CZ289664B6 - Varný vytlačovací stroj pro výrobu tepelně zpracovaných biopolymerů a způsob varného vytlačování biopolymerů - Google Patents

Abstract

Varn² vytla ovac stroj, sest vaj c z plnic n sypky (14), nejm n jednoho dopravn ho neku (10) a trysky (16), pro v²robu tepeln zpracovan²ch biopolymer . Mezi dopravn m nekem (10) a tryskou (16) je uspo° d no nejm n jedno lopatkov erpadlo, kter obsahuje matrici nebo desku (22) s otvory a nejm n jeden k n p°idru en² lopatkov² len (24), kter² je uspo° d n u uveden matrice (22) s otvory a je v i n p°i pohledu ve sm ru sv ho pohybu sklon n pod ostr²m ·hlem v rozsahu 0 a 90 stup . Zp sob varn ho vytla ov n biopolymer spo v v tom, e v dop°edn m sm ru dopravn ho neku (10) se v toku vytla ovan ho materi lu teplota v extrud ru nebo teplota extrud ru a p°edev m tlak p°ed a za matric (22) s otvory nebo lopatkov²m lenem (24) p°eb haj c m po t to matrici (22) vol tak, aby za lopatkov²m lenem (24) se v lopatkov komo°e (20) vytv °ela oblast s n zk²m tlakem, kde prob h odpa°ov n kapaliny obsa en ve vytla ovan hmot , a p°ed lopatkov²m lenem (24) na vstupn stran desky (22) s otvory doch zelo ke zvy ov n tlaku a ke zkapal ov n kapalinov p ry, zejm na vodn p ry.\

Description

Varný vytlačovací stroj pro výrobu tepelně zpracovaných biopolymerů a způsob varného vytlačování biopolymerů

Oblast techniky

Vynález se týká varného vytlačovacího stroje, sestávajícího z plnicí násypky, nejméně jednoho dopravního šneku a trysky, pro výrobu tepelně zpracovaných biopolymerů, a to jak s jedním dopravním šnekem a tryskou v jednom provedení, tak i s dvojitým dopravním šnekem v jiném provedení, pro výrobu tepelně zpracovaných biopolymerů.

Vynález se dále týká způsobu varného vytlačování biopolymerů pro výrobu tepelně zpracovaných potravinových granulátů, snackových výrobků, krupek a podobných výrobků.

Dosavadní stav techniky

Takové varné vytlačovací stroje jsou známy například ze spisu EP 0 221 918 Bl.

Obecný popis varných vytlačovacích strojů lze nalézt mimo jiné v publikaci Judson M. Harper Extrusion of Foods, 1981, CRC Press, lne. Boča Raton, Florida, USA, jakož i v publikaci Mercier, Linko, Harper, Extrusion-Cooking, 1989, Američan Association of Cereal Chemists, lne. St. Paul, Minnesota, USA.

Požadavky na varné vytlačovací stroje pro biopolymery lze shrnout následovně:

Vysoká výrobní kapacita kombinovaná s vysokou jakostí produktu, která je podmíněna konstantními podmínkami procesu, dobrá homogenizace, to jest promísení, definovaná regulace teploty, dobrá tvarovatelnost těsta, nízké pořizovací náklady, nízké náklady na údržbu, pružnost výrobního procesu, dobrá regulovatelnost s krátkými dobami reakce a snadná manipulace, zejména v průběhu rozběhu procesu, rozebírání a čištění.

V britském patentovém spisu č. 2 191 378 je popsán vytlačovací stroj, nikoliv varný vytlačovací stroj, pracující za okolní teploty nebo mírně nad touto teplotou a určený pro výrobu pasty z mořských surovin. Rotační listy jsou určeny především pro míchání materiálu. Materiál je vytlačován tryskami ve vícenásobných hlavách a je střihově namáhán. Popsané prvky splňují požadavkům na mechanické střihové působení v materiálu, nemají však mechanický čerpací účinek nebo termodynamický čerpací účinek. Taková zařízení se používají v mnoha domácích strojcích. Ve vytlačovacím stroji nedochází k vaření. Materiál je po opuštění trysky podroben dalšímu zpracování, to jest tvarování, naparování, pečení, smažení na oleji a vaření. Popsané řešení přispívá ktomu, že se potlačí odstranění přírodních vlastností rybí pasty v průběhu výroby, zatímco vamý vytlačovací stroj sám je často kombinován s procesem denaturizace proteinů obsažených ve zpracovávaném materiálu. V tomto případě podle britské přihlášky je jakékoliv tepelná úprava materiálu nežádoucí. Úhel lopatek vůči povrchu společné hlavy je v rozsahu mezi 90 a 180 stupni.

Ve srovnání s vytlačovacími stroji s dvojitým dopravním šnekem mají vytlačovací stroje s jednoduchým dopravním šnekem výrazné přednosti, kterých se dosahuje i řešením podle vynálezu, neboť vytlačovací stroje s dvojitým dopravním šnekem mají složitou konstrukci a mají podstatně více součástí podléhajících opotřebení, což přináší zvýšení nákladů na údržbu.

Na druhé straně, vytlačovací stroje s jednoduchým dopravním šnekem trpí nízkou flexibilitou a kritizuje se také častá nereprodukovatelnost teplotních podmínek a nedostatečné promísení, to jest homogenizace.

-1 CZ 289664 B6

Úkolem vynálezu je u varných vytlačovacích strojů uvedeného druhu dosáhnout podstatného zlepšení jejich vlastností, to jest zlepšení homogenizace materiálu a struktury výsledného produktu, která by měla být rovnoměrnější. Úkolem vynálezu je rovněž dosažení dostatečné a regulovatelné expanze produktu a regulovatelnosti teploty s využitím poměru průtoku hmoty k rychlosti dopravního šneku. Kromě toho se má potlačit často nepříznivý vliv tuku a/nebo cukru na strukturu produktu.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých řešení tohoto druhu do značné míry odstraňuje varný vytlačovací stroj sestávající z plnicí násypky, nejméně jednoho dopravního šneku a trysky, pro výrobu tepelně zpracovaných biopolymerů, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi dopravním šnekem a tryskou je uspořádáno nejméně jedno lopatkové čerpadlo, které obsahuje desku nebo matrici s otvory a nejméně jeden k ní přidružený lopatkový člen, který je uspořádán u uvedené matrice s otvory a je vůči ní při pohledu ve směru svého pohybu skloněn pod ostrým úhlem v rozsahu 0 až 90 stupňů.

Je výhodné, jestliže mezi dopravním šnekem a tryskou jsou uspořádána nejméně dvě lopatková čerpadla.

Jedno ze zmíněných dopravních čerpadel může být vytvořeno tak, že dopravní šnek je na straně směřující k trysce opatřen klínovým koncem, který je uspořádán v těsné blízkosti matrice s otvory.

Lopatkové čerpadlo, které sestává z matrice s otvory a lopatkového členu, je s výhodou namontováno na hřídeli v prodloužení dopravního šneku.

Je však možné také řešení spočívající v tom, že lopatková čerpadla mají nezávislé pohony.

Z hlediska regulace varného vytlačovacího stroje může být výhodné, jestliže matrice s otvory jsou opatřeny kanálky pro chlazení vodou nebo olejem.

Jedno z výhodných provedení spočívá v tom, že dopravní šnek je proveden jako jednoduchý dopravní šnek pro předběžné stlačování a mezi tímto dopravním šnekem a tryskou je uspořádáno nejméně jedno lopatkové čerpadlo sestávající z matrice s otvory a přiřazeného lopatkového členu.

Dopravní funkce dopravního šneku tedy může být druhořadá, takže je také možné řešení spočívající v tom, varný vytlačovací stroj sestává ze řady za sebou zařazených lopatkových čerpadel, z nichž každé sestává z matrice s otvory a přiřazeného lopatkového členu, přičemž varný vytlačovací stroj je orientován svisle a jeho dopravní šnek je proveden pouze jako plnicí šnek.

Povrchy lopatkového členu mohou být rovné, zakřivené nebo profilované a jsou v každém případě uspořádány při povrchu matrice s otvoiy.

Jedno z možných řešení v tomto směru spočívá v tom, že lopatkové členy, které jsou uspořádány při povrchu matrice s otvory, jsou uspořádány kolmo k ose pohonu lopatkového čerpadla, mají kruhový průřez a jsou provedeny jako válce nebo kužele zužující se směrem od zmíněné osy.

Z hlediska zvýšení účinnosti lopatkových čerpadel je výhodné, jestliže povrch lopatkových členů je hladký a povrch matrice s otvory je hrubý.

-2CZ 289664 B6

Součásti varného vytlačovacího stroje, zejména jeho plášť a dopravní šnek, tryska a ostatní součásti, jsou s výhodou zocelí, ocelolitiny nebo jiných, z potravinářského hlediska nezávadných materiálů.

Jednotlivá lopatková čerpadla varného vytlačovacího stroje jsou s výhodou provedena jako moduly.

Jednotlivá lopatková čerpadla varného vytlačovacího stroje jsou tedy s výhodou provedena kombinovatelná jako modulový systém.

Matrice s otvory má na vstupní vtokové straně s výhodou vydutý povrch a příslušné lopatkové členy jsou komplementární k tomuto vydutému povrchu, jsou uspořádány bezprostředně u tohoto vydutého povrchu a sledují jeho profil.

Jedno z řešení, ve kterém je potlačena dopravní funkce dopravního šneku, spočívá v tom, že v prodloužení osy dopravního šneku, jehož konec je proveden jako lopatková hlava, je uspořádána rovinná matrice s otvory, které jsou v podstatě rovnoběžné s osou a ve směru toku hmoty se rozšiřují.

Ve třech následujících lopatkových čerpadlech následujících zmíněnou matrici s otvory, z nichž každé obsahuje matrici s otvory a lopatkový člen, má pak lopatkový člen s výhodou tvar vrtule.

