резбата, крайно неблагоприятна за транспортирането на материала, обаче успява да създаде достатъчно ниско налягане върху страната с ниско налягане на шпатулния елемент, което гарантира изпаряване на водата. Например съотношението между дълбочината на резбата и диаметъра може да бъде между 1/20 до 1/50.

Фигура 12 показва конструкция с един шпатулен елемент 126 и матрица с отвори 128, чиито диаметри са по-големи в сравнение с диаметъра на червяка. Например, съотношението на диаметъра на шпатулния елемент/ матрицата с отвори към диаметъра на червяка може да бъде между 2,0 до 3,0:1. По-висок капацитет на транспортиране може да бъде осъществен с помощта на червяци с по-голяма дълбочина на резбата (въпреки че беше пока9 зан пример с малка дълбочина на резбата). При тази конструкция се поддържа достатъчно ниско налягане във входната област преди матрицата с отвори 128 и по посока на движение на шпатулния елемент 126, зад шпатулния елемент, както и на изходната страна на матрицата 128 и камерата 125 в съседство с изпускателния отвор 69, което осигурява изпаряването на водата.

Фигура 13 показва съвършено различна конструкция от вертикален тип. В този тривъзлов екструдер от вертикален тип не е предвиден червяк. Обемите на камерите G, N, К, W намаляват в зависимост от свиването от праховидна форма до флуид (посока на потока от маса). Предвидени са три възела с намаляващи обеми на камерите, като съответстващите шпатулни елементи 130', 130, 130'” са конструирани също по-малки. Шпатулните елементи са подобни на тези на фигура 7.

Пластините с отвори 132, 132', 132” са също съответно по-малки. В съответствие с възлите цилиндричното пространство само по себе си също намалява към изпускателния отвор 134.

Както е показано на диаграмата, отворите са наклонени, така че потокът от маса преминава през разширяващите се отвори на матрицата 132, плавно дори към най-малката камера W, преди изпускателния отвор. Валът 136 отново се върти около вертикалната си ос.

Фигура 14 показва вертикален готварски екструдер 140 с четири възела, чиято специфика в сравнение с останалите е в това, че в първия възел цилиндричните ролки са също въртящи се сами по себе си. Посоката на въртене на вала 146 на шпатулните елементи е показана по същия начин, както посоката на въртене на цилиндричните ролки с първия възел. Първата ролка 141 се движи като каландър по първата матрица с отвори 142', останалите ролки 14Г, 141, 14Г” се движат плавно по съответстващите им матрици с отвори 142, 142'”, 142”, преди да е достигнат изпускателния отвор 148. Посоката на транспортиране на потока от маса е показана с бялата стрелка.

Фигура 15 показва едновъзлова вертикална конструкция, подобна на пелетна преса с въртящи се цилиндрични ролки 150, захранваща фуния 67'”, вертикален вал 156, на който са поставени ролките 150, например пер пендикулярно. Ролките 150 се въртят по матрицата с отвори 158. Конструкцията, макар и подобна на пелетна преса, е снабдена с изпускателен отвор на изхода в съответствие с изобретението. За разлика от останалите, в този случай възниква налягане. Както при всички описани конструкции преди ролките, наклонените елементи или подобни елементи, гъстата маса се втечнява и след ролките настъпва изпаряване и връщане назад на част от потока.

Фигура 16 показва двойновъзлов екструдер. Шпатулни елементи 202', 202 се плъзгат по всяка от матриците с отвори 200', 200. Ролковите лагери са поставени в общ корпус 204. Предимство в този случай е по-късата конструкция, която може да бъде направена по-опростена и по-икономична. Усложнените омесващи и хомогенизиращи елементи могат да бъдат премахнати, тъй като в едночервячните машини хомогенизирането е подобрено, раздробяването и разпространението на топлината са по-равномерни, се надлюдава подобра устойчивост на износване и нараства възможността за контрол.

