BR0211403B1 - conjunto de parafuso duplo de extrusço adequado para uso em um dispositivo extrusor de alimento. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTODE PARAFUSO DUPLO DE EXTRUSÃO ADEQUADO PARA USO EM UMDISPOSITIVO EXTRUSOR DE ALIMENTO".

Fundamentos da Invenção

Campo da Invenção

A presente invenção trata de forma ampla a dispositivos extruso-res de parafuso duplo aperfeiçoados de uma natureza altamente versátil quepodem ser utilizados para produzir uma ampla variedade de produtos finaisde densidades, valores de cozimento e razões de expansão variáveis, sem a necessidade de modificações extensivas de máquina. Os extrusores da in-venção incluem um conjunto de parafusos duplos possuindo parafusos côni-cos afunilados e não-paralelos com a filetagem dos parafusos intercalada aolongo do comprimento do cilindro do extrusor para definir folgas reduzidas,de dimensão preferivelmente constante, áreas de estreitamento superior e inferior e zonas de amassar traseiras alternadas, e passagens de fluxo re-verso; as áreas de estreitamento criam zonas de alta pressão dentro do ci-lindro que impulsionam o material para a frente, enquanto o material é a-massado e flui de forma reversa nas zonas e passagens. Em outras modali-dades, um conjunto de matriz infinitamente variável tendo uma haste deslo- cável alterna entre uma posição de eliminação de sobras e diversas posi-ções de extrusão. Um cabeçote de extrusor final de extração de fluido espe-cializado permite que óleos ou outros fluidos sejam eficientemente extraídos,particularmente com a ajuda de um extrator supercrítico tal como dióxido decarbono.

Descrição da Técnica Anterior

Os dispositivos de cozimento por extrusão têm sido utilizados hámuito tempo na fabricação de uma ampla variedade de produtos comestíveise outros produtos tais como produtos alimentícios para uso humano e ani-mal. Em termos gerais, esses tipos de extrusores incluem um cilindro alon- gado juntamente com um ou mais parafusos de extrusão axialmente rotati-vos, helicoidalmente filetados e internos. A saída do cilindro do extrusor éequipada com uma matriz de extrusão com abertura. Em uso, um material aser processado é passado para dentro e através do cilindro do extrusor e ésubmetido a níveis crescentes de temperatura, pressão e cisalhamento. Àmedida que o material emerge da matriz do extrusor, o mesmo é totalmentecozido e conformado e pode tipicamente ser subdividido utilizando-se umconjunto de facas rotativas. Os extrusores convencionais desse tipo sãoilustrados nas patentes U.S. N° 4.763.569, 4.118.164 e 3.117.006.

A maior parte dos aparelhos de cozer por extrusão convencio-nais modernos são feitos de uma série de cabeçotes ou seções de cilindrotubulares interconectados com os parafusos filetados internos também sen-do divididos e montados em eixos rotativos energizados. A fim de se alcan-çar o nível desejado de cozimento, considerou-se ser necessário se fornecercilindros relativamente longos e parafusos associados. Dessa forma, muitasdas máquinas de alimento para animais de estimação de alto rendimentopodem ter de cinco a oito seções de cilindros e possuírem um comprimentode cerca de 10 a 20 vezes o diâmetro do parafuso. Como pode ser aprecia-do, tais extrusores longos são dispendiosos e ademais apresentam proble-mas associados com o suporte adequado dos parafusos de extrusão dentrodo cilindro. No entanto, tentativas anteriores de utilização de extrusores rela-tivamente curtos não foram correspondidas com sucesso, e sofreram deproblemas de cozimento insuficiente e/ou resultados relativamente baixos.

As patentes U.S. N° 5.939.124 e 5.694.833 descrevem extruso-res de cozimento de alta velocidade e comprimento curto que solucionam osproblemas de comprimentos excessivamente longos do cilindro e parafuso, edessa forma representam um avanço distinto na técnica. Esses extrusores,vendidos por Wenger Manufacturing, Inc., como extrusores U P/C, alcança-ram um sucesso comercial considerável.

No entanto, a maior parte dos extrusores anteriores deve serdesenhada com configurações de seção de parafuso e cilindro que são es-pecíficas para um produto desejado. Isto é, a configuração utilizada para aprodução de alimentos aquáticos de alta densidade é geralmente significati-vamente diferente da que seria necessária para produzir alimentos paraanimais de estimação de densidade média ou alimentos de densidade baixa.Conseqüentemente, o extrusor deve ser dividido e reconfigurado se se de-sejar alterar o produto a ser produzido. Ademais, em alguns casos um extru-sor projetado para um tipo de produto simplesmente não pode ser reconfigu-rado com sucesso para produzir de forma eficiente um tipo significativa-mente diferente de produto.

Os óleos tais como óleo de soja são convencionalmente extraí-dos a partir dos grãos de soja por técnicas de extração mecânicas, extraçãopor solvente e/ou tecnologia de fluido supercrítico. Para operações de gran-de produção, os extratores mecânicos são ineficientes, e o óleo extraído exi-ge um refinamento considerável. Por outro lado, os dispositivos de extraçãode fluido supercrítico (por exemplo, CO2) são muito dispendiosos e comple-xos para as instalações de óleo existentes. A extração por solvente utilizan-do hexano ou outros solventes apresenta problemas ambientais associadosà eliminação do solvente.

Existe, de acordo, uma necessidade na técnica de se criar umequipamento extrusor aperfeiçoado de grande flexibilidade e versatilidade eque possa ser utilizado para produzir produtos diferentes sem uma reconfi-guração extensa dos componentes internos do extrusor; ademais, o equipa-mento aperfeiçoado para a extração de óleos de alta qualidade e similaresenquanto evita os problemas da extração por solvente seria uma importantedescoberta.Sumário da Invenção

A presente invenção supera os problemas descritos acima e for-nece um extrusor de parafusos duplos possuindo um cilindro alongado comuma entrada de material e uma saída de material normalmente equipadascom uma matriz de orifício restrito, juntamente com parafusos de extrusãoconfigurados especialmente dentro do cilindro. Cada parafuso inclui um eixocentral alongado possuindo uma extremidade traseira de eixo e uma extre-midade dianteira de eixo com filetagem helicoidal de extensão externa forne-cida ao longo do comprimento do eixo central para fornecer uma extremida-de traseira da filetagem, uma extremidade dianteira da filetagem e uma su-perfície da filetagem externa espaçada do eixo central. O eixo central podeter um diâmetro constante mas preferivelmente é progressivamente afunila-do através de um primeiro ângulo de afunilamento ao longo do comprimentodo mesmo da traseira para a frente; de forma similar, a filetagem pode terprofundidade constante mas é preferivelmente afunilado da parte traseirapara a dianteira através de um segundo ângulo de afunilamento. De formaideal, mas não necessariamente, os ângulos de afunilamento de eixo e file-tagem são diferentes, com o último sendo maior do que o primeiro. Alémdisso, a largura da superfície da filetagem externa pode ser constante detrás para a frente mas vantajosamente a largura muda progressivamente aolongo do comprimento da filetagem de trás para a frente; novamente, maispreferivelmente, a largura da filetagem aumenta de trás para a frente de for-ma que a largura da superfície da filetagem externa adjacente à extremidadedianteira seja maior do que a largura da superfície da filetagem externa ad-jacente à extremidade traseira da filetagem.