Jiné možné řešení může v tomto směru spočívat v tom, že za matricí s otvory je uspořádána další válcová matrice s otvory, která má tvar klobouku, a tyto matrice s otvory vymezují lopatkový prostor, ve kterém je uspořádán lopatkový člen, který je uspořádán při válcové matrici s otvory.

Další jiné možné řešení může v tomto směru spočívat v tom, že souose s hřídelem je uspořádána matrice ve tvaru kužele s otvory, které jsou v podstatě rovnoběžné s osou a rozšiřují se ve směru průtoku, přičemž v lopatkovém prostoru, který je vymezen matricí ve tvaru kužele s otvory, je uspořádán lopatkový člen, který vyplňuje lopatkový prostor a je uspořádán u otvorů v matrici ve tvaru kužele na vnitřní straně této matrice ve tvaru kužele.

Poměr vnějšího průměru dopravního šneku k průměru hlavy lopatkového členu a/nebo matrice s otvory může být v rozsahu 1:2,0 až 3,0, to jest dopravní šnek může mít podstatně menší průměr než příslušná matrice s otvory.

Jiné možné řešení spočívá v tom, že lopatkové členy, které jsou uspořádány při matrici s otvory, mají kuželovitý tvar sbíhající se směrem od vnitřního k vnějšímu konci a jsou uspořádány otočně kolem svých vlastních os, přičemž matrice s otvory je na své horní straně opatřena komplementární kuželovitou plochou.

V matricích s otvory jsou s výhodou vytvořeny centrální průchody pro centrování dopravního šneku a tento dopravní šnek má poměr hloubky závitu k průměru dopravního šneku v rozmezí mezi 1/20 a 1/50.

Varný vytlačovací stroj může mít svislou vícestupňovou konstrukci a být opatřen komorami s různými objemy pro zvyšování tlaku ve směru toku hmoty, přičemž lopatkové členy jsou uspořádány šikmo vůči matricím s otvory, jejichž rozměry se stupňovitě zmenšují.

Varný vytlačovací stroj může mít svislou vícestupňovou konstrukci a některé z lopatkových členů, zejména v prvním stupni, mohou být otočné.

-3CZ 289664 B6

Varný vytlačovací stroj s plnicí násypkou a tryskou v jednostupňovém provedení může být proveden s přídavnými otočně uspořádanými lopatkovými členy, které jsou provedeny jako válce uspořádané kolmo ke svislému hřídeli, přičemž tyto lopatkové členy jsou uspořádány při matrici s otvory a tryskaje uspořádána za matricí s otvory.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob varného vytlačování biopolymerů pomocí dopravního šneku. Podstata vynálezu spočívá v tom, že v dopředném směru dopravního šneku se v toku vytlačovaného materiálu teplota ve varném vytlačovacím stroji nebo teplota tohoto varného vytlačovacího stroje a především tlak před a za matricí s otvory nebo lopatkovým členem přebíhajícím po této matrici nastavují tak, že za lopatkovým členem se v lopatkové komoře vytváří oblast s nízkým tlakem, kde probíhá odpařování kapaliny obsažené ve vytlačované hmotě, a před lopatkovým členem na vstupní straně matrice s otvory se zvyšuje tlak a ke zkapalňují kapalinové páry, zejména vodní pára.

Po průchodu materiálu skrze každou matrici s otvory lopatkového čerpadla se materiál vystavuje tlaku pro stlačení materiálu v kapalnou hmotu.

Mezi oblastí před lopatkovým členem nebo před povrchem klínu na hlavě dopravního šneku a oblastí za lopatkovým členem se s výhodou vytváří poměr tlaku 10:1, přičemž oblast s nižším tlakem se nachází ve stavu pod bodem varu zpracovávaných biopolymerů.

Na lopatkovém čerpadle se přitom s přihlédnutím k parametrům varného vytlačovacího stroje a vytlačovanému materiálu vytváří maximálně možný tlakový rozdíl.

V oblasti matrice s otvory se zkapalněný materiál s výhodou uvádí v oscilační pohyb.

Pracuje se přitom s pracovním objemem kolem 200 cm krychlových lopatkového čerpadla při průtoku hmoty v rozsahu 200 až 350 kg/hodinu a době setrvání materiálu ve varném vytlačovacím stroji v rozmezí 2 až 4 sekundy.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob varného vytlačování biopolymerů, pro výrobu granulovaných potravin, snacků nebo krupek, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že biopolymery se protlačují dvěma lopatkovými čerpadly, z nichž každé sestává z matrice s otvory a po ní přebíhajícího lopatkového členu, a po vytvoření tlaku před tryskou se protlačují skrze tuto trysku, přičemž postup probíhá ve svislém směru.

Matrice s otvory a lopatkové členy jsou přitom uspořádány tak, že lopatkové členy v každém případě přebíhají po povrchu předních stran matric s otvory v minimální technicky dosažitelné vzdálenosti, popřípadě ve styku s těmito matricemi s otvory.

Způsob se s výhodou provádí s lopatkovými členy s takovým průměrem ve vztahu k vnějšímu průměru dopravního šneku, že v lopatkové komoře se dosahuje tlaku dostatečného pro odpařování kapaliny z těsta.

Je výhodné, jestliže se tento způsob provádí s průměrem lopatkového členu, který je 2 až 3násobkem průměru dopravního šneku.

Může tedy být výhodné, jestliže výchozí podmínky pro varné vytlačování, to jest tlak a teplota zkapalnění a homogenizování, se vytvářejí výlučně jedním nebo více lopatkovými čerpadly.

Další možnost spočívá v tom, že způsob se provádí ve varném vytlačovacím stroji se dvěma dopravními šneky.

-4CZ 289664 B6

Úkolu vynálezu je tedy dosaženo varným vytlačovacím strojem sestávajícím z plnicí násypky, nejméně jednoho dopravního šneku a trysky, pro výrobu tepelně zpracovaných biopolymerů, ve kterém je mezi dopravním šnekem a tryskou uspořádáno nejméně jedno lopatkové čerpadlo, které obsahuje matrici nebo desku s otvory a nejméně jeden přidružený lopatkový člen.

V případě jednostupňového lopatkového čerpadla jsou konce závitů dopravního šneku, s výhodou ve vytlačovacím stroji s jediným dopravním šnekem, provedeny ve tvaru klínů a využívá se skutečnost, že dopravní šnek se otáčí s malým odstupem od desky s otvory. Toto provedení sklínovitě tvarovaným koncem dopravního šneku splňuje výše uvedený úkol vynálezu, zejména je-li doplněno zmíněnou deskou či matricí s otvory.

Je výhodné, jestliže mezi dopravním šnekem a tryskou jsou uspořádána nejméně dvě zmíněná lopatková čerpadla.

Překvapivě se tak dosáhne nejen splnění uvedeného úkolu vynálezu, ale lze takto doplnit i běžné vytlačovací stroje s krátkým dopravním šnekem, například s poměrem délky L k průměru D přibližně 2:1, jejichž hlavy jsou již provedeny ve tvaru lopatek a které klouzají po desce či matrici s otvory. Lze použít jedno nebo více výše popsaných lopatkových čerpadel, z nichž každé sestává z jednoho nebo více lopatkových členů a desky či matrice s otvory.

Zlepší se homogenizace a dosáhne se také lepší struktury výsledného produktu. Těsto vystupuje z trysky rovnoměrněji. Zásluhou velmi krátké doby setrvání materiálu ve varném vytlačovacím stroji, která činí méně než 8 sekund, se mohou zpracovávat materiály obsahující více tuku a/nebo cukru a dosáhnout přesto dostatečné expanze. Za normálních okolností vede přítomnost tuku a/nebo cukru k výraznému potlačení expanze. Podstatně se zlepší regulovatelnost teploty, kterou lze regulovat poměrem proměnných veličin procesu. Podstatně se zvýší poměr průtoku hmoty k rychlosti dopravního šneku, to jest vyšší rychlost dopravního šneku přinese při konstantním průtoku hmoty ve srovnání s podobnými jednotkami bez přídavných lopatkových čerpadel znatelně vyšší teplotu těsta a naopak, popřípadě zvýšení průtoku. Toto umožní relativní snížení měrné spotřeby energie. Značně se linearizuje vztah mezi rychlostí dopravního šneku a teplotou těsta.

Výrobní kapacita při použití nejméně jednoho, v tomto smyslu přídavného lopatkového čerpadla je při téže jakosti produktu až o 100 % vyšší než u stroje bez přídavného lopatkového čerpadla.

Zásluhou centrování dopravního šneku v průchodu skrze matrici s otvory, kde je dopravní šnek mazán zpracovávaným materiálem, se dosáhne podchycení radiálních sil a zásluhou tohoto zlepšeného centrování se předejde kontaktu mezi dopravním šnekem a válcem varného vytlačovacího stroje. Takto se sníží opotřebení těchto součástí.

Konstrukční prvky, například lopatkové čerpadlo, mají velmi jednoduchou konstrukci, lze je ekonomicky vyrábět a podléhají jen málo opotřebení. Zařazením více lopatkových čerpadel jedno za druhým lze velmi pružně nastavovat podmínky procesu a lze tak vyhovět požadavkům, které kladou na proces jednotlivé zpracovávané materiály. Sestavování, rozebírání a čištění těchto celků jsou velmi jednoduché a rychlé. Provedení prvků lopatkové hlavy, to jest šířky a úhlu povrchu lopatky vůči matrici s otvory, a matrice s otvory, to jest počtu a průměru otvorů a také tloušťky desek, podle známých zákonů hydrodynamiky umožňuje nesčetné specifické konfigurace, kterými lze vyhovět daným a požadovaným podmínkám procesu, jako je vlhkost suroviny, teplota, viskozita, doba setrvání materiálu ve varném vytlačovacím stroji, požadovaný tlak při průchodu tryskou a podobně, a to vše ekonomickým způsobem.