Съгласно изобретението суспензиите, омесените маси, пастите и гъстите маси могат да бъдат транспортирани през матриците с отвори с помощта на едно плъзгащо се рамо по матрицата. Транспортирането се осъществява благодарение на увеличеното налягане на предния край на плъзгащото се рамо (по посока на движението). Степента на налягането зависи от формата на плъзгащото се рамо (цилиндричен елемент, поставена шпатула и др.) и разстоянието между рамото и матрицата с отвори. Конструкцията трябва да бъде избрана така, че налягането преди плъзгащото се рамо да е достатъчно, за да се преодолеят загубите в налягането през матрицата с отвори. Предимствата на плъзгащото се рамо в сравнение със стабилизирането на налягането само с помощта на червяк произтичат от следното:

1. Нараства локалното налягане на повечето от отворите.

2. Шпатулната помпа придобива съществено значение, когато се очаква (както при много пасти) поведението на потока да зависи от интензивността и степента на раздробяването (структурно-вискозно поведение).

Интензивното смесване и раздробяване преди шпатулата намалява инерцията на пастата и изисква малки загуби в налягането при преминаване през отворите.

“Флуидизирането” на пастата може да бъде вътрешна характеристика на материала (собствен структура-вискозитет). При суспензии и гъсти маси, съдържащи вода, посочените явления също могат да бъдат очаквани, когато параметрите на състоянието им (налягане/температура) са близо до точката на кипене.

а) Ако параметрите на състоянието им съответстват на точката на кипене, част от водата се намира под формата на пара. Гъстата маса тогава създава пореста маса с относително висок вискозитет. При компресирането чрез плъзгащото се рамо водата се кондензира, гъстата маса става флуид и позволява да бъде изтласкана през отворите с висока пропускателна способност. След преминаването гъстата маса се втвърдява и следователно връщането назад към подветрената страна на плъзгащото се рамо се избягва. И така, възможно е да се транспортира срещу относително високо противоналягане.

б) Ако параметрите на състоянието са малко по-ниски от точката на кипене, тогава водата е флуид (няма пореста маса).

Чрез обработването откъм страната с високо налягане се се поставя енергия (енергия на променливо налягане и дисипирана енергия на раздробяване). Дисипираната енергия на раздробяване води до увеличаване на локалната температура. Върху подветрената страна налягането е ниско, което води до изпаряване на част от флуида и следователно - до образуване на пореста маса в гъстата маса. С охлаждане или чрез увеличаване на налягането водните пари се кондензират (кавитация).

3. При насочените условия съоръжението има функцията на помпа и така може да създаде стабилно високо налягане чрез многовъзлово устройство. В много възловото устройство трябва да бъде осигурена “асиметрия” във връзка с ефекта на помпата. Т.е. помпите трябва да показват “посоката на транспортиране”. Тази посока на транспортиране може да бъде осигурена, за някои, посредством установения ъгъл в посоката на транспортиране, за други чрез различни разстояния между плъзгащото се рамо и горната и долната пластина с отвори или чрез различни повърхностни характеристики (триене). При пълна геометрична симетрия и подобно триене спрямо шпатулната помпа може да бъде приложено външно налягане. “Шпатулната помпа” в този случай действа само като “втечнител”.

Съгласно изобретението са постигнати следните предимства: до 100% по-висок капацитет; подобрено качество, поради по-еднороден поток и по-еднородна структура; отлични възможности за контрол на процеса; много лесна поддръжка на частите; икономични инструменти; значително намаляване на разходите от износване на частите; нечувствителност към разновидностите на суровия материал; значително по-висока свобода при рецептурите; подобро поведение при вкарване на сурови материали под формата на прах.

Чрез измерванията съгласно изобретението дори съществуващите, “излезли от употреба” червячни екструдери, респективно екструдерни червяци, могат да бъдат заменени и техният експлоатационен период може да бъде значително удължен.

Пример за изпълнение на изобретението

Четиристепенният червяк от известна конструкция с обикновен червячен профил е удължен при главата с накрайник, който преминава през първата притискаща пластина, поставена, както обикновено, преди повърхността на червячната глава, оформена във вид на шпатула и използвана за монтиране на шпатулния елемент. Той се плъзга по втората притискаща пластина и образува втори шпатулен възел. Обикновен изпускателен отвор завършва системата. Двете притискащи пластини образуват шпатулна камера, в която се върти шпатулният елемент. Шпатулният елемент в кръгло напречно сечение е само малко по-тънък от шпатулното пространство, образувано между двете притискащи пластини. Съотношението между налаганията може значително да бъде повлияно от дебелината на притискащите пластини, броя и размера на отворите им. Типа конично разширение на отворите към шпатулния елемент влияе на адхезията/триенето на материала по повърхността на пластината с отвори и следователно - на техните транспортни характеристики.