Os parafusos duplos são posicionados em justaposição com oseixos centrais dos eixos convergindo na direção um do outro de forma queesses eixos definam um ângulo incluído. Adicionalmente, a filetagem doseixos é intercalada, preferivelmente ao longo de todo o comprimento da file-tagem. Dessa forma, os parafusos definem de forma cooperativa uma sériede áreas de estreitamento superior e inferior alternadas e de pouco espaçoao longo do comprimento do conjunto de parafusos. Preferivelmente, o es-paço da filetagem nas respectivas áreas de estreitamento é substancial-mente constante ao longo de todo o comprimento do conjunto de parafusos,apesar de mais geralmente os espaços do estreitamento poderem aumentarou diminuir ao longo do comprimento do conjunto de parafusos. O projeto doconjunto de parafusos para apresentar áreas de estreitamento de pouco es-paço cria uma série de zonas de alta pressão dentro do extrusor que servempara impulsionar positivamente o material sendo extrudado para a frente deforma "pulsante".

Verificou-se que o projeto do extrusor fornece um alto grau deflexibilidade operacional, de forma que o extrusor possa ser utilizado paraproduzir uma variedade de produtos simplesmente pela mudança da veloci-dade rotativa do conjunto de parafusos e possivelmente outras mudanças nacondição de processamento (por exemplo, configuração de temperatura ematriz). Observou-se que as mudanças nos perímetros de pré-condicionamento apresentam um efeito mais pronunciado no produto final, oque é comum com o equipamento de extrusão convencional. De acordo, asimples alteração de entrada de vapor e/ou água no pré-condicionador podecausar um impacto significativo nas propriedades do extrudado final.

Em outro aspecto da invenção, um projeto de extrusor para ex-tração de fluidos tal como óleo de materiais de semente de óleo é fornecido. Tal extrusor preferivelmente, apesar de não necessariamente, inclui as ca-racterísticas descritas acima, mas inclui uma seção de cabeçote de extrusorincluindo um envoltório externo equipado com uma saída de fluido, junta-mente com uma manga interna alongada e com fendas que recebe umaparte dos parafusos do extrusor. A manga é preferivelmente construída a partir de uma série de elementos tipo barra alongados que são soldados oude outra forma fixados juntos para formarem uma manga tubular, com pas-sagens entre as barras adjacentes. As passagens são preferivelmente afu-niladas e apresentam uma abertura menor no interior da manga, em compa-ração com o exterior. Em uso, uma semente de óleo ou outro material é pas-sado através do extrusor de forma que na seção de cabeçote o fluido a serrecuperado seja pressionado através do extrusor de forma que na seção decabeçote o fluido a ser recuperado seja pressionado ou extrudado atravésdas passagens de manga. A extração de fluido é materialmente melhoradapela injeção de um fluido supercrítico tal como dióxido de carbono ou propa- no dentro da seção de cabeçote de extrusor.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma vista em elevação lateral parcialmente esque-mática de um sistema de extrusão incluindo o dispositivo extrusor aperfeiço-ado de acordo com a invenção;

A Figura 2 é uma vista em perspectiva do conjunto de parafusosde extrusão duplos preferido utilizado no dispositivo extrusor;

A Figura 3 é uma vista em corte horizontal incompleta do extru-sor de parafuso duplo preferido;

A Figura 4 é uma vista em corte vertical do extrusor de parafusoduplo;

A Figura 5 é uma vista superior muito ampliada e incompleta daspartes do conjunto de parafuso duplo, ilustrando em detalhes a intercalaçãodas zonas da filetagem de parafuso e estreitamento com pouco espaço entreas filetagens;

A Figura 6 é uma vista em corte horizontal das partes de parafu-so duplo ilustradas na Figura 5;

A Figura 7 é uma vista em corte vertical incompleta ilustrandoum extrusor de acordo com a invenção equipado com um conjunto de matrizde saída variável, o último em uma condição totalmente aberta;

A Figura 8 é uma vista em corte incompleta tirada ao longo dalinha 8-8 da Figura 7;

A Figura 9 é uma vista em corte vertical incompleta similar à daFigura 7 mas apresentando o conjunto de matriz na condição de desvio;

A Figura 10 é uma vista em corte tirada ao longo da linha 10-10da Figura 7;

A Figura 11 é uma vista em corte vertical incompleta de um ex-trusor de acordo com a invenção, equipado com um cabeçote final projetadopara extração de óleo de sementes de óleo;

A Figura 12 é uma vista em corte vertical tirada ao longo da linha»12-12 da Figura 11;

A Figura 13 é uma vista em perspectiva de um dos elementos debarra utilizados na fabricação do cabeçote final ilustrado nas Figuras 11 e12; e

A Figura 14 é uma vista em perspectiva de um par de elementosde barra adjacentes, apresentando um fenda de extração de óleo entre oselementos de barra.

Descrição Detalhada da Modalidade Preferida Modalidades das Figuras de 1a_6

Voltando-se agora para os desenhos, a Figura 1 ilustra um sis-tema de extrusão 10 feito de um pré-condicionador 12 além de um dispositi-vo de extrusor de parafuso duplo 14. O dispositivo 14 inclui amplamente umcilindro dividido 16 apresentando uma entrada 18 e uma saída 20, com umconjunto de parafuso duplo especializado 22 dentro do cilindro 16; o con-junto 22 é acoplado através de um acionador de caixa de engrenagem 24para o motor 26.

O pré-condicionador 12 é projetado para inicialmente umedecere parcialmente pré-cozinhar os ingredientes secos antes da passagem dosmesmos como massa ou similar para dentro da entrada 18 do dispositivo 14.Para essa finalidade, o pré-condicionador 12 é tipicamente apresentado naforma de uma câmara alongada equipada com pás internas rotativas alémde portas de injeção para água e/ou vapor. Uma variedade de pré-condicionadores podem ser utilizados no contexto da invenção. No entanto,é particularmente preferida a utilização dos pré-condicionadores WengerDDC do tipo descrito na patente U.S. N2 4.752.139, incorporada aqui porreferência.

O cilindro 16 na modalidade ilustrada é feito de três cabeçotesde cilindro tubulares, interconectados extremidade com extremidade 28, 30,32, cada um fornecido com um forro externo 34, 36, 38 para permitir a cir-culação de meio de resfriamento ou aquecimento para o controle de tempe-ratura do dispositivo extrusor. Será observado que o primeiro cabeçote 28inclui a entrada 18, ao passo que o último cabeçote 32 é projetado paraaceitar um conjunto de matriz 40. Cada um dos cabeçotes 28-32 tambéminclui uma manga interna 42, 44 e 46 que definem de forma cooperativa umaabertura de recebimento de conjunto de parafuso contínuo, afunilada 48dentro do cilindro. Essa abertura 48 possui um formato geralmente do "nú-mero oito" a fim de acomodar o conjunto de parafuso 22. Como ilustrado, aabertura 48 é mais larga na extremidade traseira do cabeçote 28 e progres-sivamente e uniformemente afunila para a extremidade do cabeçote 32.

O conjunto de parafuso 22 inclui primeiro e segundo parafusosalongados 50, 52 que estão em uma relação lado a lado como melhor ob-servado nas Figuras 2 e 3. Cada um dos parafusos 50, 52 inclui um eixocentra! alongado 54, 56 a!ém da filetagem helicoidal de extensão externa 58,60. Os eixos 54, 56 possuem, cada um, uma superfície externa que é pro-gressivamente e uniformemente afunilada através de um primeiro ângulo deafunilamento a partir dos pontos 62, 64 proximais às extremidades traseiras dos eixos correspondentes 54, 56, para pontos à frente 66, 68 adjacentes àsextremidades à frente dos eixos. Esse ângulo de afunilamento varia de cercade 0,5 a 5o, e mais preferivelménte de cerca de 1 a 2,2°. A presente modali-dade possui um ângulo de afunilamento de 1,3424°.