Lopatková ramena v lopatkovém čerpadle míchadlového typu, která klouzají po desce nebo deskách či matricích s otvory, mohou vystupovat nebo kolmo vystupovat z osy otáčení, mají kruhový průřez a mohou být provedena jako válce nebo kužele, což bude popsáno později.

-5CZ 289664 B6

Koncepce matrice s otvory zajišťuje, že je k dispozici velká celková plocha kovu, která je ve styku s médiem. Ve srovnání s možnostmi přenosu tepla v běžných konstrukcích vytlačovacích strojů, kde se teplo přenáší převážně pouze válcem vytlačovacího stroje, napomáhá tato velká plocha značně případně požadovanému přenosu tepla, to jest chlazení nebo ohřevu, protože skrze kanálky v matrici lze prohánět páru nebo chladicí vodu či teplonosný olej.

Zásluhou překvapivé účinností lopatkového čerpadla je možno funkci dopravního šneku zredukovat na jednoduchý podávači šnek, kterým se dosahuje pouze předběžného stlačení.

Je také možné dopravní šnek zcela vypustit, a to tehdy, jestliže lopatkový vytlačovací stroj je uspořádán svisle a surovina je nuceně zaváděna přímo do vícestupňového lopatkového čerpadla.

Lopatkové členy mohou být navzájem a s dopravním šnekem spojeny pomocí společného hřídele. Za předpokladu, že vlastnosti těsta umožňují rotační utěsnění na vysokotlakém konci, je dokonce možné, aby pohon jednoho nebo více lopatkových čerpadel byl nezávislý na dopravním šneku.

Je zajímavé, že varný vytlačovací stroj může sestávat pouze ze řady takových lopatkových čerpadel, takový lopatkový vytlačovací stroj by měl být orientován v podstatě svisle. Pak lze zcela vypustit dopravní šnek.

Významnou výhodu řešení podle vynálezu lze spatřovat v tom, že součásti vytlačovacího stroje, zejména jeho válec a za určitých okolností i dopravní šnek, matrice s otvory, lopatkové členy, tryska a podobně, mohou být zhotoveny zocelí, ocelolitiny a podobných materiálů, které jsou nezávadné z potravinářského hlediska, přičemž tyto materiály nemusejí obsahovat jinak obvyklé těžké kovy a přísady potřebné pro tvrzení a ochranu proti opotřebení. Změny rozměrů v důsledku opotřebení mají ve srovnání s běžnými konstrukcemi jen zanedbatelný vliv na celý proces, zejména na výkon vytlačovacího stroje. U známých šnekových strojů může zvětšení mezery mezi šnekem a válcem o zlomek milimetru, ke kterému dojde v důsledku opotřebení, znamenat snížení výkonu vytlačovacího stroje o 30 až 40 % nebo zvýšení dodávky energie do těsta na nepřijatelnou hodnotu.

Jedno ze speciálních provedení varného vytlačovacího stroje, které je mimořádně výhodné, spočívá vtom, že matrice s otvory má na vstupní vtokové straně vydutý povrch a příslušné lopatkové členy jsou komplementární k tomuto vydutému povrchu, jsou uspořádány bezprostředně u tohoto vydutého povrchu a sledují jeho profil.

Předmětem vynálezu je rovněž již zmíněný způsob, při kterém vytlačovaný materiál po vytlačení před tvarováním v trysce prochází minimálně dvojicí lopatkových čerpadel.

Je výhodné, jestliže se pracuje s pracovním objemem kolem pouze 200 cm krychlových na stupeň lopatkového čerpadla při průtoku hmoty v rozsahu 200 až 350 kg/hodinu a době setrvání materiálu ve vytlačovacím stroji v rozmezí 2 až 4 sekundy.

Jsou také známy tak zvané peletovací lisy, které se používají pro lisování materiálu v práškové nebo granulované formě či ve formě vláken a slouží pro výrobu pelet, to jest lisovaného granulovaného materiálu. Výroba se provádí s použitím rotačních matric kroužků, ale také pevných matric kroužků a rotačních nástrojů nebo matric ve tvaru disků a kuželovité nebo válcovitě tvarovaných lisovacích válců. Toto však nijak nesouvisí s oblastí, do které spadá předmětný vynález, protože účelem vynálezu není výroba pelet. U takových peletovacích lisů je samozřejmě snaha aby se zabránilo vzniku tlaku po průchodu prvním lisovacím stupněm. Záměrem je především získat slisovaný granulát a nikoli, jak je tomu v případě varného

-6CZ 289664 B6 vytlačování, pokud možno maximálně homogenní hmotu, ze které pak za určitých okolností v důsledku odpařování vody vznikne porézní křehká struktura.

Materiál je podle vynálezu na výstupu z matrice vystaven tlaku, který tento materiál stlačuje v kapalnou hmotu. Tato hmota pak může procházet dalším lopatkovým stupněm, který je s ohledem na dominantně kapalný charakter materiálu lépe nazývat čerpadlem. Proces lze vícekrát opakovat, buď aby se v průběhu zpracování dosáhlo dalšího promísení a homogenizace, nebo aby se dosáhlo vyššího výsledného tlaku pro protlačování materiálu skrze trysku.

Výhodné může být kombinované působení dvou za sebou zařazených lopatkových čerpadel, popřípadě kombinované působení konce dopravního šneku, který je proveden jako lopatková hlava, a matrice s otvory s jiným lopatkovým stupněm.

Je zřejmé, že zkapalněný materiál je v oblasti matrice s otvory uváděn v oscilační pohyb. Je toho dosaženo například tak, že část zkapalněného materiálu je po průchodu lopatkovým členem vystavena na výstupní straně vysokému tlaku a proudí zpět skrze matrici s otvory. Takovou situaci si lze alespoň představit.

Záměrného kolísání tlaku, které vede k tomuto oscilačnímu pohybu, lze přirozeně dosáhnout také jinými známými prostředky, například membránou nebo pístem. Téhož lze konečně dosáhnout také výstředným dopravním šnekem, pulzacemi nebo ultrazvukem.

Mezi prvním a druhým lopatkovým čerpadlem se ještě nachází stlačený materiál, který je ve svým agregovaném stavu téměř kapalný nebo kapalný, to jest může ještě obsahovat pevné částice nebo jejich stopy, avšak jeho hlavní fáze je v podstatě kapalná.

Je výhodné, jestliže před otáčejícím se lopatkovým ramenem ve směru jeho pohybu se vytváří vyšší tlak a za lopatkovým ramenem je tlak nižší. Těsto se tak uvádí v oscilující proudění a je vystaveno oscilujícímu tlaku. Mezi prvním a druhým stupněm se za tímto účelem udržuje průměrný tlak vyšší než 1 MPa.

Jestliže se použije pouze jeden stupeň, pak není zapotřebí matrice. Místo toho jsou k vytvoření potřebného tlaku zapotřebí další tlakové prvky, jako je tryska.

Tyto zjištěné alternativní jevy mohou být racionálně využity jak pro vlastní produkt, tak i pro vedení procesu.

Tvar povrchu lopatky lopatkového členu může být přímý, zakřivený nebo dokonce válcový nebo kulový, popřípadě může být tvořen rotačním profilem. Pod pojmem rotační se může rozumět například míchací kalandr, přičemž například kalandr se otáčí v jedné ose akalandrová ramena sama, která jsou kolmá k ose pohonu, se otáčejí také, například jako odvalovací tělesa.

Sklon povrchu lopatky vůči matrici s otvory může být zvolen menší než 90 stupňů a větší než 0 stupňů. Použije-li se menší úhel, je výsledkem menší výkon vytlačovacího stroje a vyšší tlak, zatímco při větším úhlu se dosáhne vyššího výkonu při nižším tlaku. Vlastnosti povrchu lopatky se v případě požadavku na optimální transport materiálu volí tak, aby tento povrch byl pokud možno maximálně hladký, popřípadě může být tento povrch za určitých předpokladů opatřen i povrchovou vrstvou. Takto se dosáhne nízkého tření, popřípadě dokonce klouzání. Naproti tomu, povrch matrice s otvory je pokud možno maximálně drsný, čímž se dosáhne vyššího tření. Tohoto je dosahováno již vlastními otvory, tření však může dále zvýšeno vhodnými prostředky.

Jestliže se zvolí větší tloušťka desky nebo matrice s otvory, dosáhne se vyššího odporu proti proudění hmoty a většího střižného působení na tuto hmotu, vyššího rozptylu energie a tím i vyšší teploty, a naopak.

-7CZ 289664 B6

Počet otvorů v matrici: Vyšší počet těchto otvorů snižuje hydrodynamický odpor a umožňuje vyšší průtok hmoty skrze matrici s otvory.

Průměr otvorů v matrici: Větší průměr znamená nižší hydrodynamický odpor a vyšší průtok materiálu. Menší průměr naopak znamená vyšší hydrodynamický odpor, vyšší střižné působení na produkt a tím i lepší homogenizaci a míšení na matrici s otvory.

Průřez otvorů nebo vrtání v matrici: Tento průřez se za určitých okolností může po délce otvoru měnit. Může být kuželovitý tak, že se zužuje nebo rozšiřuje, popřípadě obojí. Lze si představit speciální Theologické jevy. Je také možné použít otvory ve tvaru Venturiho trysky.

Tvar desky či matrice s otvory: Tento tvar může být v nejjednodušším případě například rovinný.

V závislosti na vlastnostech lopatkového členu a požadovaném toku hmoty však povrch desky může být také profilový, například kulový či kuželovitý, a to jak sbíhající se, tak i rozbíhající se.