Измерванията съгласно изобретението показват, че могат да се постигнат отлични резултати с използваните червяци, като хла бината между червяка и корпуса е приблизително 1,6 mm. Ако бъде поставен шпатулен елемент в движение, тогава ще бъде създадена зона на високо налягане преди шпатулния елемент по посоката на въртене и зона на по-ниско 5 налягане зад шпатулния елемент, в зависимост от посоката на въртене. Следователно, ако температурата на гъстата маса е 140°С в зоната с по-ниско налягане и налягането там е под 3,5 bar, тогава водата се изпарява и гъстата маса 10 увеличава обема си. В това състояние (смес от мехури с водна пара и флуиди) гъстата маса има значително по-висок вискозитет в сравнение с чистата флуидна форма. Така тя осигурява по-високо съпротивление на съседната 15 шпатула, където се стабилизира налягането, водата се кондензира и енергията от кондензирането отново загрява гъстата маса и т.н. Продължителната смяна на високо и ниско налягане, предизвикана от шпатулния елемент под 20 точката на кипене на водата или флуида, създава значителен хомогенизиращ ефект на гъстата маса и изключително ефективен обмен на енергия, като частично предпазва от прегряване и формира най-вероятно предпоставката 25 за изненадващо добро поведение на помпата на шпатулния възел. Благодарение на непрекъснато редуващите се разширяване и свиване, отвеждането на топлината вътре в системата е значително подобрено и накрая характеристи- 30 ките на потока на биополимерната гъста маса се повлияват положително.