A filetagem 58, 60 (na modalidade ilustrada os filetes duplos são utilizados, mas filetes únicos ou múltiplos também são uma possibilidade) seestende essencialmente por todo o comprimento dos eixos 54, 56 entre ospontos 62, 66 e 64, 68. Dessa forma, a filetagem 58, 60 prossegue de umaextremidade traseira adjacente ao ponto 62, 64 de forma contínua para oponto à frente 66, 68. Adicionalmente, a filetagem apresenta uma superfície externa 70, 72 em cada um dos parafusos 50, 52 possuindo uma larguradenotada por "W" na Figura 6, além de uma profundidade de flight entre asuperfície externa do eixo central e a superfície da filetagem externa, deno-tada por "D" na Figura 6. A geometria da filetagem 58, 60 é tal que a profun-didade de flight D diminui progressiva e uniformemente à medida que a file-tagem prossegue da extremidade traseira para a extremidade dianteira dosparafusos 50, 52. Conseqüentemente, as superfícies externas 70, 72 da fi-letagem 58, 60 também se afunilam de trás para a frente em uma forma pro-gressiva e uniforme. O segundo ângulo de afunilamento da profundidade dafiletagem e das superfícies da filetagem externas varia de 2 a 6o e mais pre- ferivelmente de 2,5 a 4o. O segundo ângulo preciso de afunilamento na mo-dalidade ilustrada é de 3,304°.

Finalmente, a filetagem 58, 60 é projetada de forma que a largu-ra "W" das superfícies da filetagem externas 70, 72 aumente de forma pro-gressiva e uniforme da extremidade traseira dos parafusos para a extremi- dade dianteira dos mesmos. Essa configuração é melhor ilustrada nas Figu-ras 3 e 4, onde será observado que a largura W é relativamente pequenanas extremidades traseiras dos parafusos 50, 52 mas aumenta para umalargura maior W nas extremidades dianteiras dos parafusos. Como indicadoanteriormente, no entanto, a largura W pode ser constante por todo o com-primento dos parafusos, ou pode estreitar das extremidades traseiras paraas extremidades dianteiras dos mesmos. Conseqüentemente, a razão da largura na extremidade dianteira ou de entrada de cada parafuso para a lar-gura na extremidade traseira ou de saída varia de cerca de 0,5 a 5, e maispreferivelmente de cerca de 1 a 3.

Os parafusos 50, 52 são orientados de forma que seus respecti-vos eixos centrais 74, 76 (ver Figura 5) estejam em um ângulo de conver-gência com relação um ao outro, de forma que um ângulo incluído seja defi-nido pelos eixos centrais. Esse ângulo incluído geralmente varia de cerca de1 a 8o, mais preferivelmente de cerca de 1,5 a 5o. O ângulo incluído na mo-dalidade ilustrada é de 2,3240°. Quando os parafusos 50, 52 são orientadoscomo descrito dentro da abertura do cilindro 48, a filetagem 58, 60 dos pa-rafusos respectivos 50, 52 é intercalada, isto é, cada uma das filetagens de-fine um tronco imaginário de um cone entre as extremidades traseira e di-anteira dos parafusos correspondentes, e a filetagem 58, 60 se estendedentro do tronco imaginário do parafuso adjacente.

A atenção será a seguir direcionada para as Figuras 5 e 6 queapresentam em detalhes a intercalação da filetagem 58, 60. Como ilustrado,e em virtude da seleção dos primeiro e segundo ângulos de afunilamentoadequados e do ângulo incluído entre os eixos centrais 74, 76, a filetagemapresenta uma pluralidade de zonas de estreitamento de pouco espaço 78ao longo do comprimento do conjunto de parafuso 22. Essas áreas de es-treitamento apresentam um espaço entre as filetagens 58, 60 que é preferi-velmente substancialmente constante ao longo do comprimento do conjuntode parafuso 22. Mais geralmente, se desejado tais espaços de estreitamentopodem aumentar ou diminuir ao longo do comprimento do conjunto 22. Naprática, o espaço nas zonas de estreitamento varia de cerca de 0,025 a 0,50 cm (0,010 a 0,2 pol), e mais preferivelmente de cerca de 0,06 a 0,25 cm(0,025 a 0,1 pol). A modalidade ilustrada em particular exibe um espaçocomo fabricado nas áreas de estreitamento de 0,09 cm (0,039 pol). Em adi-ção às áreas de estreitamento 78, será observado que o conjunto 22 tam-bém apresenta passagens para refluxo de material 80 e zonas de amassar82 entre os parafusos 50, 52. Essas características são importantes para osfins a serem descritos.

O acionador da caixa de engrenagem 24 é um dispositivo espe-cialmente projetado para acomodar eixos não-paralelos e inclui de formageral um alojamento de adaptador 84 juntamente com um par de acoplado-res 86 para conexão com as extremidades estriadas dos eixos 54, 56. Omotor do acionador 26 é propriamente dito totalmente convencional, e é di-mensionado para acionar o dispositivo extrusor 14 em velocidades rotativasadequadas sob as cargas encontradas.

Na operação do sistema 10, uma variedade de produtos finaispodem ser produzidos possuindo uma multidão de propriedades finais taiscomo expansão percentual, densidade, cozimento percentual e outros parâ-metros. De forma geral, é preferível que as misturas extrudáveis que sãoalimentadas para dentro de e através do sistema 10 incluam as quantidadesrespectivas de materiais com proteína e com amido, e também normalmenteuma quantidade de gordura e umidade adicionada. Os ingredientes emgrãos típicos utilizados nas misturas extrudáveis são selecionados a partir dogrupo que consiste de trigo, milho, aveia, cevada, centeio, sorgo, soja, arroze misturas dos mesmos, enquanto os amidos podem ser utilizados a partirde qualquer fonte de amido em forma de grão, raiz ou tubérculo. Além disso,os ingredientes adicionais tais como tensoativos e enchimentos inertes po-dem formar uma parte das misturas extrudáveis. A maior parte das misturasde alimento extrudáveis úteis contêm de cerca de 30 a 75% em peso total deproteína, mais preferivelmente de cerca de 40 a 65% em peso total de pro-teína; um teor total de amido de 0 a 25% em peso, mais preferivelmente decerca de 5 a 20% em peso; e um teor de gordura de cerca de 4 a 12% empeso; mais preferivelmente de cerca de 6 a 10% em peso.

Na primeira etapa de uma rodada de extrusão típica, a misturaextrudável é misturada a seco e alimentada para dentro do pré-condicionador 18. Durante o pré-condicionamento, a mistura é adicional-mente misturada e vapor e/ou água são somados de forma a pelo menosparcialmente pré-cozinhar a mistura. Enquanto as condições dentro do pré-condicionador são variáveis, como prática geral a mistura deve ser aquecidaa uma temperatura de cerca de 52 a 99°C (125 a 210°F), mais preferivel-mente de cerca de 79 a 99°C (175 a 210°F), no pré-condicionador. O tempode permanência médio no pré-condicionador varia de cerca de 15 a 600 se-gundos, mais preferivelmente de cerca de 120 a 300 segundos.