Úhel otvorů v desce nebo matrici: Tento sklon vůči rovině lopatky může být buď kolmý, nebo šikmý, otvory mohou probíhat rovnoběžně s osou otáčení nebo záměrně asymetricky, to jest být skloněny k ose nebo odkloněny od osy otáčení.

Počet stupňů, to jest lopatkových čerpadel v sérii: Tento počet se volí v závislosti na požadovaném vytlačovacím tlaku, požadované nebo maximálně přípustné době setrvání hmoty ve vytlačovacím stroji a na přiváděné mechanické energii, která je zapotřebí pro zpracování materiálu. V případě potřeby se může použít také jedno nebo více lopatkových čerpadel dopravujících v opačném směru, jestliže jsou zvláštní požadavky na míchání a hnětení.

Z konstrukčního hlediska jsou požadavky na mechanické vlastnosti jednotlivých součástí nižší než u běžných dopravních šneků a pouzder. Na druhé straně, případné určité opotřebení neovlivní negativně podmínky procesu do té míry jako v případě běžných vytlačovacích strojů, u kterých dokonce i změny řádu zlomků milimetru mohou proces podstatně ovlivnit.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob varného vytlačování biopolymerů pro výrobu potravinových granulátů, snackových výrobků a krupek, který se vyznačuje tím, že biopolymery procházejí skrze dva lopatkové stupně a po vytvoření tlaku před tryskou procházejí skrze trysku. Způsob se s výhodou provádí ve svislém směru. Převratným prvkem tohoto řešení je skutečnost, že je možno úplně vypustit dopravní šnek.

Pokud se v tomto popisu výslovně nemluví o svislém uspořádání, týká se popis vodorovného uspořádání s vodorovně uspořádaným dopravním šnekem vytlačovacího stroje.

Ramena lopatkového členu mohou mít kruhový průřez a mohou být pevná, to jest být provedena jako lopatky nebo škrabky, nebo se po matrici s otvory mohou odvalovat. V případě více stupňů může být první stupeň, to jest první lopatkové čerpadlo, vybaven otočnými válci.

Členy klouzající po desce či matrici s otvoiy mohou být kuželovité tak, že jejich průřez se směrem od středu k obvodu zmenšuje, nebo se za určitých okolností také mohou otáčet kolem svých vlastních os. Matrice s otvory je na své horní straně provedena komplementárně, to jest její tloušťka směrem od středu k obvodu roste.

Jiná možná úprava spočívá v mimořádně malé hloubce závitu na dopravním šneku s poměrem hloubky závitu k průměru dopravního šneku v rozsahu například pouze 1/20 až 1/50.

V případě svislého vícestupňového varného vytlačovacího stroje, ve většině případů bez dopravního šneku, je možno použít komory s rozdílnými objemy, které odpovídají tlaku zvyšujícímu se

-8CZ 289664 B6 ve směru toku hmoty. Odpovídajícím způsobem se pak zmenšují i rozměry zde uspořádaných lopatkových členů.

Je také možné použít řešení podobné peletovacímu lisu se svislým hřídelem, na kterém jsou kolmo uspořádány otočné válce, které se mohou odvalovat nebo procházet po povrchu matrice s otvory. Dále, za matricí s otvory je uspořádána tryska, takže před válci nebo podobnými členy dochází ke zkapalňování těsta a za válci na výstupní straně matrice s otvory může docházet k odpařování.

Způsob může být popsán také tak, že dopravní tlak dopravního šneku, průtok vytlačovaného materiálu, teplota v nebo na vytlačovacím stroji a především tlak před a za matricí s otvory nebo lopatkovým členem klouzajícím po této matrici se volí tak, že za lopatkovým členem je v lopatkové komoře oblast s nižším tlakem, kde dochází k odpařování kapaliny obsažené ve vytlačované hmotě, přičemž před lopatkovým členem v tlakové oblasti desky s otvory dochází k nárůstu tlaku a ke zkapalňování kapalinové páry, zejména vodní páry.

Je také možné, že lopatkový člen, ať již oblý, nebo ve tvaru kovového listu, je skloněn pod ostrým úhlem vůči povrchu matrice s otvory a prochází s technicky dosažitelnou minimální vůlí podél povrchu přední a zadní strany dané lopatkové komory, které jsou tvořeny deskami či matricemi s otvory. Dále, mezera mezi lopatkovým členem a matricí s otvory může být před lopatkovým členem menší než mezera mezi lopatkovým členem a matricí s otvory za tímto lopatkovým členem, rozumí se ve směru průtoku hmoty, aby se dosáhlo vyššího tření na matrici s otvoiy a tím vyšší dopravní účinnosti lopatkového stupně.

Předmětem vynálezu je rovněž použití již popsaných znaků ve vytlačovacích strojích s dvojicí dopravních šneků. Takové vytlačovací stroje mohou mít podstatně menší konstrukční délku a jsou tudíž jednodušší a hospodárnější. Mohou být vypuštěny složité hnětači a homogenizační prvky. Takovým vytlačovacím strojem s dvojicí dopravních šneků se může dosáhnout lepší homogenizace, lepšího rozložení střihového namáhání a tepla, lepších poměrů z hlediska opotřebení a lepší regulovatelnosti.

Konečně, předmětem vynálezu je rovněž způsob varného vytlačování biopolymerů, který se vyznačuje tím, že potřebné podmínky pro toto varné vytlačování, jako je tlak, teplota, zkapalňování a homogenizace jsou v závěru vytvářeny pouze jedním nebo více lopatkovými čerpadly nebo stupni.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují:

- na obr. 1 první provedení varného vytlačovacího stroje podle vynálezu ve schematickém podélném řezu;

- na obr. 2 druhé provedení ve schematickém podélném řezu;

- na obr. 3 řez sekcí lopatkového čerpadla;

- na obr. 4 třetí provedení ve schematickém podélném řezu;

- na obr. 5 dílčí řez sekcí lopatkového čerpadla z obr. 4;

- na obr. 6 čtvrté provedení v řezu v levé části A obr. 6 a schéma v pravé části B obr. 6;

-9CZ 289664 B6

- na obr. 7	páté provedení v řezu v levé části A obr. 7 a schéma v pravé části B obr. 7;
- na obr. 8	situaci v těstě nacházejícím se ve stavu vytlačování;
- na obr. 9	konstrukční detail;
-na obr. 10	speciální provedení lopatkového členu se čtyřmi rameny, nahoře (B) v řezu a dole (A) v půdorysném pohledu;
- na obr. 11	schematický podélný řez jednostupňovým provedení varného vytlačovacího stroje;
-na obr. 12	schematický podélný řez s odlišným poměrem rozměrů lopatkového členu a dopravního šneku;
-na obr. 13	schematický podélný řez provedením varného vytlačovacího stroje na zcela novém principu;
- na obr. 14	schematický podélný řez provedením varného vytlačovacího stroje, které je obdobou provedení z obr. 13;
-na obr. 15	modifikaci předchozích provedení a
- na obr. 16	schematický řez varným vytlačovacím strojem se dvěma šneky.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn varný vytlačovací stroj sestávající z plnicí násypky 14, vytlačovacího válce 12 a dopravního šneku 10, což jsou již známé součásti běžných vytlačovacích strojů, z dalšího popisu je však patrné, že dopravní šnek 10 je podle vynálezu určen pro jinou funkci, než je tomu ve stavu techniky. V prodloužení osy dopravního šneku 10 pokračuje hřídel 18, na kterém jsou uspořádány lopatkové členy 24 a který prochází skrze matrice 22 s otvory. Každá z dvojic lopatkový člen 24 a matrice 22 s otvory může být nazývána lopatkové čerpadlo 22/24 nebo lopatkový stupeň. Za první stupeň lze považovat dopravní šnek 10 a první matrici 22 s otvory, čehož je dosaženo tím, že hlava dopravního šneku 10 je tvarována jako klín, to jest s úhlem v rozmezí 0 až 90 stupňů.

Otvory v matrici 22 jsou v příkladu provedení v podstatě přímé. Lopatkový člen 24 sestává z prvků podobných vrtuli, které svírají s povrchem matrice 22 s otvory úhel například 60 stupňů a běhají od povrchu matrice 22 s otvory v technicky dosažitelné minimální vzdálenosti. Za každou matricí 22 s otvory vzroste poněkud tlak. Tryska 16 působí svou vodicí stěnou jako tlaková komora, dokud nedojde k vytlačení hmoty otvorem 26 v této trysce 16.

V druhém provedení, které je znázorněno na obr. 2 a 3, jsou součásti s podobnou funkcí označeny shodnými vztahovými značkami jako na obr. 1. Plnicí násypka 14. dopravní šnek Π) a vytlačovací válec 12 jsou stejné jako na obr. 1. Hřídel 30 je opět uspořádán v prodloužení osy dopravního šneku JO a je na něm nyní uspořádána matrice 122 s otvory a otočný lopatkový člen 32 potřebné délky, které spolu tvoří lopatkové čerpadlo 32/34. Tento lopatkový člen 32 se otáčí uvnitř válcové matrice 34 s otvory, která má tvar klobouku a jejíž otvory nejsou axiální, jak je tomu u matrice 122. nýbrž jsou orientovány radiálně směrem ven. Po vystoupení materiálu z válcové matrice 34 se tedy ve spojovacím prostoru nebo kanálku 36 vytvoří značný tlak. Materiál se tak zúženým prostorem za současného hnětení transformuje a dostává do prostoru 38

-10CZ 289664 B6 před tryskou 16 ve vysoce viskózním nebo kapalném stavu, načež opouští varný vytlačovací stroj otvorem 26 trysky 16, kde expanduje.