Claims

Патентни претенции

1. Готварски екструдер, съдържащ захранваща фуния, най-малко един червяк или двоен червяк, както изпускателен отвор за производството на термично обработени биополимери, характеризиращ се с това, че включва и 40 поне една шпатула помпа (22/124; 32/34; 50/ 52; 80/12; 100; 122; 126/128), поставена между червяка, респ.червяците (10; 65), и изпускателния отвор (16; 69), всяка от които съдържа една матрица или пластина с отвори (22; 45 122; 34; 50; 122/1; 122/2; 122; 124) и най-малко един присъединен шпатулен елемент (24; 32; 52; 70; 65), определен като “шпатула помпа”, при което шпатулният елемент е с възможност за въртене под остър ъгъл между 0° и 50 90° спрямо матрицата или пластината с отвори (22; 122; 34; 50; 122/1; 122/2; 122; 124), по посока на движение на шпатулния елемент (24, 32; 52; 70; 65), при което обработваният материал е подложен на изпомпване.
2. Екструдер съгласно претенция 1, характеризираш се с това, че между червяка, респективно червяците (10), и изпускателния отвор (16) има най-малко две шпатули помпи (22/24; 22/24; 65/122/1-70-122/2; 65/122; 80/122).
3. Екструдер съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че крайната повърхност на края на червяка, респективно червяците (10), откъм страната на изпускателния отвор (16) е оформена като шпатула и е с такава конструкция, че минава над пластина с отвори (120).
4. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че всяка от шпатулите помпи (22/24; 22/24; 65/122/1-70-122/2; 65/122; 80/122) включва пластина с отвори (22) и шпатулен елемент (24) и заедно с червяка, респективно червяците (10; 13), е монтирана върху вал (18) в продължение на червяка, респ. червяците (10, 13).
5. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че всяка от шпатулите помпи (22/24; 22/24; 65/122/1-70-122/2; 65/122; 80/122) се задвижват независимо една от друга.
6. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че множеството отвори (130) с възможност за предаване на топлина върху матрицата с отвори или пластини (122') формират канали (132) за водна пара/охлаждаща вода или за термомасло.
7. Екструдер за производство на термично обработени биополимери съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че червякът на екструдера, респективно червяците на екструдера (10; 65), функционират като обикновен червяк на конвейер, извършващ предварително сгъстяване, като има поне една шпатула помпа, поставена след червяка, респективно червяците (10, 13), и изпускателния отвор (16; 69), всяка от които има матрица с отвори и присъединен шпатулен елемент.
8. Екструдер съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че включва серия от шпатули помпи, като всяка серия е поставена вертикално, при което червякът или червяците (10; 13) са захранващи червяци.
9. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че всяка от шпатулите повърхности са конструирани прави, закривени или профилирани и с възможност за въртене над матрицата с отвори (22; 122).
10. Екструдер съгласно претенция 9, характеризиращ се с това, че шпатулните елементи, респективно въртящи се рамена, преминаващи по пластината с отвори (22; 122), като са поставени например перпендикулярно спрямо оста на задвижване на шпатулата помпа от въртящ се тип и имат кръгло напречно сечение, са оформени като цилиндрични или конични ролки, изострени откъм външната си страна.
11. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че повърхността на шпатулния елемент е гладка, а повърхността на матрицата с отвори е грапава.
12. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че екструдерните части, по-специално екструдерният цилиндър, и червякът, респективно червяците, и изпускателният отвор са направени от стомана.
13. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че шпатулните възли са конструирани като отделни модули.
14. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че отделните шпатулни възли са конструирани с възможности за комбиниране като модулна система.
15. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че матрицата с отвори откъм входящата страна на потока е конструирана с вдлъбната повърхност, като съответните шпатулни елементи са с форма, допълваща тази повърхност, разположени са непосредствено срещу купола и допълват неговата форма.
16. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че по надлъжната ос на червяка, респ. червяците с шпатулен край, направен с формата на шпатулната глава, е поставена плоска матрица с отвори, които са ориентирани успоредно на оста и се разширяват по посока та на потока.
17. Екструдер съгласно претенция 16, характеризиращ се с това, че след матрицата с отвори са разположени три допълнителни шпатулни елемента, всеки от които съдържа матрица (22) и един шпатулен елемент (24), който е с форма на въртящ се пропелер (32, 56).
18. Екструдер съгласно претенция 17, характеризиращ се с това, че след матрицата с отвори (34) е разположена друга пръстеновидна матрица с отвори, която има формата на вътрешността на шапка, които матрици заедно формират кухо шпатулно пространство (20), в което е поставен въртящ се шпатулен елемент (40), преминаващ през пръстеновидната матрица.
19. Екструдер съгласно претенция 16, характеризиращ се с това, че след това по вала е разположена конична матрица с отвори (50), чиито отвори (58) са ориентирани предимно успоредно на оста и по възможност са разширяващи се по посоката на движението на потока, при което в шпатулното пространство (54), образувано от кухата конична матрица с отвори, е разположен шпатулен елемент (52) с форма на пресечена фигура, който запълва шпатулното пространство (54) и минава над отворите (58) на матрицата с отвори (50), откъм вътрешната й страна.
20. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че съотношението между вътрешния диаметър на червяка (10, 65) и главата на шпатулния елемент и/или матрицата с отвори е между 1:2,0-3.
21. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че елементите (100), минаващи над пластината с отвори, са конични, заострени отвътре-навън и въртящи се около собствената си ос, като матрицата с отвори откъм горната им страна е конструирана с форма (104), която ги допълва и се разширява отвътре-навън.
22. Екструдер съгласно която и да е от предходните претенции, характеризиращ се с това, че има централен проход за вала през матрицата с отвори за центриране на червяка, респ.червяците (114), които имат изключително малка дълбочина на резбата, по-специално съотношението между дълбочината на резбата към диаметъра на червяка е между 1/20 и 1/50.
23. Екструдер със захранваща фуния и изпускателен отвор за производство на термично обработени биополимери, характеризиращ се с това, че готварският екструдер е вертикална многовъзлова конструкция с шпатули помпи, всяка от които има матрица с отвори и един присъединен шпатулен елемент, чийто ъгъл на скосяване, респективно ъгълът между шпатулната повърхност спрямо матрицата с отвори, спрямо посоката на движение на шпатулните рамена, е остър ъгъл, и готварският екструдер осигурява различни обеми на камерата (G; Μ; К; W), спрямо посоката на движението на материала, като скосените шпатулни елементи (130'; 130; 130'”) имат съответно по-малки размери.
24. Екструдер съгласно претенция 23, характеризиращ се с това, че някои от шпатулните елементи са цилиндрични ролки (141), които по-специално в първия възел, са въртящи се.
25. Екструдер със захранваща фуния (67'”) и изпускателен отвор (159) с едновъзлова конструкция, характеризиращ се с това, че е конструирана подобно на пелетна преса с въртящи се цилиндрични ролки (150), разположени перпендикулярно на вертикален вал (156), при което ролките се въртят или минават над матрицата с отвори (158), зад която е разположен изпускателният отвор по такъв начин, че гъстата маса е втечнена преди ролките или другите подобни елементи, а зад ролките, откъм изходната страна зад матрицата с отвори (158), се предизвиква изпаряване и частично връщане на потока.
26. Метод за готварско екструдиране на биополимери, характеризиращ се с това, че в готварския екструдер съгласно претенция 1 предаваното налягане от червяка, потокът от маса като материал за екструдиране, температурата в или на екструдера, по-специално налягането преди и след матрицата с отвори, респективно шпатулния елемент, минаващ над нея, се избират по такъв начин, че зад шпатулния елемент в шпатулната камера се създава зона с ниско налягане с изпаряване на течността, съдържаща се в масата за екструдиране, а преди шпатулния елемент в областта на пластината с отвори се създава повишено налягане за втечняване на парата от течността, по-специално на водната пара.
27. Метод съгласно претенция 26, характеризиращ се с това, че след преминаването през матрица с отвори във възела шпатула помпа материалът е подложен на натиск, който го превръща в течна маса.
28. Метод съгласно претенция 27, характеризиращ се с това, че екструдерът работи така, че между областта пред шпатулния елемент или пред клиновидната повърхност на главата на червяка и областта след шпатулния елемент се създава разлика в налягането 10:1, като областта с по-ниско налягане е при условия под температурата на кипене.
29. Метод съгласно която и да е претенциите от 24 до 28, характеризиращ се с това, че като се имат предвид параметрите на екструдера и материала за екструдиране във възела шпатула помпа се създава възможно максималната разлика в налаганията.
30. Метод съгласно претенция 28 или 29, характеризиращ се с това, че в областта на матрицата с отвори флуидизираният материал е поставен в условията на осцилиращо движение.
31. Метод съгласно която и да е от претенциите от 26 до 30, характеризиращ се с това, че процесът се осъществява при обем около 200 cm³ за един възел шпатула помпа при поток на масата от 200 до 350 kg/h при общо време на престой от 2 до 4 s.
32. Метод за готварско екструдиране на биополимери за производство на хранителни гранулата, снаксови продукти или готови тестени храни за закуска, характеризиращ се с това, че биополимерите се подават през два шпатулни възела и след повишеното налягане преди изпускателния отвор те се пресоват през него, като всеки шпатулен възел включва матрица с отвори и присъединен шпатулен елемент, чийто ъгъл на скосяване, респективно повърхността на шпатулата спрямо матрицата с отвори, спрямо посоката на движение на шпатулното рамо, е остър ъгъл, като процесът на екструзия се осъществява вертикално.
33. Метод съгласно която и да е от претенциите от 26 до 32, характеризиращ се с това, че се осъществява със шпатулен елемент, който е с толкова голям диаметър спрямо външния диаметър на червяка на екструдера, че в шпатулната камера се поддържа достатъчно ниско налягане, позволяващо изпаряването на течността.
34. Метод съгласно претенция 33, характеризиращ се с това, че в шпатулния въ зел преходът в диаметъра е до 2-3 пъти поголям от този на червяка на екструдера.
35. Метод за готварско екструдиране на биопилимери, характеризиращ се с това, че предварителното установяване на параметрите, необходими за готварско екструдиране, като налягане, температура, флуидизиране и хомогенизиране, са определени изключително за една или повече шпатули помпи, всяка от които се състои от матрица с отвори и присъединен шпатулен елемент с остър ъгъл на скосяване на шпатулния елемент, респективно остър ъгъл между шпатулната повърхност и матрицата с отвори, спрямо посоката на движение на шпатулните рамена.
36. Екструдер съгласно която и да е от 5 претенциите от 1 до 22, характеризираща се с това, че има формата на двойночервячен екструдер.