Após o pré-condicionamento, a mistura extrudável é passadapara dentro e através do dispositivo extrusor 14. O conjunto de parafuso 22é girado de forma a girar ao mesmo tempo os parafusos 50, 52, normal-mente a uma velocidade de cerca de 200 a 1.200 rpm e mais preferivel-mente de cerca de 400 a 750 rpm. As pressões dentro do extrusor estãonormalmente a um máximo logo adjacente à matriz de saída, e normalmentevariam de cerca de 500 a 21.000 kPa, mais preferivelmente de cerca de1.000 a 10.500 kPa. As temperaturas máximas dentro do extrusor normal-mente variam de cerca de 65 a 287°C (150 a 550°F), mais preferivelmentede cerca de 71 a 148°C (160 a 300°F). O tempo de permanência médio damistura dentro do dispositivo extrusor é de 2 a 25 segundos, mais preferi-velmente de cerca de 4 a 15 segundos, e mais preferivelmente de cerca de 6a 10 segundos.

As condições de extrusão são criadas dentro do dispositivo 14de forma que o produto que emerge do cilindro do extrusor normalmenteapresenta um teor de umidade de cerca de 8 a 35% em peso molhado, maispreferivelmente de cerca de 15 a 22% de peso molhado. O teor de umidadeé derivado da água nativa dos ingredientes, da umidade adicionada duranteo pré-condicionamento e/ou de qualquer água injetada dentro do cilindro doextrusor durante o processamento. Em termos de expansão, o nível de ex-pansão pode ser de 0 a 75%, isto é, o diâmetro do extrudado pode ser es-sencialmente igual ao diâmetro das aberturas de matriz (o que seria 0% deexpansão), ou pode ser aumentado para ter um diâmetro 1,75 vezes o diâ-metro das aberturas da matriz (representando uma expansão de 75%). Osprodutos quando extrudados normalmente exibem de cerca de 70 a 90% degelatinização de amido, que é uma medida do grau de cozimento do produ-to; no entanto, acredita-se que o teor de proteína não é completamente des-naturado em muitos dos produtos, mas isso depende dos particulares damistura extrudável e das condições de extrusão. Densidades volumosas dosprodutos normalmente variam de cerca de 24 a 700 g/L, mais normalmentede cerca de 290 a 500 g/L. Os produtos também podem ter uma ampla vari-edade de valores de índice de durabilidade de pelotas (PDI) normalmente daordem de cerca de 65 a 99, mais preferivelmente de cerca de 80 a 97.

Durante a passagem da mistura extrudável através do cilindro16, o conjunto de parafusos 22 age na mistura para criar, juntamente com amatriz mais próxima à extremidade 40, o produto desejado. A configuraçãoespecífica dos parafusos 52, 54 como descrito acima gera condições nãoencontradas anteriormente com os extrusores de parafuso duplo convencio-nais. Isto é, à medida que a mistura avança ao longo do comprimento dosparafusos que giram simultaneamente 52, 54, a mesma encontra continua-mente as áreas de estreitamento e pouco espaço, alternadamente superior einferior 78, que geram pressões localizadas relativamente altas servindopara empurrar ou "bombear" o material para a frente; ao mesmo tempo, oproduto é amassado dentro das zonas 82 à medida que os parafusos giram,e o refluxo de material é permitido através das passagens 80. O resultado éuma mistura/cisalhamento intenso e ação de cozimento dentro do cilindro16. Adicionalmente, verificou-se que uma ampla variedade de produtos po-dem ser produzidos utilizando-se o equipamento da invenção; simplesmentealterando-se a velocidade de rotação do conjunto de parafusos 22 e, quandonecessário, as condições de temperatura dentro do cilindro. Por exemplo,alimentos aquáticos de imersão relativamente densos podem ser produzidoscom bom rendimento com a configuração de máquina ilustrada aqui; no en-tanto, alimentos para pássaros de baixa densidade também podem ser feitosno mesmo equipamento, meramente pela alteração das características ope-racionais da máquina. Esse grau de flexibilidade e versatilidade é sem pre-cedentes na técnica de extrusão.

Os exemplos a seguir apresentam uma série de rodadas de ex-trusão para a produção ds vários tipos de alimentos, utilizando-se o disposi-tivo de extrusão com parafuso duplo aperfeiçoado da invenção. Deve-secompreender, no entanto, que esses exemplos são fornecidos a título deilustração e nada deve ser considerado como uma limitação sobre o escopogeral da invenção.

Exemplo 1

Nesse exemplo, um extrusor em combinação com um pré-condicionador foi empregado na fabricação de alimento de salmão de altaqualidade a taxas de produção comerciais.

O extrusor foi do tipo apresentado na Figura 1, e consistia detrês cabeçotes. Em particular, a configuração do extrusor utilizada nas Ro-dadas Nos 1 a 7 foi criada com os componentes a seguir (onde todas as pe-ças são identificadas com os números de peça Wenger Mfg. Co.): extrusormodelo C2TX; cilindro de extrusor - 74002-424 (cabeçote Ne 1); dois 74002- 425 (cabeçotes Nqs 2 e 3); Cabeçote N9 1 foi equipado com manga 74002-421; Cabeçote N5 2 foi equipado com manga 74002-422; Cabeçote Nos 3 foiequipado com manga 74002-423. Matriz final - 65534-003 NA; 53672-003AD; 31950-397 IN; e 65422-015 NA. Um conjunto de faca rotativa foi posici-onado adjacente à saída da matriz para cortar o extrudado em um tamanho conveniente. O conjunto de facas incluía o seguinte: 19462-015 (suporte defaca) e doze lâminas de faca (19430-007).

O pré-condicionador utilizado nessas rodadas foi um pré-condicionador Wenger Modelo 54 DDC na configuração 377 com os eixosesquerdo e direito sendo equipados com 60 batedores cada. As receitas de alimento aquático utilizadas em cada rodada sãoapresentadas na Tabela 1.Tabela 1

<table>table see original document page 15</column></row><table>

A tabela a seguir apresenta as condições de operação para osdispositivos de pré-condicionador e extrusor nas sete rodadas.Tabela 2

<table>table see original document page 16</column></row><table><table>table see original document page 17</column></row><table>O produto extrudado foi analisado e classificado para aceitaçãoindustrial. Os resultados são mostrados na Tabela 3. Como utilizado na Ta-bela 3, PDI se refere ao "índice de durabilidade de pelota". PDI é um testede durabilidade reconhecido pela técnica descrito em Feed ManufacturingTechnology IV, American Feed Association, Inc., 1994, páginas 121 - 122 (einformação de referência), incorporado por referência aqui. Em tal teste dedurabilidade, a durabilidade de pelotas obtida imediatamente após o resfria-mento quando as pelotas apresentam uma temperatura de -12,22°C (10°F)da temperatura ambiente. A durabilidade é determinada pela agitação deuma amostra de 500 g de pelotas pré-peneiradas (para remover as partícu-las finas) por 5 minutos a 50 rpm em um recinto de 30,48 cm X 30,48 cm X12,7 cm (12 pol χ 12 pol χ 5 pol) impermeável à poeira equipado com umaplaca interna de 5,08 X 22,86 cm (2 pol χ 9 pol) afixada simetricamente aolongo de um lado de 22,86 cm (9 pol) em diagonal de 30,48 X 30,48 cm (12pol χ 12 pol) do recinto. O recinto é girado em torno de um eixo perpendicu-lar a e centralizado nos lados de 30,48 cm (12 pol) do mesmo. Após a agita-ção, as partículas finas são removidas por peneiração, e a amostra de pelotaé pesada novamente. A durabilidade da pelota é definida como:

durabilidade = peso das pelotas após agitação/peso das pelotasantes da agitação X 100. A aceitação industrial foi baseada em quatro objeti-vos da indústria: (1) PDI de 95 ou mais; (2) níveis de gordura e proteína aci-ma de 35% cada após revestimento; (3) extrudado nos níveis mais baixos deumidade possíveis para diminuir os custos de secagem, tipicamente 18 a20%; e (4) flexibilidade máxima do ingrediente por redução de níveis de ami-do para 5 a 10%.Tabela 3

<table>table see original document page 19</column></row><table>

O produto extrudado foi então revestido por pulverização a vá-cuo com óleo de peixe e analisado. Os resultados são ilustrados na Tabela4.