Lopatkový člen 32 je podrobněji znázorněn na obr. 3, ze kterého je patrné, že tento lopatkový člen 32 má tvar podobný vrtuli a je opatřen čtyřmi rameny 40 se zahnutými konci nebo křidélky 42. Tato křidélka 42 přebíhají v naznačeném směru jedno za druhým přes otvory válcové matrice 34· Konkrétní nastavení lopatkového členu 32 není kritické. Z hlediska vytváření potřebného tlaku na vnější straně válcové matrice 34 je zapotřebí, aby křidélka 42 byla skloněna pokud možno alespoň v části, kterou přebíhají po povrchu válcové matrice 34 s otvory.

Obr. 4 a 5 znázorňují třetí možné provedení, ve kterém má druhá matrice 50 s otvory tvar dutého kužele a také lopatkový člen 52, nacházející se v lopatkovém prostoru 54, má kuželovitý tvar. Lopatkový člen 52 spolu s druhou matricí 50 tvoří lopatkové čerpadlo 50/52. Křidélka 56 lopatkového členu 52 jsou mírně skloněna směrem ke střední ose otvoru 26 pod maximálním úhlem kolem 30 stupňů vůči této střední ose. Ve znázorněném příkladu jsou otvory 58 v druhé matrici 50 stejně jako odpovídající otvory v první matrici 122 přímé a rovnoběžné se střední osou otvoru 26. Protlačování materiálu skrze otvory 58 probíhá proti tlaku v kuželovitém prostoru 60 a materiál je pak dopravován dále, přičemž se tře o skloněné stěny otvoru 26 trysky.

V důsledku kompresního efektu v kuželovitém prostoru 60, který se zužuje ve směru pohybu materiálu, vzniká tlak v kombinaci s třením materiálu v sítu nebo matrici 50, skrze kterou je materiál tímto tlakem protlačován.

V zájmu dosažení požadovaného účinku vynálezu, to jest dosažení dostatečného tlakového rozdílu, aby před stupněm docházelo k fluidizaci těsta a za stupněm vždy docházelo k odpařování kapaliny z těsta a tuhnutí těsta, se vjednostupňovém provedení, to jest v provedení s jedním lopatkovým čerpadlem, může použít jedna ze dvou dále popsaných variant. Průtok hmoty transportované dopravním šnekem 10 se buď musí udržovat tak nízký, aby se na straně lopatkového členu 52 s nižším tlakem umožnilo odpařování vody, čehož lze dosáhnout pouze za cenu extrémního snížení kapacity, nebo lopatkový člen 52 musí být bohatě dimenzován z fyzikálního hlediska, aby se nastavily takové tlakové poměry, že voda se může odpařovat.

Ve většině řešení se využívá transportního účinku symetricky tvarovaného lopatkového členu, který se otáčí a přebíhá po desce či matrici s otvory. Takto vzniká transportní účinek, jestliže tření těsta s deskou či matricí 50 s otvory, přes kterou lopatkový člen 52 přebíhá ve směru transportu velmi těsně, je větší než na zadní straně této matrice 50. Dokonce i kulatá míchací tyč, bude-li použita jako lopatkový člen ve smyslu vynálezu, má nejen míchací účinek, ale bude mít i transportní a hydrodynamický účinek.

Mimořádně důležitý je výše zmíněný tlakový rozdíl před a za rotačním lopatkovým členem přebíhajícím po matrici s otvory v tom smyslu, že v důsledku oscilačního zpětného toku dochází k odpařování vody.

V provedeních s více lopatkovými čerpadly se může záměrně postupovat tak, že jeden nebo více lopatkových stupňů nebude mít za účel odpařování vody, nýbrž bude pouze přispívat ke zvyšování tlaku, nebo například pracovat ve směru opačném k transportu materiálu, se specifickým účelem vytváření tlakových rozdílů mezi jednotlivými lopatkovými stupni.

Na obr. 6 a 7 jsou znázorněna další provedení protlačovacího stroje podle vynálezu, přičemž na pravé straně je vždy v části B naznačeno proudění a tlakové poměry. Na obou obr. 6, 7 jsou v matricích 122 znázorněny kanálky, které jsou ve směru průtoku opatřeny rozšířeními 124. Po matrici 122/2 s otvory či kanálky klouzají lopatkové členy 70 ve tvaru kulaté tyče, předpokládají se přibližně čtyři tyto kulaté tyče, které jsou uspořádány kolmo ke hřídeli 71 a které se na způsob míchacích lopatek pohybují ve směru 72 otáčení. Lze takto hovořit o lopatkovém čerpadle

- 11 CZ 289664 B6

70/122/2. Je naznačena oblast H s vysokým tlakem a vysokou teplotou a oblast N s nízkým tlakem a nízkou teplotou. Před lopatkovým členem 70 vzniká vysoký tlak, který zkapalňuje těsto a protlačuje toto těsto skrze kanálky v matrici 122/2. V oblasti H s vysokým tlakem se v důsledku tlaku a tření značně zvyšuje teplota. Je naznačen hlavní směr 63 proudění hmoty.

Mezi vstupní a výstupní stranou O ve směru proudění hmoty se podle vynálezu předpokládá značný tlakový úbytek. Tedy, na výstupní straně matrice 122/2 s otvory je nižší tlak a ještě nižší tlak je za lopatkovým členem 70 - viz obr. 6. V důsledku nízkého tlaku a nízké teploty zde dochází k částečnému odpařování kapaliny, zejména vody nebo jiného rozpouštěcího média, což vyvolává proudění v protisměru a v důsledku pohybu dochází k žádoucí mimořádně účinné 10 homogenizaci těsta. Čelní konec dopravního šneku 65, který je zásobován materiálem z plnicí násypky 67, je opět tvarován jako lopatka nebo špachtle. V průběhu činnosti dochází mimo jiné k transportu těsta směrem k tiysce 69. Toto je znázorněno v levé části obr. 6, kde je znázorněno provedení s jediným dopravním šnekem 65 s lopatkovou hlavou, za kterým se předpokládá první matrice 122/1 s otvory. Mezi první matricí 122/1 s otvory a druhou matricí 122/2 s otvory je 15 vytvořen již drive popsaný prostor O, což umožňuje, aby se po druhé matrici 122/2 mohl otáčet lopatkový člen 70 ve tvaru kulaté tyče. Odpařování je zde naznačeno velkými bublinami a konzistence kapalného těsta malými body. Jedná se tedy o dvoustupňový varný vytlačovací stroj, jehož první stupeň je tvořen lopatkovou hlavou dopravního šneku 65 a následující první matricí 122/1 s otvory a druhý stupeň je tvořen lopatkovým členem 70 ve tvaru kulaté tyče 20 a druhou matricí 122/2 s otvoiy. Otvory nebo kanálky v matricích 122/1, 122/2 jsou na vstupní straně hrubé a výrazně rozšířené a mají zvětšenou kontaktní třecí plochu. V tomto provedení stejně jako v případě většiny jiných provedení je pokud možno malá mezera mezi lopatkovým členem 70 ve tvaru kulaté tyče a příslušnou následující druhou matricí 122/2 s otvory. Mezera mezi výstupní stranou první matrice 122/1 s otvory a tímto lopatkovým členem 70 ve tvaru 25 kulaté tyče je poměrně větší. Aby se dosáhlo tlakového rozdílu a zvýšení dopravní účinnosti lopatkového čerpadla 70/122/2, prochází hřídel 71 první matricí 122/1 s otvory, neprochází však již skrze druhou matrici 122/2 s otvory. Průchod hřídele 71 první matricí 122/1 s otvory přispívá rovněž k centrování dopravního šneku 65. Ačkoliv lopatkový člen 70 má tvar kulaté tyče a je uspořádán kolmo k povrchu druhé matrice 122/2 s otvory, dochází zásluhou klínového tvaru 30 zužujícího se prostoru ve směru proti pohybu k vytváření tlaku a rozdílu ve tření produktu na matricích 122/1,122/2 s otvory, výsledkem čehož je protlačování materiálu skrze tyto otvory.

Tryskou 69 nebo na trysce 69 je udržován protitlak.

Tlakové poměry lze cíleně ovlivnit tloušťkou matrice 122/1, 122/2 s otvory a počtem a rozměry těchto otvorů, vliv na tyto tlakové poměry má také rozšíření 124 těchto otvorů směrem k lopatkovému členu 70 ve tvaru kulaté tyče a adheze nebo tření hmoty na matrici 122/1, 122/2 s otvory. Podstatná je linearizace procesu řešením podle vynálezu, přičemž této linearizace se dosahuje ve všech provedeních vynálezu.

Obr. 7 znázorňuje podobné řešení s poněkud delším lopatkovým členem 80, který s povrchem druhé matrice 122 s otvory svírá úhel alfa nepřesahující 90 stupňů. Opět takto vznikne lopatkové čerpadlo 80/122. ve kterém je naznačená oblast H s vysokým tlakem a oblast N s nízkým tlakem. Směr otáčení lopatkového členu 80 je naznačen šipkou 82.

Řešení znázorněné v levé části obr. 7 je jinak podobné řešení z obr. 6. Malými body je opět znázorněn stlačený stav, to jest vyšší tlak a vyšší teplota, například kapalného těsta, zatímco nižší tlak je znázorněn bublinami, kde dochází k odpařování kapaliny a k tečení hmoty z prostoru za druhou matricí 122 s otvory vymezeném tryskou 69 zpět do prostoru mezi matricemi 122 50 s otvory, výsledkem čehož je vynikající homogenizace těsta.

Stejné vztahové značky označují odpovídající součásti. Toto se týká i dvoustupňového řešení.