Tabela 4

<table>table see original document page 19</column></row><table>

Exemplo 2

Nesse Exemplo, um extrusor acoplado a um pré-condicionadordo tipo ilustrado na Figura 1 foi utilizado para fabricar um alimento para cães,seco e de alta qualidade.

Especificamente, a configuração do extrusor de três cabeçotesutilizada na rodada 8 foi criada a partir dos seguintes componentes (ondetodas as peças são identificadas com os números de peça da Wenger Mfg.Co.): modelo de extrusor C2TX; cilindro de extrusor 74002-424 (cabeçoteNe 1); dois 74002-425 (cabeçotes Nes 2 e 3); o cabeçote Nq 1 foi equipadocom manga 74002-421; o cabeçote N9 2 foi equipado com a manga 74002-422; o cabeçote N9 3 foi equipado com a manga 74002-423. A matriz final -65534-003 NA; 53672-003 AD; 31950-397 IN; 65421-003 BH; e 31350-779IN. Um conjunto de facas rotativas foi posicionado de forma adjacente à saí-da da matriz para cortar o extrudado em um tamanho conveniente. O con-junto de facas incluía o seguinte: 19462-015 (suporte de lâmina de faca) edoze lâminas de faca (19430-007).

No caso da rodada 9, a configuração do extrusor foi criada apartir dos seguintes componentes: modelo de extrusor C2TX; cilindro de ex-trusor: 74002-424 (cabeçote N2 1); dois 74002-425 (cabeçotes Nss 2 e 3);Cabeçote N9 1 foi equipado com manga 74002-421; o cabeçote N9 2 foiequipado com manga 74002-422; o cabeçote N9 3 foi equipado com manga74002-423. A matriz final 65534-003 NA; 53672-003 AD; 31950-400 IN;65421-003 BH; e 31350-779 IN. Um conjunto de faca rotativa foi posicionadoadjacente à saída da matriz para cortar o extrudado em um tamanho conve-niente. O conjunto de faca incluía o seguinte: 19462-015 (suporte de lâminade faca) e doze lâminas de faca (19430-007).

No caso da rodada 10, a configuração do extrusor foi criada apartir dos seguintes componentes: modelo extrusor C2TX; cilindro de extru-sor 74002-424 (cabeçote N9 1); dois 74002-425 (cabeçotes Ngs 2 e 3); Cabe-çote N9 1 foi equipado com manga 74002-421; o cabeçote N9 2 foi equipadocom manga 74002-422; o cabeçote N9 3 foi equipado com manga 74002-423. A matriz final 65534-003 NA; 53672-003 AD; 31950-399 IN; 65421-003BH; e 31350-779 IN. Um conjunto de faca rotativa foi posicionado adjacenteà saída da matriz para cortar o extrudado em um tamanho conveniente. Oconjunto de facas incluía o seguinte: 19462-015 (suporte de lâmina de faca)e doze lâminas de faca (19430-007).

No caso da rodada 11, a configuração do extrusor foi criada apartir dos componentes a seguir; modelo de extrusor C2TX; cilindro de extru-sor 74002-424 (cabeçote N9 1); dois 74002-425 (cabeçotes Nqs 2 e 3); o ca-beçote N9 1 foi equipado com manga 74002-421; o cabeçote N9 2 foi equi-pado com manga 74002-422; o cabeçote N9 3 foi equipado com manga74002-423. A matriz final 65534-009 AD; 65134-003 BD; 53672-003 AD;31950-399 IN; 65421-003 BH; e 31350-779 IN. Um conjunto de faca rotativafoi posicionado adjacente à saída da matriz para cortar o extrudado em umtamanho conveniente. O conjunto de faca incluía o seguinte: 19462-015 (su-porte de lâmina de faca) e doze lâminas de faca (19430-007).

O pré-condicionador utilizado em todas as quatro configuraçõesfoi um pré-condicionador Wenger Modelo 54 DDC possuindo a configuraçãoN0 377. Os eixos esquerdo e direito foram cada um equipados com um totalde 60 batedores.

Nas rodadas de 8 a 11 inclusive, a receita inicial foi criada a par-tir de 38,00% em peso de milho, 18,00% em peso farelo de trigo, 16,00% empeso de farinha de soja, 8,00% em peso de glúten de milho, e 20,00% empeso de carne e farinha de osso.

A tabela a seguir determina as condições de operação para osdispositivos de pré-condicionador e extrusor nas quatro rodadas.Tabela 5

<table>table see original document page 22</column></row><table>Exemplo 3

Nesse exemplo, um extrusor em combinação com um pré-condicionador foi empregado na fabricação de alimento aquático de altaqualidade a taxas de produção comercial.

O extrusor foi do tipo apresentado na Figura 1, e consistia detrês cabeçotes. Em particular, a configuração do extrusor utilizada na rodada12 foi criada a partir dos seguintes componentes: (onde todas as peças sãoidentificadas por números de peças Wenger Mfg. Co.); modelo de extrusorC2TX; cilindro de extrusor 74002-424 (cabeçote N9 1); dois 74002-425 (ca-beçotes Ngs 2 e 3); o cabeçote N9 1 foi equipado com manga 74002-421; ocabeçote N9 2 foi equipado com manga 74002-422; o cabeçote N9 3 foi equi-pado com manga 74002-423. A matriz final 65534-003 NA; 53672-003 AD;31950-397 IN; e 65422-015 NA. Um conjunto de faca rotativa foi posicionadoadjacente à saída da matriz para cortar o extrudado em um tamanho conve-niente. O conjunto de faca incluía o seguinte: 19462-015 (suporte de lâminade faca) e doze lâminas de faca (19430-007).

O pré-condicionador utilizado nessas rodadas foi um pré-condicionador Wenger Modelo 54 DDC possuindo configuração 377 com oseixos esquerdo e direito contendo 60 batedores cada.

A receita utilizada na rodada 12 foi 72,00% em peso de farinhade peixe, 26,00% em peso de farinha de trigo; 1,00% em peso de fosfato decálcio; e 1,00% em peso de carbonato de cálcio.

A tabela a seguir determina as condições de operação dos dis-positivos de pré-condicionador e extrusor na rodada.Tabela 6<table>table see original document page 24</column></row><table>

Exemplo 4

Nesse exemplo, um extrusor foi empregado na fabricação dealimento tipo lanche com base em milho de alta qualidade a taxas de produ-ção comercial.

O extrusor foi do tipo apresentado na Figura 1, e consistia detrês cabeçotes. Em particular, a configuração do extrusor utilizada nas roda-das 13 e 14 foi criada a partir dos seguintes componentes (onde todas aspeças são identificadas pelos números de peça Wenger Mfg. Co.): modelo de extrusor C2TX; cilindro de extrusor 74002-424 (cabeçote N9 1); dois74002-425 (cabeçotes Nss 2 e 3); cabeçote Ne 1 equipado com manga74002-421; cabeçote N9 2 equipado com manga 74002-422; cabeçote N9 3equipado com manga 74002-423. A matriz final 65534-029 AD; 31950-399IN; e 74010-959 BD. Um conjunto de faca rotativa foi posicionado adjacente à saída da matriz para cortar o extrudado em um tamanho conveniente. Oconjunto de faca incluía o seguinte: 19462-023 (suporte de lâmina de faca) ecinco lâminas de faca (19430-007).

A receita utilizada nas rodadas N9 13 e N9 14 foi 100,00% empeso de alimento tipo lanche.

A tabela a seguir apresenta as condições de operação para odispositivo extrusor na rodada.

Tabela 7

<table>table see original document page 25</column></row><table>

Exemplo 5

Nesse exemplo, um extrusor foi empregado na fabricação de

grãos cozidos de alta qualidade (milho) a taxas de produção comercial.

O extrusor foi do tipo apresentado na Figura 1 e consistia de três

cabeçotes. Em particular, a configuração do extrusor utilizada nas rodadas

de 14 a 18 foi criada a partir dos seguintes componentes (onde todas as pe-

ças são identificadas pelos números de peça Wenger Mfg. Co.): modelo de

extrusor C2TX; cilindro de extrusor 74002-424 (cabeçote Nq 1); dois 74002-

425 (cabeçotes N9S 2 e 3); o cabeçote N9 1 foi equipado com manga 74002-

421; o cabeçote N9 2 foi equipado com manga 74002-422; o cabeçote N9 3foi equipado com manga 74002-423. As rodadas 15 e 16 empregaram amatriz final 74002-527 NA; 31950-399 IN; 65421-001 BH; e 31350-895 IN.As rodadas 17 e 18 empregaram uma matriz final 74002-527 NA; 31950-356IN; 65421-001 BH; e 31350-895 IN. Um conjunto de faca rotativa foi posicio-nado adjacente à saída da matriz para cortar o extrudado em um tamanhoconveniente. O conjunto de faca incluía o seguinte: 19462-015 (suporte delâmina de faca) e doze lâminas de faca (19430-007).

O pré-condicionador utilizado nessas rodadas foi um pré- condicionador Wenger Modelo 54 DDC apresentando a configuração 377com os eixos esquerdo e direito contendo 60 batedores cada.

O grão utilizado nas rodadas Nes 15 e 18 foi milho.

A tabela a seguir apresenta as condições de operação para odispositivo extrusor na rodada.

Tabela 8

<table>table see original document page 26</column></row><table>Exemplo 8

Nesse exemplo, um extrusor foi empregado na fabricação degrãos cozidos de alta qualidade (geral/misturados) a taxas de produção co-mercial.

O extrusor foi do tipo apresentado na Figura 1 e consistia de trêscabeçotes. Em particular, a configuração do extrusor utilizada nas rodadas19 e 20 foi criada a partir dos seguintes componentes (onde todas as peçassão identificadas por números de parte da Wenger Mfg. Co.): modelo de ex-trusor C2TX; cilindro de extrusor 74002-424 (cabeçote N5 1); dois 74002-425(cabeçotes Nqs 2 e 3); o cabeçote Nq 1 foi equipado com manga 74002-421;o cabeçote N- 2 foi equipado com manga 74002-422; o cabeçote Ne 3 foiequipado com manga 74002-423. A matriz final 74002-527 NA; 31950-356IN; 65421-001 BH; e 31350-895 IN. Um conjunto de faca rotativa foi posicio-nado adjacente à saída da matriz para cortar o extrudado em um tamanhoconveniente. O conjunto de faca incluía o seguinte: 19462-015 (suporte delâmina de faca) e doze lâminas de faca (19430-007).

O pré-condicionador utilizado nessas rodadas foi um pré-condicionador Wenger Modelo 54 DDC possuindo uma configuração 377com os eixos direito e esquerdo contendo 60 batedores cada. O produto ex-trudado foi então secado.

A tabela a seguir apresenta as condições de operação para odispositivo extrusor na rodada.Tabela 9

<table>formula see original document page 28</column></row><table>Exemplo 7

Nesse exemplo, um extrusor pode ser empregado na fabricaçãode alimentos para pássaros de alta qualidade a taxas de produçãocomercial.

O extrusor foi do tipo apresentado na Figura 1, e consistia detrês cabeçotes. Em particular as rodadas Nqs 21 a 28 utilizaram os seguintescomponentes comuns (onde todas as peças são identificadas com os núme-ros de peça Wenger Mfg. Co.): modelo de extrusor C2TX; cilindro de extrusor74002-424 (cabeçote N9 1); dois 74002-425 (cabeçotes N95 2 e 3); o cabe-çote N9 1 foi equipado com manga 74002-421; o cabeçote N9 2 foi equipadocom a manga 74002-422; o cabeçote N9 3 foi equipado com manga 74002-423. As rodadas empregaram conjuntos de matriz final como notado na ta-bela abaixo (todas as partes identificadas pelos números de peça WengerMfg. Co.):

<table>table see original document page 29</column></row><table>

Um conjunto de faca rotativa foi posicionado adjacente à saídada matriz para cortar o extrudado em um tamanho conveniente. O conjuntode faca incluía o seguinte: 19462-015 (suporte de lâmina de faca)e doze lâ-minas de faca (19430-007).

O pré-condicionador utilizado nessas rodadas foi um pré-condicionador Wenger Modelo 54 DDC possuindo a configuração 377 comos eixos direito e esquerdo contendo 60 batedores cada. O produto extruda-do foi então secado.

A tabela a seguir apresenta as condições operacionais para odispositivo extrusor na rodada.Tabela 11

<table>table see original document page 30</column></row><table><table>table see original document page 31</column></row><table>Exemplo 8

Nesse exemplo, um extrusor foi empregado na fabricação dealimento para cães de alta qualidade a taxas de produção comercial.

O extrusor foi do tipo apresentado na Figura 1, e consistia detrês cabeçotes. Em particular, a configuração do extrusor utilizada nas roda-das de 29 a 31 foi criada a partir dos seguintes componentes (onde todas aspeças são identificadas com os números de peça Wenger Mfg. Co.): modelode extrusor C2TX; cilindro de extrusor 74002-424 (cabeçote N9 1); dois74002-425 (cabeçotes Nes 2 e 3); o cabeçote N9 1 foi equipado com manga74002-421; o cabeçote N9 2 foi equipado com manga 74002-422; o cabeçoteN9 3 foi equipado com manga 74002-423. A matriz final - 74002-527 NA;65534-029 AD; 31950-399 IN; e 65422-199 BD. Um conjunto de faca rotativafoi posicionado adjacente à saída da matriz para cortar o extrudado em umtamanho conveniente. O conjunto de faca incluía o seguinte: 19462-023 (su-porte de lâmina de faca) e dez lâminas de faca (19430-007).

O pré-condicionador utilizado nessas rodadas foi um pré-condicionador Wenger Modelo 54 DDC possuindo configuração 377 com oseixos direito e esquerdo contendo 60 batedores cada. O produto extrudadodas rodadas 29 e 30 foi então secado.