-12CZ 289664 B6

Na obr. 8 jsou detailně znázorněny poměry na matrici 122 s otvory v oblasti H s vysokým tlakem a v oblasti N s nízkým tlakem. Po povrchu matrice 122 s otvoiy se otáčí kulatý lopatkový člen 86, kteiý má ve znázorněném příkladu provedení pouze dvě ramena a který spolu s matricí 122 tvoří lopatkové čerpadlo 80/122. Tento lopatkový člen 86 však může mít i jiný tvar, než zde pro jednoduchost znázorněný lopatkový člen 86 s dvojicí ramen. V oblasti H s vysokým tlakem před lopatkovým členem 86, jehož směr otáčení je naznačen šipkami, dochází ke stlačování těsta, kondenzování vody a zvýšení teploty. V oblasti N s nízkým tlakem se voda odpařuje a těsto expanduje, což předpokládá teplotu odpovídající absolutnímu tlaku v tomto místě. Těsto má v důsledku nízké teploty a stavu expanze vyšší viskozitu. Vznik tedy faktor způsobující zvýšený odpor proti zpětnému toku hmoty skrze otvory matrice 122 do oblasti N s nízkým tlakem, což má za následek, že v oblasti H s vysokým tlakem protéká skrze matrici 122 s otvoiy více hmoty, než zpětně protéká do oblasti N s nízkým tlakem. Na obr. 8 jsou znázorněny poměry v těstě, nikoliv v otvorech matrice 122.

Na obr. 9 je znázorněna deska s otvory nebo matrice 122' s rovnoměrně rozloženými otvoiy 130 a speciálně provedenými temperovacími kanálky 132. Tok kapaliny ve směru vstup-výstup je naznačen šipkami. Těmito temperovacími kanálky 132 mohou být ve znázorněných provedeních opatřeny všechny nebo jen některé matrice 122' s otvory.

Na obr. 10 je znázorněno další provedení, které je na obr. 10A znázorněno v půdorysném pohledu a na obr. 10B v řezu skrze matrici 122 s otvory. Předpokládá se rozšíření těchto otvorů na straně vtoku, toto rozšíření není znázorněno. Toto provedení se vyznačuje specifickým prvkem spočívajícím v tom, že ramena lopatkového členu 100, která jsou kolmá k ose 102, jsou kuželovitá s průřezem, který se v axiálním směru od osy 102 zmenšuje. Je znázorněn také odpovídající komplementární tvar matrice 122 s otvory s kuželovitou plochou 104. přičemž matrice 122 je pro názornost zobrazena se zvětšenou tloušťkou. Je zřejmé, že ramena lopatkového členu 100 ve tvaru kuželů mohou v lopatkovém čerpadle 100/122 bez problému běhat po kuželovité ploše 104.

Ramena lopatkového členu 100, v tomto případě kuželovitá, nebo v jiných provedeních například válcová, mohou být provedena tak, že se také sama mohou otáčet ve směru šipky 100*. Ramena lopatkového členu 100 se pak otáčejí kolem své vlastní osy. Lopatkový člen 100 jako celek se současně otáčí ve směru naznačeném šipkou vobr. 10A. Dochází k superpozici navzájem kolmých rotačních pohybů.

Na obr. 11 je znázorněno jednostupňové vodorovné provedení s lopatkovou hlavou 111 dopravního šneku 65. Příslušná matrice 112 s otvoiy je opatřena adaptérem 114 pro centrování hřídele dopravního šneku 65. Důležitá je geometrie dopravního šneku 65, který, jak je znázorněno, ve srovnání se známými řešeními navrženými pro optimální výkon, má mimořádně malou hloubku závitu J15. Tato malá hloubka závitu 115, která je ve většině případů nevýhodná z hlediska transportu materiálu, však přispívá k vytváření dostatečně nízkého tlaku na nízkotlaké straně lopatkového členu, čímž je zajištěno odpařování vody. Poměr hloubky závitu 115 k průměru dopravního šneku 65 může být například mezi 1/20 až 1/50.

Na obr. 12 je znázorněno provedení s jedním lopatkovým členem 126 a matricí 128 s otvoiy, jejíž průměr je poměrně velký ve srovnání s průměrem dopravního šneku. Například, poměr mezi průměrem matrice 128 s otvory, popřípadě mezi průměrem lopatkového členu 126, a průměrem dopravního šneku může být v rozmezí 2,0 až 3,0: 1. Podstatně vyšší dopravní kapacity lze dosáhnout dopravním šnekem s hlubším závitem, ačkoliv znázorněna je poměrně malá hloubka tohoto závitu. V tomto provedení lopatkového čerpadla 126/128 je v oblasti vtoku před matricí 128 s otvory, za lopatkovým členem 126. na výstupní straně matrice 128 s otvory a v komoře 125 před tryskou 69 udržován dostatečně nízký tlak, který umožňuje odpařování vody.

-13CZ 289664 B6

Na obr. 13 je znázorněno zcela odlišné provedení varného vytlačovacího stroje podle vynálezu, navíc svislého typu.

V tomto třístupňovém varném vytlačovacím stroji ve svislém provedení se nepočítá s dopravním šnekem. Komory G, Μ, K, W se ve směru stlačování, to jest směru toku hmoty, popřípadě přeměny této hmoty z práškové v kapalnou formu, postupně zmenšují. Jsou tedy použity tři stupně, tedy lopatková čerpadla 130/132. s komorami G, Μ. K, W se zmenšujícím se objemem. Tomu také odpovídají postupně se zmenšující lopatkové členy 130', 130, 130’, jejichž provedení je obdobou provedení z obr. 7.

Podobným způsobem jako komory G, Μ, K se postupně zmenšují také matrice 132, 132' a 132 s otvory. Válcový prostor se tedy postupně směrem k trysce 134 zmenšuje.

Otvory v matricích 132 a 132’ jsou skloněny směrem ke hřídeli 136. takže hmota protéká hladce až do nejmenší komory W před tryskou 134. Otvory v matricích 132, 132*, 132 jsou na svých vstupech rozšířeny. Svisle orientovaný hřídel 136 se otáčí kolem své osy. Materiál se do první komory G dostává z plnicí násypky 67.

Na obr. 14 je znázorněn čtyřstupňový vytlačovací stroj 140, který se vyznačuje mimo jiné tím, že lopatkové členy 141 v prvním lopatkovém čerpadle 141/142 jsou samy o sobě otočné. Šipkami je naznačen směr otáčení hřídele 146 společného pro všechny lopatkové členy 141.14Γ. 141. 14Γ i směr otáčení lopatkových členů 141 v prvním stupni. První lopatkové členy 141 běhají jako kalandrové válce po první matrici 142' s otvory, zatímco ostatní lopatkové členy 14Γ. 141, 14Γ kloužou po příslušných matricích 142, 142', 141^lv s otvory. Výstupní strana vytlačovacího stroje 140 je tvořena tryskou 148. Materiál se do prvního stupně dostává plnicí násypkou 672 a směr transportu materiálu je naznačen prázdnými šipkami.

Na obr. 15 je znázorněno jednostupňové svislé provedení podobné peletovacímu lisu, s otočnými lopatkovými členy 150 ve tvaru míchacích válců, plnicí násypkou 67' a svislým hřídelem 156, na kterém jsou otočné lopatkové členy 150 uspořádány například kolmo. Lopatkové členy 150 se odvalují po matrici 158 s otvory a tvoří takto lopatkové čerpadlo 150/158. Varný vytlačovací stroj, který je obdobou peletovacího lisuje však podle vynálezu na výstupu opatřen tryskou 159. Kromě jiného se v tomto varném vytlačovacím stroji také vytváří tlak. Je tomu stejně jako u všech popsaných provedení tak, že před lopatkovými členy 150 ve tvaru válců, skloněnými lopatkovými členy nebo podobně, dochází ke zkapalňování těsta a za nimi k odpařování a k dílčímu toku ve zpětném směru.

Na obr. 16 je znázorněn varný vytlačovací stroj s dvojitým dopravním šnekem. Lopatkové členy 202', 202 klouzají po jednotlivých matricích 200', 200 s otvory a tvoří takto lopatková čerpadla 200/202. Ložiska jsou uložena ve společném krytu 204. Výhodou tohoto řešení je menší konstrukční délka, takže varný vytlačovací stroj může být jednodušší a více ekonomický. Mohou být vypuštěny složité hnětači a homogenizační prvky. Podobně jako u vytlačovacích strojů s jedním dopravním šnekem se dosahuje zlepšené homogenizace, hnětení materiálu a distribuce tepla jsou více rovnoměrné, sníží se opotřebení varného vytlačovacího stroje a zlepší se regulovatelnost celého procesu.

Obecně, ve varném vytlačovacím stroji podle vynálezu tedy mohou být skrze matrice s otvory transportovány suspenze, hnětené hmoty, pasty a těsta. Provádí se to pomocí ramen či lopatkových členů klouzajících po těchto matricích s otvory. Transportu je dosaženo zásluhou zvýšeného tlaku před přední stranou kluzného ramena, to jest lopatkového členu, rozumí se ve směru pohybu tohoto kluzného ramena. Velikost tohoto tlaku závisí na tvaru kluzného ramena, což může být tyč, orientovaná lopatka a podobně, a na vzdálenosti tohoto kluzného ramena od matrice s otvory. Konstrukce musí být provedena tak, aby tlak před kluzným ramenem, to jest lopatkovým členem, byl dostatečný ke kompenzování tlakových ztrát při průchodu materiálu

- 14CZ 289664 B6 otvory v matrici. Výhody kluzného ramena či lopatkového členu ve srovnání s vytvářením tlaku pouze pomocí dopravního šneku spočívají v následujícím:

1. Na několika málo otvorech se zvyšuje místní tlak.

2. Lopatkové čerpadlo je zvláště výhodné, jestliže, jak je tomu v případě mnoha past, se vyžadují průtočné vlastnosti závisející na intenzitě a rychlosti smyku, to jest struktuměviskózní chování.

Intenzivní míchání a střižný pohyb před lopatkou snižuje setrvačnost pasty a dosáhne se tak jen nízkých ztrát tlaku při průchodu otvory.