A tabela a seguir apresenta as condições operacionais para odispositivo extrusor na rodada.Tabela 12

<table>table see original document page 33</column></row><table>Modalidade das Figuras de 7 a 10

As Figuras de 7 a 10 ilustram um extrusor de parafuso duplo 14como descrito previamente, em combinação com um conjunto de matrizaperfeiçoado 88, o último sendo montado na face dianteira do cabeçote docilindro 32. De forma ampla, o conjunto 88 inclui um cilindro tubular 90 apre-sentando uma passagem interna 91, uma abertura de saída aberta para fora92, e um par de extensões tubulares de extensão ascendente e descenden-te, opostas e concêntricas 94, 96. Como melhor observado nas Figuras 7 e9, a extremidade traseira do cilindro 90 é flangeada de forma a corresponder à extremidade da seção de cilindro 32, e os parafusos 98 são empregadospara conectar o cilindro no lugar. Como apresentado na Figura 8, uma placade matriz com abertura convencional 100 é normalmente presa à extremida-de dianteira do cilindro 90, através da abertura de saída 92.

O conjunto 88 inclui adicionalmente uma haste de válvula verti- calmente alternável 102 situada dentro das extensões 94, 96, e se esten-dendo através da passagem 91. A haste 102 inclui uma abertura vazadacentral 104 que é dimensionada de forma que, quando a haste é posiciona-da como ilustrada na Figura 7, a abertura 104 é concêntrica com e do mes-mo diâmetro que a passagem 91. Adicionalmente, a haste possui uma ex- tensão tubular descendente 106 que se comunica com uma abertura superi-or 108, a última também sendo dimensionada de forma a coincidir com apassagem 91 quando a haste está na posição ilustrada na Figura 9. A haste102 é equipada com uma parte de bloco cilíndrico de extensão ascendente110 acima da abertura 104. A parte de bloco 110 suporta um guia 112 e possui um orifício rosqueado central 114 adjacente à extremidade superiorda mesma. Como melhor observado nas Figuras 7 e 9, as extensões 94 e 96possuem vedações convencionais tipo anel em O 116, 118 adjacentes àsextremidades externas para fornecer uma vedação entre as extensões e ahaste 102.

Um conjunto de acionamento 120 é fornecido para a haste 102 einclui um pistão e unidade de cilindro 122 posicionados acima da parte debloco 110. A unidade 122 inclui um cilindro 123 equipado com paredes supe-rior e inferior com aberturas 123a, 123b, e uma haste de pistão que pode serestendida 124, a última passando através do guia 112 e sendo rosqueadadentro da parte de bloco 110. A unidade 122 é suportada pelas conexões deparafuso a um par de paredes laterais retas 126, 128 (ver Figura 10), as úl-timas sendo presas à extensão 94. A fim de auxiliar na determinação da po-sição da haste 102, a extremidade externa da haste do pistão 124 possui umindicador 130, e uma régua 132 é presa à parede superior 123a. A alternân-cia para cima e para baixo da haste 102 é guiada por meio da placa 112 re-cebida de forma deslizante entre as duas placas retas 134, 136 que são co-nectadas à extensão 94 e à placa 123a.

No uso do conjunto 88, a haste 102 é infinitamente ajustávelatravés do pistão e da unidade de cilindro 122. Durante o funcionamento daextrusão em estado estável, a haste 102 pode estar na posição da Figura 7,isto é, com a abertura 104 concêntrica com a passagem 91. Essa orientaçãoapresenta uma restrição mínima ao fluxo de material que passa através doextrusor. No entanto, se mais pressão de retorno for desejada, a haste 102pode ser elevada ou abaixada levemente para efetuar o bloqueio parcial daabertura 104. Adicionalmente, durante as operações de inicialização ou nocurso de uma mudança entre receitas do extrusor, pode ser desejávelamortecer o material do cilindro do extrusor. Isso é realizado pela elevaçãoda haste 102 para a posição da Figura 9, onde a abertura 108 está em co-municação total com a passagem 91. Nessa condição, o material de refugo édesviado descendentemente através da extensão tubular 106. Uma vez queo produto aceitável está sendo criado, então obviamente a haste 102 é abai-xada para a posição da Figura 7 ou alguma posição intermediária com basena condição de funcionamento desejada.Modalidade das Figuras 11 a 14

As Figuras de 11 a 14 ilustram uma modalidade da invenção es-pecialmente projetada para extração de óleo de sementes oleosas, porexemplo, extração de óleo de soja de farinha de soja gordurosa ou grãos desoja. Nesse caso, o extrusor 138 é um projeto de três cabeçotes, como nocaso do extrusor descrito anteriormente 14. Ademais, além do cabeçote final32, o extrusor 138 é idêntico ao exírusor 14, e referências numéricas simila-res foram aplicadas à Figura 11. De forma mais ampla, nesse aspecto dainvenção, é feito uso de um ou mais cabeçotes de extração similares ouidênticos ao cabeçote final 32. Apesar de não ser ilustrado nos desenhos, oconjunto 88 é preferivelmente montado adjacente à extremidade externa docilindro do extrusor.

Com referência às Figuras 11 e 12, será observado que o extru-sor 138 possui um terceiro cabeçote modificado ou um cabeçote final modifi-cado 140 que é parafusado ao cabeçote 30 através de parafusos 142. O ca- beçote 140 inclui um envoltório circular externo 144 possuindo uma saída defluido tubular mais inferior 146; o envoltório 144 é suportado pelas placas decabeçote espaçadas 148, 150. Adicionalmente, o cabeçote 140 inclui umamanga de extração com fenda interna 152 que é feita a partir de uma sériede elementos de barra alinhados e interconectados 154 (ver Figura 13). Amanga 152 tem configuração afunilada e é montada dentro de aberturas ge-ralmente ovais 156, 158 formadas nas placas de cabeçote 148 e 150, res-pectivamente. A superfície interna 160 da manga 152 tem o projeto horizon-tal geralmente da "figura 8", e é afunilada da placa 148 para a placa 150, deforma a acomodar as seções do conjunto de parafuso duplo 122.

A manga 152 é formada de elementos de barra 154, cada ele-mento de barra possuindo uma superfície interna 162, uma superfície exter-na 164, um bloco de conexão de avanço 166, um bloco de conexão de retro-cesso 168, e um recesso 170 entre os blocos 166, 168. A superfície 169 doelemento 154 remota do recesso 170 é plana por todo o comprimento do elemento de barra. Será observado que a superfície interna 162 de cadaelemento de barra é mais curta em comprimento do que a superfície externacorrespondente 164, isto é, o raio de curvatura da superfície 162 é menor doque o da superfície externa 164. A Figura 14 ilustra um par de elementos debarra lado a lado 154a e 154b, que são interconectados por solda ou outros meios de conexão nas regiões dos blocos 166a, 166b e 168a, 168b. No en-tanto, devido ao recesso 170a ser formado no elemento de barra 154a e asuperfície plana adjacente 169b, uma passagem vazada 172 é definida entreos elementos de barra 154a e 154b.

Como indicado, a totalidade da manga 152 é criada a partir doselementos de barra com passagens vazadas entre os elementos de barraadjacentes. Os elementos de barra são configurados de modo que as pas-sagens vazadas sejam afuniladas a partir da superfície interna 160 da man-ga 152 para a superfície externa da mesma. Em uma modalidade, a larguradas passagens adjacentes à superfície interna da manga é aproximada-mente 0,007 cm (0,003 pol) (e deve variar de cerca de 0,002 a 0,16 cm(0,001 a 0,065 pol). Dessa forma, o fluido extraído pode passar através daspassagens, mas pouco ou nenhum material sólido que passe pela mangapoderá migrar através das passagens. Como melhor observado na Figura12, os elementos de barra nas regiões centrais superior e inferior 174 damanga 152 possuem uma espessura substancialmente constante, ao passoque os nas seções arqueadas laterais 176 da manga são afunilados.