Zkapalňování pasty může být interní vlastností materiálu (vnitřní strukturní viskozita). V případě suspenzí a těst obsahujících vodu lze tento jev oček vat za předpokladu, že stavové podmínky, to jest tlak a teplota, se nacházejí poblíž bodu varu zpracovávaných biopolymerů.

a) Jestliže stavové podmínky odpovídají teplotě varu zpracovávaných biopolymerů, nachází se voda zčásti ve stavu páry. Těsto pak vytváří pěnu s poměrně vysokou viskozitou. Při stlačení kluzným ramenem lopatkového členu voda kondenzuje, těsto se stane kapalným a může být vysokou rychlostí protlačováno otvory. Po tomto průchodu těsto ztuhne, čímž se zabrání jeho zpětnému toku k z větrné straně kluzného ramena. Transport je tedy možný i proti poměrně vysokému zpětnému tlaku.

b) Jestliže stavové podmínky jsou mírně pod teplotou varu zpracovávaných biopolymerů, pak se voda nachází v kapalném stavu a nevytváří se pěna.

Při zpracování se na vysokotlaké straně dodává energie, která se přeměňuje na tlakovou energii a teplo vznikající třením. Rozptýlené teplo vznikající z tření vede k místnímu zvýšení teploty, což vede k odpaření části kapaliny a tedy k vytváření pěny z těsta. Při ochlazení nebo zvýšení tlaku vodní pára kondenzuje - kavitace.

3. Za výše uvedených podmínek působí varný vytlačovací stroj podle vynálezu jako lopatkové čerpadlo a zejména ve vícestupňovém provedení zvyšuje tlak ve vytlačovaném materiálu. Ve vícestupňovém provedení musí být pro dosažení čerpacího účinku zajištěna asymetrie v tom smyslu, že čerpadlo musí mít směr přepravy. Tento směr přepravy může být zajištěn jednak nakloněním lopatkového Členu ve směru přepravy, jednak rozdílnými vzdálenostmi kluzného ramena lopatkového členu od spodní a horní matrice s otvory nebo také rozdílnými součiniteli tření na jednotlivých plochách. Jestliže geometrie vytlačovacího stroje je jako celek symetrická a je shodné i tření na jednotlivých plochách, musí být tlak do lopatkového čerpadla superponován zvenčí. Lopatkové čerpadlo v tomto případě působí pouze jako zkapalňovač.

Výhody řešení varného vytlačovacího stroje podle vynálezu lze shrnout následovně:

až o 100 % vyšší výrobní kapacita vyšší jakost produktu zásluhou rovnoměrnějšího tečení a struktury materiálu vynikající možnosti regulace procesu velmi snadná výroba součástí ekonomicky výhodné výrobní nástroje výrazné snížení nákladů na součásti podléhající opotřebení necitlivost na změny vlastností suroviny výrazně vyšší volnost při volbě potravinářských receptur zlepšené vlastnosti, jestliže vstupní surovina je ve formě prášku.

-15 CZ 289664 B6

Konstrukčními prvky podle vynálezu mohou být dodatečně vybaveny již existující opotřebené dopravní šneky, popřípadě šnekové dopravníky, čímž lze značně prodloužit jejich životnost.

Příklad

Dopravní šnek se čtyřmi závity známého provedení s běžným profilem závitu je na hlavě prodloužen adaptérem, který prochází první matricí s otvory, která je jako obvykle uspořádána před hlavou dopravního šneku, která je provedena s lopatkami. Na adaptéru jsou uspořádány další lopatky, které klouzají po druhé matrici s otvory a tvoří tak druhý lopatkový stupeň nebo lopatkové čerpadlo. Systém je doplněn obvyklým tělesem s tryskou. Obě matrice s otvory vytvářejí lopatkovou komoru, ve které se otáčí lopatkový člen. Lopatkový člen s kruhovým průřezem je jen nepatrně tenčí než lopatková komora vymezen matricemi s otvory. Tlakové poměry moh.ou být ovlivněny zejména tloušťkou matric s otvory a počtem a velikostí otvorů. Provedení s kuželovitým rozšířením otvorů směrem k lopatkovému členu ovlivňuje adhezi a tření hmoty na povrchu matrice s otvory a tedy i transport této hmoty.

Při konstrukci s využitím znaků podle vynálezu se dosáhne výborných výsledků při použití dopravního šneku, mezi kterým a pouzdrem je vzdálenost přibližně 1,6 mm. Otáčející se lopatkový člen vytváří oblast s vysokým tlakem ve směru otáčení před lopatkovým členem a oblast s nízkým tlakem ve směru otáčení za tímto lopatkovým členem. Jestliže těsto má nyní v oblasti s nízkým tlakem teplotu 140 °C a tlak zde panující je nižší než 0,35 MPa, pak dochází k odpařování vody a těsto zvětšuje svůj objem. V tomto stavu, kdy těsto má formu směsi bublin páry s kapalinou, má toto těsto podstatně vyšší viskozitu než v čistě kapalném stavu. Důsledkem toho je vyšší odpor při přibližování lopatky a nárůst tlaku. Tyto neustálé přechody mezi vysokým tlakem a nízkým tlakem pod bodem varu vody nebo kapaliny, které jsou vyvolávány lopatkovým členem, mimořádně podporují homogenizaci těsta a účinnou výměnu tepla, čímž se předejde místnímu přehřívání a je to současně pravděpodobně hlavní důvod překvapivě dobrého čerpacího účinku lopatkového stupně. Zásluhou opakovaně probíhající expanze a komprese se podstatně zlepšuje přenos tepla v systému, což má konečný důsledek ve zlepšení hydrodynamických vlastností biopolymemího těsta.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (37)

1. Varný vytlačovací stroj sestávající z plnicí násypky (14, 67, 67', 67, 67'), nejméně jednoho dopravního šneku (10, 65) a trysky (16, 69, 134, 148, 159), pro výrobu tepelně zpracovaných biopolymerů, vyznačující se tím, že mezi dopravním šnekem (10, 65) a tryskou (16; 69; 134; 148; 159) je uspořádáno nejméně jedno lopatkové čerpadlo (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202), které obsahuje desku nebo matrici (22; 122; 122/1; 34; 50; 112; 122/1; 122/2; 122; 124; 128; 132; 142; 158; 200) s otvoiy a nejméně jeden k ní přidružený lopatkový člen (24; 32; 52; 70; 65; 86; 100; 111; 126; 130; 141; 150; 202), který je uspořádán u uvedené matrice (22; 122; 34; 50; 112; 122/1; 122/2; 122; 124; 128; 132; 142; 158; 200) s otvory a je vůči ní při pohledu ve směru svého pohybu skloněn pod ostrým úhlem v rozsahu 0 až 90 stupňů.

2. Varný vytlačovací stroj podle nároku 1, vyznaču j ící se tím , že mezi dopravním šnekem (10) a tryskou (16) jsou uspořádána nejméně dvě lopatková čerpadla (22/24).

- 16CZ 289664 B6

3. Varný vytlačovací stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že dopravní šnek (10) je na straně směřující k trysce (16) opatřen klínovým koncem, který je uspořádán v těsné blízkosti matrice (22) s otvory.

4. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že lopatkové čerpadlo (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 126/128), které sestává z matrice (22; 34; 50; 122/1; 122, 128) s otvory a lopatkového členu (24; 32; 52; 70; 80; 86; 126), je namontováno na hřídeli (18; 30) v prodloužení dopravního šneku (10; 65).

5. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že lopatková čerpadla ((22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) mají nezávislé pohony.

6. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se t í m , že matrice (122') s otvory jsou opatřeny kanálky pro chlazení vodou nebo olejem.

7. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že dopravní šnek (10, 65) je proveden jako jednoduchý dopravní šnek pro předběžné stlačování a mezi tímto dopravním šnekem (10, 65) a tryskou (16; 69; 134; 148; 159) je uspořádáno nejméně jedno lopatkové čerpadlo (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) sestávající z matrice (22; 122; 34; 50; 112; 122/1; 122/2; 122; 124; 128; 132; 142; 158; 200) s otvory a přiřazeného lopatkového členu (24; 32; 52; 70; 65; 86; 100; 111; 126; 130; 141; 150; 202).

8. Varný vytlačovací stroj pro výrobu tepelně zpracovaných biopolymerů, vyznačující se tí m , že sestává ze řady za sebou zařazených lopatkových čerpadel (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202), z nichž každé sestává z matrice (22; 122; 34; 50; 112; 122/1; 122/2; 122; 124; 128; 132; 142; 158; 200) s otvory a přiřazeného lopatkového členu (24; 32; 52; 70; 65; 86; 100; 111; 126, 130; 141; 150; 202), přičemž varný vytlačovací stroj je orientován svisle ajeho dopravní šnek (10, 65) je proveden pouze jako plnicí šnek.

9. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tí m, že povrchy lopatkového členu (24; 32; 52; 70; 65; 86; 100; 111; 126; 130; 141; 150; 202) jsou rovné; zakřivené nebo profilované a jsou uspořádány při povrchu matrice (22; 122; 34; 50; 112; 122/1; 122/2; 122; 124; 128; 132; 142; 158; 200) s otvory.

10. Varný vytlačovací stroj podle nároku 9, vyznačující se tím, že lopatkové členy (70; 100; 126; 141; 14Γ; 141; 14Γ; 150), které jsou uspořádány při povrchu matrice (122/2; 122; 128; 142'; 142; 142'; 142^IV; 158) sotvory, jsou uspořádány kolmo kose pohonu lopatkového čerpadla (70/122/1; 100/122; 126/128; 141/142; 150/158), mají kruhový průřez a jsou provedeny jako válce nebo kužele zužující se směrem od zmíněné osy.

11. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že povrch lopatkových členů (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126; 130'; 130; 130'; 141; 141'; 141; 141'; 150) je hladký a povrch matrice (22; 34; 50; 122; 122/1; 122/2; 128; 132; 132'; 132; 142'; 142; 142'; 142^IV; 158) s otvory je hrubý.

12. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se t í m , že jeho součásti, zejména jeho plášť a dopravní šnek (10; 65), tryska (16; 69; 134; 148; 159) a ostatní součásti, jsou z oceli, ocelolitiny nebo jiných, z potravinářského hlediska nezávadných materiálů.

- 17CZ 289664 B6

13. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že jednotlivá lopatková čerpadla (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) jsou provedena jako moduly.

14. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že jednotlivá lopatková čerpadla (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 100/122; 126/128; 130/132; 141/142; 150/158; 200/202) jsou provedena kombinovatelná jako modulový systém.

15. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se t í m, že matrice (34; 50; 122) s otvory má na vstupní vtokové straně vydutý povrch a příslušné lopatkové členy (32; 52; 100) jsou komplementární k tomuto vydutému povrchu, jsou uspořádány bezprostředně u tohoto vydutého povrchu a sledují jeho profil.

16. Varný vytlačovací stroj podle některého z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že v prodloužení osy dopravního šneku (10; 65), jehož konec je proveden jako lopatková hlava, je uspořádána rovinná matrice (22; 122; 122/1) s otvory, které jsou v podstatě rovnoběžné s osou a ve směru toku hmoty se rozšiřují.

17. Varný vytlačovací stroj podle nároku 16, vyznačující se tím, že ve třech následujících lopatkových čerpadlech (22/24) následujících zmíněnou matrici (22) s otvory, z nichž každý obsahuje matrici (22) s otvory a lopatkový člen (24), má lopatkový člen (24) tvar vrtule.

18. Varný vytlačovací stroj podle nároku 16, vyznačující se tím, že za matricí (122) s otvory je uspořádána další válcová matrice (34) s otvory, která má tvar klobouku, a tyto matrice (122, 34) s otvory vymezují lopatkový prostor (20), ve kterém je uspořádán lopatkový člen (32), který je uspořádán při válcové matrici (34) s otvory.

19. Varný vytlačovací stroj podle nároku 16, vyznačující se tím, že souose s hřídelem (30) je uspořádána matrice (50) ve tvaru kužele s otvory (58), které jsou v podstatě rovnoběžné s osou a rozšiřují se ve směru průtoku, přičemž v lopatkovém prostoru (54), který je vymezen matricí (50) ve tvaru kužele s otvory (58), je uspořádán lopatkový člen (52), který vyplňuje lopatkový prostor (54) a je uspořádán u otvorů (58) v matrici (50) ve tvaru kužele na vnitřní straně této matrice (50) ve tvaru kužele.

20. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že poměr vnějšího průměru dopravního šneku (65) k průměru hlavy lopatkového členu (126) a/nebo matrice (128) s otvory je v rozsahu 1:2,0 až 3,0.

21. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se t í m, že lopatkové členy (100), které jsou uspořádány při matrici (122) s otvory, mají kuželovitý tvar sbíhající se směrem od vnitřního k vnějšímu konci a jsou uspořádány otočně kolem svých vlastních os, přičemž matrice (122) s otvory je na své horní straně opatřena komplementární kuželovitou plochou (104).

22. Varný vytlačovací stroj podle některého z předchozích nároků, vyznačující se t í m, že v matricích (22; 122; 34; 50; 122/1; 128) s otvory jsou vytvořeny centrální průchody pro centrování dopravního šneku (10; 65) a tento dopravní šnek (10; 65) má poměr hloubky závitu k průměru dopravního šneku (10; 65) v rozmezí mezi 1/20 a 1/50.

23. Varný vytlačovací stroj sestávající z plnicí násypky (67', 67, 67') a trysky (159), pro výrobu tepelně zpracovaných biopolymerů, vyznačující se tím, že lopatkové členy

-18CZ 289664 B6 (130', 130, 130') jsou uspořádány v komorách (G; Μ; K; W) s různými objemy pro zvyšování tlaku ve směru toku hmoty a tento varný vytlačovací stroj má svislou vícestupňovou konstrukci, přičemž lopatkové členy (130', 130, 130') jsou uspořádány šikmo vůči matricím (132', 132, 132') s otvory, jejichž rozměry se stupňovitě zmenšují.

24. Varný vytlačovací stroj podle nároku 23, vyznačující se tím, že některé z lopatkových členů (141, 14Γ, 141, 14Γ), zejména v prvním stupni, jsou otočné a tento varný vytlačovací stroj má svislou vícestupňovou konstrukci.

25. Varný vytlačovací stroj špinící násypkou (67') a tryskou (159) v jednostupňovém provedení, pro výrobu tepelně zpracovaných biopolymerů, vyznačující se tím, že je opatřen přídavnými otočně uspořádanými lopatkovými členy (150), které jsou provedeny jako válce uspořádané kolmo ke svislému hřídeli (156), přičemž tyto lopatkové členy (150) jsou uspořádány při matrici (158) s otvory, tryska (159) je uspořádána za matricí (158) s otvory.

26. Způsob varného vytlačování biopolymerů pomocí dopravního šneku (10; 65) ve varném vytlačovacím stroji podle některého z nároků 1 až 22, vyznačující se tím, že vdopředném směru dopravního šneku (10; 65) se vtoku vytlačovaného materiálu teplota ve varném vytlačovacím stroji nebo teplota tohoto varného vytlačovacího stroje a především tlak před a za matricí (22; 34; 50; 112; 122; 122/1, 122/2; 122'; 128) s otvory nebo lopatkovým členem (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126) přebíhajícím po této matrici (22; 34; 50; 112; 122; 122/1, 122/2; 122’; 128) nastavují tak, že za lopatkovým členem (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126) se v lopatkové komoře vytváří oblast s nízkým tlakem, kde probíhá odpařování kapaliny obsažené ve vytlačované hmotě, a před lopatkovým členem (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126) na vstupní straně matrice (22; 34; 50; 112; 122; 122/1, 122/2; 122'; 128) s otvory se zvyšuje tlak a zkapalňují se kapalinové páry, zejména vodní pára.

27. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že po průchodu materiálu skrze každou matrici (22; 34; 50; 112; 122; 122/1, 122/2; 122'; 128) s otvory lopatkového čerpadla (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 100/122; 126/128;) se materiál vystavuje tlaku pro stlačení materiálu v kapalnou hmotu.

28. Způsob podle nároku 27, vyznačující se tím, že mezi oblastí před lopatkovým členem (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126) nebo před povrchem klínu na hlavě dopravního šneku (10; 65) a oblastí za lopatkovým členem (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126) se vytváří poměr tlaku 10:1, přičemž oblast s nižším tlakem se nachází ve stavu pod bodem varu zpracovávaných biopolymerů.

29. Způsob podle některého z nároků 26 až 28, v y z n a č u j í c í se t í m , že na lopatkovém čerpadle (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 100/122; 126/128) se s přihlédnutím k parametrům varného vytlačovacího stroje a vytlačovanému materiálu vytváří maximálně možný tlakový rozdíl.

30. Způsob podle některého z nároků 28 nebo 29, v y z n a č u j í c í se t í m, že v oblasti matrice (22; 34; 50; 112; 122; 122/1, 122/2; 122'; 128) s otvory se zkapalněný materiál uvádí v oscilační pohyb.

31. Způsob podle některého z nároků 26 až 30, vyznačující se tím, že se pracuje s pracovním objemem kolem 200 cm krychlových lopatkového čerpadla (22/24; 32/34; 50/52; 70/122/1; 80/122; 86/122; 100/122; 126/128) při průtoku hmoty v rozsahu 200 až 350 kg/hodinu a době setrvání materiálu ve varném vytlačovacím stroji v rozmezí 2 až 4 sekundy.

-19CZ 289664 B6

32. Způsob varného vytlačování biopolymerů, pro výrobu granulovaných potravin, snacků nebo krupek zařízením podle některého z nároků 1 až 25, vyznačující se tím, že biopolymery se protlačují dvěma lopatkovými čerpadly (130/132; 141/142), z nichž každé sestává z matrice (132, 132'; 142', 142) sotvoiy a po ní přebíhajícího lopatkového členu (130', 130; 141, 141'), a po vytvoření tlaku před tryskou (134; 148) se protlačují skrze tuto trysku (134; 148), přičemž postup probíhá ve svislém směru.

33. Způsob podle některého z nároků 26 a 32, vyznačující se tím, že matrice (22; 34; 50; 112; 122; 122/1, 122/2; 122'; 128) s otvory a lopatkové členy (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126) jsou uspořádány tak, že lopatkové členy (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126) v každém případě přebíhají po povrchu předních stran matric (22; 34; 50; 112; 122; 122/1, 122/2; 122'; 128) s otvory v minimální technicky dosažitelné vzdálenosti, popřípadě ve styku s těmito matricemi (22; 34; 50; 112; 122; 122/1,122/2; 122'; 128) s otvory.

34. Způsob podle některého z nároků 26 až 33, vyznačující se tím, že se provádí s lopatkovými členy (24; 32; 52; 70; 80; 86; 100; 126) s takovým průměrem ve vztahu k vnějšímu průměru dopravního šneku (10, 65), že v lopatkové komoře (20; 125) se vytváří tlak dostatečný pro odpařování kapaliny z těsta.

35. Způsob podle nároku 34, vyznačující se tím, že se provádí sprůměrem lopatkového členu (126), který je 2 až 3-násobkem průměru dopravního šneku (65).

36. Způsob podle některého z nároků 26 až 35, vy z n ač uj í c í se t í m , že biopolymeiy se vytlačují za podmínek pro varné vytlačování, to jest tlaku a teploty zkapalnění ahomogenizování, které se vytvářejí výlučně jedním nebo více lopatkovými čerpadly (130/132; 141/142; 150/158).

37. Způsob podle některého z předchozích nároků 26 až 36, v y z n a č u j í c í se t í m, že se provádí ve varném vytlačovacím stroji se dvěma dopravními šneky.