A extremidade externa do extrusor 138 inclui uma placa interme-diária 178 possuindo uma abertura vazada 180, além de uma placa demontagem de matriz 182 apresentando uma abertura aberta para fora 184.As placas 178, 182 são presas à placa 150 por meio de parafusos 186. Ape-sar de não ser ilustrado, será apreciado que uma placa de matriz com aber-turas pode ser afixada à superfície externa da placa 182 através da abertura184, ou mais preferivelmente o conjunto de matriz 88.

No uso do extrusor 138, um material a ter sua gordura removidaé passado através do extrusor 138 onde é submetido ao aumento de tempe-ratura, pressão e cisalhamento nos primeiros dois cabeçotes 28 e 30. À me-dida que o material entra no terceiro cabeçote 140, a ação do conjunto deparafuso 128 faz com que o óleo contido no material de semente oleosa sejaprensado ou extrudado através da passagem 172 fornecida entre os ele-mentos de barra adjacentes 154. Esse óleo é coletado dentro do envoltório144 e é drenado através da saída 146 para processamento a jusante (porexemplo, limpeza por meio de jato pressurizado e extração). Obviamente,onde for adequado, uma bomba pode ser acoplada de forma operacionalcom a saída 146. Depois que o material sem óleo passa através da manga152, o mesmo se move através das aberturas 180, 184 (e se estiver pre-sente, uma placa de matriz ou conjunto 88).

Uma técnica de extração particularmente preferida utilizando oextrusor 138 é a extração supercrítica onde um extrator tal como dióxido decarbono ou propano, ou misturas dos mesmos, é injetada no cabeçote 140(ou a montante do mesmo dentro dos cabeçotes 28 ou 30) através dos inje-tores (não ilustrados) onde o extrator é injetado sob condições de temperatu-ra/pressão supercríticas. Tal extração supercrítica resulta em um aumentona eficiência, visto que o extrator supercrítico é mais miscível com óleo ediminui a viscosidade do óleo, permitindo que seja mais facilmente dissipadoatravés da manga 152. Adicionalmente, a farinha sem gordura tem qualidadesuperior visto que o uso de fluidos supercríticos diminui a temperatura dafarinha impedindo o super aquecimento da mesma. Esse mesmo efeito inibea oxidação do óleo extraído devido à ausência substancial de oxigênio.

Onde a extração supercrítica é desejada, é freqüentemente útilse anexar uma válvula de regulagem de pressão para a saída 146 a fim demanter as condições de pressão dentro do cabeçote 32 (obviamente o"bujão" de material passando através da manga 152 impede a ventilação dofluido supercrítico para trás ou para a frente da manga). Por meio de ilustra-ção apenas, onde o dióxido de carbono é utilizado como um extrator su-percrítico, as condições de pressão dentro da manga 152 podem ser manti-das a um nível de aproximadamente 10350 kPa (2500 psi), ao passo quedentro do envoltório 144, a pressão pode ser da ordem de 6900 kPa (1000psi) (isto é, existe uma queda de pressão de cerca de 3450 kPa (500 psi)através da manga 152). Adicionalmente, é contemplado que uma série deválvulas de regulagem de pressão espaçadas pode ser fixada à saída 146de forma a permitir a recuperação em cascata de diferentes produtos empressões diferentes sucessivamente menores.

Enquanto o extrusor 138 possui utilidade particular para a extra- ção de óleos, o mesmo também poderia ser utilizado para extração de mate-riais de chá ou ervas especiais.

Claims (8)

1. Conjunto de parafuso duplo de extrusão (22) adequado parauso em um dispositivo extrusor de alimento (14) compreendendo primeiro esegundo parafusos alongados (50, 52), cada qual possuindo um eixo central(54. 56) e um eixo geométrico longitudinal (74, 76), uma filetagem helicoidalestendida para fora (58, 60) ao longo do comprimento do eixo central (54,56), a fHetagem (58, 60) possuindo uma extremidade traseira de filetagemadjacente a pontos traseiros adjacentes (62, 64), uma extremidade dianteirade filetagem adjacente a pontos diantéiros adjacentes (66, 68) e uma super-fície externa (70, 72) espaçada a partir do eixo central (54, 56), os primeiro esegundo parafusos (50, 52) estando em relação adjacente, lado a lado, esendo configurados para girar em conjunto com cada um dos parafusos (50,52) orientado a um ângulo em relação ao parafuso adjacente de modo queos eixos geométricos (74, 76) dos primeiro e segundo parafusos (50, 52)definem um ângulo incluído,caracterizado pelo fatio de que:- o referido ângulo incluído é de 1 a 8 graus;- a largura (W) da superfície externa (70, 72) de cada parafuso(50, 52) aumenta progressivamente ao longo do comprimento do parafuso(50, 52), a partir de um primeiro ponto (62, 64) adjacente à extremidade tra-seira de filetagem até um segundo ponto (66, 68) adjacente à extremidadedianteira de filetagem; e- a relação entre a largura (W) adjacente ao primeiro ponto (62,64) e a largura (W) adjacente ao segundo ponto (66, 68) é de 1 a 3.

2. Conjunto de parafuso duplo de extrusão de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido ângulo incluído é de1,5 a 5 graus.

3. Conjunto de parafuso duplo de extrusão de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um dos referidos eixoscentrais (54, 56) afunila progressivamente ao longo do seu comprimento a-través de um primeiro ângulo de afunilamento de um ponto (62, 64) adjacen-te à extremidade traseira de filetagem até um ponto (66, 68) adjacente à ex-tremidade dianteira de fiietagem, de modo que o diâmetro do eixo adjacenteà extremidade traseira de fiietagem é maior do que o diâmetro do eixo adja-cente à extremidade dianteira de fiietagem.

4. Conjunto de parafuso duplo de extrusão de acordo com a rei-vindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro ângulo de afunila-mento é de 1 a 2,2 graus.

5. Conjunto de parafuso duplo de extrusão de acordo com a rei-vindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a profundidade de fiieta-gem (D) de cada eixo (54, 56) afunila progressivamente ao longo do seucomprimento através de um segundo ângulo de afunilamento (62, 64) adja-cente à extremidade traseira de fiietagem até um ponto (66, 68) adjacente àextremidade dianteira de fiietagem, de modo que a profundidade de fiieta-gem (D) adjacente à extremidade traseira de fiietagem é maior do que a pro-fundidade de fiietagem (D) adjacente à extremidade dianteira de fiietagem, osegundo ângulo de fiietagem sendo maior do que o primeiro ângulo de fiie-tagem.

6. Conjunto de parafuso duplo de extrusão de acordo com a rei-vindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro ângulo de afunila-mento é de 2,5 a 4 graus.

7. Conjunto de parafuso duplo de extrusão de acordo com qual-quer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a fiieta-gem (50, 52) dos parafusos (50, 52) é intercalada ao longo dos seus com-primentos, a fiietagem intercalada (58, 60) apresentando cooperativamenteuma pluralidade de zonas de estreitamento (78) ao longo do comprimento dafiietagem (58, 60).

8. Conjunto de parafuso duplo de extrusão de acordo com a rei-vindicação 7, caracterizado pelo fato de que a folga entre a fiietagem inter-calada (58, 60) dos primeiro e segundo parafusos (50, 52) nas ditas zonasde estreitamento é entre 0,25 e 0,5 mm.